GLI SCAMBI: EMOGASANALISI,
DIFFUSIONE ALVEOLO CAPILLARE
DEL CO
Emanuele Isnardi
A.O. ORDINE MAURIZIANO TORINO
S.C. PNEUMOLOGIA
Lab. Fisiopatologia Respiratoria
[email protected]
L’EGA è il test standard di riferimento
per la misura dei gas ematici
L’importanza di risultati accurati
“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.”
National Committee for Clinical Laboratory Standards
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
prelievo
Per 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’aria
Dopo aver aspirato il campione ogni
eventuale bolla d’aria deve essere espulsa
prima di miscelare campione ed eparina
L’effetto della bolla d’aria dipenderà da:
•
•
•
Effetto su PO2
Dimensioni della bolla rispetto al volume del campione
Stato di ossigenazione iniziale del campione
Condizioni di conservazione
• Tempo tra prelievo e analisi
• Temperatura
• Tempo di miscelazione
Volume relativo della bolla d’aria
EFFETTO AMPLIFICATO
SE SI UTILIZZA LA
POSTA PNEUMATICA !
• temperatura / PCO2 / 2,3-difosfoglicerato
• pH
AUMENTO DELL’AFFINITA’
(Spostamento della curva a sinistra)
• temperatura / PCO2 / 2,3-difosfoglicerato
• pH
RIDUZIONE DELL’AFFINITA’
(Spostamento della curva a destra)
Sx: AUMENTO
AFFINITA’
Dx: RIDUZIONE
AFFINITA’
Il metabolismo continua…
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
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
il metabolismo
effetti determinati dalla porosità della parete
(la direzione sarà dipendente dal gradiente pressorio)
PLASTICA
O2
VETRO
0.346
nm
pore size: 200 - 450 nm
pore size: 3 - 50 nm
pore density: 2x108/cm2
pore density: 4x106/cm2
Viwanitkit V, Int. J. Nanomedicine 2006
• temperatura / PCO2 / 2,3-difosfoglicerato
• pH
con
l’abbassamento
della temperatura si
annullano gli effetti del
metabolismo…
AUMENTO DELL’AFFINITA’
(Spostamento della curva a sinistra)
• temperatura / PCO2 / 2,3-difosfoglicerato
• pH
RIDUZIONE DELL’AFFINITA’
(Spostamento della curva a destra)
… ma si sposta a
sinistra la curva di
dissociazione dell’Hb
aumentando l’affinità
per l’O2
Stability of blood gases in ice and at
room temperature
"... 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. .. "
“…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
...apparentemente il metabolismo
compensa gli effetti della porosità
della plastica...
IFCC: Sampling, transport and storage for pH, blood
gases and electrolytes
Eur J Clin Chem Clin Biochem 1995; 33:247-253
Stability of blood gases in ice and at
room temperature
"...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 ... ".
“…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
SIRINGA DI PLASTICA IN GHIACCIO FONDENTE
pO2
BASALE
15’
63
65
(+3.1%)
30’
60’
68
79
(+7.9%) (+25.3%)
SIRINGA DI PLASTICA A TEMPERATURA AMBIENTE
BASALE
pO2
62
15’
30’
63
63
(+1.6%) (+1.6%)
60’
64
(+3.2%)
pO2
160
140
120
100
80
60
40
20
0
t0
ice+15
ice+30
ice+60
Temperatura ambiente o ghiaccio
fondente?
CONCLUSIONI
Nel vetro non ci sono perdite, nella plastica si.
 plastica
 campioni
 vetro + ghiaccio
non in ghiaccio fondente
vanno analizzati entro 20 minuti
alti valori PO2
POINT OF CARE TESTING (POCT)
“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)
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.
La metà circa dei pazienti viene
trasfusa come diretta conseguenza
dell’eccessiva quantità di prelievi.
TEXTBOOK OF CRITICAL CARE
Mitchell P.Fink et All. Elsevier Masson Ed. 2007
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 2
CO 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
Steady State 4
tecnica di PCO2 venosa mista
Analisi CO, si misura V t come media di
respiri multipli e si sottrae V d
Applicazioni cliniche e test da sforzo
Analisi di CO e C02, è richiesta
rirespirazione
che
va
controllata
attentamente
Analisi rapida di He e CO
(richiede analizzatori rapidi)
Non usata abitualmente in clinica
Lavaggio di equilibrio
Analisi He e CO
Applicazioni di ricerca
Intrarespiro (IB)
Analisi CO e CH4 (metano)
Screening
Analisi di CO
Correlazione con SS2 o screening
SB ripetuto prima e dopo respirazione di
02
Usato in ricerca
Rirespirazione (RB)
Captazione
(FuCO)
frazionaria
di
CO
Resistenza
membrana/globulo
rosso (1/Dm + 1/ΘVc)
Applicabile
complessa
in
clinica,
accurata,
ma
Il test di Diffusione alveolocapillare con monossido di
carbonio in respiro singolo
(DLCO sb)
Diffusione dei gas
MEMBRANA
ALVEOLO
CAPILLARE
PLASMA
MEMBRANA
INTERNO DEGLI
REAZIONI
ERIROCITARIA
ERITROCITI
CHIMICHE
O2
O2 + Hb
CO
CO + Hb
ΔP
Affinità con l’emoglobina 210 volte
superiore rispetto all’ossigeno
PcCO = 0

V CO
DLCO =
PACO - PcCO
Requisiti del
sistema di
misura
Calibrazioni e
i controlli di
qualità
Algoritmi di
calcolo
August and Marie Krogh (1874–1949) (1874–1943)
Esecuzione
della
manovra
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
Fattori ambientali
CALIBRAZIONE
h. 8.00 T = 20° C
MISURA
h. 16.00 T = 30° C
7 % di errore
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
L’umidità e la CO2 possono interferire nelle misure.
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.
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.
Manovra
DLCO = 8.906
corretta
Manovra di
DLCO = 9.493 (+6.5%)
Müller
Manovra di
Valsalva
DLCO = 7.492 (-15.8%)
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 donne
14.6 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
Valutazione immediata (accettabilità)
 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)
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
↑
Ripetibilità
• 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%.
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.