Studio osservazionale multicentrico. sull interpretazione informatizzata. delle alterazioni acido-base. Ivo Casagranda

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1 Studio osservazionale multicentrico sull interpretazione informatizzata delle alterazioni acido-base Ivo Casagranda

2 Verso la computerizzazione Henderson (1908) Potere tampone della CO 2 - Legge di azione di massa Hasselbach (1916) Equazione di Henderson in forma logaritmica Produsse l'apparecchio manometrico di Van Slyke Van Slyke (1921) Diagramma precursore del Siggaard-Andersen ( 71). Siggaard-Andersen (1963) Nomogramma di allineamento. Severinghaus (1966) Regolo dell'emogas. Siggaard-Andersen (1971) Pubblicò il diagramma In-Vivo

3 Verso la computerizzazione

4 L informatica a supporto della validazione diagnostica

5 Easy Report (algoritmo) 1. Controlla il ph (formula Henderson-Hasselbalch) 2. Calcola l'anion-gap e gli scostamenti rispetto ai valori standard di ph, PaCO 2 e HCO 3. Anion-gap = Sodio - (HCO3 + Cloro) Se vengono inseriti valori ridotti di albumina corregge il calcolo dell'anion-gap. Anion-gap + 2,5x(4,4 Albumina) Valori di riferimento: ph = 7,4 PaCO 2 = 40 mmhg HCO 3 = 24 meq/l Anion gap = 12 Henderson LJ. Am J Physiol 1908; 21:427 Hasselbalch KA. Biochem Z 1916; 78:112

6 Easy Report (algoritmo) ph=6,1+log{[ HCO3 ]/(0,03* PaCO2)} - Se il ph risulta lievemente diverso viene segnalato ma l'interpretazione informatizzata viene eseguita. - Se il valore del ph risulta molto diverso, l'analisi viene bloccata. Henderson LJ. Am J Physiol 1908; 21:427 Hasselbalch KA. Biochem Z 1916; 78:112

7 Easy Report (algoritmo) 1. Controlla il ph (formula Henderson-Hasselbalch) 2. Calcola l'anion-gap e gli scostamenti rispetto ai valori standard di ph, PaCO 2 e HCO Individua un'ipotesi di disturbo dell'equilibrio acido-base Acidosi metabolica Alcalosi metabolica Acidosi respiratoria acuta Acidosi respiratoria cronica Alcalosi respiratoria acuta Alcalosi respiratoria cronica Disordine misto o alcalosi respiratoria compensata Disordine misto o acidosi respiratoria cronica non complicata Disordine misto con acidosi metabolica Disordine misto con alcalosi metabolica

8 Easy Report (algoritmo) 1. Controlla il ph (formula Henderson-Hasselbalch) 2. Calcola l'anion-gap e gli scostamenti rispetto ai valori standard di ph, PaCO 2 e HCO Individua un'ipotesi di disturbo dell'equilibrio acido-base 2. Calcola i valori attesi di PaCO 2 e HCO 3 (compensi attesi) Regole: In corso di acidosi o alcalosi, l'organismo tende a riportare entro i limiti fisiologici il proprio ph attivando dei meccanismi di compenso (mai completo ad eccezione dell'alcalosi respiratoria cronica). Se PaCO2 e/o di HCO3 sono alterati in presenza di ph normale, vuol dire che c è un disturbo misto.

9 Compensi attesi Acidosi metabolica PaCO 2 < di 1,2 quando il HCO 3 < di 1 Alcalosi metabolica PaCO 2 > di 0,7 quando il HCO 3 > di 1 Acidosi respiratoria acuta Acidosi respiratoria cronica Alcalosi respiratoria acuta Alcalosi respiratoria cronica Disordine misto o alcalosi respiratoria compensata Disordine misto o acidosi respiratoria a ph normale Disordine misto con acidosi metabolica per > della PaCO 2 di 1 il HCO 3 > di 0,1 per > della PaCO 2 di 1 il HCO 3 > di 0,35 per la < della PaCO 2 di 1 il HCO 3 si < di 0,2 per la < della PaCO 2 di 1 il HCO 3 si < di 0,5 per la < della PaCO 2 di 1 il HCO 3 si < di 0,4 per > della PaCO 2 di 1 il HCO 3 > di 0,35 PaCO 2 < di 1,2 per la < del HCO 3 di 1

