EMOGASANALISI

SCOPI DELL’EMOGASANALISI

La funzione principale della respirazione è quella di

assicurare ossigeno all’organismo e di eliminare l’eccesso

di anidride carbonica.

L’emogasanalisi arteriosa permette di:

1) valutare eventuali alterazioni dello stato di ossigenazione e dell’eliminazione di CO2

3) monitorare O2, CO2 e pH in caso di terapia

2) identificare disordini dell’equilibrio acido-base

L’emogasanalisi valuta

gli scambi gassosi

lo stato dell’equilibrio acido-base

mediante la determinazione diretta dei:

valori di pressione parziale arteriosa di ossigeno paO2

valori di pressione parziale arteriosa di anidride carbonica paCO2

concentrazione nel sangue arterioso degli ioni H+ espressi come pH

EMOGASANALISI

ed il calcolo di alcuni parametri derivati

Saturazione arteriosa di O2 (SaO2)

Bicarbonati totali (HCO3-),

Bicarbonati standard (HCO3- st),

Eccesso di basi (BE)

EMOGASANALISI - TECNICA DI PRELIEVO

TECNICA DI PRELIEVO

Utilizzare siringhe eparinate impermeabili all’O2 e alla CO2.

TECNICA DI PRELIEVO

Far sedere il paziente ponendo il braccio su un cuscino con

il palmo della mano rivolto verso l’alto in iperestensione in

modo da allungare l’arteria radiale, stabilizzandola.

TECNICA DI PRELIEVO

Disinfettare la superficie cutanea.

Indossare i guanti

TECNICA DI PRELIEVO

Delineare il decorso dell’arteria con 2 dita palpandola con i

polpastrelli.

Penetrare nell’arteria con la parte tagliente dell’ago rivolta

verso l’alto.

TECNICA DI PRELIEVO

Introdurre l’ago in profondità (pochi millimetri !) con una

inclinazione di 45°. Ritrarre lentamente l’ago fin quando non si

osserva il sangue refluire spontaneamente. Attendere il

riempimento della siringa (1 ml circa)

1 2 3

TECNICA DI PRELIEVO

Estrarre l’ago pressando il vaso con una garza per alcuni minuti

TECNICA DI PRELIEVO

Espellere eventuali bolle d’aria e chiudere

ermeticamente la siringa per evitare il contatto

del sangue arterioso con l’aria ambiente

TECNICA DI PRELIEVO

Ruotare delicatamente la siringa nel palmo

delle mani per miscelare il sangue all’eparina

TECNICA DI PRELIEVO

Porre la siringa in ghiaccio e inviarla immediatamente in laboratorio

L?EMOGASANALIZZATORE

Gli emogasanalizzatori sono

oggi completamente

automatici e di facile uso.

Permettono una valutazione

completa degli squilibri acido

base e se corredati con

elettrodi per il dosaggio del

Na+, del K+ e del Cl-

permettono anche un esame

dell’equilibrio elettrolitico

L?EMOGASANALIZZATORE

Elettrodo del pH costituito da un bulbo di vetro

sensibile agli ioni H+

Elettrodo della CO2 è sostanzialmente un

elettrodo per il pH modificato dove la CO2

disciolta nel sangue diffonde attraverso una

membrana permeabile esclusivamente alla CO2

L’elettrodo dell’O2 separato dal sangue da una

membrana permeabile all’ossigeno sfrutta una

reazione di ossido riduzione per misurare la pO2

I moderni emogasanalizzatori misurano direttamente

con tre elettrodi distinti i valori di

pH pCO2 pO2

Tutti gli altri parametri vengono calcolati

SCAMBI GASSOSI

Pressione parziale dell’ossigeno (pO2)

e dell’anidride carbonica (pCO2)

L’aria ambiente inspirata si mescola, all’interno del

polmone, con i gas che già hanno scambiato con il sangue.

Valori di O2 e di CO2 nel sangue arterioso e nel sangue venoso

POLMONE (distretto alveolo-capillare)

TESSUTI

(capillari tissutali)

O2

CO2

Sangue arterioso

Sangue venoso

L’aria inspirata (O2 20.9% pari a 150 mmHg e CO2 = 0) si mescola nel polmone con l’aria presente negli alveoli (povera di ossigeno e ricca di anidride carbonica) Le cellule dei tessuti per il loro metabolismo utilizzano O2 e producono CO2 Il sangue nei capillari polmonari tende ad equilibrare il suo contenuto di O2 e CO2 con l’aria degli alveoli.

