Что такое pco2 в анализе крови

Что такое pco2 в анализе крови thumbnail

Кислотно-щелочное состояние и интерпретация газового состава крови

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.

pHКонцентрация H+
7,41/25.118.864
7,31/19.952.623
7,21/15.848.931
7,11/12.589.254
7,01/10.000.000

♦    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

Сокращения, используемые при описании кислотно-щелочного состояния

p Отрицательный log («p» малое)
P Парциальное давление («P» большое)
PA Альвеолярное парциальное давление («А» большое)
Pa Артериальное парциальное давление («а» малое)
Pv Венозное парциальное давление

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.

Клиническое значение

Нормальные значения газового состава крови

ПоказательГраницы нормыЕдиницыПримечания
pH7,35 — 7,4 — 7,45 (относительная величина)
PaCO2

4,8 — 5,3 — 5,9

36 — 40 — 44

кПа

мм рт. ст.

 
PaO2

11,9 — 13,2

90 — 100

кПа

мм рт. ст.

На уровне моря FiO2 = 21%, становится ниже с повышением высоты, повышается при кислородотерапии

HCO3- (актуальный бикарбонат — AB)

22 — 24 — 26ммоль/лНормальные значения могут варьировать при изменении PCO2
Стандартный бикарбонат (SB)22 — 24 — 26ммоль/л[HCO3-] после его стандартизации (эквилибровка) по значению CO2 40 мм рт. ст. (5,3 кПа)
Избыток оснований (BE)-2,0 — +2,0ммоль/лПри отрицательном значении BE говорят о дефиците оснований

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)?

pH

Общие кислотно-щелочные свойства среды.

Указывает, имеется ли у пациента ацидемия или алкалемия.

PCO2Респираторный компонент
PO2

Характеризует оксигенацию и не имеет отношения к кислотно-щелочному состоянию (КЩС). В общих чертах является маркером тяжести заболеваний легких, но не поддается интерпретации при неизвестном значении FiO2. PO2 может быть выше 650 мм рт. ст. (85 кПа) при нормальной функции легких на фоне FiO2 = 100%.

Прогнозируемый уровень PaO2 при нормальной функции легких может быть рассчитан при помощи уравнения альвеолярного газа.

В грубом приближении значение прогнозируемого PaO2 может быть рассчитано как FiO2 (%) х 6 мм рт. ст. (например, при вентиляции пациента с FiO2 = 40% PaO2 должно составить 6 х 40 = 240 мм рт. ст.). Если реальное значение ниже расчетного, имеет место внутрилегочное шунтирование крови (кровь не проходит через вентилируемые альвеолы и поступает в аорту неоксигенированной.). Чем тяжелее поражение легких, тем ниже будет значение PaO2 при данном уровне FiO2.

HCO3- (актуальный бикарбонат)Ренальный компонент компенсации.
Стандартный бикарбонатДополнительный показатель, характеризующий ренальный (метаболический) компонент в нарушениях кислотно-щелочного состояния (КЩС). Имеет большую ценность, чем актуальный бикарбонат, поскольку корректирован по отношению к измененному значению PCO2.
Избыток оснований

Соответствует количеству сильной кислоты (или основания в случае дефицита оснований), необходимому для титрования 1 литра крови и возвращении значения pH к значению 7,4 при PCO2 = 5,3 кПа и температуре 37°С.

Дополнительный показатель, характеризующий ренальный (метаболический) компонент нарушения.

Информационная ценность близка к таковой стандартного бикарбоната (нормальное значение около 0 ммоль/л, для стандартного бикарбоната — 24 ммоль/л).

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«.

Нарушения кислотно-основного состояния

Респираторный ацидозPaCO2 повышеноРазвивается при неадекватной вентиляции, когда продукция CO2 превышает его элиминацию. Возможные причины: обструкция дыхательных путей, депрессия дыхания (вследствие действия препаратов, ЧМТ, заболеваний дыхательной системы и т.д.)
Респираторный алкалозPaCO2 сниженоВозникает при гипервентиляции. Гипервентиляция может быть следствием ответа на гипоксемию и включения гипоксического респираторного драйва. Способность легких к выведению CO2 значительно выше, чем к абсорбции O2, в связи с чем при заболеваниях легких часто наблюдается гипоксемия на фоне нормального или пониженного уровня CO2. Причиной респираторного алкалоза может быть ИВЛ с высоким минутным объемом вентиляции.
Метаболический ацидозHCO3- снижен (дефицит оснований)

Множество этиологических факторов:

♦    Потери бикарбоната через ЖКТ или хроническое поражение почек (нормальный анионный интервал)

♦    Поступление дополнительных количеств неорганических кислот, например, при диабетическом кетоацидозе, лактат-ацидозе, связанном с тканевой гипоксией, передозировка салицилатов, отравление этиленгликолем и прочими ядами, снижение экскреции кислот при почечной недостаточности (повышение анионного интервала).

