GLI SCAMBI: EMOGASANALISI, DIFFUSIONE ALVEOLO CAPILLARE

DEL CO

A.O. ORDINE MAURIZIANO TORINOS.C. PNEUMOLOGIA

Lab. Fisiopatologia Respiratoria eisnardi@mauriziano.it

Emanuele Isnardi

L’EGA è il test standard di riferimento per la misura dei gas ematici

L’importanza di risultati accurati

National Committee for Clinical Laboratory Standards

“L’analisi dei gas ematici e del pH ha maggiore immediatezza ed impatto potenziale sulla cura del

paziente di ogni altra misura di laboratorio”.

“Nell’emogasanalisi un risultato non corretto può essere più deleterio per il paziente della mancanza di risultati.”

NCCLS Documento C27-A. Norme approvate, Aprile 1993

Errori della fase preanalitica

Errori commessi nell’intervallo antecedente l’analisi del campione ...

possono influenzare la qualità dei risultati…

e compromettere la diagnosi ed il trattamento del paziente

Quantità del campione

Eliminazione inadeguata della soluzione di lavaggio dal catetere prima del

prelievoPer evitare la diluizione del campione si deve eliminare completamente dal catetere qualsiasi traccia delle soluzioni di lavaggio

Si raccomanda di aspirare un volume di sangue da tre a sei volte lo “spazio morto” del catetere.

Bolle d’ariaDopo aver aspirato il campione ogni eventuale bolla d’aria deve essere espulsa prima di miscelare campione ed eparina

Volume relativo della bolla d’aria

Effetto su PO2

• Dimensioni della bolla rispetto al volume del campione

• Stato di ossigenazione iniziale del campione• Condizioni di conservazione

L’effetto della bolla d’aria dipenderà da:

• Tempo tra prelievo e analisi

• Temperatura• Tempo di miscelazione

EFFETTO AMPLIFICATO SE SI UTILIZZA LA

POSTA PNEUMATICA !

• temperatura / PCO2 / 2,3-difosfoglicerato

• pH

RIDUZIONE DELL’AFFINITA’

(Spostamento della curva a destra)

• temperatura / PCO2 / 2,3-difosfoglicerato

• pH

AUMENTO DELL’AFFINITA’

(Spostamento della curva a sinistra)

Dx: RIDUZIONE AFFINITA’

Sx: AUMENTO AFFINITA’

PO2 si utilizza ancora ossigeno

PCO2 si produce ancora anidride carbonica

pH soprattutto a causa delle variazioni della

pCO2 e glicolisi

Ca2+ le variazioni del pH influenzano il legame tra Ca2+ e proteine

Glu si metabolizza il glucosio

Lat a causa della glicolisi

Il metabolismo continua…

Condizioni di conservazione “STORICAMENTE” raccomandate

20’ - 30’ max a 0 - 4 °C in una sospensione di ghiaccio fondente

10’ - 20’ max a temperatura ambiente

Problemi di conservazione di un campione ematico in una siringa in plastica

effetti determinati dalla porosità della parete

(la direzione sarà dipendente dal gradiente pressorio)

il metabolismo

PLASTICA VETRO

pore size: 200 - 450 nm

pore density: 2x108/cm2

pore size: 3 - 50 nm

pore density: 4x106/cm2

O2

0.346 nm

Viwanitkit V, Int. J. Nanomedicine 2006

con l’abbassamento della temperatura si annullano gli effetti del metabolismo…

… ma si sposta a sinistra la curva di dissociazione dell’Hb aumentando l’affinità per l’O2

• temperatura / PCO2 / 2,3-difosfoglicerato

• pH

RIDUZIONE DELL’AFFINITA’

(Spostamento della curva a destra)

• temperatura / PCO2 / 2,3-difosfoglicerato

• pH

AUMENTO DELL’AFFINITA’

(Spostamento della curva a sinistra)

Stability of blood gases in ice and at room temperature

“…Changes also occur in the solubility in plasma as the temperature falls. As the blood is cooled, the oxygen-hemoglobin dissociation curve is shifted to the left, resulting in an increased affinity of hemoglobin for oxygen. At the same time, the blood acts as a

dilute aqueous solution and the solubility of oxygen increases from 21.4 ml O2/L plasma at 37°C to 39.5 ml O2/L plasma at 4°C...”

