ISSN 1618-7318 Marco Monnig Blutgasanalyse (Teil 1) Einführung für pflegerische Mitarbeiter erschienen in der 'intensiv' - Fachzeitschrift für Intensivpflege und Anästhesie, Georg Thieme Verlag (intensiv 2002; 10; 48-59) Inhalt Zusammenfassung Probentypen und Abnahmetechnik Entnahmeorte und ihre Aussagekraft Vorbereitung und Durchführung der Blutentnahme Fehlerquellen Lagerung der Proben Modifizierter Allen-Test Der Probenausdruck - eine Übersicht Messmethoden Patientenbezogene Werte Gemessene Werte Der ph-wert und die Blutgase po 2 und pco 2 Die Oximetrie: thb, Hct, so 2, O 2 Hb, COHb, MetHb und RHb Die Metaboliten Glukose und Laktat Die Elektrolyte Berechnete Werte Bikarbonat Base Excess Normwerte der BGA Das Blutgasergebnis und die Interpretation Azidose und Alkalose Differenzierung zwischen Azidose und Alkalose Wirkung von Azidose und Alkalose Respiratorische Störungen Radiometer ABL - Quelle: Radiometer.com http://www.anint.de/content/beatmung/bga/bga_pdf.htm (1 von 19) [16.06.2003 00:29:59]
Respiratorische Azidose Respiratorische Alkalose Metabolische Störungen Verlust von Säuren und Wasserstoffionen Grafische Darstellung der Störungen Therapie und pflegerische Beteiligung Therapie der respiratorischen Azidose Therapie der respiratorischen Alkalose Therapie der metabolischen Azidose Therapie der metabolischen Alkalose Anmerkungen zu Oxygenationsstörungen Therapie der Elektrolytstörungen Natrium Kalium Kalzium Chlorid Therapie der Hyper-/Hypoglykämie Schlussfolgerung Literatur Über den Autor Zusammenfassung Die Bestimmung von Blutgasanalysen wird sowohl in der Intensivtherapie als auch in der Anästhesie routinemäßig durchgeführt. Die Entnahme der Blutprobe liegt sowohl im pflegerischen als auch im ärztlichen Bereich. In der Literatur werden Blutgasanalysen hauptsächlich aus medizinischer Sicht (z. B. Punktion, Interpretation, Therapie) behandelt. Mit dieser Arbeit sollen allen pflegerischen Mitarbeitern, insbesondere jedoch neuen Kollegen, wichtige Aspekte und Informationen vermittelt werden. Der Inhalt erstreckt sich dabei von der Vorbereitung der Probengewinnung bis hin zur Therapie. Die Anfertigung einer solchen Probe kann in verschiedene Phasen unterteilt werden: Vorbereitung und Durchführung der Probenentnahme sowie Nachbereitung der Probengewinnung Analyse des Ausdruckes therapeutische Konsequenzen aus den ermittelten Parametern Nachfolgend werden die einzelnen Phasen beschrieben und erläutert. Hierbei steht das pflegerische Verständnis im Vordergrund. Pflegende in Intensiveinheiten und in der Anästhesie sind häufig mit der Entnahme und Bestimmung von Blutgasanalysen beschäftigt. Gerade in dieser präanalytischen Phase liegt die Bedeutung der korrekten Blutgasbestimmung. Entnahme, Handling und Transport von Blutproben sind Schlüsselfaktoren für die Richtigkeit klinischer Laboranalysen, letztendlich sogar für die Qualität der Patientenfürsorge. (Quelle: NCCLS National Committee for Clinical Laboratory Standards) http://www.anint.de/content/beatmung/bga/bga_pdf.htm (2 von 19) [16.06.2003 00:29:59]
Probentypen und Abnahmetechnik Die Entnahme von Blutgasanalysen (BGA) ist aus verschiedenen Blutgefäßen möglich. Man unterscheidet zwischen Einmalpunktion und der intermittierenden Entnahme über eine Verweilkanüle oder einen Katheter. Als Schlüsselfaktoren für die Richtigkeit der klinischen Analyse sind vor allem die Entnahmetechnik, das Handling und der Transport bzw. die Lagerung zu nennen. Entscheidend für korrekte Messergebnisse sind die Vorbereitung und Durchführung der Blutentnahme sowie das Wissen um mögliche Fehlerquellen. Entnahmeorte und ihre Aussagekraft Zur Gewinnung von Blut stehen vier verschiedene Entnahmeorte (vgl. Abb. [1]) zur Verfügung [1][2]. Arterielle Gewinnung durch Einmalpunktion der A. radialis, A. ulnaris, A. femoralis und seltener aus der A. brachialis. Alternativ besteht die Möglichkeit der intermittierenden Entnahme der Probe aus einer liegenden arteriellen Kanüle oder einem Katheter aus der A. radialis, A. ulnaris, A. femoralis oder der A. brachialis, seltener A. dorsalis pedis (rot). Gemischtvenöse aus dem distalen Lumen eines Pulmonaliskatheters (PA-Katheter) aus der A. pulmonalis (gelb). Venöse Entnahme aus dem distalen Lumen eines zentralvenösen Katheters (zumeist im Bereich der V. cava superior) (blau). Kapilläre Entnahme aus dem Kapillarstromgebiet (zumeist Ohrläppchen) (violett). Abb. 1 Entnahmeorte für BGA. Quelle: Radiometer GmbH Zur Anfertigung einer Blutgasanalyse eignet sich arteriell gewonnenes Blut am besten. Alternativ dazu kann bei stabilen Kreislaufverhältnissen arterialisiertes Kapillarblut verwendet werden. Venöses Blut ist nicht geeignet zur Interpretation einer BGA. Eine Ausnahme stellt das aus dem PA-Katheter gewonnene gemischtvenöse Blut dar [1][2]. Arterielles Blut liefert zuverlässige Aussagen über den Sauerstoffstatus in Verbindung mit dem Hämoglobin. Dabei werden neben Diffusionsstörungen auch Ventilations-Perfusions-Störungen erkennbar. Es bleibt festzuhalten, dass die Messergebnisse, unabhängig von der Entnahmestelle, immer repräsentativ sind. Es gibt zur Gewinnung der Proben zwei Verfahren: zum einen die Punktion eines arteriellen Gefäßes, zum anderen die Aspiration von Blut aus einem Arterienverweilkatheter bzw. einer arteriellen Kanüle [3]. Arterialisiertes Kapillarblut kann zur BGA herangezogen werden, wenn keine arterielle Punktion möglich ist. Man muss jedoch die gewonnenen Messergebnisse mit Vorsicht betrachten, da es aufgrund verschiedener Ursachen zu Abweichungen kommen kann. Hier ist an erster Stelle die periphere Gefäßverengung anzuführen. Im Intensivbereich betrifft dies hämodynamisch instabile Patienten mit Katecholamintherapie. Ein weiterer Faktor für Abweichungen ist der unterschiedliche Anteil von venösem Blut in der Probe. http://www.anint.de/content/beatmung/bga/bga_pdf.htm (3 von 19) [16.06.2003 00:29:59]
