Le urgenze pneumologiche in Pronto Soccorso L emogasanalisi: uno strumento diagnostico

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1 Le urgenze pneumologiche in Pronto Soccorso L emogasanalisi: uno strumento diagnostico Michele Pagani Fondazione IRCCS Policlinico San Matteo Pavia Servizio di Anestesia e Rianimazione 2

2 Definizione di ARF Vs. PaO 2 <50-60 mmhg O PaCO 2 >45-50 mmhg CLINICA In assenza della possibilità dell oggettivazione dei bisogni di ossigeno e di eliminazione della CO 2, la definizione di ARF si basa sull EGA Ria2 MP

3 Clinica vs. EGA Clinica Auscultazione Percussione EGA PaCO 2 A-a PaO 2 /FiO 2 Perfusione Refill capillare CaO 2 DO 2 p50??? clac BE VO 2 O 2 ER L EGA (o la SpO 2 ) NON sono SOSTITUIBILI dall esame clinico!!! Ria2 MP

4 Cosa ci si aspetta dall EGA nel paziente in ARF in PS? Oggettivazione della IRA Triage (emergenza vs urgenza) Chiarimento eziologico Guida alla terapia Tecnologia Fisio patologia Clinica Ria2 MP

5 Design del polmone umano Funzioni del polmone: Scambi gassosi (uptake O 2 ) O 2 O 2 Ventilazione (rimozione CO 2 ) CO 2 O 2 CO 2 CO 2 O 2 CO 2 ARF 1 Vs ARF 2 Nei mammiferi, il delicato tessuto alveolare è responsabile sia della ventilazione che dell ossigenazione, combinazione che rende però il polmone un organo delicato, poiché anche l eliminazione della CO 2 dipende dalla delicata e vascolarizzata membrana alveolo-capillare e non da strutture rigide West JB AJRCCM 2006 Ria2 MP

6 Errore preanalitico L EGA ha un effetto molto più immediato sulla cura del paziente di qualsiasi altro esame di laboratorio... spesso, per il paziente, è molto peggio avere un risultato errato che non averne affatto National Commiteee for Clinical Laboratory Standards:Blood gas preanalytical considerations. NCCLS Document C27-A National Commiteee for Clinical Laboratory Standards:Percutaneous collection of arterial blood for laboratory analisis; approved standard. NCCLS Document H11-A Ria2 MP

7 Errore preanalitico po 2 Effect on po 2 Increased effect of air Time 0-4 C 25 C Surface area of air bubble PaO 2 -ph PaCO 2 -clac General storage recommendation General storage recommendation Do not cool the sample Do not cool the sample Analyze within 30 minutes Analyze within 30 minutes For For samples samples with with high high po po 2 Analyze within 5 minutes 2 Analyze within 5 minutes For special studies, e.g. shunt For special studies, e.g. shunt Analyze Analyze within within 5 5 minutes minutes For samples with high leukocyte or platelet count For samples with high leukocyte or platelet count Analyze within 5 minutes Analyze within 5 minutes Expected Expected delayed delayed analysis analysis When analysis is expected to be delayed for more than 30 When analysis is expected to be delayed for more than 30 minutes storage in ice slurry is recommended minutes storage in ice slurry is recommended Ria2 MP

8 Ossigenazione

9 Cascata dell ossigeno vs Vortice dell ossigeno po 2 Ria2 MP

10 Misura della po 2 Anodo(+): Ag/AgCl (ossidazione dell Ag) Amperometro I Catodo( ): filo di platino in vetro (riduzione dell ossigeno) Ag Ag + + e - 2H O Pt 2H O + O Membrana di polipropilene permeabile ad O 2 Platinum black catalyst: conversione di H 2 O 2 in H 2 O e O O + 4H + + 4e - 2H O Ria2 MP

11 Misura delle emoglobine (co-ossimetro) ossimetro) Emolizzatore Cuvetta Spettro fotometro A λ y = ε λ y cy l Sample Lampada Abs. 1.5 HHb O 2 Hb COHb MetHb SHb Bilirubin nm Ria2 MP

12 Co-ossimetro ossimetro Parametri misurati cthb so 2 FO 2 Hb FCOHb FHHb FMetHb FHbF Saturazione so 2 = co2hb chhb + co Hb 2 Hb effettiva Frazione FO Hb 2 = co Hb 2 + co2hb ccohb + CHHb + CMetHb Hb totale Ria2 MP