Liss HP and Payne CP. Chest 1993

"... I cambiamenti si verificano anche nella solubilità nel plasma se la temperatura scende. Non appena il sangue viene raffreddato, la curva di dissociazione ossiemoglobinica si sposta sinistra, con un conseguente aumento dell’affinità dell'emoglobina per l'ossigeno. Allo stesso tempo, il sangue, agisce come una soluzione acquosa diluita e la solubilità di ossigeno passa da 21,4 ml O2 / L plasma a 37 ° C a 39,5 ml O2 / L plasma a 4 ° C. .. "

IFCC: Sampling, transport and storage for pH, blood gases and electrolytesEur J Clin Chem Clin Biochem 1995; 33:247-253

...apparentemente il metabolismo compensa gli effetti della porosità

della plastica...

Stability of blood gases in ice and at room temperature

“…We do believe that clinically important changes will not occur if less than 30 min will elapse between drawing and analyzing the blood sample. If plastic syringes are

used, they should not be placed in ice, since the may result in potentially more oxygen diffusing into the sample….”

Liss HP and Payne CP. Chest 1993

"...non si verificheranno cambiamenti clinicamente importanti se il tempo che intercorre tra il prelievo e l'analisi del campione di sangue sarà inferiore a 30 minuti. Se sono utilizzate siringhe di plastica, esse non dovrebbero essere messe in ghiaccio perché questo permetterà che molto più ossigeno si diffonda nel campione ... ".

BASALE 15’ 30’ 60’

pO263 65

(+3.1%)68

(+7.9%)79

(+25.3%)

BASALE 15’ 30’ 60’

pO262 63

(+1.6%)63

(+1.6%)

64(+3.2%)

SIRINGA DI PLASTICA IN GHIACCIO FONDENTE

SIRINGA DI PLASTICA A TEMPERATURA AMBIENTE

pO2

0

20

40

60

80

100

120

140

160

t0 ice+15 ice+30 ice+60

Temperatura ambiente o ghiaccio fondente?

plastica non in ghiaccio fondente campioni vanno analizzati entro 20 minuti vetro + ghiaccio alti valori PO2

CONCLUSIONI

Nel vetro non ci sono perdite, nella plastica si.

“la pratica di eseguire esami di laboratorio

al letto del paziente o vicino al luogo di

degenza il cui esito porti alla possibilità di

incidere sulle

decisione cliniche”

(Norma ISO 22870:2006)

POINT OF CARE TESTING (POCT)

La perdita di sangue dovuta a prelievi ematici è poco conosciuta, ma al tempo stesso significativa causa di anemia in ICU. I pazienti ricoverati in ICU subiscono in media 4,6 prelievi al giorno, per un volume totale medio di 41,1 ml. I pazienti con catetere arterioso subiscono 4 prelievi al giorno, per un totale di 944 ml durante tutto il periodo di permanenza in ICU.

TEXTBOOK OF CRITICAL CARE

Mitchell P.Fink et All. Elsevier Masson Ed. 2007

La metà circa dei pazienti viene trasfusa come diretta conseguenza dell’eccessiva quantità di prelievi.

Mi avanza un po’ di sangue, vuoi che faccia un’emogas?

