Исследование газов крови и пульсоксиметрия

В основе физиологии человеческого организма лежит использование кислорода, чтобы вырабатывать энергию. Кислород мы получаем из воздуха. Результатом газообмена в легких является соединение кислорода воздуха с углеродом (углекислый газ), который организму больше не нужен.

Перенос кислорода в кровь (оксигенация), и обратное удаление углекислого газа с выдыхаемым воздухом в атмосферу называется газообменом. Для того чтобы оценить показатели этого процесса, и служит так называемый анализ газов крови. Единого, или общего анализа, который называется просто «газом в крови», не существует. Среди показателей есть следующие величины:

• парциальное давление кислорода;
• парциальное давление углекислого газа.

Два других показателя — это концентрация бикарбоната, а также концентрация протонов водорода, которая называется рН или её кислотностью. На самом деле, рН — крови это безразмерная величина, и она специально создана для удобства оценки сдвига состояния электролита в кислую или щелочную сторону.

Что такое парциальное давление?

Что такое парциальное давление, не все хорошо понимают. Говоря простым языком, это давление газа в жидкости, при котором газ уже может в ней растворяться. Именно критическая величина парциального давления показывает, что растворенный газ хорошо переносится кровью. В том случае, если газу предоставить полную свободу, то он перемещается из области высокого давления в область низкого.

Именно такая разница парциальных потенциалов и существует в лёгких, где с одной стороны альвеолярный воздух, а с другой стороны капиллярная кровь. Если парциальное давление кислорода и углекислого газа будут соответствовать нормальным значениям, то кислород будет беспрепятственно насыщать кровь, а углекислый газ — совершать обратный процесс, покидая кровь и уходя в атмосферный воздух. Этот процесс заканчивается, когда наступает равенство парциальных давлений этих газов, или «уравновешивание чаш весов». Но норма газового состава крови никогда не позволит добиться равенства давлений, именно это и характеризует жизнь.

Если вспомнить учебник физики, то можно считать, что поскольку содержание кислорода в воздухе составляет в среднем 21 %, то парциальное давление кислорода в воздухе — 21% от атмосферного давления, или 21 килопаскаль (кПа), или 160 мм ртутного столба.

Содержание газов в крови

Объем газов, находящихся в крови в состоянии физического растворения, можно определить по формуле, приведенной здесь.

Вычисления показывают, что в 100 мл артериальной крови содержание растворенного кислорода должно бы быть равно 0,3 об. %, углекислого газа — 2,5 об.% и азота — 0,95 об.%. Однако из крови описанными способами можно извлечь значительно больше кислорода и углекислого газа. Это свидетельствует, что кислород и углекислый газ находятся не только в физически растворенном, но и в химически связанном состоянии. Кислород в крови связан с гемоглобином. Углекислый же газ только частично связан с гемоглобином, большая же часть его находится в крови в виде бикарбоната.

Извлечение газов из крови

. Из крови газы были впервые полностью извлечены в 1859 г. И. М. Сеченовым, который сконструировал для этой цели ртутный насос, основанный на принципе возобновляемой торичеллиевой пустоты.

В аппарате Сеченова пробу крови, взятой непосредственно из кровеносного сосуда, помещают в приемник, который отделен краном от стеклянного баллона. В последнем посредством ртутного насоса создают вакуум (торичеллиеву пустоту) и, открыв кран, соединяют баллон с приемником, в котором находится кровь. Из крови немедленно начинают выделяться газы (кровь как бы закипает). Выход газов вскоре прекращается, поскольку устанавливается равновесие между газами, оставшимися в кров, и газами, перешедшими в баллон. Тогда кран закрывают, газы из баллона с помощью того же ртутного насоса переводят в мерный сосуд, служащий для измерения их количества, и в баллоне вновь создают торичеллиеву пустоту и вновь открывают кран, соединяющий с баллоном приемник с кровью. Из крови в баллон переходит новая порция газов (до наступления нового равновесия). Повторяя несколько раз эту процедуру, можно извлечь из крови практически все газы.

Для извлечения газов из крови употребляют также аппараты, основанные принципе химического вытеснения. Наиболее употребителен прибор Баркрофта с помощью которого измеряют количество кислорода, вытесняемого из крови добавлением к ней раствора железосинеродистого калия, и количество углекислого газа, вытесняемого из крови добавлением виннокаменной кислоты.

Широко используется аппарат ван Слайка, который сочетает принципы, положенные в основу приборов Сеченова и Баркрофта. В этом аппарате используется вытеснение газов химическими соединениями, так и их извлечение путем создания вакуума с помощью ртутного насоса.

Кислородная емкость крови

. Наряду с исследованием содержания в крови определяют кислородную емкость крови, т. е. то максимальное количество кислорода, которое может быть поглощено 100 мл крови. Для определения кислородной емкости крови взятую из кровеносного сосуда кровь приводят в соприкосновение с воздухом, чтобы она полностью насытилась кислородом.

Кислородная емкость крови зависит от содержания в ней гемоглобина. Каждый грамм гемоглобина может связать 1,34 мл кислорода. Если в крови содержится 14% гемоглобина, то 100 мл крови могут связать 14×1,34 мл кислорода, т. е. 19 мл. Это число (19 об.%) и составляет нормальную кислородную емкость крови. Зная кислородную емкость крови и содержание кислорода в крови, взятой из сосуда и не находившейся в соприкосновении с воздухом, можно определить степень насыщения крови кислородом, иначе говоря, отношение содержания кислорода в исследуемой крови к ее кислородной емкости.

Для определения содержания газов в крови, находящейся в кровеносном сосуде кровь, взятую шприцем из сосуда, выпускают под слой вазелинового масла или аммиака для того, чтобы она, не соприкасаясь с воздухом, сохранила то количество газа которое в ней было.