13 Valori normali La PaO 2 diminuisce dopo i 70 anni, fino a circa 60 mmhg, ma la PAO 2 non cambia, di conseguenza P(Aa)O 2 aumenta, fino a 40 mmhg La PaCO 2 NON cambia con l età, e viene mantenuta in uno stretto range (<45 mmhg) Ria2 MP

14 Circolo dell ossigeno: ruolo dell EGA arteriosa FiO 2, PB, PAO 2,PaO 2 chb, FO 2 Hb, cao 2, so 2, Ria2 MP

15 Aria alveolare (A) ( ) ) PACO2 PaCO2 PAO2 = PB PH O FI O2 = R 0.8 Se la PaCO 2 sale sopra gli mmhg, la P A CO 2 scende sotto i 45 mmhg e quindi la PaO 2 scende a livelli non compatibili con la vita. Una PaCO 2 maggiore di 90 mmhg è quindi possibile solo durante la supplementazione di ossigeno Una diminuzione della PaO 2 a livelli pericolosi si osserva solo con PaCO 2 >80 mmhg, a ph<7.2: Raramente l ipossiemia è il problema dominante nell ipoventilazione Ria2 MP

16 I tre alveoli : V/Q Alveolo non ventilato ma perfuso Alveolo ventilato e perfuso Alveolo ventilato ma non perfuso Ria2 MP

17 V A /Q: Diagramma O 2 -CO 2 Shunt 0 V A /Q PaO PaCO 2 40 Dead space ventilation Ria2 MP

18 Dead space ventilation vs. shunt DEAD SPACE VENTILATION Alveoli ventilati ma non perfusi (V A /Q= ) Parte del Vt che non partecipa agli scambi gassosi Non diretta influenza sui gas ematici SHUNT Alveoli non ventilati ma perfusi (V A /Q=0) Il sangue venoso misto rimane immodificato Se tutta la portata cardiaca transitasse da questi alveoli, la PaO 2 sarebbe 40 mmhg e la PaCO 2 45 mmhg Ria2 MP

19 V/Q nel polmone normale Flusso ematico polmonare Ventilazione alveolare Nel polmone normale, il range del rapporto V/Q è piuttosto ristretto L EGA è il risultato di: 1. Il contenuto di O 2 e CO 2 di ciascuna unità alveolare 2. Il flusso ematico che perfonde le singole unità Ria2 MP

20 I tre alveoli :clinica COPD Asma Bronchiectasie EP Enfisema Gli squilibri V/Q sono le principali cause di ipossiemia Ria2 MP

21 Shunt vero Shunt vero : sangue venoso che bypassa il circolo Lo shunt vero anatomico si ha solo in particolari condizioni (es.s.eisenmerger, grave ipertensione polmonare, ) Le unità alveolari con V/Q=0 possono essere assimilate ad unità a shunt vero (es.ep, ARDS, atelectasia, EPA, polmonite, ) Piccole quote di shunt comportano una pesante ipossiemia Non è responsivo all aumento della FiO 2 Comporta anche un aumento della PaCO 2 (si aggiunge CO 2 proveniente dal sangue venoso misto) Ria2 MP

22 Effetto dello shunt sulla PaO 2 Ria2 MP

23 FiO 2 e shunt O 2 Vasocostrizione ipossica Atelectasia da riassorbimento Ria2 MP

24 Shunt: misura vs. stima Qs Qt = CcO CcO 2 2 ' CaO ' CvO 2 2 Qs Qs Qt = [( PAO ) ] 2 PaO [ ( PAO PaO ) 0.003] 2 2 In assenza di un catetere in PA, il contenuto di ossigeno capillare è solo stimabile, e ciò porta ad un errore inaccettabile in caso di pazienti instabili Ria2 MP

25 Cause di ipossiemia Poiché queste 3 cause riconoscono eziologie diverse, sarebbe utile poterle differenziare con l uso dell EGA! Ria2 MP

26 Indici di trasfer dell O 2 La PaO 2 non è un buon indice di funzionalità del polmone (è influenzata da fattori extrapolmonari, quali FiO 2, VA, SvO 2, CO, ), per cui sono stati proposti altri indicatori dell efficienza degli scambi: Tension-based A-a A/a PaO 2 /FiO 2 Content-based Shunt (necessita PAC) Ria2 MP

27 Gradiente A-aA La PAO 2 è quella che esisterebbe in un alveolo ideale, ed è calcolabile in base all equazione dell aria alveolare: PaCO2 PAO2 = PiO2 ( 1 FiO2 ( 1 R) ) R Una semplificazione clinica è: PAO = PiO2 PaCO 2/0.8 ( oppure 1.2) 2 La PAO 2 è il massimo valore a cui la PaO 2 può arrivare Il gradiente A-a descrive l efficenza globale dell uptake di ossigeno dall alveolo al capillare polmonare (<7 mmhg) Ria2 MP