Maggiore sicurezza per Operatore e Paziente

Riduzione drastica del numero di prelievi arteriosi

Riduzione drastica del numero di emogasanalisi

Contenimento dei costi

APPROPRIATEZZA:

«EGA solo quando realmente necessaria e al contempo mantengo il paziente monitorato»

Capacità di diffusione

Fattore di trasferimento

Due processi fisici sono responsabili del

passaggio dell’O2 dall’aria al sangue e

della CO2 in direzione opposta:

la convezione

- attivo - necessita di energia- copre lunghe distanze

la diffusione- passivo- non necessita di energia

- si attua solo su distanze estremamente brevi

Così i polmoni possiedono due componenti funzionali:

• vie aeree (convezione)

• alveoli (diffusione)

La fase diffusiva della respirazione

quindi avviene qui

Metodi Tecnica Applicazioni

Respiro singolo(single breath o SB)

Analisi di CO ed He relativamente semplice; 10 sec di respiro trattenuto

Metodo più usato in clinica, utile anche per screening. Buona standardizzazione. E' il test più usato.

Steady State 1 (o SS) tecnica di Filey

Analisi di CO, C02, 02; Campione di sangue arterioso

Applicazioni cliniche, studi da sforzo

Steady State 2CO alla fine del Volume corrente

Campione alla fine del volume corrente Applicazioni cliniche, non usato per test da sforzo

Steady State 3 tecnica del Volume dello spazio morto

Analisi CO, si misura V t come media di respiri multipli e si sottrae V d

Applicazioni cliniche e test da sforzo

Steady State 4tecnica di PCO2 venosa mista

Analisi di CO e C02, è richiesta rirespirazione che va controllata attentamente

Non usata abitualmente in clinica

Rirespirazione (RB) Analisi rapida di He e CO (richiede analizzatori rapidi)

Applicabile in clinica, accurata, ma complessa

Lavaggio di equilibrio Analisi He e CO Applicazioni di ricerca

Intrarespiro (IB) Analisi CO e CH4 (metano) Screening

Captazione frazionaria di CO (FuCO)

Analisi di CO Correlazione con SS2 o screening

Resistenza membrana/globulo rosso (1/Dm + 1/ΘVc)

SB ripetuto prima e dopo respirazione di 02

Usato in ricerca

Il test di Diffusione alveolo-capillare con monossido di carbonio in respiro singolo

(DLCO sb)

Diffusione dei gas

O2

CO

Δ P

MEMBRANA

ALVEOLO

CAPILLARE

PLASMAMEMBRANA

ERIROCITARIA

INTERNO DEGLI

ERITROCITI

REAZIONI

CHIMICHE

O2 + Hb

CO + Hb

PcCOPACO

VDLCO

CO

-=

·

PcCO = 0

Affinità con l’emoglobina 210 volte superiore rispetto all’ossigeno

Requisiti del sistema di

misura

Esecuzione della

manovra

Algoritmi di calcolo

Calibrazioni e i controlli di

qualità

August and Marie Krogh (1874–1949) (1874–1943)

Requisiti del sistema di misura

Riguardo l’esecuzione di misure che richiedono l’utilizzo di gas, viene raccomandata l’attenta gestione delle bombole contenenti le miscele e la verifica delle pressioni di esercizio.

Al cambio di ogni bombola va aggiornata la concentrazione dei gas all’interno del software dell’apparecchio.

Usare miscele simili a quelle utilizzate per determinare i valori di riferimento

Centraline meteo

h. 8.00 T = 20° C h. 16.00 T = 30° C

7 % di errore

CALIBRAZIONE MISURA

Fattori ambientali

Strumenti

Due tipi di sistema:

• con raccolta di un campione di gas alveolare e successiva analisi

• con analizzatori rapidi e campionamento continuo del gas espirato

Sistemi con raccolta di campione alveolare

Sistema con campionamento continuo

CO2 e H2O

CO2 e umidità possono essere rimossi con vari sistemi (assorbitori, tubi permeabili) che possono richiedere manutenzione e una periodica sostituzione.

In alcuni casi è prevista una correzione via software successiva all’analisi.

L’umidità e la CO2 possono interferire nelle misure.

La casa costruttrice deve fornire dettagliate informazioni sulle

modalità di manutenzione e sulla tempistica di sostituzione di tali

sistemi di filtro.