Содержание газов в артериальной и венозной крови. В артериальной крови здорового человека содержится 18—20 об.% кислорода, 50—52 об.% углекислого газа и около 1 об.% азота. В венозной крови содержится 12 об.% кислорода, 55—57 об. % углекислого газа и около 1 об. % азота. Из этих цифр следует, что венозная кровь, пройдя по легочным капиллярам, обогащается кислородом и отдает часть содержащегося в ней углекислого газа. Артериальная кровь, поступая в капилляры большого круга, отдает часть своего кислорода и насыщается углекислым газом. Одинаковое содержание азота в артериальной и венозной крови показывает, что он в газообмене не участвует.

Неравномерность газообмена в легких

В том случае, если в организме пациента норма газов крови нарушена и существуют какие-либо расстройства альвеолярной вентиляции, то парциальное давление кислорода падает, а углекислого газа — повышается. Почему это происходит?

Дело в том, что в лёгких кровеносные капилляры не все очень хорошо прилежат к альвеолам, есть и те из них, которые вентилируются хуже. В результате изменяется так называемое вентиляционно — перфузионное отношение и кровь, пройдя через такую плохо вентилируемую альвеолу, вернется в артериальное русло, имея меньше кислорода и больше углекислого газа. Такой феномен широко известен, и называется шунтированием, или сбросом. Организм борется с этим путём гипервентиляции, то есть усилением газообмена в хорошо вентилируемых альвеолах.

В результате выдыхается больше углекислого газа и вдыхается нам нужно количество кислорода. Эти и подобные расстройства покажет анализ крови на газы крови.

Немного о нарушениях вентиляции и газообмена

Поскольку нашему организму жизненно необходим кислород, то универсальным и базовым понятием нарушения газообмена является гипоксия. В буквальном смысле так называют любое состояние, при котором органы и ткани получают мало кислорода, и это количество не может обеспечивать нормальный аэробный (с использованием кислорода воздуха) метаболизм.

Однако существуют и ещё два важных понятия, связанные с гипоксией:

Гипоксемия. Если гипоксия относится к капиллярному кровообращению в тканях, то гипоксемия — это дефицит растворённого кислорода в алой, артериальной крови.

Причин может быть много: патология лёгких, малое количество гемоглобина при анемиях, отравлении угарным газом;

Нарушение оксигенации, или особая форма гипоксемии, при которой транспорт кислорода из легких в кровь уменьшается. В результате возникает низкое парциальное давление кислорода в крови, менее 80 мм ртутного столба, или 10,7 килопаскалей.

Но у пациента может развиться дефицит газообмена не только при низком парциальном давлении кислорода в крови, но также и на фоне высокого парциального давления углекислого газа, который будет доминировать и не позволит кислороду перейти в ткани в капиллярах. Такое состояние называют гиперкапнией. Это также будет заметно при проведении анализа крови на газовый состав.

Наконец, в клинической практике определяется ещё и сатурация гемоглобина кислородом, то есть тот процент гемоглобина, который связан с кислородом. Она показывает, насколько хорошо кровь может переносить кислород. Обычно у здорового человека, дышащего обычным атмосферным воздухом, сатурация кислорода выше 96%, и это нормальный показатель.

В настоящее время существуют такие приборы, которые называются пульсоксиметры, и они способны измерять показатели сатурации бесконтактно. Этот прибор надевается в виде прищепки на палец, а прикроватный монитор показывает сатурацию кислорода в режиме реального времени. При её снижении подается сигнал тревоги.

Взятие анализа на газы крови позволяет выявить эти и другие разновидности дефицита газообмена, поставить диагноз и назначить лечение. Какие состояния являются показанием к взятию анализа газов крови?

Исследования электролитов и газов крови. Преаналитический этап.

Кислотно-щелочное состояние организма

Кислотно-щелочное равновесие организма (кислотно-щелочной баланс, кислотно-щелочное состояние, КЩС) – это соотношение концентраций ионов водорода Н+ и гидроксильных групп ОН в биологических жидкостях организма.

Жизнедеятельность организма связана с процессами тканевого дыхания: организму необходимо поступление достаточного количества кислорода и выведение избытка углекислого газа, образующегося в результате многочисленных реакций метаболизма. КЩС – непрерывный процесс образования и выделения кислот, которые в условиях ненарушенного обмена выделяются во внешнюю среду: СО2 — легкими, тяжелые кислоты – почками.

Избыточное накопление кислот приводит к ацидозу, избыточное выделение кислот ведет к алкалозу – опасным для жизни состояниям, требующим быстрой точной диагностики и быстрого целенаправленного лечения.

Изменение показателей КЩС свидетельствует о нарушениях газового обмена и метаболических процессов. Оценивая КЩС, можно судить о тяжести развивающейся патологии, динамике состояния пациента и об адекватности терапии.

Клиническая лабораторная диагностика кислотно-щелочного состояния

Анализ КЩС относится к категории экспресс — диагностики, выполняется в отделениях, где находятся больные в критическом состоянии (реанимация, операционные блоки). В этих условиях анализ КЩС должен быть проведен срочно, от его результатов зависят процедуры, определяющие жизнь или гибель пациента. Общее время выдачи результатов анализа КЩС по ряду показателей не должно превышать 5-15 мин.

Современные анализаторы успешно справляются с задачей максимально быстрого получения точных результатов исследования газов крови, электролитов, параметров оксиметрии, метаболитов. Но даже самое современное лабораторное оборудование, с высокой степенью точности анализирующее образец в измерительном канале, является заложником качества этого образца, которое, в свою очередь, определяется на преаналитическом этапе. Выбор типа образца и метода его взятия, правильность хранения оказывают решающее влияние на результаты анализов.