The Deep Picture and lactate

• La capacità del sangue

arterioso di fornire

ossigeno ai tessuti dipende

da una combinazione di

consumo, trasporto e il

rilasciodi ossigeno.

• Per sapere con certezza

che una quantità

sufficiente di ossigeno è

stata fornita alle cellule, è

necessario valutare i lattati

(indice di ossigenazione

tissutale).

FATTORI IN GRADO DI INFLUENZARE GLI SCAMBI GASSOSI

Le determinazioni emogasanalitiche misurando le pressioni parziali di O2 e CO2

permettono una valutazione accurata degli scambi gassosi e l’identificazione di

eventuali disturbi funzionali nei vari distretti (*)

O2 CO2

Valori normali dei gas ematici nel sangue arterioso

Valutazione dell’ossigenazione (paO2))

Ipercapnia 60

45

40

35

20

Ipoventilazione alveolare

paCO2 mmHg Ventilazione alveolare

Iperventilazione alveolare

Ventilazione normale

Ipocapnia

Normocapnia

Relazione tra ventilazione alveolare e paCO2

Valori della CO2 nel sangue arterioso

Ipossiemia e ipercapnia

La CO2 è 20 volte più diffusibile dell’O2.

Pertanto sarà possibile osservare ipossiemia ipercapnica ma mai

normossia ipercapnica (respirando aria ambiente)

In alcune patologie polmonari (sindromi restrittive) che

interessano in particolar modo la membrana alveolo-capillare

(ispessimento) l’ipossiemia sarà la prima alterazione ad instaurarsi

con successiva ipocapnia dovuta ad iperventilazione

compensatoria.

Solo con l’aggravarsi della patologia si assisterà anche alla

comparsa di una ipercapnia

0

20

40

20 16 12 8 4 0

Vo

lum

e re

spir

ato

rio M

inu

to (

l/m

in)

% O2

% CO2

% O2

0 2 4 6 8 10 % CO2

Risposta all’ossigeno e all’anidride carbonica

I recettori per l’O2 (Aortici e Carotidei)

sono relativamente insensibili alla

riduzione di O2 (21% -10%);

si attivano solo quando l’O2 inspirato

scende al disotto dell’8%

I recettori per la CO2

(centrali) sono sensibili

anche a piccole

variazioni rispetto alla

norma.

Alti valori di CO2

deprimono il centro

respiratorio provocando

una riduzione della

ventilazione

L’eventuale ossigenoterapia va instaurata ed eventualmente

modificata tenendo conto dei valori emogasanalitici e dei due

differenti meccanismi di regolazione della ventilazione

• glomi carotidei poco sensibili a piccole diminuzioni della paO2

ma con risposta efficace a basse concentrazione di O2

• Regolazione centrale mediante la CO2 molto efficace a piccole

variazioni della concentrazione di CO2 ma non più sensibile ad

alte concentrazioni.

In particolare in pazienti ipercapnici con grave depressione del

centro respiratorio bisogna correggere lo stato ipossiemico,

facendo attenzione a non correggerlo del tutto in quanto unico

stimolo in grado di sostenere la ventilazione.

Ipossiemia e ipercapnia

L’EQUILIBRIO ACIDO-BASE

e

L’INTERPRETAZIONE DEI DATI

PRODUZIONE DI ACIDI

Le cellule dei tessuti attraverso le varie tappe metaboliche

consumano O2 e producono CO2, e Acidi non volatili

ACIDI

VOLATILI

ACIDI NON

VOLATILI

Controllo renale dei bicarbonati ed

eliminazione H+

Controllo respiratorio della

CO2

Ruolo dei Tamponi, Polmone, Rene nell’equilibrio acido base

Sistemi tampone

Impediscono variazioni della concentrazione degli ioni H+

Questo meccanismo interviene entro frazioni di secondi

- Sistema tampone dei bicarbonati

- Sistema tampone dei fosfati

- Sistema tampone dei proteinati

Sistemi tampone corporei 2.400 mmoli/litro

Sistemi tampone

Controllo respiratorio

Eliminazione della CO2 prodotta (eliminazione di acidi volatili)

Aumento dell’eliminazione della CO2 (incrementando la

ventilazione) all’aumentare della concentrazione di ioni H+

liberi

Questo meccanismo interviene entro pochi secondi

Controllo respiratorio della CO2

Controllo renale

Eliminazione degli acidi non volatili e riassorbimento dei

bicarbonati

Questo meccanismo impiega alcuni giorni per correggere

eventuali alterazioni della concentrazione degli ioni H+

Controllo renale dei bicarbonati ed eliminazione H+

CO2, Acido Carbonico, Bicarbonato

La CO2 prodotta dalle cellule dà luogo alle seguente reazione

L’acido carbonico ha un ruolo centrale per valutare l’equilibrio

acido base.