10 Easy Report (algoritmo) 1. Controlla il ph (formula Henderson-Hasselbalch) 2. Calcola l'anion-gap e gli scostamenti rispetto ai valori standard di ph, PaCO 2 e HCO 3 3. Individua un'ipotesi di disturbo 4. Calcola i valori attesi di PaCO 2 e HCO 3 (compensi) 5. Valuta le variazioni di HCO 3 in rapporto all'anion-gap (tollera scostamenti di 6) Regola derivata dal principio dell elettoneutralità: nell acidosi metabolica ad Anion gap elevato i valori HCO3 si riducono di una quantità pari all'aumento dei valori dell Anion gap (valori riferiti a quelli standard di riferimento)

11 Easy Report (algoritmo) 1. Controlla il ph (formula Henderson-Hasselbalch) 2. Calcola l'anion-gap e gli scostamenti rispetto ai valori standard di ph, PaCO 2 e HCO 3 3. Individua un'ipotesi di disturbo 4. Calcola i valori attesi di PaCO 2 e HCO 3 (compensi) 5. Valuta le variazioni di HCO 3 in rapporto all'anion-gap (tollera scostamenti di 6) 6. Se acidosi respiratoria calcola il ph atteso per l acidosi respiratoria acuta e per la cronica ph atteso per l acidosi respiratoria acuta: (ph=7,4-(0,007 * PaCO2) ph atteso per l acidosi respiratoria cronica: (=7,4-(0,003 * PaCO2) rileva, dove è possibile, il doppio disturbo (acutizzazione di acidosi respiratoria cronica) Henderson LJ. Am J Physiol 1908; 21:427 Hasselbalch KA. Biochem Z 1916; 78:112

12 Easy Report (algoritmo) 1. Controlla il ph (formula Henderson-Hasselbalch) 2. Calcola l'anion-gap e gli scostamenti rispetto ai valori standard di ph, PaCO 2 e HCO 3 3. Individua un'ipotesi di disturbo 4. Calcola i valori attesi di PaCO 2 e HCO 3 (compensi) 5. Valuta le variazioni di HCO 3 in rapporto all'anion-gap (tollera scostamenti di 6) 6. Se acidosi respiratoria calcola il ph atteso per l acidosi respiratoria acuta e per la cronica 7. Rileva disordini semplici, oppure misti (doppi o tripli)

13 Disordine dell'equilibrio acido-base Acidosi metabolica Alcalosi metabolica Acidosi respiratoria acuta Acidosi respiratoria cronica Alcalosi respiratoria acuta Alcalosi respiratoria cronica Acidosi respiratoria ed alcalosi metabolica Acidosi respiratoria ed acidosi metabolica ad elevato anion gap Acidosi metabolica ad elevato anion gap ed alcalosi respiratoria Alcalosi respiratoria ed alcalosi metabolica Acidosi metabolica ad elevato anion gap ed alcalosi metabolica Acidosi metabolica mista (ad elevato anion gap ed a normale anion gap) Alcalosi respiratoria compensata Acidosi respiratoria cronica non complicata a ph normale Acidosi metabolica ad elevato anion gap Acidosi metabolica ad anion gap normale Acidosi metabolica ad anion gap normale ed alcalosi metabolica Alcalosi respiratoria ed acidosi metabolica ad anion gap normale Acidosi respiratoria ed acidosi metabolica ad anion gap normale Acidosi meta ad elevato anion gap con alcalosi metabolica ed acidosi respiratoria Acidosi metab ad elevato anion gap con alcalosi metabolica ed alcalosi respiratoria Acidosi metabolica mista (ad elevato anion gap ed a normale anion gap) con acidosi respiratoria Acidosi metabolica mista (ad elevato anion gap ed a normale anion gap) con alcalosi respiratoria Alcalosi respiratoria ed acid metabo ad anion gap normale con alcalosi metabolica Acidosi respiratoria cronica con sovrapposizione di acidosi respiratoria acuta Acidosi respiratoria acuta ed alcalosi metabolica Ac resp cro non complicata a ph normale con sovrapposizione di aci resp acuta Tipo di disordine Disordine semplice Disordine semplice Disordine semplice Disordine semplice Disordine semplice Disordine semplice Disordine misto Disordine misto Disordine misto Disordine misto Disordine misto Disordine misto Disordine semplice Disordine semplice Disordine semplice Disordine semplice Disordine misto Disordine misto Disordine misto Disordine triplo Disordine triplo Disordine triplo Disordine triplo Disordine triplo Doppio disordine resp Disordine misto Doppio disordine resp

