Исследование газового состава артериальной крови

Оно включает определение парциального давления в ней кислорода (PO ₂ ), углекислого газа (PCO ₂ ), рН, а также содержания кислорода (O ₂ CT), насыщения кислородом S _a O ₂ , концентрации HCO3. Кровь для исследования газового состава можно получить путем пункции артерии или из катетера, введенного в артерию.

Подготовка к диагностике

• Следует объяснить пациенту, что исследование позволит определить эффективность насыщения крови кислородом в легких и очищения от углекислого газа.
• Следует проинформировать пациента, что для исследования берут пробу артериальной крови, сообщить ему, кто и когда будет пунктировать артерию, а также указать, какую артерию: лучевую, плечевую или бедренную.
• Каких-либо ограничений в диете и режиме питания не требуется.
• Пациента просят дышать спокойно во время исследования и предупреждают о возможности неприятных ощущений и пульсирующей боли в области пункции.

Процедуры

• Для взятия крови пунктируют артерию или кровь берут из артериального катетера в шприц, содержащий гепарин. После удаления воздуха шприц сразу помещают в контейнер со льдом и отправляют в лабораторию.
• Место пункции придавливают ватным шариком в течение 3—5 мин, пока не прекратится кровотечение, после чего накладывают давящую повязку (если пунктирована лучевая артерия, не следует накладывать повязку на всю окружность руки, так как это может привести к нарушению кровообращения в ней).
• Если пациент получает антикоагулянты, для остановки кровотечения из места пункции его придавливают в течение более 5 мин.
• При наблюдении за пациентом определяют основные физиологические показатели следует особенно внимательно отнестись к признакам нарушения кровообращения в конечности дистальнее места пункции (отек, изменение цвета кожи, появление боли, ощущения покалывания).

Факторы, искажающие результат

• Использование для взятия крови шприца без гепарина и несвоевременная отправка пробы крови в лабораторию.
• Контакт пробы крови с воздухом (увеличение или уменьшение PO ₂ и PCO ₂ ).
• Наличие венозной крови в пробе (уменьшение PO ₂ и увеличение PCO ₂ ).

Факторы, повышающие результат

• НСО ₃ , этакриновая кислота, гидрокортизон, метолазон, преднизон и тиазидные диуретики (увеличение PCO ₂ ).
• Лихорадка (завышенные значения PO ₂ и PCO ₂ ).

Факторы, уменьшающие результат

• Ацетазоламид, метициллин, нитрофурантоин и тетрациклин (уменьшение PCO ₂ ).

Цель исследования

• Оценить эффективность газообмена в легких.
• Оценить сохранность системы, регулирующей функцию дыхания.
• Определить кислотно-щелочное равновесие (КЩР) крови.
• Оценить эффективность дыхательной терапии.

Отклонения от нормы

Низкие PCO ₂ , O ₂ CT и S _a O ₂ и высокое PCO ₂ могут быть обусловлены нарушением дыхания, например в результате слабости или паралича дыхательных мышц, угнетения дыхательного центра (черепно-мозговая травма, опухоль мозга, передозировка наркотиков), обструкции дыхательных путей (слизь, опухоль). Такие же изменения отмеченных показателей наблюдаются при бронхиолярной обструкции, обусловленной бронхиальной астмой и эмфиземой легких, нарушении вентиляционно-перфузионных отношений вследствие частичного блокирования альвеол или легочных капилляров, скопления в альвеолах жидкости при различных легочных заболеваниях, легочном кровотечении, а также утоплении. Когда во вдыхаемом воздухе содержится недостаточно кислорода, PO ₂ ,O ₂ CT и S _a O ₂ уменьшаются, но PCO ₂ может оставаться нормальным. Такая картина характерна для пневмоторакса, нарушения диффузии между альвеолами и кровью, например в результате интерстициального фиброза, и артериовенозного шунтирования крови в легких. Низкое O ₂ CT при нормальном PO ₂ и S _a O ₂ , а возможно и PCO ₂ , наблюдаются при тяжелой анемии, уменьшении ОЦК и уменьшении кислородной емкости крови.