Метаболический алкалозHCO3- повышен (избыток оснований)Возникает при потерях желудочного содержимого (например, пилоро-стеноз) и терапии диуретиками. Метаболический алкалоз часто сопровождается снижением хлоридов (Cl-) сыворотки.
Смешанный ацидозPaCO2 повышено, HCO3- сниженоКрайне опасное нарушение. Может развиваться при таких тяжелых расстройствах, как септический шок, полиорганная недостаточность, остановка кровообращения.

Компенсаторные механизмы пытаются вернуть pH к нормальному значению, несмотря на сохранение отклонений [HCO3-] и PCO2 до коррекции первичного нарушения. Компенсация нарушений кислотно-щелочного состояния (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

Шаг 1Общая картина без отклонений, имеется ацидемия или алкалемия?

pH < 7,35 = ацидемия [… перейдите к шагу 2]

pH > 7,45 = алкалемия [… перейдите к шагу 5]

Шаг 2

Если наблюдается ацидемия:

Характер первичного нарушения: метаболический, респираторный или смешанный?

CO2 повышен = респираторный ацидоз [… шаг 3]

Бикарбонат снижен, значение BE отклонено в отрицательном направлении = метаболический ацидоз [… шаг 4]

Шаг 3

Если имеет место респираторный ацидоз:

Имеется метаболическая компенсация?

CO2 повышено (респираторный ацидоз), но метаболический компонент изменяется в противоположном направлении (BE или стандартный бикарбонат (SB) повышены, как при метаболическом алкалозе), что говорит о метаболической компенсации первичных нарушений кислотно-щелочного состояния (КЩС).
Шаг 4

Если имеет место метаболический ацидоз:

Имеется ли респираторная компенсация?

Значение BE принимает отрицательное значение (метаболический ацидоз); респираторный компонент изменяется в противоположном направлении (CO2 снижен — респираторный алкалоз), что говорит о респираторной компенсации.
Шаг 5

Если наблюдается алкалемия:

Характер первичного нарушения: метаболический или респираторный?

Первичное нарушение имеет то же направление, что и изменения pH (в сторону алкалоза). Респираторный алкалоз сопровождается снижением CO2. При метаболическом алкалозе CO2 повышается и значение BE становится положительным.
Шаг 6

При наличии респираторного или метаболического алкалоза:

Есть ли элементы компенсации?

Изменения равнозначны вышеуказанным.
Шаг 7Обратите внимание на оксигенациюСоответствует ли значение PaO2 установленному FiO2? Уровень оксиге-нации ниже прогнозированного может указывать на заболевание легких, шунтирование крови или ошибочный забор образца венозной крови (в последнем случае PaO2 обычно < 40 мм рт. ст., сатурация < 75%). Способность легких к элиминации CO2 превышает их резерв в отношении оксигенации. В связи с этим заболевания легких часто сопровождаются гипоксемией на фоне нормального или сниженного значения PCO2. Значительное повышение CO2 сопровождается параллельным снижением O2.
Шаг 8Суммируйте Ваши наблюденияНапример: наблюдается метаболический ацидоз (поскольку pH снижен, BE имеет отрицательное значение) с респираторной компенсацией (поскольку параллельно снижено значение PCO2).
Шаг 9Попытайтесь установить причину нарушений 

Автор(ы): Др. Д. Г. Барретт (Эмпангени, Южная Африка)

Источник

Что такое pco2 в анализе крови

Анализ кислотно-щелочного состояния / равновесия / баланса (кому как больше нравится) является неотъемлемой частью быстрой оценки тяжести состояния пациента при различных патологиях. Поэтому широкое и абсолютно оправданное внедрение в клиническую практику анализа кислотно-основного равновесия и газового состава крови диктует необходимость обеспечить информационную поддержку по данной проблеме.

Первое знакомство с данной темой происходит еще на 3 курсе медицинского университета на кафедре патологической физиологии, но обычно она проходится «галопом по Европам», и на выходе при первой реальной встрече с данными, касающимися оценки кислотно-щелочного состояния (КЩС) и газового состава крови, возникает проблема. Данная информация не претендует на новаторство, однако может быть полезна как студентам, осваивающим эту тему, так и при повторении уже закончившим университет специалистам различных специальностей.