I prodotti della sua ionizzazione e della dissociazione sono in

equilibrio

Equazione di Henderson

Equazione di Henderson-Hassenbalch

Nell’equazione di Henderson-Hasselbalch la concentrazione

dell’acido carbonico può essere sostituita con il valore della

pressione parziale della CO2 per un coefficiente pari a 0.03

L’ equazione di Henderson-Hasselbalch

riscritta in termini semplici diventa:

Il mantenimento di un pH normale dipende dalla concentrazione dello ione

bicarbonato e dalla pressione parziale di CO2 (rapporto di 20:1) e quindi dal

normale funzionamento dei polmoni e dei reni.

Nelle alterazioni acido-base la lettura del solo pH può portare a conclusioni

non corrette.

VALORI NORMALI DEL pH

Per meglio comprendere ed interpretare l’equilibrio acido-base

è bene ricordare che il pH e quindi le eventuali sue alterazioni

dipendono dalle due componenti:

La componente respiratoria

La componente metabolica Lo studio separato delle singole componenti dell’equilibrio

acido-base permette una più precisa formulazione dell’origine

dei disordini acido-base (Acidosi, Alcalosi, Respiratoria,

Metabolica).

La valutazione successiva del valore del pH consente di

completare il quadro evidenziando la presenza di un eventuale

compenso (Es. Acidosi respiratoria compensata).

I termini acidosi e alcalosi indicano condizioni cliniche e non

effettive variazioni di pH (acidemia, alcalemia).

Le componenti dell’equilibrio acido-base

Componente respiratoria dell’equilibrio acido base

Un variazione della paCO2 tende a modificare il

pH nella direzione opposta

COMPONENTE RESPIRATORIA

PaCO2 (mmHg)

Componente metabolica dell’equilibrio acido base

Un variazione della concentrazione dei bicarbonati tende

a modificare il pH nella stessa direzione

BICARBONATO TOTALE

HCO3- tot (22 - 26 mEq/l)

HCO3- totale non può essere utilizzato

come parametro atto a valutare la componente metabolica dell’equilibrio acido-base in quanto è influenzato da entrambe le componenti, respiratoria e metabolica

BICARBONATO STANDARD HCO3- st

E’ la concentrazione di bicarbonato calcolata ad una

pCO2 di 40 mmHg cioè in condizioni respiratorie

normali.

Un’alterazione rispetto alla normalità (22 - 26 mEq/l)

esprime esclusivamente una modificazione della

componente metabolica dell’equilibrio acido-base

Eccesso di Basi BE (mEq/l)

Basi in eccesso (BE +) o in difetto (BE -) rispetto al valore normale di basi tamponi (BE = 0). Alterazioni rispetto alla normalità (-2.5 / +2.5 mEq/l) esprimono esclusivamente una modificazione della componente metabolica dell’equilibrio acido-base Un valore negativo (BE = - 5) rappresenta, naturalmente, un eccesso di acidi. I valori di HCO3-

st o di BE possono essere usati indifferentemente per la valutazione della componente metabolica, anche se molti preferiscono usare il valore BE. Il valore del BE può essere utilizzato per calcolare la quantità di bicarbonato da utilizzare nel trattamento dell’acidosi metabolica

COMPONENTE METABOLICA

.

TURBE DELL’EQUILIBRIO ACIDO BASE

Dalla valutazione della componente respiratoria e della

componente metabolica singolarmente considerate emergono

le seguenti quattro principali turbe dell’equilibrio acido-base:

TURBE DELL’EQUILIBRIO ACIDO BASE

TURBE DELL’EQUILIBRIO ACIDO BASE

TURBE DELL’EQUILIBRIO ACIDO BASE

TURBE DELL’EQUILIBRIO ACIDO BASE

Alcalosi

respiratoria Acidosi

respiratoria

Alcalosi metabolica

Acidosi metabolica

Ogni area identifica una condizione dell’equilibrio acido-base

E.A.B.