Параметры КЩС можно определять в цельной крови любого типа – артериальной, капиллярной, венозной.

Артериальная кровь – рекомендованный тип образца для анализа газов и электролитов крови: она насыщена кислородом, её газовый состав и метаболические параметры наиболее стабильны.

Венозная кровь содержит продукты тканевого метаболизма; ее газовый состав менее постоянен, зависит от периферического кровотока и не обеспечивает «репрезентативности» в отношении целого организма. Венозные значения рО2 (парциальное давление кислорода) и sO2 (насыщение кислородом) не дают необходимой диагностической информации о транспорте и поглощении кислорода.

Капиллярная кровь – смешанная, в капиллярах происходит интенсивный обмен веществ, поэтому получить достоверную информацию о КЩС в данный момент времени очень сложно. Значения pO2 и sO2 могут быть недостоверны, так как кислородный статус капиллярной крови отличается от кислородного статуса артериальной крови. Капиллярная кровь может быть альтернативным выбором пробы для анализа КЩС, если взять кровь из артерии затруднительно.

Минимальный объем крови, необходимый для анализа газов и электролитов крови — 200 мкл, при отборе пробы шприцом или капилляром.

Промежуток времени между отбором пробы и выполнением исследования газов и электролитов крови должен быть минимальным. Цельная кровь – живая ткань, активный метаболизм продолжается и в уже взятой пробе. Лейкоциты, тромбоциты, ретикулоциты потребляют кислород и глюкозу, выделяют CO2 и H+; эритроциты выделяют лактат и H+ (анаэробный гликолиз). Если пробу нет возможности исследовать в течение 5 минут с момента сбора, ее необходимо быстро охладить до +4°C на ледяной бане. В таких условиях в образце замедляются процессы метаболизма и, соответственно, сохраняются значения параметров КЩС на момент ее сбора. Проба в течение 60 минут остается пригодной для исследования. Однако хранение на ледяной бане повышает риск гемолиза и не может применяться для пластиковых шприцов, поскольку повышает проницаемость пластика для газов.

Процесс свертывания крови начинается сразу же после взятия пробы: микроскопические сгустки образуются уже через 15 секунд и могут привести к неоднородности пробы и получению неверных результатов измерений некоторых параметров (pCO2, pH, Hb). Сгустки могут нарушить работу прибора и также привести к неправильным результатам, без какого-либо указания на их ошибочность, что может отразиться на лечении больного. Также может произойти полная закупорка системы, при которой проведение дальнейших измерений невозможно до устранения неисправности.

Гепарин — единственный антикоагулянт, рекомендуемый для проведения анализа КЩС. Однако важно помнить, что обычный гепарин из-за эффекта связывания вызывает отклонение результатов измерения электролитов, особенно ионизированного кальция. Обычные виды гепарина (литиевый и натриевый) имеют свободные отрицательные зоны, с которыми соединяются положительные ионы плазмы Са++, К+ и Na+. Связанные с гепарином ионы не могут быть выявлены ионоселективными электродами, и прибор выдает результат ниже, чем в действительности. Для анализа газов крови следует использовать сбалансированный гепарин, который содержит электролиты в количествах, идентичных нормальной плазме, что значительно уменьшает связывание электролитов и повышает точность результатов.

Сбалансированный по электролитам гепарин обеспечивает минимальное воздействие не только на результаты анализа, но и на электроды анализаторов, продлевая их срок службы.

Использование цитрата или EDTA в качестве антикоагулянта не рекомендуется, так как они являются кислотами, и могут искусственно занижать pH пробы.

Газообмен с окружающим воздухом должен быть исключен, во избежание изменений газового состава и искажения результатов исследования. Попадание пузырька воздуха в пробу способно вызвать значительное изменение её газового состава: в зависимости от размеров и времени хранения пробы до анализа, результаты определения О2 и СО2 могут быть искажены на 10–25 % .

Гемолиз в пробе способен сильно исказить результаты анализа некоторых параметров КЩС (K+, Ca++, pCO2, BE, CO-Hb). Например, при гемолизе только 1% эритроцитов уровень калия плазмы увеличится на 0,7 ммоль/л (при Hct=45%) из-за высокой концентрации калия внутри клеток. Притом, что норма содержания калия в крови, например, новорожденных, составляет 3,7 — 5,9 ммоль/л. Особую опасность ошибки диагноза представляют пробы частично гемолизированные, так как обнаружить небольшой гемолиз в цельной крови очень трудно.

Основной причиной появления гемолиза служат нарушения процедуры взятия крови: прокалывание сосуда насквозь, повреждение окружающих тканей, неполное испарение спирта на коже, избыточно активная аспирация и т. д. К гемолизу ведет и длительное охлаждение пробы крови (на ледяной бане). Снизить влияние указанных факторов и предотвратить гемолиз помогает использование специальных систем для артериальной крови, тщательное соблюдение правил ее взятия и минимизация времени хранения пробы перед анализом (по возможности без охлаждения).

Системы для взятия артериальной крови должны обеспечивать высокую стабильность образца. При этом следует учитывать тяжелое состояние пациента и использовать щадящие методы, которые не доставят ему дополнительных страданий.

1) Обычные шприцы, предварительно ополаскиваются раствором гепарина.

В стеклянный шприц с помощью отдельной иглы набирают раствор гепарина (1). При этом внутренние стенки шприца смачиваются гепарином при оттягивании поршня. Затем иглу заменяют и выпускают раствор гепарина вверх (2). Такая процедура требует дополнительного времени в тот момент, когда результат необходим уже через 5-15 минут.