Пару вступительных слов… Что же относится к нарушениям КЩС?

Расстройства кислотно-основного равновесия (КОР) — это нарушения физико-химического гомеостаза. Кислотно-основное равновесие определяется соотношением ионов Н+ и ОН–, влияющим на активность ферментов, интенсивность метаболических процессов, функции ряда органов, чувствительность рецепторов к медиаторам, проницаемость клеточных мембран. Расстройства КОР сопровождают практически все заболевания, поэтому аналогично другим видам нарушений обмена веществ относятся к типовым патологическим процессам.

Исследование газового состава артериальной крови включает определение в ней парциального давления кислорода (pO2) и углекислого газа (pCO2), рН, насыщения кислородом SaO2, концентрации HCO3.

Целями исследования газового состава крови являются:

  • Оценка эффективности газообмена в легких;
  • Оценка сохранности системы, регулирующей функцию дыхания;
  • Определение кислотно-щелочного равновесия (КЩР) крови;
  • Оценка эффективности респираторной поддержки.

Приступим непосредственно к анализу представленных вам данных. Для быстроты оценки изменений газового состава крови мы воспользуемся правилом из всеми известной игры «крестики-нолики».

Что нужно помнить для начала? Конечно же, нормы показателей. В нашем случае нас интересуют три показателя:

  • рН (7,35–7,45);
  • рСО2 (45–35 мм рт. ст.);
  • уровень HCO3 (22–26 ммоль/л).

NB! Напомним, что:

  • Ацидоз — это типовой патологический процесс, характеризующийся относительным или абсолютным понижением pH;
  • Алкалоз — это типовой патологический процесс, характеризующийся относительным или абсолютным увеличением pH.

Что такое pco2 в анализе крови

Следующим пунктом следует оценить парциальное давление углекислого газа в крови (рСО2) и концентрацию в ней бикарбонатов. Это позволит вам понять возможный тип нарушения кислотно-щелочного равновесия и характер компенсации процесса.

Ответьте для себя на вопрос: «Что является причиной сдвигов pH крови?»

NB! Напомним, что:

  • рСО2 отражает респираторный компонент изменения рН, напрямую или косвенно связанный с нарушением функции легких;
  • НСО3 отражает метаболический компонент изменения рН, включающий в себя нарушения работы буферных систем или функции физиологических систем, а также нарушения метаболизма в том или ином виде, приводящие к накоплению кислот.

Для наилучшего запоминания взаимозависимости изменений рН, рСО2 и концентрации HCO3 можно применять мнемоническое правило RO-ME:

Что такое pco2 в анализе крови

Respiratory — Opposite (значение рН противоположно показателю рСО2):

  • Когда рН увеличивается, рСО2уменьшается = респираторный алкалоз;
  • Когда рН уменьшается, рСО2увеличивается = респираторный ацидоз.

Metabolic — Equal (значение рН изменяется синхронно с показателем изменения концентрации HCO3):

  • Когда рН увеличивается, НСО3увеличивается = метаболический алкалоз;
  • Когда рН уменьшается, НСО3уменьшается = метаболический ацидоз.

Постарайтесь внимательно и вдумчиво понять зависимость показателей, которые мы используем. Это поможет вам максимально быстро расшифровывать изменения газового состава крови.

Перейдем непосредственно к игре «крестики-нолики». Рисуете на листке бумаге сетку 3×3, как показано на рисунке ниже. Как мы видим, верхняя строка отражает тип нарушения КЩР.

Что такое pco2 в анализе крови

Теперь обратимся, к примеру, к этим данным, полученным при исследовании газового состава крови пациента К., 35 лет:

pH: 7,26, pCO2: 32 мм рт. ст., HCO3: 18 ммоль/л

Начнем заполнять нашу сетку (прим. — нормальные показатели представлены в начале данного поста). Как мы видим, показатели рН и HCO3 смещаются в сторону ацидоза (Acidic), а показатель рСО2 — в сторону алкалоза (Basic).

Что такое pco2 в анализе крови

Итак, один вертикальный ряд закрыт! Заполнены все клетки столбца «Acidic». Так как HCO3 является метаболическим компонентом, значит, данный тип изменения КЩР — метаболический ацидоз (для самопроверки не забываем про правило RO-ME).