14 Easy Report (algoritmo) Diagnosi di normalità 1 Disturbi semplici 10 Disturbi doppi 12 Disturbi tripli 5 Totale 28

15 Easy Report (algoritmo) 1. Controlla il ph (formula Henderson-Hasselbalch) 2. Calcola l'anion-gap e gli scostamenti rispetto ai valori standard di ph, PaCO 2 e HCO 3 3. Individua un'ipotesi di disturbo 4. Calcola i valori attesi di PaCO 2 e HCO 3 (compensi) 5. Valuta le variazioni di HCO 3 in rapporto all'anion-gap (tollera scostamenti di 6) 6. Se acidosi respiratoria calcola il ph atteso per l acidosi respiratoria acuta e per la cronica 7. Rileva disordini semplici, oppure misti (doppi o tripli) 8. Elenco delle cause e delle note

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17 NOTE I compensi risultano vicini ai limiti stabiliti, verificare clinicamente se può realmente essere presente l'acidosi respiratoria. I compensi risultano vicini ai limiti stabiliti, verificare clinicamente se può realmente essere presente l'alcalosi respiratoria. I compensi risultano vicini ai limiti stabiliti, verificare clinicamente se può realmente essere presente l'acidosi metabolica ad anion gap normale. I compensi risultano vicini ai limiti stabiliti, verificare clinicamente se può realmente essere presente l'alcalosi metabolica. Due compensi risultano vicini ai limiti stabiliti, verificare clinicamente se possono realmente essere presenti i relativi disordini. Verifica clinicamente la presenza dell'eventuale acutizzazione dell'acidosi respiratoria! I valori della PaCO2 e dei HCO3 sono vicini ai limiti stabiliti, l'esame potrebbe essere normale! Il valore della PaCO2 è vicino ai limiti stabiliti, l'emogasanalisi potrebbe essere normale! Il valore dei HCO3 è vicino ai limiti stabiliti, l'emogasanalisi potrebbe essere normale! Il valore dell'anion Gap è vicino ai limiti stabiliti, l'esame potrebbe essere normale! ph atteso in corso di Acidosi respiratoria: Acuta Cronica Verosimile acutizzazione di acidosi respiratoria cronica! Verosimile episodio di acidosi respiratoria acuta! Verosimile stato di acidosi respiratoria cronica! I dati reletivi agli elettroliti non sono stati immessi pertanto l'analisi potrebbe non essere corretta! Il valore dell'anion gap è stato considerato "normale"! Il valore della po2 non è stato immesso pertanto non è stata eseguita l'analisi riguardante l'ossimetria! La "Data di nascita" non è stata inserita correttamente pertanto alcuni calcoli riguardanti l'ossimetria non sono stati effettuati! Considerare la possibile presenza di un disturbo misto: acidosi respiratoria ed alcalosi metabolica! Non è possibile la presenza di una doppia alcalosi a ph normale pertanto l'emogasanalisi deve considerarsi normale! Il Software non è ancora stato programmato per analizzare questa emogasanalisi, si consiglia di inviare questi dati agli Autori ( pidavio@tin.it) ph inserito diverso dal ph calcolato secondo la formula di Henderson-Hasselbalch, utile ripetere l'esame con un nuovo campione. ph inserito molto diverso dal ph calcolato con la formula di Henderson-Hasselbalch, l'analisi non può essere effettuata. Ripetere l'esame Verifica clinicamente l'eventuale presenza di acidosi respiratoria cronica! Il referto dell'ossimetria non ha ancora completa funzionalità (in progress) Possibile 1 delle 3 diagnosi seguenti: 1) Acidosi respiratoria cronica ed acidosi metabolica ad anion gap normale - 2) Acidosi respiratoria acuta ed alcalosi metabolica - 3) Acidosi respiratoria cronica con sovrapposizione di acidosi respiratoria acuta Altre ipotesi diagnostiche: Acidosi respiratoria acuta ed alcalosi metabolica OPPURE Acidosi respiratoria cronica ed acidosi respiratoria acuta

18 Easy Report (algoritmo) 1. Controlla il ph (formula Henderson-Hasselbalch) 2. Calcola l'anion-gap e gli scostamenti rispetto ai valori standard di ph, PaCO 2 e HCO 3 3. Individua un'ipotesi di disturbo 4. Calcola i valori attesi di PaCO 2 e HCO 3 (compensi) 5. Valuta le variazioni di HCO 3 in rapporto all'anion-gap (tollera scostamenti di 6) 6. Se acidosi respiratoria calcola il ph atteso per l acidosi respiratoria acuta e per la cronica 7. Rileva disordini semplici, oppure misti (doppi o tripli) 8. Elenco delle cause e delle note 9. Archiviazione e stampa

