Ega Emogasanalisi: equilibrio acido-base e disordini metabolici

EGA (Emogasanalisi)

L'EGA è un esame diffusissimo e secondo l'Organizzazione Mondiale della Sanità rappresenta l'indagine di laboratorio con il miglior rapporto costo/benefici. È una metodica:

• fondamentale per la diagnosi e il monitoraggio dei pazienti acuti critici in quanto fornisce una risposta immediata ai quesiti diagnostici
• che permette di orientarci su patologie respiratorie/metaboliche

L'EGA è un'indagine di laboratorio che fornisce una serie di informazioni fondamentali:

V pressioni parziali dei gas respiratori (02 e CO2) nel campione di sangue che andremo a prelevare (esso può essere di natura arteriosa o venosa) ✓ pH (o concentrazione di ioni H+) ✓ rapporto PaO2/FiO2 (dove Fi = frazione inspirata) V DA-a02 (cioè differenza tra la concentrazione di ossigeno alveolare e la concentrazione arteriosa di ossigeno) ✓ elettroliti, glicemia, lattati, emoglobina

Principi di fisiologia

Il nostro metabolismo produce in continuazione acidi, sotto forma di ioni idrogeno H+. I vari tipi di metabolismo (glucidico, lipidico, proteico) producono, oltre all'energia/ATP, anche acqua, CO2 e ammoniaca. La CO2 in realtà è prodotta sotto forma di acido carbonico (H2CO3) che è un acido volatile; questo significa che in un in uno stato liquido si converte, attraverso l'enzima anidrasi carbonica, facilmente in acqua e anidride carbonica.

Difese contro le variazioni della [H+]

Tempo di azione

1. Sistemi tampone acido-base Frazioni di secondo
2. Polmoni: Ventilazione 1-15 minuti
3. Reni: eliminazione di urina acida o alcalina ore-giorni

Questi prodotti di scarto del metabolismo cellulare, prima di essere eliminati, passeranno nel sangue dove andranno a modificare la concentrazione di idrogenioni, e cioè il pH, il quale però deve sempre rimanere in un range di normalità affinché venga garantito il normale funzionamento cellulare. Come viene mantenuto il pH in un range di normalità? Grazie a particolari "sistemi tampone"; in particolare, sulla base del meccanismo e del tempo d'azione vengono distinti tre tipi di sistemi tampone.

1. I sistemi tampone acido-base presenti nel sangue (in particolare il bicarbonato, ma anche i fosfati o le proteine stesse come l'emoglobina) hanno la capacità di legare gli ioni idrogeno, quindi tamponare l'eccesso degli stessi agendo rapidamente (frazioni di secondo)
2. La ventilazione, quindi la funzione respiratoria, che interviene nel giro di pochi minuti, consentendo l'eliminazione degli idrogenioni in eccesso sotto forma di anidride carbonica
3. L'apparato urinario/escretorio, quindi la funzione renale, che però rappresenta il sistema tampone più lento (per entrare in azione i reni hanno bisogno di un tempo maggiore di ore o giorni)(Eliminazione acidi in eccesso)

Intervento rapido

POLMONI [H+] 1 CO2++CO2+H20++H2CO3++H++HCO3- Fase Fase gassosa acquosa

Intervento lento

RENI (Riassorbimento bicarbonati ed escrezione ioni idrogeno)

Quest'immagine ci consente di capire quello che accade nel nostro organismo e come viene tamponata l'elevata concentrazione di ioni idrogeno. Partendo in alto a destra, vediamo come il metabolismo cellulare produce idrogenioni, che vengono subito tamponati dal bicarbonato per formare l'acido carbonico. L'acido carbonico è un acido volatile che nel sangue si scioglie e si trasforma in acqua e anidride carbonica; l'anidride carbonica, passa da una fase acquosa ad una fase gassosa e quindi viene eliminata dai polmoni; questo rappresenta il sistema tampone che interviene in un secondo momento dopo il sistema tampone che è presente già nel sangue. Allo stesso modo dopo alcune ore inizieranno a intervenire anche i reni grazie all'eliminazione di questi ioni idrogeno e al riassorbimento degli ioni carbonato

Il pH è definito come la concentrazione logaritmica negativa su base 10 degli ioni idrogeno: pH = - log[H+]. Il pH rende però le cose più complesse perché la concentrazione degli idrogenioni è espressa come logaritmo negativo in base 10; questo significa che il valore numerico sarà completamente diverso rispetto alla concentrazione di idrogenioni, ma anche l'andamento sarà opposto, e cioè all'aumentare della concentrazione degli ioni idrogeno avremo una riduzione del pH che diventerà acido viceversa alla riduzione della concentrazione di idrogenioni avremo un pH più alcalino

Componente respiratoria e metabolica

- Componente respiratoria [H ]=K PCO2 [HCO3] Polmone Rene Componente metabolica

Se al posto del pH si utilizzasse la concentrazione di ione idrogeno si ottiene che questa è uguale ad una costante K per il rapporto tra la pressione parziale di CO2 (espressione della funzione dell'apparato respiratorio) e la concentrazione di ioni bicarbonato (espressione della funzione dell'apparato urinario che si occupa della componente metabolica). Interpretando quindi l'equazione di Henderson-Hasselbach da un punto di vista più umano, potremmo semplicemente considerare questa equazione come il rapporto tra l'attività della componente respiratoria sull'attività del rene, ovvero della componente metabolica