In den pädiatrischen Abteilungen liefert die Analyse von arterialisiertem Kapillarblut ausreichend genaue Werte. Gerade in diesem Bereich gestaltet sich die Katheterisierung arterieller Gefäße schwierig. Als Entnahmeorte kommen neben den Ohrläppchen die Fingerspitzen, der große Zeh sowie die Ferse infrage [1][2]. Venöse oder zentralvenöse Proben sind nicht für Blutgasanalysen zu empfehlen. Der unterschiedliche Austausch von Sauerstoff in den verschiedenen Körperarealen führt bei venösem Blut zu starken Unterschieden in den Werten. Zentralvenöse Proben entsprechen dem Blut aus einer zentralen Vene oder dem rechten Vorhof. Sie geben keine Auskunft über den Sauerstoffstatus, da die Werte je nach Abnahmeort variieren. Zur Bestimmung des Hb, der Elektrolyte und der Metaboliten sind sie jedoch aussagekräftig. Bei diesen Parametern kommt es zu fast keinen Variationen zwischen arteriellem und venösem Blut [1][2]. Gemischtvenöses Blut, entnommen aus der A. pulmonalis, ist als repräsentatives Mischblut anzusehen. Hier ist das gesamte Körpervenenblut gemischt. Beim kritisch kranken Intensivpatienten kann nach erfolgter BGA durch Berechnung bestimmter Werte die Respirator- und Kreislauftherapie optimiert werden [3]. Vorbereitung und Durchführung der Blutentnahme Die Vorbereitung der Blutentnahme ist abhängig vom gewählten Entnahmeverfahren. Zur Blutentnahme aus einer liegenden Kanüle oder einem Katheter ist auf eine speziell vorbereitete Spritze für Blutgasanalysen zurückzugreifen. Diese speziellen Spritzen sind gasdicht und trocken-heparinisiert. Die Heparinisierung verhindert die Gerinnung der Probe. Geronnene Proben können zu veränderten Werten oder einem Geräteausfall führen. Eine Veränderung der Konzentration des Heparins (durch Eigenherstellung der Entnahmespritze) führt dagegen zu einer Veränderung des Blut-pH in der Probe. Der ph-wert von Heparin liegt bei 7,0 [1][2]. Entnimmt man die Probe durch direkte Punktion, so ist darauf zu achten, dass entweder eine großlumige Kanüle verwendet wird oder die im Handel erhältlichen speziellen Punktionssets verwendet werden. Damit sollen Luftverwirbelungen bzw. Luftaspiration verhindert werden [1]. Die kapilläre Entnahme erfolgt mit einer Glaskapillare. Nach Füllung der Kapillare wird ein Metallstift eingelegt und beide Enden werden mit Stopfen luftdicht verschlossen. Ein eingekerbter Magnet ermöglicht die Bewegung des Metallstiftes zur Gerinnungshemmung. Zur optimalen Arterialisierung dieser Proben ist eine gute Hyperämisierung mittels geeigneter Salben (z. B. Finalgon ) über ein warmes Handtuch oder eine Wärmelampe Voraussetzung. Die Einwirkzeiten von ungefähr 5 Minuten vor der Entnahme sind abzuwarten. Durch die Hyperämisierung wird der Blutfluss im Kapillarbett bis zum 7fachen erhöht [4]. Das erleichtert die Probenabnahme und reduziert Fehlerquellen. Die Punktion zur Blutgewinnung muss tief erfolgen. Der erste austretende Bluttropfen ist wegen eventueller Verdünnung mit Gewebswasser abzutupfen. Die Glaskapillare muss nach Einlegen des Metallstiftes luftdicht verschlossen werden. Eine gute Durchmischung der Probe, sofort nach Entnahme und vor dem Eingeben in den Analysator, ist wichtig. Bei der Entnahme des Vollblutes mittels Spritze muss ein kraftvolles Aspirieren verhindert werden. Es führt zu einer starken Entgasung und damit zur Verfälschung der Probe. Die Probe muss sofort entlüftet, verschlossen und durch leichtes Schütteln durchmischt werden [1]. Es handelt sich bei dem entnommenen Blut um Lebendgewebe, das den evtl. vorhandenen Sauerstoff im Rahmen von Stoffwechselaktivitäten zu CO 2 verbraucht, d. h., es kommt unter Lufteinschluss zu einer Veränderung der zu bestimmenden Werte. Das erklärt die Existenz von Lagerungsbedingungen. Vor der Eingabe in den Analysator muss die Probe nochmals durchmischt werden. Bei einer Spritzenprobe muss etwas Blut verworfen werden, um eventuell koaguliertes Blut aus dem Spritzenkonus zu entfernen. Grundsätzlich sollte ein Gerinnselfänger adaptiert werden. Fehlerquellen Die Blutgasanalytik ist schon bei der Probengewinnung darauf angewiesen, Fehlerquellen zu reduzieren. Sie verfälschen nicht nur die Qualität der gemessenen Ergebnisse, sondern beeinträchtigen auch die Diagnose. Damit wird letztendlich die korrekte Therapie erschwert. http://www.anint.de/content/beatmung/bga/bga_pdf.htm (4 von 19) [16.06.2003 00:29:59]
Im Folgenden werden die verschiedenen Fehlerquellen aufgelistet und kurz erläutert. Dabei werden auch Angaben zur korrekten Gewinnung hervorgehoben. Im Rahmen der arteriellen Blutgewinnung ist die Verwendung von speziellen gasdichten Spritzen mit sog. Elektrolyt-kompensiertem Trockenheparin anzuraten (= die vom Hersteller angebotenen). Die Selbstherstellung der Entnahmespritzen führt über mangelnde Dichtigkeit und Konzentrationsfehler des Heparins zu Messabweichungen. Die Gewinnung aus einem liegenden Katheter setzt die korrekte Spülung des Entnahmeschenkels nach der letzten Entnahme voraus. Gerinnsel im Dreiwegehahn können zu Messwertveränderungen oder Gerätestörungen führen. Bei der Probengewinnung kann es durch eine zu geringe Aspirationsmenge zu Verfälschungen kommen (vgl. Tab. [1]). Die 3- bis 6fache Menge des Inhalts des Katheterschlauches sollte daher aspiriert und verworfen werden. Bei der Aspiration ist zu beachten, dass starkes Aspirieren ebenso wie schnelles Einspritzen der Probe in den Analysator zu einer Hämolyse führen kann [4]. Tab. [1] gibt einen Überblick über das Fassungsvolumen und die Aspirationsmenge in Abhängigkeit vom Punktionsort. Spalte 2 gibt die Volumina der verschiedenen Katheter bzw. Punktionssets bis zum jeweils nächsten (patientennahen) Dreiwegehahn an. Bei den arteriellen Kathetern wird dabei der Transducer der Fa. Malinckrodt oder Becton Dickinson (BD) verwendet. In Spalte 3 werden die kliniküblichen Aspirationsmengen je nach Katheterlage aufgeführt. Katheter und Punktionsort Volumen bis Dreiwegehahn Aspirationsmenge Baxter Quick-Cath II (20G/A. radialis) 1 ml 2ml Vygon Leader Cath 20G/8cm (A. radialis) 1,1 ml 2ml Arrow Radial Artery Catheterization 1,1 ml 2 ml Vygon Leader Cath 1,2 ml (Originalsystem) 18G/25cm (A. femoralis) 1,1 ml (Malinckrodt/BD) 2-5 ml Swan-Ganz-Katheter (7,5F/110 cm/fa. Baxter) 1,2 ml 5 ml Single-Lumen-Katheter Cavafix Certo 375/Fa. Braun 1,2 ml 5 ml (V. basilica) Certofix -Mono-Set V 320 (20 cm, Fa. Braun) 0,6 ml 5 ml (V. jugularis, V. subclavia) Certofix -Trio Set V-730 30 cm, Fa. Braun (V. jugularis, V. subclavia) 0,7 ml 5 ml Multilumenkatheter Fa. Arrow (V. jugularis, V. subclavia) 3-Lumen 7Fr/30 cm 0,7 ml 3-Lumen 7Fr/40 cm 0,8 ml 4-Lumen 8,5Fr/30 cm 0,7 ml 5 ml 1. Die Punktion eines arteriellen Gefäßes kann zu einer Vermischung mit venösem Blut führen, wenn versehentlich ein venöses Gefäß anpunktiert wurde. Die Druckverhältnisse der Arterie lassen ein leichtes Befüllen der Spritze zu (vgl. Abb. [2]). 2. Die Stabilität der Patientenparameter muss gewährleistet sein. Innerhalb der letzten 20 Minuten vor der Entnahme soll keine Veränderung der Beatmungsparameter stattgefunden haben. Neben der auf gleichmäßigem Niveau stabilen Hämodynamik sind die Schmerz- und Stressfreiheit des Patienten auch Voraussetzung. Manipulationen wie endotracheales Absaugen verändern ebenfalls die Werte (Prä- und Nachoxygenierung). 3. Luft, die bei der Entnahme in die Spritze aspiriert worden ist, muss sofort entfernt werden. Erst dann darf die Durchmischung der Probe erfolgen. http://www.anint.de/content/beatmung/bga/bga_pdf.htm (5 von 19) [16.06.2003 00:29:59]