Жидкий гепарин (Na гепарин) легко смешивается с кровью, но могут возникнуть ошибки, обусловленные нестандартностью процедуры промывки и различной «остаточной» дозой гепарина в промытом шприце: непрогнозируемое разведение пробы и разброс результатов, изменение уровней ионов натрия и кальция. В ходе такой подготовки пробы параметры взятой крови могут сильно измениться. Также существует опасность гемолиза в пробе, что характерно для системы шприц/игла.

2) Специальные шприцы, гепаринизированные в заводских условиях.

На внутренние стенки шприца с помощью сухого напыления наносится гепаринат лития, сбалансированный по кальцию (Li гепарин+). Это исключает ошибки разведения, связанные с жидким гепарином, позволяет сохранять стабильность показателей газов, pH, Na+, K+, Ca++, Hb, Hct и глюкозы, а также минимизирует количество ручных манипуляций и сокращает время получения результата.

Шприцы для взятия артериальной крови имеют объем 1, 2 или 3 мл и должны быть заполнены до определенной отметки (более половины объема) для достижения оптимальной концентрации антикоагулянта в образце. После сбора образца требуется тщательно перемешать кровь с антикоагулянтом: 5 раз перевернуть шприц и 5 секунд аккуратно вращать шприц между ладонями.

Заполнение шприцов артериальной кровью

Самозаполнением (самотеком): поршень шприца заранее устанавливается на нужный объем, и после введения иглы в артерию, заполнение шприца происходит самопроизвольно – под давлением крови;

! контакт крови с воздухом при заполнении шприца

Аспирацией: после пункции артерии поршень шприца медленно оттягивается до нужной метки, и шприц при этом заполняется кровью.

! движение поршня – риск гемолиза повышен

3) Капилляр — устройство для взятия капиллярной крови.

Капилляры изнутри равномерно покрыты сбалансированным гепарином; образец не подвергается действию поршня при аспирации или сильному давлению крови при самозаполнении. Однако следует помнить, что капиллярная кровь не дает достоверную информацию о КЩС в данный момент времени. Поэтому капилляры используются для анализа КЩС только в случае, если взять кровь из артерии затруднительно.

Вакуумные системы для взятия крови не могут применяться для анализа КЩС, так как отрицательное давление изменяет pO2 и pCO2.

Таким образом, лучший образец для анализа КЩС – артериальную кровь – можно получить только с помощью шприца. Но ряд негативных особенностей системы шприц/игла снижает стабильность образца и точность анализа КЩС.

4) Артериальный пробозаборник –

устройство для взятия артериальной крови в капилляр.

В нем объединены все положительные качества гепаринизированных артериальных шприцов и капилляров, но при этом не возникают классические проблемы использования системы шприц/игла. По сути, это стеклянный капилляр, помещенный в защитный пластиковый корпус, к которому присоединена игла для прокола артерии и взятия артериальной крови.

Быстрая одношаговая процедура автоматического заполнения кровью с минимальным артериальным давлением обеспечивает стабильность образца в соответствии с самыми строгими стандартами. Артериальный пробозаборник минимизирует болевые ощущения пациента и может использоваться для анализа КЩС в отделениях реанимации и интенсивной терапии, при обследовании пожилых пациентов и новорожденных.

Артериальный пробозаборник – идеальное устройство для взятия артериальной крови.

На рынке медицинского лабораторного оборудования артериальные пробозаборники представляет (США).

Артериальный пробозаборник OPTI ComfortSampler

Повышенная стабильность образца

• Изогнутый канал капилляра замедляет движение крови, капилляр заполняется с минимальным артериальным давлением; минимизирован риск гемолиза в пробе

• Минимизирован контакт образца с воздухом, газовый состав крови в образце не изменяется, результаты определения О2 и СО2 не искажаются

• Сухой напыленный гепарин лития, сбалансированный кальцием, в качестве антикоагулянта

• Исключены ошибки анализа, связанные с разбавлением образца жидким гепарином; точное определение электролитов (ионизированный кальций и др.)

• Объем образца крови – не более 240 мкл

• При поступлении в капилляр кровь изолируется от теплоотдачи тела и моментально охлаждается (малый объем), в образце замедляются метаболические процессы

• Не требуется охлаждение на льду, если образец будет исследован в течение 30 минут с момента сбора

Исключительная безопасность

• Стеклянный капилляр помещен в защитный пластиковый корпус, что исключает возможность травмирования от разбитого стекла

Наглядность

• Прозрачная конструкция позволяет легко определить момент прокола артерии и контролировать уровень заполнения капилляра

Совместимость

• Артериальный пробозаборник можно использовать с любым анализатором газов крови, который совместим с капиллярами

• С артериальным пробозаборником используют тонкие иглы с коротким срезом, это позволяет снизить болевые ощущения и появления гематом в месте пункции, что является наиболее важным критерием для пациента

Артериальный пробозаборник можно рекомендовать для использования в отделениях реанимации и интенсивной терапии, а также при обследовании пожилых пациентов и детей.

Артериальный пробозаборник OPTI ComfortSampler зарегистрирован РУ № ФЗС 2010/06428, с неограниченным сроком действия. Среди представленных на российском рынке устройств для взятия артериальной крови отсутствуют аналоги зарубежных и отечественных производителей.

Артериальный пробозаборник OPTI ComfortSampler

обеспечивает превосходную стабильность образца,

минимизирует потенциальные ошибки анализа КЩС,

идеально подходит для обследования пациентов в критическом состоянии,

пожилых пациентов для детей.

Литература

1. Procedures for the collection of arterial blood specimens; Approved Standard – Fourth Edition. NCCLS — CLSI Document H11-A4, Vol.24, No. 28 (2004);

2. Обеспечение качества сбора первичных биологических образцов для лабораторных исследований при оказании экстренной и неотложной помощи. Методические рекомендации. – Москва, 2021. — 26 с.