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20 Easy Report (prestazioni accessorie) 1. Calcolo delle Eccesso di Basi (BE) 2. Ossimetria L altitudine è predeterminata ma può essere variata La FiO2 fissata a 0,21 può essere variata - Calcola la PaO 2 attesa utilizzando apposite tabelle in base all età del paziente - Calcola il gradiente di O 2 alveolo-arterioso - Calcola il rapporto PaO 2 / FiO 2 (P/F)

21 Easy Report De Mori

22 Easy Report De Mori Referto

23 Tempi per la diagnosi Algoritmo con calcolatrice (esperti) Computer input manuale Computer input automatico

24 L informatica a supporto della validazione diagnostica Studio multicentrico Milano - 05 Maggio 2011

25 Studio multicentrico Protocollo per la valutazione dell accuratezza di un modello informatizzato nell interpretazione dei disturbi dell equilibrio acido-base.

26 Studio multicentrico Background I disturbi dell equilibrio acido-base sono di comune riscontro nella pratica clinica, specie della medicina critica. L emogasanalizzatore fornisce i valori di ph, PCO 2,HCO 3,Na +,Cl -, K +, fondamentali per l interpretazione delle alterazioni acido-base. Per facilitare ai medici l interpretazione dei disordini acido.base sono stati sviluppati degli algoritmi interpretativi basati su programmi di calcolo, molti dei quali informatizzati e presenti anche in rete.

27 Studio multicentrico Obiettivi dello studio Validare un software in grado di suggerire una corretta interpretazione delle alterazioni acido-base a seguito dell inserimento dei valori di ph, PCO 2, HCO 3, Na +, Cl -,K +. End point primario Valutare l accordo osservato tra i referti prodotti dal programma informatizzato (index test) e quelli formulati, sugli stessi referti, da un gruppo di esperti (reference standard); agli esperti è consentita la visione anche di dati clinici aggiuntivi.

28 Studio multicentrico Materiali e metodi (1) In un contesto reale si prevede di reclutare, in diversi centri, pazienti consecutivi, a cui serva una valutazione emogasanalitica. I pazienti ammessi allo studio saranno reclutati consecutivamente H 24 presso i sette Centri sotto menzionati dalle ore 8.00 del 13 giugno alle ore 8.00 del 18 giugno 2011

29 Studio multicentrico Centri reclutatori SC di Medicina e Chirurgia d Accettazione e d Urgenza Azienda Ospedaliera Santi Antonio e Biagio e Cesare Arrigo Alessandria SC di Medicina d Urgenza e Pronto Soccorso USL di Aosta. SC di Medicina d Urgenza Azienda Ospedaliera Maggiore della Carità di Novara SC di Medicina d Urgenza Azienda Ospedaliero-Universitaria di Parma SC Medicina d Urgenza Policlinico A. Gemelli di Roma SC Medicina d Urgenza Azienda Ospedaliera Santa Maria della Misericordia di Udine

30 Studio multicentrico Materiali e metodi (2) Il Centro di riferimento dello studio, che raccoglierà i dati relativi a tutti i pazienti reclutati e provvederà al loro inserimento nel programma informatizzato, sarà rappresentato dalla SC di Laboratorio Analisi di Alessandria. Non è necessario sottoporre il protocollo all approvazione del Comitato Etico ma è richiesta l autorizzazione per l utilizzo dei dati personali nel rispetto della legge sulla privacy. (Sentito il parere del Presidente del Comitato Etico dell Ospedale capofila).

31 Studio multicentrico Materiali e metodi (3) Il campione di sangue arterioso, completamente scoagulato ( eparina di litio) e non inferiore a 2 ml e per l analisi sarà utilizzato un emogasanalizzatore RADIOMETER della serie ABL 700/800. Il prelievo verrà eseguito con siringa PICO 70 della Radiometer. Il campione di sangue ottenuto sarà analizzato immediatamente e comunque non oltre 30 dal prelievo.

