Анализ газов крови на анализаторе
Газовый анализатор — это устройство, которое предназначено для определения смесей газов. Проанализируем особенности и разновидности этих приборов, а также их основные области применения. Отдельное внимание уделим использование газоанализаторов в медицинских целях (диагностика, оценка эффективности проводимой терапии).
Классификация
В настоящее время производители предлагают газовый анализатор ручного и автоматического вида. К первой группе относят абсорбционные модели, функционирующие на основе поглощения реагентами газовой среды.
Автоматические модели — это анализаторы газового состава крови. Существует подразделение подобных моделей на три группы анализаторов:
химических реакций;
физико-химических процессов;
физических взаимодействий.
Первые основываются на анализе посредством химических реакций. В ассортименте предлагаются манометрические, объемные, химические аппараты. Благодаря мобильным приборам осуществляется измерение давления либо объема газовой смеси.
Предназначение
Газовый анализатор (химического типа) является одной из многочисленных конструкций аналогичных приборов, которые используются в разнообразных отраслях народного хозяйства. Подобные устройства помогают осуществлять контроль состояния окружающей среды.
Вторая группа устройств также поддерживает физическую методологию, но дополняется физико-химическим процессом. Среди них выделяют:
хроматографию;
фотоионизацию;
фотоколориметрию;
термическую химию;
электрохимию.
В зависимости от конкретного процесса, можно рассчитывать на получение различных результатов. К примеру, газовый анализатор электрохимией позволяет определять концентрацию газов, используя его электрическую проводимость. Степень концентрации горючих газов можно определить, базируясь на тепловой отдаче каталитических окислительных взаимодействий.
К примеру, газовый анализатор бытовой серии «Колион» поддерживает технологию фотоионизационного анализа. Это переносная конструкция, которая удобна в использовании, дает качественные результаты.
Третья группа приборов строится на физической методике — она представлена оптическими, магнитными, денсиметрическими устройствами. К ней относятся термокондуктометрические приборы, при помощи которых можно получить определенный результат, проводя измерения теплопроводности веществ.
Что показывает прибор
Газовый анализатор крови применяют для оценки состояния здоровья пациента. Такое диагностическое мероприятие позволяет врачу своевременно выявить определенные патологии, которые связаны с нарушением деятельности мочеотделительной, сердечно-сосудистой, дыхательной системы.
Как работает газовый анализатор крови? Для чего нужен этот прибор? Анализ крови является самым популярным диагностическим методом, позволяющим определять разнообразные патологические состояния внутри человеческого организма. Помимо мочевины, белка, билирубина, также определяют содержание газов в крови. Врачу важно знать количественное содержание углекислого газа и кислорода, поскольку именно от этих газов зависит способность организма нормально дышать.
Газовый анализатор крови в блоке интенсивной терапии — важное звено. Проводится исследование в условиях стационара. Результаты позволяют доктору ставить точный диагноз, анализировать эффективность терапии.
Парциальное давление
В рамках анализа на газовый состав артериальной крови врача интересует больше парциальное давление газов, чем их объемный показатель. Это давление, при достижении которого начинается растворение газов в крови. К примеру, при его достижении в организме начинает полноценно работать кислород. Если показатель давления отклонен от нормального показателя, это является показателем наличия различных болезней.
Общий анализ крови
На базе полученных данных, воспользовавшись специальной формулой, осуществляется расчет процента насыщенности кислородом и иными газами крови. В рамках подобного исследования, доктора интересуют конкретные показатели:
процентное содержание в крови кислорода (нормальный показатель 10,5-14,5 %);
содержание углекислого газа (44,5-52,5 %);
парциальное давление кислорода (80-110 мм рт. ст.);
парциальное давление углекислого газа (35-45 мм рт. ст.);
процент насыщения крови кислородом (94-100 %).