Помимо сведений о содержании кислорода в крови, исследование газового состава крови дает ценную информацию о КЩР (см. Нарушение кислотно-щелочного равновесия).

Нормальные показатели газового состава артериальной крови:

• PO ₂ : 80-100 мм рт. ст. (СИ:10,6-13,3 кПа).
• PCO ₂ : 35-45 мм рт. ст. (СИ:4,7-5,3 кПа).
• рН: 7,35-7,45 (СИ: 7,35-7,45).
• p_vO_2: 38—42 мм рт. ст.
• O ₂ CT: 15-23% (СИ: 0,15-0,23).
• S _a O ₂ : 94-100% (СИ: 0,94-1,00).
• s_vO₂ (насыщение гемоглобина кислородом в смешанной венозной крови): 70—75%
• НСО3-: 22-25 мэкв/л (СИ: 22-25 ммоль/л).

Нарушения кислотно-щелочного состояния (КЩС) являются в большинстве случаев следствием серьезного патологического нарушения и редко имеют самостоятельное значение. Исследование газового состава артериальной крови (ГАК) - незаменимый метод диагностики у пациентов с подозрением на респираторную патологию или метаболические нарушения. Повторный анализ газового состава артериальной крови (ГАК) позволяет отслеживать течение основного заболевания и контролировать эффект проводимой терапии. Результаты исследования газового состава артериальной крови (ГАК) должны рассматриваться параллельно с оценкой клинического состояния пациента. Метод имеет ограничения, поскольку позволяет исследовать только жидкость внеклеточного компартмента и не дает информации о pH и газовом составе внутриклеточной жидкости.

Многие клиницисты сталкиваются с трудностями при интерпретации газового состава крови. В этом обзоре даются базовые сведения о газовом и кислотно-основном гомеостазе и принципы пошагового подхода к интерпретации их нарушений. Раздел, посвященный физическим аспектам, направлен на углубленное изучение рассматриваемого вопроса; при желании его можно пропустить и перейти непосредственно к клиническому приложению.

Основы физики

Показатель pH представляет собой отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода (H⁺). При показателе pH = 7,0 концентрация H+ составляет 10^-7 или 1/10⁷. При этом значении pH среда является нейтральной, поскольку концентрации OH^- и H⁺ равны.

H₂O → H⁺ + OH^-

При pH = 1, концентрация H⁺ составляет 10^-1 или 1/10, среда при этом является очень концентрированной кислотой.

pH 7,0 = нейтральная среда

pH > 7 = щелочная среда

pH < 7 = кислая среда

pH 7,4 = физиологическое значение pH внеклеточной жидкости (нормальные значения колеблются от 7,35 до 7,45)

В связи с особенностями логарифмического исчисления незначительные изменения pH соответствуют выраженным изменениям концентрации H+. При падении показателя с 7,4 до 7,0, кислотность среды (концентрация ионов водорода) повышается в 2,5 раза.

♦ Обычно pH измеряют прямым методом при помощи специального стеклянного электрода, который имеет мембрану, проницаемую для H+.

♦ Концентрация ионов бикарбоната - HCO₃^- измеряется бикарбонатным электродом или может быть получена расчетным путем.

♦ CO₂ обычно измеряется прямым методом при помощи СО₂-электрода.

Существуют разнообразные физиологические буферные системы, которые помогают предотвратить внезапные скачки внутриклеточного значения pH (такие, как бикарбонатная, лактатная, фосфатная, аммонийная, гемоглобиновая, белковая и прочие). Бикарбонатная система участвует в регуляции pH всех компартментов внутренней среды, обладая возможностью вмешиваться в кислотно-щелочное состояние на двух уровнях: концентрация HCO₃^- регулируется почками, a CO₂ - легкими.

H⁺ + HCO₃^- → H₂CO₃ → H₂O + CO₂

Точное значение pH среды может быть рассчитано при помощи уравнения Гендерсона-Хассельбаха:

pH = pK + log

[основание] / [кислота] = pK + log [HCO₃^-] / [H₂CO₃]

pK представляет собой специфичную для данного буфера константу (например, для бикарбонатной системы при 37°С pK составляет 6,1).