3. Approved IFCC recommendations on whole blood sampling, transport and storage for simultaneous determination of pH, blood gases and electrolytes / Burnett RW, Covington AK, Fogh-Andersen N, et al. Eur J Clin Chem Clin Biochem. 1995 Apr; 33(4):247-53.

4. Пробы: от пациента до лаборатории / Гудер В.Г., Нарайанан С., Виссер Г., Цавта Б. /пер. с англ. В.В.Меньшикова. GIT VERLAG 2001, Russian Version by Becton Dickinson & Co. (2003). -105 с.

5. Горн М.М., Хейтц У.И., Сверинген П.Л. Водно-электролитный и кислотно-основной баланс. Пер. с англ. -М.-СПб.: «Издательство БИНОМ» — «Невский Диалект», 1999. -320 с.

6. Современные технологии преаналитического этапа исследования газов и электролитов крови. А. Ж. Гильманов, д. м. н., проф. Баш

Вернуться

Показания к анализу

Первая и самая важная причина — это постановка диагноза дыхательной недостаточности, которая позволяет выявить нарушения кислотно-основного состояния крови, такие как закисление — ацидоз или защелачивание, или алкалоз. Необходим мониторинг газового состава крови при различных тяжелых заболеваниях, например, при тяжёлых обструктивных поражениях лёгких, идиопатическом фиброзирующем альвеолите, при хронической почечной недостаточности. Также необходим газовый анализ крови для:

• наблюдения за пациентами в динамике с отравлением угарным газом;
• мониторинга при развитии метгемоглобинемии;
• у лиц с пониженной сатурацией.

Этот анализ берется у пациентов на ИВЛ в отделениях реанимации, а перед операцией это исследование необходимо, чтобы оценивать риск оперативного вмешательства при торакальных операциях на легких, и на органах грудной полости, в том числе и на сердце.

Техника забора: особенности и отличия

В отличие от проведения рутинных биохимических исследований, исследование газового анализа крови происходит не из вены, а из артерии. Это немного сложнее, чем использование венозного доступа. Вены лежат поверхностно, движение крови в них происходит под меньшим давлением, а пункция артерий должна проводиться только специалистом. При подготовке к артериальной пункции необходимо обязательно подготовить гепаринизированный шприц, чтобы кровь не свернулась. Брать анализ необходимо из плечевой, лучевой или бедренной артерии.

Чаще всего пробу отбирают и лучевой артерии на ведомой руке. Таким образом, у обычного взрослого человека — правши берётся кровь из лучевой вены левой руки. Поскольку артерии лежат значительно глубже, то взятие пробы такой крови может быть значительно более болезненно, чем при пункции вены. Необходимо местное обезболивание, например, введение 1 мл однопроцентного раствора лидокаина. Признаком правильного попадания в артерию является проникновение в шприц под давлением алой, пульсирующей крови.

Забор крови на газы должен проводить опытный специалист, чтобы избегнуть появления воздушных пузырьков и не было у пробы артериальной крови контакта с окружающим воздухом.

После того, как проба взята, кровь осторожно перемешивается, чтобы эритроциты не осели, и обязательно смешивается с гепарином. Обычно шприц уже промыт раствором гепарина. При этом нужно помнить, что гепарин сам по себе имеет уровень pH близкий к 7, и если его взять больше чем нужно, то может быть ложный результат рН крови. Поэтому в последнее время выпускаются специальные шприцы, для забора артериальной крови на газы, которые имеют сухой гепарин, нейтральный в отношении сыворотки крови по рН.

Очень важно, что кровь к анализатору должна быть доставлена как можно быстрее после забора, в течение 15 минут. При необходимости длительной транспортировки пробу необходимо охладить. Ведь в случае сохранения комнатной температуры эритроциты будут потреблять кислород в пробе, что приведет к снижению его парциального давления. Кроме этого, будет образовываться молочная кислота, она способна закислять пробу, тем самым имитируя возникновение метаболического ацидоза.

Как проходит процедура?

Специальной подготовки к процедуре нет. Пациентам не ставят ограничений на выпивку или еду перед тестом. Концентрация кислорода должна оставаться неизменной в течение 20 минут до анализа; если тест нужно проводить без насыщения кислородом, газ должен быть отключен на 20 минут до проведения теста. Во время теста пациенту следует нормально дышать. Образец крови получают путем артериальной пункции (обычно в запястье, хотя может проводиться в пах или руку). Если требуется прокол, кожа поверх артерии очищается антисептиком. Затем медик собирает кровь с помощью небольшой стерильной иглы, прикрепленной к одноразовому шприцу. Пациент может почувствовать короткое пульсирование или судороги в месте прокола. После того, как материал будет собран, он должен быть доставлен в лабораторию для анализа как можно скорее.

После того, как кровь была взята, врач или пациент прижимает вату к месту прокола на 10-15 минут, чтобы остановить кровь, а затем плотно обматывает повязкой. Пациент должен спокойно отдохнуть после завершения процедуры. Медицинские работники будут наблюдать за признаками кровотечения или проблемами с кровообращением. Риски их получить, когда тест выполняется правильно – очень низкие. Включают кровотечение или кровоподтеки на месте сдачи крови или через некоторое время. Очень редко может возникнуть проблема с циркуляцией в области прокола.

Норма газов крови у взрослых и детей

Диапазон нормы газов крови лежит в следующих значениях:

• парциальное давление кислорода должно быть более 80 мм ртутного столба в артериальной крови, при дыхании обычным атмосферным воздухом;
• парциальное давление углекислого газа должно быть в пределах от 35 до 45 мм ртутного столба в той же артериальной крови, или 4,7 6 килопаскаль;
• показатель рН, который является безразмерной величиной (отрицательным логарифм концентрации протонов), лежит в узких пределах — от 7, 35, до 7,45;
• концентрация бикарбоната выражается в молярных величинах и составляет, в среднем, от 22 до 28 миллимоль на литр.