In condizioni normali si instaura una situazione di equilibrio tra anidride carbonica e bicarbonato: quando questo equilibrio viene mantenuto si ha un pH compreso tra 7,35 e 7,45. Quando si ha un'alterazione di questo equilibrio si avrà

• acidemia, quindi il pH scenderà al di sotto di 7.35 ovvero la concentrazione di idrogenioni aumenta
• alcalemia, se si riduce la concentrazione di idrogenioni e quindi il pH sale oltre i 7,45

Agli estremi avremo delle condizioni che sono pericolose per la vita del paziente. In particolare, quando il pH supera i 7.8 possiamo avere una condizione di tetania (per valori più alti aumenta il rischio di morte); al contrario, l'eccessiva acidemia porta ad un ottundimento del sensorio fino al coma (nello specifico per valori inferiori a 6,8 il rischio di coma è serio e probabile, per valori più bassi aumenta invece il rischio di morte)

Interpretazione di un EGA

IL SYNTHESIS

29 SETT. 98 15:52 Acc. No. 790 B.P. 768 mmHg ID Operatore 123 Campione arterioso prelevato alle 15.50

INFO PAZIENTE

ID Paziente 5678901234 Nome: Maro Gal temperatura FIO2 37 60.0

EMOGASANALISI

Misurati a 37.0 ℃ PH 7.419 pCO. 37.4 mmHg po. 80 mmHg

ELETTROLITI

Nºº 140 mmol/L K 4.1 mmol/L Ca ** 1.20 mmol/L c 106 mmol/L

HCT (conduzmctrico)

Hct 46

PARAMETRI CALCOLATI

HOO 24.4 mmol/L 25.6 mmol/L BEO 0.8 mmol/L BEN -0.3 mmol/L SBC 25.5 mmolL 1.21 mmoll 85.9 % AaDO 311.3 mmhg R 3.89 Anion Gap 15 mmolt. PO2/FIO2 1.3

CO-OSSIMETRO

11.8 g/L 96.0 1.9 0.4 1.7 Ouct 15.7 Vol % 16.0 Vol % soym 98.2 % T. BI

[H+] = 40 nanoEq / Litro PH - 7.40 PaCO2 = 40 mmHg [HCO3"] =24 mEq/L

In questa slide sulla sinistra vengono riportati i valori di normalità espressi come range, a destra invece vengono riportati i valori di normalità espressi come valori fissi (che serviranno per il compenso)

Per quanto riguarda la PaO2, è un parametro che oscilla parecchio: sta in un range che va dagli 80 ai 100 mmHg. Il fattore che più incide da un punto di vista fisiologico nel valore della pressione parziale arteriosa di ossigeno è l'età: in particolare la PaO2 si riduce con l'età

Interpretazione

1. gradino - Valutare la PaO2, la Sat-Hb, la PaO2 / FiO2, la DA-a02 e la ossimetria
2. gradino - Valutazione della [H+] (o pH)
3. gradino - Valutazione della PaCO2 e della [HCO3]
4. gradino - Valutazione dei "compensi attesi"
5. gradino - Valutare la presenza di Acidemia o di Alcalemia
6. gradino - Valutare lo stato id elettrolitico
7. gradino - Leggere o calcolare il divario anionico (o gap anionico)
8. gradino - Verificare il delta (A) del Panionico rispetto al delta (A) dei bicarbonati [ AGA nionico / A bicarbonati ]
9. gradino - Leggere il valore dei lattati

Il risultato di un'emogasanalisi si presenta come uno scontrino. All'inizio troviamo le pressioni parziali dei gas respiratori, quindi la pCO2 e la pO2 e il pH. Successivamente vengono riportati gli elettroliti, dal sodio al potassio al calcio e al cloro. L'EGA ci dà anche una serie di parametri che sono non direttamente misurati ma calcolati, tra cui il livello di ioni bicarbonato, il famoso rapporto pO2/FiO2 e altri parametri

Sulla base di questi moltissimi parametri, è importante acquisire un metodo di ordine di lettura degli stessi, al fine anche di stabilire quali vadano utilizzati e quali vadano esclusi.