32 Studio multicentrico Materiali e metodi (4) L emogasanalizzatore fornirà i seguenti parametri con i relativi valori di riferimento: ph valore di riferimento: 7,35-7,45 pco2 valore di riferimento: mmhg HCO 3 valore di riferimento: mmol/l Na + valore di riferimento: mmol/l Cl - valore di riferimento: mmol/l K + valore di riferimento: 3,5-5 mmol/l Anion Gap (AG)= Na - (HCO3 + Cl - ) valore di riferimento: mmol/l AG corretto= AG attuale + 2,5 (albumina normale 4,4 g/dl - albumina attuale),

33 Studio multicentrico Criteri di inclusione Tutti gli individui di sesso femminile o maschile > o = 18 anni compiuti che consecutivamente arriveranno in Pronto Soccorso dalle ore 8.00 del giorno 13 giugno 2011 alle ore 8.00 del giorno 18 dello stesso mese e che necessiteranno dell emogasanalisi. Criteri di esclusione Minori di 18 anni. Non corretta compilazione della scheda.

34 Scheda Dati

35 Studio multicentrico Risultati attesi Valutare, nelle condizioni operative effettive di diverse realtà locali, l eventuale guadagno in termini di accuratezza derivante dall applicazione di un software di supporto alla diagnosi clinica. Valutare anche di quanto e quanto frequentemente un interpretazione informatizzata dell emogasanalisi, integrata dai dati clinici, possa migliorare l inquadramento diagnostico del caso clinico, ricavandone così utili spunti per il miglioramento del software stesso. Oltre alla stima del margine di errore che il sistema informatizzato non è in grado di impedire, sarà anche utile valutare come tale errore dipenda dai diversi tipi di disturbo.

36 Studio multicentrico Risultati della multicentrica e dati preliminari Presso il centro di riferimento di Alessandria sono arrivate 401 schede con il referto emogasanalitico Sono state analizzate dal dagli esperti 200 schede e 200 referti e dal software gli stessi 200 referti

37 Risultati preliminari primi 200 EGA Nessun disturbo 30% Disordine semplice 39,5% Disordine doppio 30,5% Disordine misto 30,5%

38 Disordini semplici primi 200 Acidosi metabolica 4,405% Alcalosi metabolica 3,27% Acidosi respiratoria acuta 2,135% Acidosi respiratoria cronica 1,135% Alcalosi respiratoria acuta 15,385% Alcalosi respiratoria cronica 15,61%

39 Disordini misti primi 200 Acidosi respiratoria + alcalosi metabolica 9,1% Acidosi respiratoria + acidosi metabolica AG 2,13% Alcalosi respiratoria + alcalosi metabolica 13,75% Alcalosi respiratoria + acidosi metabolica 3,5% Alcalosi respiratoria + acidosi metabolica non AG 1,63% Acidosi respiratoria + acidosi metabolica non AG 2,13%

40 Accuratezza del software In assenza di dati clinici, con i soli dati emogasanalitici (ph, pco 2, HCO3 -, Na +, K +, Cl - ), il software è in grado di individuare correttamente i disturbi nel 95% dei casi. Nei nostri dati preliminari il software non ha correttamente individuato i disordini in 5 casi su 100.

41 Divergenza esperto-software: esempio ph 7,413 pco2 34,7 HCO Na+ 139 Cl- 106 K+ 4

42 Divergenza esperto-software: esempio ph 7,413 pco2 34,7 HCO Na+ 139 Cl- 106 K+ 4 Interpretazione esperto: alcalosi respiratoria cronica Compenso atteso sec. Boston per alc resp cro 5.3 x 0,4 = 2,12 (riduz HCO3-)

43 Divergenza esperto-software: esempio ph 7,413 pco2 34,7 HCO Na+ 139 Cl- 106 K+ 4 Interpretazione esperto: alcalosi respiratoria cronica Compenso atteso sec. Boston per alc resp cro 5.3 x 0,4 = 2,12 (riduz HCO3-) Interpretazione Software: nessun disturbo

44 Divergenza esperto-software: esempio ph 7,413 pco2 34,7 HCO Na+ 139 Cl- 106 K+ 4 Interpretazione esperto: alcalosi respiratoria cronica Compenso atteso sec. Boston per alc resp cro 5.3 x 0,4 = 2,12 (riduz HCO3-) Interpretazione Software: nessun disturbo Dati clinici: uomo di 70 anni, affetto da cirrosi epatica, giunto in P.S. per emoftoe, non nota terapia con diuretici

45 Conclusioni Il software utilizzato nell interpretazione dei disordini acido base, a seguito dell inserimento dei referti emogasanalitici provenienti da sei centri, ha mostrato un elevata accuratezza interpretativa (95 % di aderenza all interpretazione fornita da esperti).in un unico caso c è stato un vero errore