Ниже приводятся соответствующие значения для детского возраста:

• рН 7,31-7,47;
• парциальное давление СО2 3,8-6,5 кПа (28-49 мм.рт. ст.);
• парциальное давление О2 — 4,3-8,1 кПа (32-61 мм.рт. ст.);
• бикарбонат — 15-25 ммоль/л

Гипоксемия, гиперкапния и их причины

Наиболее часто причины тканевой гипоксии и нарушений газового анализа крови является гипоксемия, которая возникает при различной патологии легочной ткани. Прежде всего, это хроническое обструктивное заболевание легких, а также разрастание легочной соединительной ткани в ущерб альвеолярной. Это так называемый легочный фиброз или цирроз легкого, или такая патология, как интерстициальная болезнь легких (идиопатический фиброзирующий альвеолит).

В некоторых случаях причиной гипоксемии, и снижения парциального давления кислорода в артериальной крови является выраженный шунт, когда кровь из артериальной и венозной системы смешивается. Наиболее часто это возникает при массивном дефекте или межпредсердной, или межжелудочковой перегородки. И такое состояние нормально у детей, постепенно овальное окно зарастает, и артериальный и венозный кровоток полностью изолируются друг от друга. Однако известно, что у 25% взрослых это окно не зарастает, но при этом сброс крови такой незначительный, что не имеет гемодинамических и клинических признаков.

Может возникать шунт справа налево и при других врождённых заболеваниях сердца и крупных сосудов, например, при такой довольно тяжёлой патологии, как респираторный дистресс-синдром.

Гипоксемия может возникать не только по причинам гиповентиляции и шунтирования, но также и при вентиляционно — перфузионный нарушениях иной природы, из которых чаще всего бывает бронхиальная астма, пневмония, саркоидоз. Наконец, к этому виду расстройств относятся и все виды анемий, при которых гемоглобина в единице объёма крови недостаточно, и развивается вторичная гипоксемия.

Характерным клиническим признаком тканевой гипоксии всех форм является цианоз, или синюшность. Чаще всего, диффузный цианоз хорошо заметен в области ногтевых пластинок, мочек ушей, в области носогубного треугольника. Он становится заметным при парциальном давлении кислорода равном 50 мм ртутного столба, а отчётливая синюшность, которая бросается в глаза и неспециалисту, возникает при глубокой гипоксемии, при которой парциальное давление кислорода меньше 40 мм ртутного столба.

Исследование газов крови и пульсоксиметрия

Пульсоксиметрия и процедура исследования газов крови

Среди наиболее точных методов, позволяющих определить, насколько хорошо организм обеспечен кислородом, особое место занимает исследование газов крови и пульсоксиметрия.

Базовая задача

Исследование газов крови используется при заболеваниях сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Это делается для определения насыщенности кислородом организма. Проведение исследования происходит достаточно просто. Для этого используется метод прокола, при котором прямо из артерии происходит забор крови. За счет этого способ принадлежит к категории инвазивных. После того, как будет произведена пункция артерии, на нее должна быть наложена повязка примерно на 10-15 минут. Это необходимо для предотвращения кровотечения. Образец, полученный в процессе забора, сразу отправляется в лабораторию на проведение исследования. На этом этапе и происходит определение количества газа в крови. Здесь обязательно происходит определение углекислого газа, парциального давления, показателей pH, количественный состав бикарбонатов и то, насколько насыщен гемоглобин в эритроцитах. К нормальным величинам стоит отнести следующие:

1. PaCO2 — 34-45 mm Hg;
2. PaO2 — 75-100 mm Hg;
3. SaO2 — 94-100%;
4. pH of 7.35-7.45;
5. HCO3 — 22-26 mEq/liter.

Метод пульсоксиметрии и его информативность

Распознать дыхательную недостаточность и оценить общее состояние дыхательной системы можно наиболее точным методом, которым является исследование газов крови. Как только у человека начинает проявляться дыхательная недостаточность, сразу происходит процесс развития гипоксии (снижение уровня кислорода) и гиперкапния — увеличение количества углекислого газа в составе.

Представленный способ исследования используют для возможности распознавания рестриктивных и обструктивных заболеваний легких в хронической форме. Сюда относят такие болезни, как саркоидоз, бронхиальная астма, туберкулез, профессиональные болезни легких. Процедура исследования происходит только на территории больницы.

Чтобы провести исследование, от пациента не требуется особая подготовка. Если человек употребляет антикоагулянты, противовоспалительные препараты и аспирин, нужно предупредить об этом доктора. Что же касается опасностей этой процедуры, то сюда можно отнести возможность кровотечения после проведенной пункции.

Особенности пульсоксиметрии

Пульсоксиметрия представляет собой метод, с помощью которого можно определить насыщенность кислородом гемоглобина крови. Для этого используется специальный прибор, который называется пульсоксиметр. В зависимости от количества кислорода по изменению цвета крови он позволяет определить необходимые параметры. Удобство этого способа заключается в том, что нет необходимости в заборе венозной крови.

Проведение исследования и его информативность

При проведении процедуры на палец пациента накладывают специальный датчик, в котором основным источником есть свет. Проходя через фалангу и капилляры, происходит процесс регистрации изменения цвета крови в зависимости от того, насколько она насыщена кислородом. На экране устройства фиксируются данные в виде кривых насыщенности. Чтобы получить максимально точный результат, необходимо обеспечить полную неподвижность пальца. Нормальный показатель должен составлять 95-98%. Для распознавания дыхательной недостаточности и прочих проблем с дыхательной системой метод сатурации крови является информативным. При недостаточном количестве показатель снижается ниже 95%. Часто этот способ применяется анестезиологами при проведении хирургических вмешательств. Особая подготовка к процедуре не нужна. Метод не приводит к осложнениям и безопасен для человеческого организма.