4. Das korrekte Durchmischen der Probe nach der Abnahme und vor der Eingabe hat einen hohen Stellenwert für die Qualität der Analyse: Wird die Probe nicht durchmischt, kommt es zu einer Sedimentierung. Damit wird die Probe inhomogen und ist nicht mehr repräsentativ. Es kommt vor allem zu einer Abweichung des Hämoglobingehaltes (Hb). Zu heftiges Durchmischen führt wiederum zu einer Hämolyse (vgl. Abb. [3]). Um die Genauigkeit der kapillären Gewinnung zu optimieren, sind einige wichtige Aspekte zu beachten [4]: 1. Die Kontamination durch atmosphärische Luft ist im Gegensatz zu den anderen Entnahmetechniken problematischer. Das Blut muss bei der kapillären Abnahme freihändig in eine heparinbeschichtete Glaskapillare eingebracht werden. Dabei ist das Blut stärker der atmosphärischen Luft ausgesetzt, was bei einer Kontamination zu einer Veränderung der zu bestimmenden Gaswerte (pao 2 und paco 2 ) führt. Eine gute Hyperämisierung bewirkt einen besseren Blutfluss. Die damit verbundene höhere Blutflussmenge nach der Punktion senkt die Gefahr der Luftkontamination. 2. Eine tiefe Punktion fördert ebenfalls die Blutung und verhindert die Durchmischung der Probe mit Luft beim Befüllen der Kapillare. 3. Die Komprimierung der Entnahmestelle zur Blutgewinnung führt durch hohen Druck zu einer Entarterialisierung der gewonnenen Probe. Gleichzeitig werden die Erythrozyten hämolytisch und es kommt zu einer Vermischung von Blut und Gewebsflüssigkeit. In Tab. [2] werden drei Proben einer arteriellen Blutgasanalyse aufgezeigt. Es wird dabei die Abweichung der ermittelten Werte je nach Aspirationsmenge dargestellt. Die Probe stammt von einem 18-jährigen Patienten mit einem isolierten Schädel-Hirn-Trauma. Sie wurde aus der A. radialis entnommen. Parameter Probe 1 Probe 2 Probe 3 ph 7,337 7,341 7,348 pco 2 (mm Hg) 25,5 43,3 45,2 po 2 (mm Hg) 158,6 145,2 135,4 HCO - 3 (mmol/l) 13,3 22,8 24,2 ABE (mmol/l) -11,4-2,2-0,8 thb (g/dl) 5,1 8,0 8,3 so 2 (%) 99,4 98,8 99,1 Hkt (%) 16,1 24,8 25,7 Na + (mmol/l) 150 151 151 K + (mmol/l) 2,0 3,6 3,9 Cl - (mmol/l) 129 118 117 Ca ++ (mmol/l) 0,77 1,20 1,26 Glu (mg/dl) 63 109 116 Lac (mmol/l) 0,3 0,6 0,6 Probe 1 wurde ohne vorherige Aspiration direkt aus dem Schlauchsystem entnommen. Bei Probe 2 ist 1 ml aspiriert und verworfen worden. Probe 3 wurde dem Standard der Klinik entsprechend abgenommen http://www.anint.de/content/beatmung/bga/bga_pdf.htm (6 von 19) [16.06.2003 00:29:59]
(Aspiration von 2 ml aus dem Schlauchsystem und anschließende Probengewinnung). Lagerung der Proben In der Praxis kommt es häufig nach Probenentnahme zu einer unerwünschten Feststellung: Der Analysator ist im Kalibrationsmodus. Die Folge sind, je nach Art der Kalibration, nicht unerhebliche Wartezeiten. Die dadurch nicht unmittelbar mögliche Bearbeitung der Probe kann dann folgendermaßen aussehen: Die Probe bleibt am Analysator liegen und wird vergessen. Sie muss später erneut abgenommen werden. Die Kalibration wird unterbrochen. Messfehler und Geräteausfall können die Folge sein. Grundsätzlich ist die Unterbrechung der Kalibration zu unterlassen. Die Probe wird trotz Überlagerung in den Analysator eingegeben. Das führt zu verfälschten Werten oder einem Geräteausfall. Die Probe wird durch Kühlung korrekt gelagert und später ohne Messwertveränderungen in den Analysator eingegeben. Die beste Lagerung der Proben ist die sofortige Bestimmung im Blutgasanalysegerät. Ist eine direkte Bearbeitung nicht möglich, können Spritzenproben bis zu 10 min. ohne Kühlung gelagert werden. Sie müssen jedoch luftdicht verschlossen sein, was grundsätzlich auf jegliches Probenmaterial zutrifft. Die Proben sollten bei 0-4 C für maximal 30 min. aufbewahrt werden. Hierfür eignen sich Eiswasser oder entsprechende Kühlbehältnisse (vgl. Abb. [4] und [5]). Eine Kühlung unter 0 C ist zu verhindern, da es unter diesen Voraussetzungen zu einer Hämolyse und Kalium- sowie Kalziumfreisetzung kommt. Abb. 5 Falsche Lagerung. Quelle: Radiometer GmbH Abb. 4 Korrekte Lagerung der Probe. Quelle: Radiometer GmbH Die Lagerung der Kapillaren erfolgt für max. 2 h in Eiswasser. Um einen verlässlichen Kaliumwert zu bestimmen, darf die Probe max. 30 min. gekühlt asserviert werden [4]. Im täglichen Arbeitsablauf ist die Problematik der Kalibration einzuschränken. Da der Analysator zu festgelegten Zeiten seine Selbstwartung durchführt, können Probengewinnungen in der Regel entsprechend geplant werden. In Notfallsituationen sollte das Beenden der Kalibration ebenfalls abgewartet werden. Anderenfalls kann es zu Gerätefehlern kommen, die dann durch geschultes Personal oder gar Servicetechniker behoben werden müssen, wodurch der zeitliche Rahmen der Probenbestimmung http://www.anint.de/content/beatmung/bga/bga_pdf.htm (7 von 19) [16.06.2003 00:29:59]
verlängert wird. Eine optimale Planung der Blutgasanalyse und richtige Lagerung der Proben können die Anzahl der negativen Erlebnisse mit dem Analysator deutlich reduzieren. Daneben kommen jedoch auch noch andere Aspekte zum Tragen: 1. Gestiegene Kosten durch größeren Materialbedarf 2. Kostenerhöhung durch erneute Personalbindung 3. weniger Zeit für andere Patienten 4. Anzahl der Patientenkontakte erhöht, damit ggf. Einschränkung der Ruhephasen Modifizierter Allen-Test Der modifizierte Allen-Test dient der Überprüfung des kollateralen Blutflusses. Unter dem kollateralen Blutfluss wird ein Umgehungskreislauf der Blutgefäße verstanden. Diese Gefäße erreichen neben dem Hauptgefäß das gleiche Versorgungsgebiet, so dass bei Unterbrechung des Hauptgefäßes die Blutversorgung des Erfolgsorgans gewährleistet wird. Durchführung 1. Schritt: manuelle Kompression der A. radialis und A. ulnaris 2. Schritt: Faustschluss der Hand (Blut wird in die Arterien gepresst) 3. Schritt: Leichte Öffnung der Hand und damit Ablassen des Drucks auf die A. ulnaris Wird die Hand daraufhin innerhalb von 10-15 Sek. durchblutet, besteht ein guter kollateraler Blutfluss in der A. ulnaris. Ein positiver modifizierter Allen-Test spricht dafür, dass eine Punktion der A. radialis problemlos ist. Ist der Test negativ, sollte von einer Punktion abgesehen werden [5]. Der Probenausdruck - eine Übersicht Dieses Kapitel erläutert die im Ausdruck des Blutgasanalysegerätes aufgeführten Parameter. Sie werden nach gemessenen und berechneten Werten unterteilt dargestellt. Im Anschluss daran wird eine Aufstellung weiterer möglicher Parameter vorgestellt und erklärt. Das Kapitel endet mit einem Überblick über die Normwerte in Tabellenform. Messmethoden Die im Rahmen einer BGA zu bestimmenden Parameter werden entweder direkt gemessen oder in Verbindung mit den gemessenen Werten berechnet. Die Werte ph, po 2 und pco 2 werden mit Elektroden direkt gemessen. Verfügt der Analysator über eine Oxymetrie-Messung, wird auch die Sauerstoffsättigung (so 2 ) direkt ermittelt. Im anderen Fall wird sie über hinterlegte Normogramme berechnet. Auch Hämoglobin (Hb), Hämatokrit (Hkt) und - differenzierend zur Sauerstoffsättigung - Oxyhämoglobin (O 2 Hb) sowie Carboxyhämoglobin (COHb), Methämoglobin (MetHb) und Reduziertes Hämoglobin (RHb) werden direkt bestimmt. Aus diesen Werten kann der Analysator dann über eingegebene Normogramme noch das Standardbikarbonat (HCO 3 - ) und den Base Excess (BE) berechnen. Ist die Oxymetrieeinheit nicht vorhanden, wird die Sauerstoffsättigung so 2 anhand der Sauerstoffdissoziationskurve in Verbindung mit Temperatur, ph und po 2 ebenfalls berechnet. Die Bestimmung der einzelnen Elektrolyte und Metaboliten erfolgt durch direkte Messung mittels Elektroden [6][7]. Welche Werte ermittelt werden, hängt vom Analysator ab. Die Konfiguration gibt dabei abhängig vom Anwender an, was ausgedruckt wird. Der zur Berechnung bestimmter Werte notwendige Luftdruck wird vom Analysator kontinuierlich gemessen http://www.anint.de/content/beatmung/bga/bga_pdf.htm (8 von 19) [16.06.2003 00:29:59]