EQUILIBRIO ACIDO-BASE

Linee guida per l’interpretazione dell’equilibrio acido-base

Valutazione della componente respiratoria

Linee guida per l’interpretazione dell’equilibrio acido-base

Valutazione della componente metabolica

Linee guida per l’interpretazione dell’equilibrio acido-base

pH

Una variazione di una delle due componente dell’equilibrio

acido base provoca in genere un cambiamento nell’altra

(compenso) mantenendo costante il valore del pH

E.A.B.

Componente respiratoria

nella norma

Componente metabolica

nella norma

Equilibrio Acido Base nella norma

EAB: Acidosi respiratoria scompensata

Acidosi Respiratoria Componente metabolica

nella norma

EAB: Acidosi respiratoria parzialmente compensata

Acidosi Respiratoria\ Alcalosi Metabolica

EAB: Acidosi respiratoria compensata

Acidosi Respiratoria Alcalosi Metabolica

EAB: Acidosi respiratoria compensata e alcalosi metabolica

Acidosi Respiratoria Alcalosi Metabolica

EAB: Acidosi metabolica scompensata

Componente respiratoria

nella norma

Acidosi Metabolica

EAB: Acidosi metabolica parzialmente compensata

Alcalosi Respiratoria Acidosi Metabolica

EAB: Acidosi metabolica compensata

Acidosi Metabolica Alcalosi Respiratoria

EAB: Alcalosi metabolica scompensata

Alcalosi Metabolica Componente respiratoria

nella norma

EAB: Alcalosi respiratoria scompensata

Componente metabolica

nella norma Alcalosi respiratoria

EMOGASANALISI

CASI CLINICI

Caso Clinico

1

pO2 35.3 mmHg

pCO2 69.5 mmHg

BE -16.2 mEq/l

HCO3-st 13,5 mEq/l

pH 7.01

Caso Clinico

2

pO2 53.3 mmHg

pCO2 42.4 mmHg

BE - 5.5 mEq/l

HCO3-st 20.5 mEq/l

pH 7.30

Caso Clinico

3

pO2 85.2 mmHg

pCO2 40.1 mmHg

BE - 0.4 mEq/l

HCO3-st 24.5 mEq/l

pH 7.40

Caso Clinico

4

pO2 63 mmHg

pCO2 30 mmHg

BE + 1 mEq/l

HCO3-st 25.5 mEq/l

pH 7.50

Caso Clinico

5

pO2 126 mmHg

pCO2 78 mmHg

BE +2.1 mEq/l

HCO3-st 25.9 mEq/l

pH 7.24

Caso Clinico

6

pO2 105 mmHg

pCO2 110 mmHg

BE + 7 mEq/l

HCO3-st 31 mEq/l

pH 7.19

Caso Clinico

7

pO2 56 mmHg

pCO2 73 mmHg

BE + 15 mEq/l

HCO3-st 39 mEq/l

pH 7.40

Caso Clinico

8

pO2 80 mmHg

pCO2 37 mmHg

BE + 5 mEq/l

HCO3-st 28.9 mEq/l

pH 7.49

Caso Clinico

9

pO2 82 mmHg

pCO2 37 mmHg

BE - 20 mEq/l

HCO3-st 10.5 mEq/l

pH 7.06

Caso Clinico

10

pO2 98 mmHg

pCO2 30 mmHg

BE - 13 mEq/l

HCO3-st 14.8 mEq/l

pH 7.26

Caso Clinico

11

pO2 80 mmHg

pCO2 43 mmHg

BE + 8 mEq/l

HCO3-st 32.5 mEq/l

pH 7.49

Caso Clinico

12

pO2 55 mmHg

pCO2 30 mmHg

BE +0.1 mEq/l

HCO3-st 25 mEq/l

pH 7.49

Caso Clinico

13

pO2 65 mmHg

pCO2 38 mmHg

BE +1.5 mEq/l

HCO3-st 25.5 mEq/l

pH 7.44

EMOGASANALISI

CASI CLINICI

SOLUZIONI

Caso Clinico

1

pO2 35.3 mmHg

pCO2 69.5 mmHg

BE -16.2 mEq/l

HCO3-st 13,5 mEq/l

pH 7.01

Ipossiemia ipercapnica

Acidosi respiratoria e acidosi metabolica

Caso Clinico

2

pO2 53.3 mmHg

pCO2 42.4 mmHg

BE - 5.5 mEq/l

HCO3-st 20.5 mEq/l

pH 7.30

Ipossiemia normocapnica

Acidosi metabolica scompensata