Calibrazioni e i controlli di qualità

Simulatori:

• Costosi

• Ingombranti

• Poco diffusi

DLCO = 0

Vi = 3.3 litri (3 litri + correzione BTPS)

Taratura Analizzatori

Il soggetto non deve avere: consumato un pasto nelle ultime 2 ore

sostenuto un intenso sforzo fisico

un alto livello ematico di alcool

fumato da almeno 24h.

assunto O2 da almeno 10 min. (se clinicamente accettabile)

Esecuzione della manovra

Manovra inspiratoria

La corretta esecuzione della manovra per

acquisire il Volume Inspirato (Vi) è fondamentale

per la riuscita del test.

Una discrepanza del 15% tra Vi e VC induce un

errore del 5% sulla misura della DLCO

Manovra inspiratoria

Il Vi deve essere almeno l’ 85% della VC.

Questo spiega perché è necessario

ottenere una misura della VC prima

di eseguire il test.

Manovra inspiratoria

Raggiungimento del 85 % della VC

in < 4 secondi.

Apnea

E’ molto importante che il soggetto resti in apnea con

la sola chiusura della glottide e non si sforzi di

continuare a tirare dentro aria (manovra di Müller) e

neppure aumenti la pressione con il sostegno dei

muscoli addominali (manovra di Valsalva).

Apnea

La manovra di

Müller genera

un afflusso di

sangue ai

polmoni

determinando

una

sovrastima

della misura.

Apnea

La manovra di

Valsalva genera

una riduzione

della quantità

del sangue

presente nei

polmoni

determinando

una sottostima

della misura.

DLCO = 7.492 (-15.8%)

Manovra

corretta

Manovra di

Müller

Manovra di

Valsalva

DLCO = 8.906

DLCO = 9.493 (+6.5%)

Espirazione < 4’’

L’espirazione dovrebbe essere limitata a 6 secondi nei pz. ostruiti

Volume di wash-out: 750 ml – 1 litro

Se VC < 2 litri:Volume di wash-out: 500 ml

Emoglobina

La captazione di CO varia circa del 7% per 1 grammo di Hb.

Le formule per il calcolo del Tlco assumono un valore di emoglobina normale:

13.5 per le donne14.6 per gli uomini

Emoglobina

Uomini (Hb normale 14.6): DLCOc = DLCO oss. (10.22 + Hb)/(1.7 * Hb)

Donne e Bambini sotto i 15 a. (Hb normale 13.5):DLCOc = DLCO oss. (9.38 + Hb)/(1.7 * Hb)

Controllo di qualità

• valutazione immediata del test

• verifica della ripetibilità delle misure

Inspirazione pari ad almeno l’85% della Capacità vitale misurata

Inspirazione veloce e profonda (non superiore a 4 sec.)

Apnea di 8-12 secondi

Trattenere il respiro senza tensione (no Müller, no Valsalva)

Espirazione veloce e profonda (non superiore a 4 sec.)

Controllare il volume di scarto (se lo strumento lo permette)

Valutazione immediata (accettabilità)

Tipo di errore Effetto su DLCO

Incompleta espirazione ↓

Incompleta inspirazione ↓

Inspirazione lenta ↓

Valsalva durante apnea ↓

Muller durante apnea ↑

Espirazione lenta ↓

Precoce raccolta campione espirato ↓

Raccolta campione espirato ritardata ↑

• Eseguire un minimo di due, ma non più di 5 prove

• Attendere almeno 4 - 5 minuti tra una prova e la successiva

• Il test è terminato quando 2 misure rientrano nei criteri di accettabilità e non si discostano dal valore medio più del 10%.

Ripetibilità

Il valore riportato nel referto è la media di queste due misure.

Broncodilatazione

Non importa quanti errori tu faccia o quanto lenti siano i tuoi progressi, sarai

sempre ben più avanti di chi neppure ci prova.