Пульсоксиметрия: принцип действия

Пульсоксиметрия – предельно доступный метод мониторинга пациента. Особо важно это при ограниченном финансировании медицинского учреждения. Позволяет отслеживать сразу несколько параметров состояния пациента. Изначально применение максимально точных пульсоксиметров требовалось в отделениях интенсивной терапии, далее повсеместно. Но правильное применение пульсоксиметрии требует специальных навыков. При неправильном применении в отделении общей терапии может возникнуть угроза для жизни и здоровья пациента. Рассмотрим принцип работы пульсоксиметра, особенности современного метода, возможные ограничения. А также, какие альтернативы такому методу существуют.

Принцип работы

Пульсоксиметр – высокоточный прибор, который измеряет степень насыщения артериального гемоглобина кислородом. В основе технологии 2 принципа: поглощение гемоглобином света и пульсация светового сигнала при прохождении через ткани, что происходит из-за изменения артериального русла. Этот компонент может отделяться от не пульсирующего при помощи специального микропроцессора. При правильном применении оксиметрия становится максимально полезным методом мониторинга состояния кардиореспираторной системы. В результате на мониторе отображаются 2 показателя:

1. сатурация гемоглобина кислородом артериальной крови;
2. частота пульса (измеряется за 5 — 20 секунд).

На правильность работы прибора влияют несколько факторов. К ним относятся внешний свет, частота и ритмичность пульса, дрожание рук, патологический гемоглобин. На достоверность могут повлиять также вазоконстрикция, патологический гемоглобин, особенности работы сердца.

Пульсоксиметр показывает только уровень вентиляции крови, но не уровень вентиляции. При низкой квалификации медицинского работника это часто создает ложную картину при ингаляции кислородом. В такой ситуации есть риск пропустить начальные симптомы гипоксии, которая возникает при обструкции дыхательных путей.

Что измеряет пульсоксиметр?

Пульсоксиметр состоит из нескольких элементов:

1. датчик для сбора показателей (прикрепляется на палец, мочку уха или крыло носа);
2. микропроцессор для обработки результатов;
3. дисплей для обработки результатов.

Прибор показывает среднее количество кислорода, который связан с каждой из молекул гемоглобина. Данные выводятся на монитор одновременно со звуковым сигналом. Его высота изменяется в зависимости от уровня сатурации. Частота пульса измеряется по принципу количество ударов в минуту. Пульсоксиметр не предоставляет информацию по таким показателям:

1. уровень содержания кислорода в крови;
2. количество растворенного кислорода;
3. дыхательный объем;
4. частота дыхания;
5. величина сердечного выброса;
6. артериальное давление.

Систолическое давление определяется по появлению волны на плетизмографии, в процессе сдувания манжеты.

Принципы современной пульсоксиметрии

В основе принципа современной пульсоксиметрии лежит отношение между парциальным давлением кислорода и сатурацией. Этот показатель отражается в кривой диссоциации гемоглобина. При различных состояниях она может перемещаться вправо либо влево. Например, это может происходить при гемотрансфузии.

Принцип работы пульсоксиметра:

Кислород транспортируется кровотоком главным образом в связанном с гемоглобином виде. Одна молекула гемоглобина может перенести 4 молекулы кислорода и в этом случае она будет насыщена на 100%. Средний процент насыщения популяции молекул гемоглобина в определенном объеме крови и является кислородной сатурацией крови.

В датчике находятся два светодиода, один из которых излучает видимый свет красного спектра (660 нм), другой – в инфракрасном спектре (940 нм). Свет проходит через ткани к фотодетектору, при этом часть излучения поглощается кровью и мягкими тканями в зависимости от концентрации в них гемоглобина. Количество поглощенного света каждой из длин волн зависит от степени оксигенации гемоглобина в тканях.

1. Микропроцессор способен выделить из спектра поглощения пульсовой компонент крови, т.е. отделить компонент артериальной крови от постоянного компонента венозной или капиллярной крови. Микропроцессоры последнего поколения способны уменьшить влияние рассеивания света на работу пульсоксиметра.

Многократное разделение сигнала во времени выполняется с помощью циклической работы светодиодов: включается красный, затем инфракрасный, затем оба отключаются, и так много раз в секунду. Таким образом устраняются случайные фоновые помехи.

Новой возможностью микропроцессоров стало квадратичное многократное разделение. Красный и инфракрасный сигналы разделяются по фазам, а затем вновь комбинируются. При таком варианте могут быть устранены помехи от движения или электромагнитного излучения, поскольку они не могут возникать в одну и ту же фазу двух сигналов светодиодов.

Как и частота пульса, сатурация вычисляется в среднем за 5-20 секунд. Первый показатель рассчитывается по числу циклов светодиодов и уверенным пульсирующим сигналам за определенный промежуток времени.По пропорции поглощенного света каждой из частот микропроцессор вычисляет их коэффициент. В памяти пульсоксиметра имеется серия значений насыщения кислородом, полученные в экспериментах на добровольцах с гипоксической газовой смесью. Микропроцессор сравнивает полученный коэффициент поглощения двух длин волн света с хранящимися в памяти значениями. Неэтично снижать насыщение кислородом у добровольцев ниже 70% при клинических исследованиях. Из-за этого значение сатурации ниже 70%, полученное по пульсоксиметру, не является надежным.Отраженная пульсоксиметрия использует именно такой тип света. Может применяться проксимально, например, на предплечье или передней брюшной стенке. Принцип работы такой же, как у трансмиссионного пульсоксиметра. Существенный недостаток – это сложность закрепления на теле.