Поскольку концентрация HCO₃^- регулируется почками, а выведение CO₂ - легкими, уравнение принимает следующий вид:

pH = константа ПОЧКИ / ЛЕГКИЕ

Терминологические замечания: ацидоз / ацидемия и алкалоз / алкалемия. Суффикс "емия" ("aemia") означает "определяемый в крови".

При описании суммарного кислотно-щелочного состояния крови корректным является использование терминов ацидемия или алкалемия. Определяющую роль в этом случае играет исключительно значение pH. При этом не учитываются прочие моменты: носит ли первичное нарушение метаболический либо респираторный характер и каковы механизмы его компенсации.

При описании влияния метаболических или респираторных нарушений на состояние крови и прочих физиологических жидкостей используется суффикс "оз" ("osis"). Например, при метаболическом ацидозе с неполной респираторной компенсацией отмечается снижение pH - данное состояние будет носить название ацидемия.

Бикарбонатная буферная система играет наиболее важную роль в поддержание постоянства кислотно-щелочного состояния и может быть оценена при анализе газового состава крови. Легкие способны регулировать выведение CO₂, а почки экскрецию или задержку HCO₃^-. Это взаимодействие позволяет с высокой точностью поддерживать и регулировать соотношение кислот и оснований в организме. Каково значение показателей кислотно-щелочного состояния (КЩС) и газового состава артериальной крови (ГАК)?

Дыхательная система способна осуществлять быструю компенсацию нарушений кислотно-щелочного состояния (КЩС) (в течение нескольких минут). Метаболическая компенсация (почки, система бикарбоната) запускается в течение часов или нескольких дней. Взаимодействие этих компенсаторных систем позволяет точно регулировать кислотно-щелочного состояние (КЩС). Их цель состоит в поддержании внеклеточного значения pH на уровне 7,4, который является оптимальным для протекания большинства метаболических процессов, например, химических реакций, катализируемых ферментами, и переноса веществ через клеточные мембраны.

Патологические процессы, такие, как тканевая гипоксия, почечная недостаточность, гиповентиляция ведут к нарушению кислотно-щелочного баланса. При нарушении со стороны одной из регуляторных систем другая будет пытаться компенсировать изменения кислотно-щелочного состояния (КЩС) и привести pH к оптимальному значению. Нарушения кислотно-щелочного состояния (КЩС) и некоторые их причины представлены в таблице "Нарушения кислотно-щелочного состояния".

Компенсаторные механизмы пытаются вернуть pH к нормальному значению, несмотря на сохранение отклонений [HCO₃^-] и PCO₂ до коррекции первичного нарушения. Компенсация нарушений КЩС не должна носить характер избыточной. Например, при метаболическом ацидозе наблюдается падение значения pH < 7,4. При адекватной респираторной компенсации pH будет стремиться к нормальному значению, но не превысит 7,4.

Вот несколько подсказок, которые помогут Вам дифференцировать первичное нарушение и компенсаторный эффект.

Первичное нарушение (метаболического или респираторного характера) по типу параллельно отклонению pH: при снижении pH имеет место ацидотическое нарушение, при повышении pH развивается алкалоз. Компенсаторный эффект (респираторный или метаболический) имеет противоположное направление. Механизмы компенсации будут отклонять pH в сторону нормального значения, при этом полная компенсация достигается редко (восстановление нормального исходного значения), а избыточная компенсация - никогда.

К примеру, если Вы обнаружили сочетание метаболического ацидоза и респираторного алкалоза, значение pH подскажет, какое из нарушений носит первичный, а какое - компенсаторный характер. Если значение pH снижено, первичным дефектом является метаболический ацидоз с респираторной компенсацией. При повышении pH в роли первичного нарушения выступает респираторный алкалоз с метаболической компенсацией.

Пошаговая интерпретация газового состава крови