GLI SCAMBI: EMOGASANALISI, DIFFUSIONE ALVEOLO CAPILLARE DEL CO Emanuele Isnardi A.O. ORDINE MAURIZIANO TORINO S.C. PNEUMOLOGIA Lab. Fisiopatologia Respiratoria eisnardi@mauriziano.it

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 ... e compromettere la diagnosi ed il trattamento del paziente possono influenzare la qualità dei risultati…

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.

EFFETTO AMPLIFICATO SE SI UTILIZZA LA POSTA PNEUMATICA ! Bolle d’aria Dopo aver aspirato il campione ogni eventuale bolla d’aria deve essere espulsa prima di miscelare campione ed eparina 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 Volume relativo della bolla d’aria Effetto su PO2 EFFETTO AMPLIFICATO SE SI UTILIZZA LA POSTA PNEUMATICA !

Dx: RIDUZIONE AFFINITA’ Sx: AUMENTO AFFINITA’ 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)

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 VETRO O2 0.346 nm pore size: 200 - 450 nm pore density: 2x108/cm2 pore size: 3 - 50 nm pore density: 4x106/cm2 Viwanitkit V, Int. J. Nanomedicine 2006

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

pO2 pO2 SIRINGA DI PLASTICA IN GHIACCIO FONDENTE 63 65 (+3.1%) BASALE 15’ 30’ 60’ pO2 63 65 (+3.1%) 68 (+7.9%) 79 (+25.3%) SIRINGA DI PLASTICA A TEMPERATURA AMBIENTE BASALE 15’ 30’ 60’ pO2 62 63 (+1.6%) 64 (+3.2%)

pO2

Temperatura ambiente o ghiaccio fondente?

CONCLUSIONI Nel vetro non ci sono perdite, nella plastica si. plastica non in ghiaccio fondente campioni vanno analizzati entro 20 minuti vetro + ghiaccio 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

Maggiore sicurezza per Operatore e Paziente 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

la convezione la diffusione 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 Analisi CO, si misura V t come media di respiri multipli e si sottrae V d Applicazioni cliniche e test da sforzo Steady State 4 tecnica 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 O2 + Hb CO + Hb CO Δ P MEMBRANA ALVEOLO CAPILLARE MEMBRANA ERIROCITARIA INTERNO DEGLI ERITROCITI REAZIONI CHIMICHE PLASMA O2 O2 + Hb CO + Hb CO Δ P

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 Controllo qualità fisiologica

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

Centraline meteo

Fattori ambientali CALIBRAZIONE MISURA 7 % di errore h. 8.00 T = 20° C

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 Foto impostazioni

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 Animazione 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

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

Raggiungimento del 85 % della VC in < 4 secondi. 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 = 8.906 DLCO = 9.493 (+6.5%) DLCO = 7.492 (-15.8%) Manovra corretta DLCO = 8.906 DLCO = 9.493 (+6.5%) Manovra di 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

La captazione di CO varia circa del 7% per 1 grammo di Hb. 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) Vengono confermate le equazioni di ATS 95 citando il lavoro 97

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

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