Рассмотрим другой пример. Пациент Г., 47 лет:

pH: 7,52, pCO2: 55 мм рт. ст., HCO3: 32 ммоль/л

Как мы видим, показатели рН и НСО3 смещаются в сторону алкалоза, а показатель рСО2 — в сторону ацидоза.

Что такое pco2 в анализе кровиИсточник: https://vk.com/criticaldoc

Итак, один вертикальный ряд закрыт! Заполнены все клетки столбца «Alkalosis». Так как HCO3 является метаболическим компонентом, значит, данный тип изменения КЩР — метаболический алкалоз (для самопроверки не забываем про правило RO-ME).

Рассмотрим другой пример. Пациент О., 56 лет:

pH: 7,29, pCO2: 36 мм рт. ст., HCO3: 17 ммоль/л

В этом случае показатели рН и HCO3 смещаются в сторону ацидоза, а показатель pCO2 находится в пределах референсных значений.

Что такое pco2 в анализе кровиИсточник: https://vk.com/criticaldoc

Итак, один вертикальный ряд закрыт! Заполнен весь столбец «Acidosis». Так как HCO3 является метаболическим компонентом, то данный тип изменения КЩР — метаболический ацидоз (для самопроверки не забываем про правило RO-ME).

Теперь коснемся вопроса о компенсации изменений КЩР. Ацидоз/алкалоз может быть компенсированным, субкомпенсированным или декомпенсированным. Компенсированные формы связаны с сохранением жизнедеятельности клетки, в то время как некомпенсированные формы вызывают нарушения функции клетки. Показателем компенсации является величина рН артериальной крови.

NB! Запомните правило:

  • Если рН находится в пределах нормы, а показатели pCO2 и HCO3 — нет = компенсация;
  • Если рН находится за пределами нормы (в любую из сторон), а pCO2и HCO3 также вне пределов нормы = субкомпенсация (прим. — изменены все три показателя);
  • Если рН находится за пределами нормы (в любую из сторон), pCO2или HCO3 также вне пределов нормы = декомпенсация (прим. — изменены только два из трех показателей).

Вернемся к нашим примерам:

Пример 1. Как мы выяснили, у нашего больного К., 35 лет, произошло изменение КЩР по типу метаболического ацидоза. Вспоминаем про правило выше. Все три показателя находятся вне пределов референсных значений, что свидетельствует о частичной компенсации. По итогу мы имеем: «Метаболический ацидоз с частичной компенсацией».

Пример 2. В этом случае у больного Г., 47 лет, произошло изменение КЩР по типу метаболического алкалоза. Все три показателя находятся вне пределов референсных значений, что свидетельствует о частичной компенсации. По итогу мы имеем: «Метаболический алкалоз с частичной респираторной компенсацией».

Пример 3. По имеющимся данным можно сделать вывод, что у нашего больного О., 56 лет, произошло изменение КЩР по типу метаболического ацидоза. Действуем по вышеуказанному правилу: только два показателя находятся за пределами своих нормальных значений (рН, HCO3), из чего следует диагноз: «Метаболический ацидоз, декомпенсированный».

И еще один пример для закрепления. Пациент И., 63 года:

pH: 7,44, pCO2: 30 мм рт. ст., HCO3: 21 ммоль/л

Казалось бы, выше мы говорили о том, что степень компенсации КЩР определяется на основании уровня рН. Что же мы видим? рН находится в пределах референсных значений, что наводит нас на мысль о том, что организм уже победил данное патологическое изменение КЩР. Но нам требуется узнать первопричину его изменения.

Что такое pco2 в анализе крови

Хоть рН и находится в пределах нормы (рН: 7,44), но все же он является «слегка щелочным». По итогу условно примем, что показатель рН смещен больше в сторону столбца «Basic», а значит у данного больного изначально развился «респираторный алкалоз». Смещение показателя HCO3 в сторону столбца «Acidic» свидетельствует о том, что организм смог включить компенсаторный механизм и привести рН в пределы нормальных значений. По итогу в данном случае мы имеем: «Респираторный алкалоз, компенсированный».

Для закрепления вышеизложенной информации предлагаем вам посмотреть следующие видео:

 

Также для быстрой оценки нарушений КЩС можно использовать номограмму Siggaard-Andersen:

Что такое pco2 в анализе крови
Источник:

8-Step Guide to ABG Analysis: Tic-Tac-Toe Method [Электронный ресурс] / Gil Wayne et al. — Электрон. текстовые дан. — 2015. — Режим доступа: https://nurseslabs.com/8-step-guide-abg-analysis-tic-tac-toe-method/, свободный.

Источник