und bei jeder Kalibrierung berücksichtigt. Ausdruck Anhand des Ausdruckes eines ABL 625 der Fa. Radiometer GmbH werden die gemessenen und berechneten Werte vorgestellt. Es gibt in der Praxis je nach Klinik unterschiedliche Ausdrucke. Entsprechend variabel sind die Ausdrucke im Hinblick auf Inhalt und Formatierung. Dies muss bei der Betrachtung berücksichtigt werden. Abb. [6] zeigt einen üblichen Ausdruck. In Abb. [7] ist dieser farblich differenziert worden nach den vom Benutzer anzugebenden sowie gemessenen und berechneten Werten. Die Erklärung der Parameter, ihre Bedeutung und ihr Einfluss folgt im Anschluss. Dabei werden auch die Parameter berücksichtigt, die in Abb. [6] und [7] nicht aufgeführt sind. Patientenbezogene Werte Abb. 6 Ausdruck einer BGA. Nach der Eingabe der Probe in den Analysator können noch patienten-bezogene Daten eingegeben werden. Der Umfang hängt dabei von der Grundeinstellung des Gerätes ab. Als wichtigste Angabe ist die Patientenidentifikation (Pat.ID) anzusehen. Die Patientenplätze sind in der Regel numerisch benannt. Diese Kennzeichnung ist vom gesamten Personal gleichermaßen einzuhalten, um Verwechslungen zu vermeiden. Die gleiche Benennung ermöglicht es später auch, über die Patientendatei versehentlich vernichtete Werte erneut auszudrucken (Speicherung von Pat.ID und Uhrzeit). Ergänzend kann noch der Patientenname auf dem Ausdruck handschriftlich vermerkt werden. http://www.anint.de/content/beatmung/bga/bga_pdf.htm (9 von 19) [16.06.2003 00:29:59]
Über eine zusätzliche Tastatur kann der Patientenname auch direkt eingegeben werden. Diese ist im normalen Lieferumfang jedoch nicht enthalten. Die Eingabe der Patiententemperatur ändert die Messwerte po 2, pco 2 und ph von der eingestellten Norm (37 C) auf die aktuelle Temperatur. Die Veränderung der Partialdrücke lässt sich im Alltag am Beispiel des SodaStreamers beschreiben. Wird das Wasser erst gekühlt und dann gesprudelt, löst sich das Gas (Kohlensäure) besser. Für die Berechnung der Partialdrücke bedeutet dies, dass bei einer Temperatur unter 37 C der Partialdruck von O 2 und CO 2 niedriger ist. Eine höhere Temperatur bewirkt dann eine Erhöhung der Drücke. Der ph sinkt bei steigender Temperatur und umgekehrt [9]. Es ergibt sich jedoch die Frage, ob Normwerttabellen bei einer solchen Temperaturkorrektur noch Gültigkeit haben. Durch eine Reihe von Studien ist belegt worden, dass die Temperaturkorrektur nicht sinnvoll ist. Es wurde nachgewiesen, dass das Outcome der Patienten, bei denen therapeutische Entscheidungen aufgrund korrigierter Werte getroffen wurden, schlechter war. Als Ausnahmen sind die Berechnung der alveolo-arteriellen Sauerstoffdifferenz und die Probenbestimmung im Rahmen der Induktion einer tiefen Hyperthermie bei kardiochirurgischen Eingriffen zu nennen [8]. Weiterhin können noch verschiedene Parameter ergänzt werden, die sich aber nicht auf die Auswertung auswirken. Dazu zählen der Probentyp und die inspiratorische Sauerstoffkonzentration (FiO 2 ). Abhängig von der Konfiguration kann noch Gewicht, Körpergröße, Geschlecht oder die Anwenderidentifikation eingegeben werden. In Tab. [3] soll ein kurzer Exkurs auf die Umrechnung von Sauerstoffgaben gemacht werden. Es gibt hier eine Übersicht über die Beziehung zwischen FiO 2 und Sauerstoffinsufflation über ein Flowmeter unter Verwendung verschiedener Maskensysteme. Fraktion des inspiratorischen Sauerstoffs (FiO 2 ) Insufflation über Sauerstoffbrille in l/min Insufflation über Sauerstoffnasensonde in l/min Insufflation über Sauerstoffmaske in l/min 0,3 3 l/min 4 l/min k. A.[*] 0,4 6 l/min 6 l/min 5 l/min 0,5 k. A. 8 l/min 6-7 l/min 0,6 k. A. k. A. 7-8 l/min Gemessene Werte Der Analysator bestimmt die Blutgase (ph, pco 2 und po 2 ) und die oxymetrischen Werte (thb, Hct, O 2 Hb, so 2, COHb, MetHb und RHb). Ergänzend werden die Elektrolyte (Na +, K +, Cl-, Ca ++ ) und Metaboliten (Glucose und Lactat) gemessen.im folgenden Abschnitt sollen diese Parameter erläutert und gegebenenfalls in weitere Zusammenhänge eingeordnet werden. Der ph-wert und die Blutgase po 2 und pco 2 Der ph gibt die Wasserstoffionenkonzentration (H+) einer Lösung an. Er ist definiert als negativ-dekadischer Logarithmus der Wasserstoffionenkonzentration (ph = - log (H+)). Das bedeutet, dass die Anzahl der H+-Ionen in einem so niedrigen Bereich liegt, dass sie über einen Logarithmus ausgedrückt wird. Innerhalb des Körpers wird der Ionenanteil über verschiedene Puffersysteme in einem Gleichgewicht gehalten. Veränderungen entstehen durch Säuren und Basen, die im Stoffwechsel fortlaufend produziert werden. Die Normwerte des ph liegen dabei in folgenden Bereichen: Blut: ph 7,36-7,44 Magensaft: ph 1-2 Urin: ph 4,5-6,0 http://www.anint.de/content/beatmung/bga/bga_pdf.htm (10 von 19) [16.06.2003 00:29:59]
Säuren sind Substanzen, die in wässriger Lösung Wasserstoffionen abgeben. Tritt dies stoffwechselbedingt auf, steigt ihr Anteil in der Extrazellulärflüssigkeit an. Der ph-wert sinkt dadurch unter 7,36. Man spricht in diesem Fall von einer Azidose. H 2 CO 3 -> H + + HCO 3 - (Säure)(Wasserstoff)(Bikarbonat) Der Anteil der Wasserstoffionen im Blut steigt also bei einer Azidose an. Basen hingegen sind Substanzen, die Wasserstoffionen aufnehmen können. Man spricht von einer Alkalose, wenn der ph-wert über 7,44 liegt. HCO 3 - + H + -> H 2 CO 3 (Base)(Wasserstoff)(Kohlensäure) In der Praxis bedeutet dies einen niedrigen Anteil an H+-Ionen im Blut. Die Regulation dieses Systems erfolgt vor allem über drei Prozesse: 1. chemisch durch Puffersubstanzen, vor allem durch Kohlensäurebikarbonatpuffer 2. respiratorisch über die Lunge, durch Veränderung der Atemfrequenz und der Atemtiefe 3. metabolisch über die Niere und nach neueren Erkenntnissen auch über die Leber. Die renale Regulation erfolgt über die Veränderung der Bikarbonatkonzentration im Blut. Abweichungen