28 Gradiente A-a: : significato La PAO 2 è sempre maggiore della PaO 2, ed una diminuzione della PaO 2 misurata dovrebbe essere causata, se il polmone funziona bene, da un uguale diminuzione della PAO 2 calcolata Questo non avviene se l uptake di ossigeno non è efficiente Il gradiente A-a descrive il mismatch V A /Q e lo shunt vero Anche in presenza di una buona PaO 2, una aumento del gradiente A-a indica un problema di scambi, specie se il paziente è in aria Ria2 MP

29 Interpretazione del gradiente A-aA PaO 2 e PAO 2 (A-a normale) PaO 2 e PAO 2 ok (A-a elevato) Ambiente ipossico PAO2 = PiO2 PaCO 2/0.8 Problemi di diffusione Basso SvO 2 Grave ipoventilazione alveolare Insufficiente tempo di transito capillare Mismatch ventilazione/perfusione Shunt dx>sx Ria2 MP

30 Problemi con A-aA FiO 2 -dipendente Età-dipendente (7 mmhg nel giovane adulto, 15 mmhg nell anziano) Se concomita shunt, l interpretazione del gradiente A-a è molto complessa Ria2 MP

31 PaO 2 /FiO 2 ratio Parte della definizione di ARDS, parte del SAPS2 e del LISS Semplice! Limiti: Non permette la diagnosi di ipoventilazione alveolare Andrebbe misurato su almeno due punti E comunque il parametro attualmente più in uso Ria2 MP

32 Trasporto dell ossigeno: CaO 2 CaO = + k chb SaO k PaO 2 e 2 sol 2 CaO 2 FO 2 Hb so 2 FCOHb PaO 2 p50 chb FMetHb Con l EGA arteriosa è possibile descrivere completamente il trasporto di ossigeno Ria2 MP

33 Importanza del CaO 2 Il CaO 2 è gerarchicamente superiore alla PaO 2! Ria2 MP

34 Ciclo dell ossigeno FiO 2, PB, PAO 2,PaO 2 chb, FOHb, cao 2, so 2, p 50, PO 2 x clac Ria2 MP

35 p50 Esprime (in modo inverso) l affinità dell emoglobina per l ossigeno Parametro chiave per valutare la cessione di ossigeno ai tessuti Ria2 MP

36 Stima della P 50 Equazione di di Hill Hill I moderni emogasanalizzatori includono la possibilità di stimare in vivo la P 50 : P 50 = po 2 1-sO so chb pco 2 ph T Costanti P 50 = f { ODC} FCOHb ( 1 FCOHb FMetHb) Ria2 MP

37 Ciclo dell ossigeno FiO 2, PB, PAO 2,PaO 2 chb, FOHb, cao 2, so 2, p 50, PO 2 x clac Ria2 MP

38 Ossigenazione tissutale VO 2 Delivery dependent Delivery indipendent VO 2 O 2 ER clac DO 2 Ria2 MP

39 Misura della clac Catodo (Ag/AgCl): Riduzione dell Ag Anodo (filo di platino): Amperometro I Ossidazione della H 2 O 2 Membrana multistrato Permeabile ad H 2 O 2 H O 2 2 2H + + O 2 + 2e - Inner layer Middle layer Outer layer Enzima (produzione H 2 O 2 ) Permeabile al Lac Lactate + O Pyruvate + H O Ria2 MP

40 Interpretazione dell iperlattacidemia Ria2 MP

41 Ipercapnia

42 Misura della pco 2 ( ) E = E E + E Sample voltmeter Ref ph Elettrodo di riferimento Ag/AgCl Elettrodo del ph electrode (Ag/AgCl), soluzione a ph noto e costante K E = E + 0 loga + H n [ 3] ph = pk + log HCO a α pco CO CO + H O H CO H + HCO Membrana di vetro sensibile al ph ( ) E = E - E + E Membrana di silicone su membrana di nylon permeabile alla CO 2 Sample voltmeter Ref ph V CO 2 CO 2 CO 2 Due elettrodi in uno (riferimento incorporato) Ria2 MP

43 Misura del ph E = E ( E + E ) Sample voltmeter Ref ph V Elettrodo di riferimento Voltmetro Elettrodo Elettrodo Soluzione elettrolitica Sample Soluzione elettrolitica Elettrodo Membrana Ag rivestito di AgCl Buffer a ph constante e noto ph-sensitive membrana di vetro (cambia di potenziale in base al ph) Ria2 MP