Причины гиперкапнии

Но газообмен может быть нарушен и по причине высокого парциального давления углекислого газа в крови, которая называется гиперкапнией. Наиболее часто гиперкапния имеет токсический, или лекарственный характер, либо связана с нарушением проходимости дыхательных путей. Довольно часто причиной длительно текущей гиперкапнии является недостаточность легочной вентиляции, в связи со слабостью респираторной мускулатуры. К ней приводят миастении, мышечная дистрофия, восходящий паралич Ландри, или синдром Гийена-Барре, некоторые виды течения рассеянного склероза.

К такой хронической гиперкапнии могут привести и сколиоз, различные травмы грудной клетки, а также состояние после операции на легких, когда пациент просто физически должен дышать «мелко» во избежание расхождения швов.

Часто возникают и смешанные состояния, когда в легких накапливается «мёртвое пространство», через которое практически не движется воздушный поток. К таким процессам приводят уже упоминавшиеся легочный цирроз и фиброз, обструктивное заболевание, бронхиальная астма, муковисцидоз и другая патология. В некоторых случаях повышается продукция углекислого газа и при состояниях, не связанных с патологией бронхолегочной системы. Это лихорадка, сепсис, судорожный синдром или избыточная нагрузка углеводистой пищей.

Что может повлиять на результат?

Газовый анализ крови — это весьма специфичный и высокочувствительный тест. Поэтому нужно соблюдать необходимые условия, во избежание ложных результатов. Прежде всего, необходимо исключить лихорадку и повышенную температуру, забор артериальной крови должен проводиться при нормальной температуре тела.

В том случае, если:

• у пациента она выше 37 градусов, то парциальное давление и кислорода, и углекислого газа будет выше чем нужно, а кислотно-щелочное равновесие сдвинуто в кислую сторону, то есть в сторону ацидоза;
• у пациента будет гипотермия, или охлаждение тела, то будет проходить обратный процесс: парциальное давление газов падать, а уровень pH повышаться сторону защелачивания крови.

На результат анализов влияют и другие факторы. Так, в некоторых случаях, нужно корректировать их точность с учетом возраста пациента, и существуют специальные калибровочные таблицы. Ведь чем старше пациент, тем парциальное давление кислорода в крови меньше. Очень важно как можно чаще проводить калибровку анализатора, при взятии каждой пробы.

В результате всё это приводит к тому, что стоимость исследования не является дешёвой. Так, средняя цена в частных клиниках колеблется от 1500 рублей до 3000 рублей.

Конечно, можно найти государственную клинику, в которой цена исследования будет составлять 100 рублей, но нужно помнить, что это примерно то же самое, как лечение у стоматолога на своём участке по страховому полису, когда пациент платит только лишь за дешевые расходные материалы.

Результаты тестирования

Частичное давление (РР)

Частичное давление – это способ оценки количества молекул определенного газа в смеси газов. Это количество давления конкретного газа в общем давление. Например, мы обычно дышим воздухом, который на уровне моря имеет давление 100 кПа, кислород составляет 21% от 100 кПа, что соответствует парциальному давлению 21 кПа. При проверке газов крови закон Генри используется для определения парциальных давлений газов в крови. Этот закон гласит, что, когда газ растворяется в жидкости, парциальное давление (то есть концентрация газа) внутри жидкости такое же, как и в газе, контактирующем с жидкостью. Поэтому можно измерить парциальное давление газов в крови. Вы увидите графу с пометками PaO2 – парциальное давление кислорода в артериальной крови и PaCO2 – парциальное давление углекислого газа.

Базовый избыток (BE)

Это количество сильного основания, которое необходимо добавить или вычесть из вещества, чтобы вернуть рН в норму (7.40). Значение вне нормального диапазона (от -2 до +2) указывает на метаболическую причину ацидоза или алкалоза.

Бикарбонат (HCO3)

Бикарбонат продуцируется почками и действует как буфер для поддержания рН. Нормальный диапазон для бикарбоната составляет 22-26 мм / л. Если в крови есть дополнительные кислоты, уровень бикарбоната будет падать, поскольку ионы используются для буферизации этих кислот. Если есть хронический ацидоз, почками продуцируется немного больше бикарбоната, чтобы поддерживать рН в норме. Именно по этой причине повышенный бикарбонат может наблюдаться при хронической респираторной недостаточности 2-го типа, когда рН остается нормальным, несмотря на повышенный СО2.

Электролиты

Венозный или артериальный анализ газа – хороший способ быстро проверить показатели калия и натрия. Это особенно важно при непосредственном лечении сердечных аритмий, поскольку дает немедленный результат.

Лактат

Вырабатывается как побочный продукт анаэробного дыхания. Повышенный лактат может быть вызван любым процессом, который заставляет ткань использовать анаэробное дыхание. Это эффективный показатель плохой перфузии тканей.

Глюкоза

Глюкоза особенно важна при лечении пациента, который страдает потерей сознания или частыми судорогами. Это также необходимо для пациентов с подозрением на диабет. Глюкоза может повышаться у пациентов с тяжелым сепсисом или другим метаболическим стрессом.

Другие компоненты анализа

Они редко нарушаются и часто упускаются из виду. Однако важно заметить, если они вне нормы. Это особенно актуально в случае окиси углерода, так как могут быть другие люди, которым грозит опасность.

Окись углерода (CO)

Обычно СО составляет <10%. У жителей города или курильщиков уровни могут повышаться до 10%, но уровень> 10% указывает на отравление, обычно из-за слабо вентилируемых котлов или старых систем отопления. При уровнях 10-20% будут наблюдаться симптомы, такие как тошнота, головная боль, рвота и головокружение. При более высоких уровнях пациенты могут испытывать аритмию, сердечную ишемию, респираторную недостаточность и лёгкие судороги.