des ph-wertes führen zu Veränderungen im Stoffwechsel (Enzyme, Zellen). Dadurch haben ph-verschiebungen Auswirkungen auf den gesamten Stoffwechsel [2]. Die Partialdrücke (p) von Sauerstoff (O 2 ) und Kohlendioxid (CO 2 ) sind Teildrücke in einem Luftgemisch. Die Umgebungsluft besteht aus verschiedenen Komponenten. Es sind O 2, CO 2, N (Stickstoff) und ein minimaler Anteil an verschiedenen Edelgasen. Die Gase liegen in einem bestimmten Verhältnis vor: Stickstoff 79 %, Sauerstoff 20,9 % und Edelgase 0,1 % (Raumluft bei 0 Meter über Normal-Null). In diesem Verhältnis üben sie einen unterschiedlichen Druck aus, den Partialdruck. Er entsteht durch die Bewegung der einzelnen Gasmoleküle im Raum, die dabei miteinander kollidieren (z. B. O 2 ). Untereinander (O 2, CO 2 und N) nehmen sie keinen Einfluss. Das heißt, der Partialdruck ist für jedes einzelne Gas festgelegt. Die Zusammensetzung des Gasgemisches spielt dabei keine Rolle. Je höher der Anteil des Gases ist, desto höher ist auch der Partialdruck. Im alveolären Gasaustausch findet zwischen Alveole und Kapillare eine Diffusion statt. O 2 und CO 2 dringen so lange durch die Membran, bis ein Druckausgleich zwischen beiden Seiten stattgefunden hat. Dieser Ausgleich hängt nicht nur von den Partialdrücken ab, sondern auch von der Löslichkeit des einzelnen Gases [9]. Der Sauerstoffpartialdruck po 2 verändert sich auf dem Weg ins Blut. Die normale Raumluft setzt sich zusammen aus Stickstoff (N, 79,0 % = pn2 = 600 mm Hg), Sauerstoff (20,9 % = po 2 = 159 mm Hg) und anderen Gasen (0,1 % = p = 1 mm Hg). Das inspiratorische Gasgemisch wird auf dem Weg in die Alveole mit Wasserdampf aufgesättigt. Dabei kann der Druck des Gasgemisches jedoch nicht über 760 mm Hg ansteigen. Die folgenden Gleichungen erläutern die Veränderungen zwischen Inspirationskonzentration (FiO 2 ) und arteriellem Messwert (pao 2 ) [10]. Gleichung 1: Inspiratorischer Sauerstoffpartialdruck pio 2 = FiO 2 ( p(atm) - p(h 2 O)) Der inspiratorische Sauerstoffpartialdruck pio 2 berechnet sich über die inspiratorische Sauerstoffkonzentration FiO 2, den Luftdruck p(atm) und den Wasserdampfdruck p(h 2 O). Der Luftdruck liegt auf Meereshöhe bei 760 mm Hg. Der Wasserdampfdruck beträgt bei vollständiger http://www.anint.de/content/beatmung/bga/bga_pdf.htm (11 von 19) [16.06.2003 00:29:59]
Sättigung mit Wasserdampf 47 mm Hg (bei 37 C) [11]. Exemplarisch werden für einen FiO 2 von 0,21 (a) und 0,5 (b) Partialdrücke (pio 2 ) berechnet: 0,21 (760-47) = 149 mm Hg 0,5 (760-47) = 356,5 mm Hg Der Austausch von Sauerstoff und Kohlendioxid in den Alveolen erfolgt gleichzeitig. Daher wird nicht der gesamte inspiratorische Sauerstoff-anteil in die Alveole übernommen. Der alveoläre Sauerstoffpartialdruck pao 2 ist geringer als der pio 2. Zur Berechnung dient Gleichung 2. Gleichung 2: Alveolärer Sauerstoffpartialdruck pao 2 = pio 2 - paco 2 1,25 Bezogen auf die oben erfolgte Berechnung lässt sich nach dieser Gleichung festlegen: 149 mm Hg - (40 mm Hg 1,25)= 99 mmhg 356,5 mm Hg - (40 mm Hg 1,25)= 306,5 mmhg Nach dieser Gleichung liegt der maximale pao 2 unter Raumluft und einem normalen paco 2 bei 99 mm Hg. Die Differenz zu den Normalwerten des arteriellen Sauerstoffpartialdruckes kann auf physiologische Aspekte und nicht optimierte Verhältnisse zurückgeführt werden. Physiologische Shunts und eine Ventilations-Perfusions-Störung führen dazu, dass nicht das gesamte Blut an den Alveolen oxigeniert und dem Körper über das linke Herz zur Verfügung gestellt wird. Diese Differenz zwischen inspiratorischem und alveolärem Sauerstoffpartialdruck ist schon beim gesunden Menschen zu beobachten. Bei pulmonalen oder kardialen Erkrankungen vergrößert sie sich. Der Normalwert für den arteriellen Sauerstoffpartialdruck liegt bei 83-108 mm Hg. Altersabhängige Einflüsse bedingen Korrekturen, die mit Gleichung 3 ermittelt werden können. Gleichung 3: Altersabhängigkeit des Normalwertes für den pao 2 pao 2 (mm Hg) = 102-0,33 Lebensjahre Tab. [4] liefert einen Überblick über die zu erwartenden arteriellen Sauerstoffpartialdrücke bei ungestörtem pulmonalen Gasaustausch [2]. pao FiO 2 2 [mmhg] 0,3 150 0,4 200 0,5 250 0,8 400 1,0 500 Tab. 4 pao 2 -Werte in Abhängigkeit vom FiO 2 Gleichung 4 ermöglicht kurzfristig die Ermittlung des möglichen pao 2 [2]. Gleichung 4: Zu erwartender pao 2 pao 2 (mm Hg) = Sauerstoffkonzentration 5 Kohlendioxid (CO 2 ) entsteht im Körper im Rahmen der Energiegewinnung. Glukose wird mit Sauerstoff zu Energie umgewandelt. Während dieser Oxidation entstehen CO 2 und Wasser (H 2 O). Der Abtransport des CO 2 erfolgt physikalisch gelöst (10 %) und chemisch gebunden (90 %) auf dem Blutweg zur Lunge. Die http://www.anint.de/content/beatmung/bga/bga_pdf.htm (12 von 19) [16.06.2003 00:29:59]
chemische Bindung erfolgt durch Diffusion in den Erythrozyten. Der Kohlendioxidpartialdruck pco 2 wird nur vom physikalisch gelösten CO 2 im Plasma bestimmt. Der CO 2 -Anteil im Blut ändert sich mit dem Atemminutenvolumen (AMV). Steigt das AMV an, so sinkt der CO 2 -Gehalt und umgekehrt. Entsprechendes gilt auch für den pco 2. Veränderungen im Blut werden sofort in der Alveole messbar. Im Vergleich zur Kapnometrie (endexpiratorische CO 2 -Messung) stellt der im Rahmen der BGA bestimmte pco 2 den genaueren Wert dar. Die kapnometrisch ermittelten Werte stellen nur den Anteil des CO 2 am Expirationsgas dar. Die Volumenprozentangabe kann in einen Partialdruck umgerechnet werden. Sie ist jedoch abhängig von der Respiratoreinstellung und dem pulmonalen Gasaustausch. Es lässt sich kein zuverlässiger Rückschluss auf den tatsächlichen paco 2 treffen. Ursachen für Differenzen können z. B. plötzliche Blutdruckabfälle (massive Blutung), Lungenembolien (Ventilations-Perfusionsstörung) oder Asystolien sein. Die Präoxigenierung des Patienten soll einer Hypoxie vorbeugen. Die Sauerstoffvorräte des Menschen betragen etwa 1500 ml. 300 ml sind physikalisch im Blut gelöst und 800 ml an das Hämoglobin gebunden. Die funktionelle Residualkapazität (FRC, ca. 3000 ml) speichert weitere 400 ml Sauerstoff (unter Raumluft), um atembedingten Schwankungen des pao 2 vorzubeugen. Zur Schaffung eines Sauerstoffvorrates für den Zeitraum der Intubation oder Absaugung kann der Sauerstoffanteil der FRC durch eine 3- bis 5-minütige Beatmung mit reinem Sauerstoff auf bis zu 2650 ml erhöht werden. Dabei wird der Stickstoffanteil intrapulmonal durch den Sauerstoff verdrängt. Der Mensch würde die Sauerstoffreserve im Normalfall in etwa 3 Minuten verbraucht haben. Eine Erhöhung seiner Reserven kommt einer Verlängerung auf über 10 Minuten gleich. Diese Verlängerung dient vor allem dem Intensivtherapiepatienten mit einer Einschränkung der FRC zum Schutz vor einer Hypoxie. Die Oximetrie: thb, Hct, so 2, O 2 Hb, COHb, MetHb und RHb Hämoglobin (Hb) ist ein in den Erythrozyten enthaltenes Protein mit 4 Eisenatomen (Fe2+), die jeweils ein Sauerstoffmolekül binden können. Der Normwert liegt bei ca. 15 g/dl. An jedem Gramm Hb können sich 1,39 ml O 2 anlagern, wenn es sich um chemisch reines Hb handelt (Hüfner-Zahl). Im Normalfall werden 1,34 ml O 2 gebunden. Der Hämatokrit (Hkt) gibt den Anteil der zellulären Bestandteile am gesamten Blutvolumen an. Fehler in der Bestimmung des Hb treten durch bereits geronnenes Material auf. Die abnahmebedingte Zumischung von Gewebsflüssigkeit oder Hyperlipidämien können ebenfalls zu Verfälschungen der Werte führen. Diese Fehlerquellen gelten auch für die Bestimmung des Hkt. Die Funktion des Hb liegt in der Bindung von Sauerstoff nach dessen Aufnahme in der Lunge. Unter Oxigenation versteht man die Anlagerung von O 2 an das Hämoglobin. Es ensteht Oxyhämoglobin (O 2 Hb). Das O 2 Hb gibt dabei die Relation von sauerstofftragendem Hämoglobin zum Gesamt-Hb an. Es folgt der Transport in die Kapillaren und die Abgabe an das Gewebe durch Dissoziation. Pulsoxymetrisch erfasste Sättigungswerte geben im Gegensatz dazu den Gesamtanteil des mit Gasen beladenen Hämoglobins an. Es wird nicht zwischen Oxyhämoglobin und den Dyshämoglobinen unterschieden. Zu den Dyshämoglobinen zählen Carboxyhämoglobin (COHb), Methämoglobin (MetHb), Sulfhämoglobin (SHb) und Reduziertes Hb (RHb). Ist das Hämoglobin zu 100 % gesättigt, kann keine noch so starke Erhöhung des po 2 die Sauerstoffsättigung steigern. Carboxyhämoglobin (COHb) entsteht, wenn Hb sich mit Kohlenmonoxid (CO) verbindet. Dabei blockiert das CO die Bindungsstellen am Hb für Sauerstoff. Die Affinität des CO ist 300-mal höher als die von O 2. Es verursacht nach der Anlagerung eine kirsch- bis scharlachrote Verfärbung des Blutes. Die Patienten haben eine 100 %-Sauerstoffsättigung (pulsoxymetrisch gemessen). Das Hautkolorit ist normal bis gerötet. Verantwortlich für das Auftreten von COHb sind Autoabgase, Brände und Tabakrauch. Die Therapie erfolgt mit hohen Sauerstoffgaben, hyperbarer Sauerstofftherapie und durch Bluttransfusion [11]. http://www.anint.de/content/beatmung/bga/bga_pdf.htm (13 von 19) [16.06.2003 00:29:59]
Methämoglobin (MetHb) entsteht, wenn das Blut oxidierbaren Substanzen ausgesetzt ist. Von Oxidation spricht man, wenn das zweiwertige Eisen zu dreiwertigem Eisen verändert (oxidiert) wird. Es besitzt eine geringe Affinität zu O 2. Die Farbe des Blutes wird dunkelbraun. Das Hautkolorit wirkt bei einer hohen Konzentration von MetHb zyanotisch. Als oxidierbare Substanzen sind Chemikalien (Anilin, Nitrobenzol) und Arzneimittel (Nitrate, Prilocain) zu nennen. Durch die therapeutische NO-Beatmung kann ebenfalls MetHb entstehen. Die Therapie erfolgt mit Methylenblau oder Ascorbinsäure [11]. Sulfhämoglobin (SHb) entsteht, wenn Blut mit Schwefelwasserstoff (H 2 S) in Verbindung kommt. H 2 S entsteht durch Eiweißfäulnis z. B. in der Zellstoffindustrie. Dabei entsteht ein typischer Geruch nach faulen Eiern. Es liegt gasförmig vor. Darüber hinaus können Sulfonamide (Antibiotika, orale Antidiabetika) zu SHb führen. Dadurch treten irreversible Veränderungen des Hämoglobins auf. Das Blut wird grünlich verfärbt. Die Therapie erfolgt durch Bluttransfusion [11]. Reduziertes Hämoglobin ist die Desoxyhämöglobinkonzentration im Blut. Es gibt die Eisenanteile am Hämoglobin an, die weder mit Sauerstoff noch mit Hämoglobinderivaten abgesättigt sind (= desoxigeniertes Hämoglobin). In der Literatur wird RHb auch als HHb (Desoxyhämoglobin) bezeichnet [7]. RHb und so 2 ergeben addiert 100. Die Sauerstoffsättigung so 2 sagt aus, wie viel Prozent des Hämoglobins gesättigt sind. Dabei gilt der so 2 als absoluter Wert, der jedoch in Oxyhämoglobin und Hämoglobinderivate zu differenzieren ist. Der Wert ist abhängig vom po 2. Unter normalen Bedingungen (Raumluft, FiO 2 0,21) mit einem po 2 von 100 mm Hg beträgt die Sauerstoffsättigung 95-99 %. Eine 100 %ige Sättigung ist bei Raumluft aufgrund des Shuntvolumens und der im Blut vorliegenden Dyshämoglobine nicht zu erreichen. Die Pulsoxymetrie dient als nicht invasives Verfahren der Überwachung der arteriellen Sauerstoffsättigung. Hämoglobin ändert seine Farbe in Relation zur Sauerstoffsättigung. Diese Veränderung wird mittels Infrarotlicht gemessen. Je höher der Sauerstoffanteil, desto mehr Licht wird absorbiert. Es wird allerdings nur zwischen beladenem und nicht beladenem (reduziertem) Hämoglobin unterschieden. Die Messgenauigkeit wird durch vielfache Faktoren reduziert. Die für den Intensivbereich und die Anästhesie wichtigsten Faktoren sind Hypothermie, Blutdruckabfall und Vasokonstriktion. Die Metaboliten Glukose und Laktat Metaboliten sind im Stoffwechsel umgesetzte Substanzen. Es handelt sich um Zwischenprodukte des intermediären Stoffwechsels oder um vom Organismus synthetisierte Verbindungen. Gleichung 5: C6H12O6 + O 2 -> H 2 O + CO 2 + Energie (ATP) Glukose, die zur Gruppe der Kohlenhydrate zählt, ist ein solcher Metabolit. Sie dient als wichtigste Energiequelle im Körper. Glukose (C6H12O6) wird zusammen mit Sauerstoff über das Blut in die Zellen transportiert. Die Energiegewinnung läuft wie in Gleichung 5 dargestellt ab. Die Regulierung des Blutzuckerspiegels erfolgt durch das im Pankreas produzierte Hormon Insulin. Es ermöglicht den Transport der Glukose in die Zelle (Schlüssel-Schloss-Prinzip). Der Blutzuckerspiegel (BZ) wird durch Insulin und verschiedene Gegenspieler (Glukagon, Kortisol und Adrenalin) in einem Bereich von 70-110 mg/dl gehalten. Ein erhöhter Glukosebedarf, der z. B. durch Krankheiten und körperlichen oder seelischen Stress entstehen kann, wird direkt mit Glukagon oder durch Stoffwechselreaktionen ausgeglichen. Hypoglykämien (BZ < 70 mg/dl) werden durch erhöhten Glukosebedarf, Insulingabe oder vermehrte Pankreassekretion ausgelöst. Der Körper versucht dies durch Energiegewinnung aus anderen Stoffen (Lipolyse) zu kompensieren. Hirnprotektiv erhöht er die zerebrale Durchblutung. Hyperglykämien können durch Insulinmangel (relativ oder absolut), eine erhöhte Glucosezufuhr oder den Postaggressionsstoffwechsel ausgelöst werden. Während bei den juvenilen Diabetikern (Jugenddiabetes, Typ I) ein absoluter Insulinmangel vorliegt (keine Produktion des Pankreas), handelt es sich den Altersdiabetikern (Typ II a/b) um einen relativen Mangel. Es wird nicht ausreichend Insulin produziert. http://www.anint.de/content/beatmung/bga/bga_pdf.htm (14 von 19) [16.06.2003 00:29:59]