44 Equazione della PaCO 2 Produzione di CO 2 VCO PaCO k 2 2 = Ventilazione alveolare V A VCO PaCO = 2 2 V A Ria2 MP

45 Ipercapnia: : meccanismi Metabolismo Centri respiratori Muscoli respiratori PaCO 2 = k V T. V CO2 1 Forza muscolare Carico meccanico V V D T. V A Q Younes Curr Pneumo 1993 Ria2 MP

46 Cause di ipercapnia Ipercapnia Aumento della produzione Aumento delv D /V T Diminuzione del V T Febbre Intox COPD ARDS Malattie Neuro muscolari Intox Per ogni 20 mmhg di aumento della PaCO 2 il ph scende di 0.1 Per ogni 10 mmhg di diminuzione della PaCO 2, il ph sale di 0.1 Ria2 MP

47 Aspetti clinici Asma EP Polmonite COPD ARDS

48 Applicazione del diagramma PaO 2 -PaCO Ipoventilazione Iperventilazione pco po 2 Polmonite, atelectasia, ARDS Polmonite, atelectasia, ARDS+ventilazione inadeguata Ria2 MP

49 Algoritmo interpretativo ossigenazione No Yes Ria2 MP

50 Ipoventilazione alveolare ed ipossia: efficacia dell ossigenoterapia H 2 O Azoto Ossigeno CO 2 V A FiO 2 L ossigenoterapia a bassi flussi risolve prontamente l ipossia da ipoventilazione alveolare La non correzione impone la ricerca di altri problemi (polmonite, EP, ) Ria2 MP

51 Ria2 MP

52 Asma V/Q mismatch Ipossia responsiva a basse FIO 2 (V/Q mismatch) Una PaO 2 che non risponde a bassi flussi di O2 è quasi certamente determinata dalla concomitanza di altri problemi PaCO 2 come importante marker di severità L ipercapnia è associata ad una FEV 1 <20%, stima la severità dell asma ed identifica il subset asfittico L EGA non è generalmente non necessario, tranne nei casi più severi Aumento della V T Massimo WOB Aumento PaCO 2 Ria2 MP

53 293 pz. Gold standard: scintigrafia o angiografia Ria2 MP

54 Ria2 MP

55 a PaO 2 >80 mmhg was seen in 19% of the PIOPED patients a normal P(A-a) does not exclude PE the A-a gradient showed a linear correlation with the PAPm L EGA è non è utile per la diagnosi, ma è generalmente necessario, per stimare il grado di ipossia Ria2 MP

56 Polmonite Tipica delle polmoniti sono una PaCO 2 normale ed una profonda compromissione dell ossigenazione (shunt) L ipossia è resistente alla FiO 2 L EGA è necessaria, per stimare il grado di ipossia, quando la SpO 2 è <90% Ria2 MP

57 N=2171 hypocapnia and hypercapnia are therefore more than just markers of respiratory failure; they are likely to be intrinsically involved in the downward spiral of patients with pulmonary infections Ria2 MP

58 COPD La PaO 2 è rapidamente corretta da basse FiO 2 (V/Q mismatch), in caso contrario pensare a polmonite, EPA, EP o PNX L EGA mostra un quadro di acidosi respiratoria cronica Utile il confronto con EGA precedenti: il grado di aumento della PaCO 2 rispetto al basale indica l esaurimento del compenso ed il grado di severità dell esacerbazione L EGA è generalmente necessaria, per la misura del ph e della PaCO 2 Ria2 MP

59 ARDS L ARDS è costituita da: SHUNT: SEVERA IPOSSIEMIA poco responsiva alla FiO 2 (PaO 2 /FiO 2 <200) Infiltrati bilaterali all RX Storia clinica compatibile (sepsi+++) Esclusione EPA L EGA è, visto la gravità del quadro clinico, sempre necessaria Ria2 MP

60 Conclusioni

61 L EGA in PS nell IRA: conclusioni In caso di esame critico, accertarsi della qualità preanalitica del dato La PaO 2 cambia con l età, ma non la PaCO 2 Guardare tutto l EGA compresi i parametri derivati Ricordare che l EGA non è sempre necessario ma spesso è utile Quando l EGA è normale non essere mai tranquilli, in caso di EGA molto alterato spaventarsi sempre Ria2 MP

62 GRAZIE! Ria2 MP