Caso Clinico

3

pO2 85.2 mmHg

pCO2 40.1 mmHg

BE - 0.4 mEq/l

HCO3-st 24.5 mEq/l

pH 7.40

Normossia normocapnica

Equilibrio acido-base nella norma

Caso Clinico

4

pO2 63 mmHg

pCO2 30 mmHg

BE + 1 mEq/l

HCO3-st 25.5 mEq/l

pH 7.50

Ipossiemia ipocapnica

Alcalosi respiratoria scompensata

Caso Clinico

5

pO2 126 mmHg

pCO2 78 mmHg

BE +2.1 mEq/l

HCO3-st 25.9 mEq/l

pH 7.24

Iperossiemia ipercapnica

Acidosi respiratoria scompensata

Caso Clinico

6

pO2 105 mmHg

pCO2 110 mmHg

BE + 7 mEq/l

HCO3-st 31 mEq/l

pH 7.19

Iperossiemia ipercapnica

Acidosi respiratoria parzialmente compensata

Caso Clinico

7

pO2 56 mmHg

pCO2 73 mmHg

BE + 15 mEq/l

HCO3-st 39 mEq/l

pH 7.40

Ipossiemia ipercapnica

Acidosi respiratoria compensata

Caso Clinico

8

pO2 80 mmHg

pCO2 37 mmHg

BE + 5 mEq/l

HCO3-st 28.9 mEq/l

pH 7.49

Normossia normocapnica

Alcalosi metabolica scompensata

Caso Clinico

9

pO2 82 mmHg

pCO2 37 mmHg

BE - 20 mEq/l

HCO3-st 10.5 mEq/l

pH 7.06

Normossia normocapnica

Acidosi metabolica scompensata

Caso Clinico

10

pO2 98 mmHg

pCO2 30 mmHg

BE - 13 mEq/l

HCO3-st 14.8 mEq/l

pH 7.26

Normossia ipocapnica

Acidosi metabolica parzialmente compensata

Caso Clinico

11

pO2 80 mmHg

pCO2 43 mmHg

BE + 8 mEq/l

HCO3-st 32.5 mEq/l

pH 7.49

Normossia normocapnica

Alcalosi metabolica scompensata

Caso Clinico

12

pO2 55 mmHg

pCO2 30 mmHg

BE +0.1 mEq/l

HCO3-st 25 mEq/l

pH 7.49

Ipossiemia ipocapnica

Alcalosi respiratoria scompensata

Caso Clinico

13

pO2 65 mmHg

pCO2 38 mmHg

BE +1.5 mEq/l

HCO3-st 25.5 mEq/l

pH 7.44

Ipossiemia normocapnica

Equilibrio acido-base nella norma

% FIO2

Frazione di ossigeno inspirata

Concentrazione misurabile o calcolabile di ossigeno

somministrata al paziente.

Es. se in un volume corrente di 500 ml l’ossigeno è

rappresentato da 250 ml, la FIO2 sarà del 50%

pH

Attività dello ione idrogenato

pH definito come logaritmo negativo dell’attività

dello ione idrogeno: -log[H+].

L’espressione cH (nanomoli/litro), ha il vantaggio di

essere lineare e non logaritmica

cH = 109-pH

pCO2

Pressione parziale di anidride carbonica

La pressione parziale di un gas in una miscela, è la

pressione che il gas eserciterebbe nel sistema se vi

fosse presente da solo.

Il suo contributo alla pressione totale è in rapporto alla

frazione (%) che esso rappresenta nell’intera miscela

La pCO2 è la misura di pressione parziale della CO2

fisicamente disciolta nel campione di sangue

pO2

Pressione parziale di anidride carbonica

La pressione parziale di un gas in una miscela, è la

pressione che il gas eserciterebbe nel sistema se vi

fosse presente da solo.

Il suo contributo alla pressione totale è in rapporto alla

frazione (%) che esso rappresenta nell’intera miscela

La pO2 è la misura di pressione parziale di O2

fisicamente disciolto nel campione di sangue

% O2 Hb

Ossiemoglobina

Rappresenta la percentuale di emoglobina

combinata con ossigeno