Проведение забора
Как функционирует анализатор кислотно-щелочного и газового состава крови? Проводят анализ при нормальной температуре тела — порядка 36,6 градусов. Чтобы получить точный результат, проба не должна иметь воздушных пузырьков. В противном случае возможен газообмен с окружающей средой. Проба аккуратно перемешивается, не допуская оседания эритроцитов. В противном случае по гемоглобину в анализе крови могут быть серьезные отклонения.
Смесь с гепарином
Поскольку водородный показатель гепарина стремится к 7, в случае неправильного соотношения его с пробой, кислотность ее моет оказаться ложной. Именно поэтому применяют специальные шприцы с сухим гепарином, сбалансированным электростатически. Выполняется на газовый состав анализ артериальной крови в течение 15 минут после забора крови. При необходимости более длительной транспортировки, проба охлаждается в ледяной бане.
Калибровка анализатора
Взятие пробы должно полностью соответствовать калибровке прибора, учитывая возраст пациента. У здорового человека водородный показатель составляет диапазон 7,35-7,45. При более низких значениях врач констатирует избыточное процентное содержание в крови углекислого газа. Если рН больше нормы, следовательно, накапливаются в крови бикарбонаты.
Важные моменты
Устройство и принцип работы любого газоанализатора дают возможность проводить анализ многокомпонентных смесей, определяя уровень конкретного компонента, который есть в смеси.
В зависимости от технологических и конструктивных деталей, выделяют функциональные возможности приборов. Чаще всего применяют устройства, которые имеют электрохимические и оптические конструкции. Привлекательность их обусловлена возможностью сохранять результаты многокомпонентного анализа в памяти прибора.
Оптические анализаторы газовой смеси, которые характеризуются повышенной точностью измерений, незаменимы для промышленных сфер (проведение постоянного контроля выбросов с целью анализа экологической ситуации). Газоанализаторы нужны также и в бытовых целях. При подборе прибора профессионалы рекомендуют сначала определиться с той целью, для которой он приобретается, и только после этого переходить к подбору. Чем меньшее количество деталей предлагается в комплектации, тем меньше будет стоимость изделия.
Подведем итоги
Газоанализаторы различных моделей незаменимы в современной медицине. Новые модели легко размещаются в руке — они мобильны (можно провести анализ вне условий стационара). Среди отличительных характеристик можно отметить высокую точность анализа, быстроту его проведения, продолжительный эксплуатационный срок службы, длительность хранения при обычных условиях (2 месяца) картриджа.
Во многих моделях предполагается сенсорный цветной экран, достаточно внушительный объем памяти. Даже при отсутствии специальной лаборатории, можно в любое время провести анализ крови, не применяя расходных дополнительных материалов: электродов, баллонов с газом, мембран (нужен только картридж). Вооружившись таким прибором, можно определить рН крови, содержание катионов кальция, натрия, калия, процентное содержание кислорода, углекислого газа. Продолжительность проведения анализа — 165 с.
К примеру, портативный экспресс прибор для выявления в крови газов, гематокрита, электролитов, метаболитов EPOC (Epocal Inc.) необходим для быстрой и качественной диагностики в критических ситуациях. Он мобилен благодаря применению канадскими инженерами технологии SmartCard (установлена карта со специальным чипом биосенсеров). Полученную информацию можно передавать по Wi-Fi и Bluetooth.
Подобный газоанализатор предполагает применение одноразовых измерительных карт, в которых есть чип биосенсоров, калибровочные растворы. Информация сделана в виде штрих-кода. Электрохимические сигналы считываются измерительной системой прибора. Благодаря этому можно проводить анализы в любом температурном режиме, в требуемом месте. Измерение проводится по тем же параметрам, что и исследования в рамках клинической стационарной лаборатории.
Все эти достоинства прибора (при его вполне приемлемой стоимости) уже оценили по достоинству не только медицинские работники, но и сами пациенты.
Источник
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 компания «OPTI Medical Systems Inc.» (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, 2016. — 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
Источник