Ovviamente come prima cosa bisogna contestualizzare il dato fornito dall'emogasanalisi tenendo in considerazione l'anamnesi del paziente e l'esecuzione dell'esame obiettivo (fondamentale è quindi l'integrazione dei dati ottenuti con la storia, i sintomi e i segni del paziente). Dopodiché si passa:

• per prima cosa alla valutazione dello stato di ossigenazione e delle variazioni della PaCO2
• successivamente si valutano le possibili alterazioni dell'equilibrio acido- base (acidosi, alcalosi)
• infine si vanno a valutare tutti gli altri parametri (emoglobina, glicemia, lattati, elettroliti)

Secondo il prof, è possibile evitare di guardare i bicarbonati standard, l'eccesso di basi e la quantità totale di CO2 (parametri che non ci servono)

Range di normalità nel sangue arterioso

PH ( 7.35-7.45) [H+] (36-44 nanoEq / L) PaCO2 ( 35-45 mmHg) [HCO3"] ( 22-26 mEq / L) PaO2 (80 - 100 mmHg) e correzioni in base all'età PaO2 / FiO2 - superiore a 400 DA-202 - 10-15 mmHg Sat-Hb = 96-100 % Divario (o gap) anionico = 15 ± 3 Ac. Lattico = 0,5 - 1,5 mEq / L

In questa slide viene riportata la serie di gradini che dovremmo percorrere quando leggiamo ed interpretiamo l'emogasanalisi> Interpretazione: 1° gradino > valutare lo stato di ossigenazione

L'ossigeno è fondamentale ai fini della conservazione della vita ed è il primo valore su cui possiamo intervenire per eventuali correzioni (nel caso di valori alterati il nostro intervento deve essere rapido). Per cui la correzione dell'ossigeno viene messa in atto il prima possibile e poi possiamo dedicarci alla lettura degli altri elementi

Il valore che viene fuori dall'EGA di PaO2 corrisponde alla quota di ossigeno che è fisicamente disciolta nel plasma (questa corrisponde ad una piccola percentuale che è pari al 2%) mentre la grossa quota di ossigeno è legata all'emoglobina. Sulla base di quanto detto, sorge spontaneo chiedersi se convenga o meno fidarsi di questa esigua quota di ossigeno disciolta in forma gassosa nel sangue, la risposta è sì a patto che ci sia un normale contenuto di emoglobina (escludere eventuali forme di anemie) e che il paziente non abbia emoglobinopatie. In entrambi i casi la quota legata all'emoglobina sarebbe alterata e non saremmo in grado di valutarla all'emogasanalisi; quindi dobbiamo sempre assicurarci che la quantità e la qualità di Hb siano preservate

Il valore normale della PaO2 oscilla tra 80 e 100 mmHg. Si parla di insufficienza respiratoria quando avremo un valore di pressione parziale di ossigeno a livello arterioso inferiore ai 60 mmHg. Come dicevamo prima, attenzione all'età del paziente che stiamo esaminando, perché una PaO2 di 65 ha un significato diverso in un pz di 80 anni rispetto a un soggetto che ha 20 anni. Esistono diverse formule che ci consentono di calcolare la PaO2 attesa in relazione all'età, una di queste afferma che: PaO2 = 105 - età/2 + 4. Facciamo degli esempi:

• in una paziente di 25 anni il riscontro di una PaO2 = 80 mmHg ci deve far preoccupare, in quanto secondo la formula la PaO2 ideale per questa paziente dovrebbe essere: 105-25/2 + 4 -> quindi 93 + 4
• in una paziente di 78 anni invece una PaO2 = 80 mmHg ci fa stare molto tranquilli, in quanto, sempre secondo la formula: 105-78/2 + 4 -> 66 ± 4

Quindi il messaggio finale è che, quando facciamo l'emogasanalisi dobbiamo sempre contestualizzare il dato in base all'età del paziente

Un altro fattore da considerare quando leggiamo il valore PaO2 è la posizione in cui è paziente nel momento in cui viene effettuato il prelievo di sangue arterioso, ciò è dovuto al fatto che il passaggio dalla posizione ortostatica alla posizione supina riduce la PaO2 di circa 6 mmHg, quindi in una condizione ideale il paziente deve stare in una posizione seduta o semi-seduta e non in una posizione distesa

Ovviamente la PaO2 non va valutata in maniera solitaria, ma va letta in relazione ad un altro elemento e cioè la FiO2, ovvero quanto ossigeno stava respirando il paziente al momento del prelievo. È quindi importante valutare se il paziente stava respirando in aria ambiente (dove la FiO2 = 21%) o se stava utilizzando maschere che gli erogavano ossigeno. Il valore della FiO2 non va trascurato ma deve essere necessariamente inserito nell'emogasanalizzatore dall'operatore sanitario, che quindi deve essere a conoscenza di quanto ossigeno stava respirando il paziente in quel momento. È quindi assolutamente importante valutare la PaO2 in rapporto alla FiO2: questo rapporto infatti è fondamentale perché il suo valore ci dice il grado di normalità o di anormalità dello stato di ossigenazione del sangue

Rapporto PaO2 / FiO2

Quando il rapporto è superiore a 400 ci troviamo in una condizione di normalità; quando il valore è compreso tra 300 e 400 ci troviamo in condizione di ipossiemia, tra 300 e 250 parliamo di un'insufficienza respiratoria, tra 250 e 200 di insufficienza respiratoria severa, sotto 200 insufficienza respiratoria critica

Interpretazione 1° gradino: PaO2 / FiO2

P/F Ratio Equivalent to a p02 on room air of Condition ≥ 400 ≥80 Normal < 400 60-79 Hypoxemia < 300 50-59 Respiratory failure < 250 40-49 Severe respiratory failure < 200 < 40 Critical respiratory failure