Die Hyperglykämien unterscheidet man in zwei Arten: 1) Ketoazidotisches Koma diabeticum Beim juvenilen Diabetes führt eine Hyperglykämie zu dem ketoazidotischen Koma diabeticum. Dabei kommt es zu einer Erhöhung des osmotischen Druckes und einer gesteigerten Diurese. Die Folge ist eine Exsikkose mit Elektrolytverlust. Wegen des absoluten Insulinmangels werden kompensatorisch Fettsäuren zur Energiebereitstellung abgebaut. Die dabei entstehenden Ketonkörper führen zu einer metabolischen Azidose. 2) Hyperosmolares Koma diabeticum Der beim Typ-II-Diabetiker (Altersdiabetes) auftretende relative Insulinmangel bewirkt bei einer Hyperglykämie ein hyperosmolares Koma diabeticum. Die hierbei auftretende erhöhte osmotische Diurese hat eine Exsikkose zur Folge. Als Folge der Stresssituation im Rahmen eines großen operativen Eingriffs oder Traumas tritt eine herabgesetzte Glukosetoleranz auf. Die Ursache liegt in der Hemmung der Insulinsekretion durch die Freisetzung von Katecholaminen (Adrenalin und Noradrenalin) und Glukokortikoiden. Die parenterale Zufuhr von Glukose führt zu Verwertungsstörungen mit Hyperglykämien (-> Postaggressionsstoffwechsel). Der Einsatz von Suprarenin und in reduziertem Maße auch Arterenol kann beim Intensivtherapiepatienten zu Hyperglykämien führen. Die Wirkung der Katecholamine auf den Stoffwechsel verursacht eine vermehrte Bereitstellung von Glukose und freien Fettsäuren. Die Folge ist ein erhöhter Blutzuckerspiegel. Kompensatorisch steigert der Körper die renale Ausscheidung, um den Glukosespiegel zu reduzieren. Das kann zur Dehydratation und zu Elektrolytverlusten führen. Laktat ist das Salz der Milchsäure. Es entsteht als Endprodukt der Glykolyse, wenn unter anaeroben Bedingungen chemische Energie (ATP) gewonnen wird. Beim Gesunden fällt Laktat an, wenn unter körperlicher Anstrengung kurzfristig Energie bereitgestellt werden muss. Es wird dann über Leber, Herz und Niere wieder abgebaut. Zwischenzeitlich wird es in den Muskelzellen abgelagert (-> Muskelkater). Beim kritisch kranken Intensivpatienten weist ein ansteigender Laktatwert auf eine Gewebshypoxie hin. Der Körper muss anaerob Energie erzeugen. Die Folge dieser Energiegewinnung ist ein Überschuss an Laktat (-> Hyperlaktatämie) und die gleichzeitige Anhäufung von H+-Ionen (-> Laktatazidose). Durch einen protrahierten Krankheitsverlauf geschädigte Organe wie Herz, Leber und Niere verhindern den Abbau. Laktat wird mittels einer Elektrode im Plasma gemessen. Der Normbereich liegt unter 1,5 mmol/l. Unter kurzfristiger Anstrengung (Sport) sind Werte bis 15 mmol/l tolerabel. Prognostisch lassen Werte von mehr als 4 mmol/l über einen längeren Zeitraum beim Intensivpatienten eine höhere Mortalität erwarten [4]. In der Intensivtherapie können durch regelmäßige Laktatkontrollen Veränderungen erkannt und zur Optimierung der Maßnahmen genutzt werden. In der Interpretation der BGA ermöglichen sie die Differenzierung der Azidose. Die Elektrolyte Elektrolyte sind Stoffe, die in wässriger Lösung in geladene Teilchen zerfallen. Diese Teilchen werden als Ionen bezeichnet. Man unterscheidet Kationen (positiv geladen) und Anionen (negativ geladen). Zerfällt ein Stoff (z. B. NaCl = Natriumchlorid), entstehen zwei Ionen. Natrium (Na + ) ist positiv geladen (verdeutlicht durch + ) und wandert zum negativen Pol, der Kathode. Chlorid (Cl-) ist negativ geladen ( - ) und wandert zum positiven Pol, der Anode. Diesen Zerfall eines Stoffes bezeichnet man als Dissoziation. Im Körper wird die Dissoziation zur Leitungsfähigkeit der Flüssigkeit benötigt. Alle Flüssigkeiten, die Elektrolyte beinhalten, können den elektrischen Strom leiten. Aqua destilata als elektrolytfreie Flüssigkeit besitzt diese Eigenschaft nicht. Im Rahmen der Blutgasanalyse werden die wichtigsten Elektrolyte in ihrer intravasalen Konzentration bestimmt. Im Folgenden wird die Bedeutung dieser Stoffe beschrieben. http://www.anint.de/content/beatmung/bga/bga_pdf.htm (15 von 19) [16.06.2003 00:29:59]
Die Natriumkonzentration (Na + ) bestimmt ganz wesentlich die Osmolarität (Menge der gelösten Teilchen pro Liter) der extrazellulären Flüssigkeit. Hypernatriämien mit Werten von 150-170 mmol/l können zum hyperosmolaren Koma führen. Ursachen sind häufig die vermehrte Gabe von NaCl 0,9 %, hypertone Dehydratation (Abnahme des Körperwassers) und der vermehrte Verlust von Wasser über die Lunge (z. B. bei Tracheotomie oder Fieber). Hyponatriämien mit Werten unter 135 mmol/l können extrarenale (Erbrechen, Diarrhö, Pankreatitis, Schwitzen) oder renale (Diuretika, Alkalose) Ursachen haben. Die Patienten fallen u. a. durch Apathie, Erbrechen oder durch die Symptome einer Hypovolämie auf [11]. Konzentrationen unter 120 mmol/l sind lebensbedrohlich. Kalium (K + ) als wesentliches Elektrolyt der Zellen ist hauptsächlich an den elektrischen Vorgängen in erregbaren Geweben beteiligt. Hypokäliämien (K + < 3,8 mmol/l) treten durch eine vermehrte Urinausscheidung, hohe Verluste über den Magen-Darm-Trakt (Erbrechen/Durchfall) und Kaliumeinstrom in die Zelle auf. Besonders bei digitalisierten Patienten kann es unter einem reduzierten Kaliumspiel zu Herzrhythmusstörungen kommen. Hyperkaliämien mit Werten über 5,5 mmol/l können durch Niereninsuffizienz oder exzessive Kaliumzufuhr auftreten. Insbesondere müssen laufende Kaliumperfusoren und Massentransfusionen bedacht werden. Kalzium (Ca ++ ) hat eine Bedeutung für die Erregbarkeit von Nerven- und Muskelgewebe. Bei der Muskelkontraktion übernimmt es Aufgaben im Bereich der elektromechanischen Koppelung. In der Blutgerinnung ist es Bestandteil der Ablaufreaktion im intrinsischen System. Hypokalzämien mit Werten unter 1,15 mmol/l können durch akute Pankreatitiden, eine chronische Niereninsuffizienz und ein Malabsorptionssyndrom ausgelöst werden. Als Symptom ist hier die Tetanie zu nennen. Massentransfusionen können ebenfalls zu Hypokalzämien führen. Das in den Blutkonserven enthaltene Zitrat bindet Kalzium. Die Folge einer Massentransfusion ist ein Kalziummangel. Auftretende Symptome sind Blutdruckabfall und ZVD-Anstieg. Auch EKG-Veränderungen als QT-Intervallverlängerung sind zu beobachten. Hyperkalzämien können durch verminderte renale Ausscheidung und erhöhte intestinale Resorbtion ausgelöst werden. Maligne Tumore führen zu einer vermehrten Freisetzung von Kalzium aus dem Knochengewebe. Aus der Hyperkalzämie kann sich ein Hyperkalzämiesyndrom bis hin zur lebensbedrohlichen hyperkalzämischen Krise entwickeln [11]. Chlorid (Cl-) ist das wichtigste Anion des Körpers. Durch diese Eigenschaft kommt ihm wichtige Bedeutung für das extrazelluläre Flüssigkeitsvolumen und die Osmolalität (Menge der gelösten Teilchen pro kg) des Plasmas zu. Die Konzentration verläuft parallel zu der des Natriums. Eine metabolische Azidose kann durch starkes Erbrechen ausgelöst werden. Dies führt zu einem hohen Verlust von Magensaft und damit zu einem Abfall der H+- und Cl--Konzentration. Die Hypochlorämie kann auch durch Flüssigkeitsverluste bei Pneumonien und Diarrhöen entstehen. Hyperchlorämien treten bei Nierenerkrankungen und im Rahmen der Hämokonzentration auf [11]. Gleichung 6: Anionenlücke (Anion gapc) = Natrium - Chlorid - Bikarbonat Die Anionenlücke (Anion gapc) dient zur Differenzierung des Verhältnisses zwischen den Elektrolyten (insbesondere von Anionen und Kationen). Sie bestimmt die Differenz der Konzentration von Na + und der von Cl- und HCO 3 -. Die Anionen folgen den Kationen passiv, deshalb muss die Konzentration von Anionen und Kationen im Plasma theoretisch identisch sein. Die Anionenlücke kann durch Gleichung 6 berechnet werden. Die entstehende rechnerische Differenz wird aus den restlichen Anionen des Plasmas (Phosphat, Sulfat und organische Säuren) gebildet. Die Anionenlücke wird zur groben Beurteilung von metabolischen Azidosen herangezogen. Sie vergrößert (Wert?) sich z. B. bei Urämien, Laktatazidosen und Salicylatvergiftungen. Hypalbuminämie oder Plasmazytome führen zu einer Verminderung der Anionenlücke. Der Parameter Anion gap (K + ) bildet die Anionenlücke durch Addition von Na + und K +. Das bedeutet, dass Kalium als Kation zusätzlich berücksichtigt wird. Die Anionenlücke vergrößert sich dadurch und die Normwerte sind entsprechend angepasst. Die Aussagekraft ist im gleichen Umfang wie bei der Anionenlücke in Gleichung 6 gegeben. http://www.anint.de/content/beatmung/bga/bga_pdf.htm (16 von 19) [16.06.2003 00:30:00]
Berechnete Werte Die im Rahmen der BGA zur Beurteilung des Säure-Basen-Status verwendeten Parameter Bikarbonat und Base Excess werden in diesem Kapitel erläutert. Bikarbonat Bikarbonat dient dem Körper als Puffersystem zur Aufrechterhaltung eines konstanten ph-wertes. Es gibt noch weitere chemische Puffersysteme, wobei jedoch der Bikarbonatpuffer 75 % der Pufferkapazität bestimmt. Er besteht aus einem Gemisch von Kohlensäure (H 2 CO 3 ) und Natriumbikarbonat (NaHCO 3 ). Der Blutgasanalysator kann das Bikarbonat auf zwei unterschiedlichen Wegen bestimmen: Genaue Berechnung der Hydrogenkarbonatkonzentration im Plasma. Der als HCO 3 - ausgedruckte Wert wird auch als Aktuelles Bikarbonat bezeichnet. Berechnung des Plasmabikarbonats bei 37 C und einem pco 2 von 40 mm Hg. Dadurch wird der respiratorische Einfluss des pco 2 auf die Bikarbonatkonzentration ausgeschaltet. Der errechnete Wert wird als Standard Bikarbonat (SBC) bezeichnet. Die Berechnung beider Bikarbonatwerte erfolgt mit der Henderson-Hasselbalch-Puffergleichung [10] (Gleichung 7). Gleichung 7C (HCO)3-)pH = 6,1 + log ------0,03 x pco 2 Durch ein Umstellen der Gleichung errechnet der Analysator die Werte. Dabei wird der vom Analysator gemessene ph berücksichtigt. Beim Aktuellen Bikarbonat wird die Formel durch den gemessenen pco 2 ergänzt, beim SBC durch die Festlegung des pco 2 auf 40 mm Hg. In der Beurteilung der BGA liegt die Bedeutung der Bikarbonatkonzentration im metabolischen Geschehen. Base Excess Der Base Excess (BE) trifft eine Aussage über die Basenabweichung. Er gibt die Menge an Säure oder Lauge an, die theoretisch notwendig ist, um einen ph von 7,4 bei einer Temperatur von 37 C zu erreichen. Der Überschuss an Basen, der mit Säure ausgeglichen werden muss, wird als positiver Base Excess bezeichnet und mit einem + gekennzeichnet. Bei einem Mangel an Basen spricht man von einer negativen Basenabweichung. Die Kennzeichnung erfolgt mit einem - vor dem Wert. Der Base Excess wird ebenfalls über hinterlegte Formeln berechnet. Dabei muss zwischen zwei verschiedenen Bezeichnungen unterschieden werden: Berechnung der benötigten Säuren oder Basen zum Erreichen des ph-wertes 7,4 im Vollblut. Das Ergebnis wird als Aktueller Basenüberschuss (ABE) bezeichnet. Berechnung des Standard Basenüberschusses (SBE) als Pufferkapazität der interstitiellen Flüssigkeit. Hier ist die Pufferkapazität geringer als die von Vollblut, da sie kaum Eiweiße enthält. So entspricht nach der Definition von Sigaard-Andersen die Pufferkapazität der interstitiellen Flüssigkeit ungefähr der von Vollblut mit einem Hb von 6 g/dl. Die Unterschiede zwischen beiden Parametern fallen allerdings nur sehr gering aus [5]. Der ermittelte Wert gibt Auskunft über Höhe der Basendifferenz und kann zur Dosisberechnung im Rahmen der Pufferung hinzugezogen werden. http://www.anint.de/content/beatmung/bga/bga_pdf.htm (17 von 19) [16.06.2003 00:30:00]
Literatur 1 Brüssel T, Dirkes-Kersting A, Assmann G. Lawin P, Eds.; Laboranalytik in der Intensivmedizin. Thieme Stuttgart, New York Praxis der Intensivbehandlung 1994, p. 273-275 2 Larsen R, Eds.; Störungen des Säure-Basen-Haushalts. Springer Berlin, Heidelberg, New York Anästhesie und Intensivmedizin für Schwestern und Pfleger 1999, p. 857-871 3 Vietor G. Wendt M, Hachenberg Th, Lawin P, Eds.; Elektronische Überwachung und Datenverarbeitung. Thieme Stuttgart, New York Praxis der Intensivbehandlung 1994, p. 177 4 Radiometer GmbH. Training und Wissen. Schulungsmaterial. Physiol. Qc & prean. 5 Meyfeldt B. Der Säure-Basen-Haushalt. Radiometer GmbH Die Blutgasfibel 1999, p. 51-82 6 Band 1: Freye P, Baumann C, Kurmann C, Pasch T, Eds.; Blutgasanalyse. Verlag Hans Huber Bern, Göttingen, Toronto, Seattle Anästhesiologie und Intensivmedizin 1998, p. 101-102 7 Meyfeldt B. Parameter-Übersicht. Radiometer GmbH Die Blutgasfibel 1999, p. 133-139 8 Bone HG. Blutgasanalysen - Grundlagen und praktische Anwendung. intensiv 2000; 3: 123-126 Dieser Artikel in: PubMed 9 Larsen R, Eds.; Physiologie der Atmung. Respiratorische Insuffizienz. Springer Berlin, Heidelberg, New York Anästhesie und Intensivmedizin für Schwestern und Pfleger 1999, p. 873-897 10 Bone HG. Blutgasanalysen - Grundlagen und praktische Anwendung. intensiv 2000; 2: 56-60 Dieser Artikel in: PubMed 11 Pschyrembel Klinisches Wörterbuch. De Gruyter CD-ROM. Version 3 12 Jahresarbeit im Rahmen der Fachweiterbildung zum Fachkrankenpfleger für Intensivpflege und Anästhesie erschienen in der 'intensiv' - Fachzeitschrift für Intensivpflege und Anästhesie, Georg Thieme Verlag (intensiv 2002; 10; 48-59) Über den Autor Marco Monnig - Teil 2 erscheint voraussichtlich am 30. Juni 2003 - Marco Monnig, Jahrgang 1969, ist Fachkrankenpfleger für Intensivpflege & Anästhesie und Lehrrettungsassistent. Nach mehrjähriger Tätigkeit auf den Intensivtherapiestationen der Klinik für Anästhesiologie und operative Intensivmedizin des Universitätsklinikums Münster (UKM) ist Marco Monnig jetzt beim Arbeiter-Samariter-Bund Regionalverband Münster e.v. im Bereich Intensivtransport als leitender Fachkrankenpfleger für das Intensivmobil und den Intensivtransporthubschrauber 'Christoph Westfalen' tätig. Mit der vorliegenden Arbeit belegte er den 1. Platz des Intensiv-Pflegepreises 2002 der Zeitschrift intensiv. Anschrift Arbeiter-Samariter-Bund Regionalverband Münster e.v. Abt. Intensivtransport Hafenweg 6-8 D - 48155 Münster http://www.anint.de/content/beatmung/bga/bga_pdf.htm (18 von 19) [16.06.2003 00:30:00]