czytałem niedawno artykuł, który zawierał odniesienie do testu frakcji bocznikowej 100% tlenu. Wyniki testu zostały uwzględnione w analizie danych, ale nie przedstawiono równań, z których korzystali badacze, nie nawiązano do nich ani nie opisano procedury. Jest tak prawdopodobnie dlatego, że test frakcji przetoki i jego równania są bardzo staromodną fizjologią płuc, ale nawet jeśli Temat jest prawdopodobnie omawiany w tym czy innym czasie na zajęciach z fizjologii, podejrzewam, że niektóre kwestie związane z obliczeniami nie są tak dobrze rozumiane, jak powinny być.
istnieją pewne podobieństwa między stosunkiem objętości martwej przestrzeni do pływu (Vd/Vt) a frakcją bocznikową, ale mimo że oba te czynniki biorą udział w wymianie gazowej (i do pewnego stopnia również ze sobą korelują), mierzą różne rzeczy. Gdy krew przepływa przez płuca, niektóre krew przechodzi przez dobrze wentylowane pęcherzyki i staje się w pełni nasycone; niektóre krew przechodzi przez słabo wentylowane pęcherzyki i jest tylko częściowo nasycone; a niektóre omija pęcherzyki całkowicie. Wynikająca z tego zawartość tlenu w tętnicach jest sumą średnią wszystkich tych przedziałów.
istnieją dwa różne sposoby, że frakcja przetoki mogą być mierzone i obliczane; fizjologiczne i anatomiczne. Fizjologiczne równanie przetoki może być wykonane na dowolnym FiO2 (ale zwykle wokół FiO2 powietrza w pomieszczeniu) i wymaga, aby tętnicze i mieszane próbki krwi żylnej były pobierane mniej więcej jednocześnie, a następnie analizowane pod kątem PO2 i SaO2. Podstawową formułą jest:
gdzie:
Qs = przepływ krwi przez przetokę
Qt = całkowity przepływ krwi
Cc ’ O2 = zawartość O2 w naczyniach płucnych
CaO2 = zawartość O2 w tętnicach
CvO2 = mieszana żylna zawartość O2
zawartość tlenu to mililitry tlenu na litr krwi i jest obliczana z:
gdzie:
Hb = hemoglobina (gram/dekaliter)
SO2 = nasycenie tlenem (%)
PO2 = ciśnienie cząstkowe tlenu
zawartość O2 w naczyniach płucnych nie może być mierzona bezpośrednio (i ściśle mówiąc, jest to bardziej wartość koncepcyjna niż rzeczywista) i jest zwykle szacowana na podstawie równania pęcherzykowego powietrza (chociaż „idealna” krew naczyń włosowatych płucnych ma gradient PO2 wynoszący około 1 mm Hg od powietrza pęcherzykowego jest to na tyle nieznaczne, że zwykle jest ignorowane).
gdzie:
Pb = ciśnienie barometryczne w mm Hg
FiO2 = frakcyjne stężenie tlenu natłuszczonego
PaCO2 = parcjalne ciśnienie tętnicze CO2
RER = współczynnik wymiany oddechowej
zawartość tlenu w naczyniach włosowatych płuc jest określana przez pierwsze oszacowanie nasycenia tlenem z PAO2 i można to zrobić wizualnie z krzywej dysocjacji tlenu:
z Cotes et al, str. 260.
lub ze wzoru Severinghausa:
a następnie obliczamy CC ’ O2 odpowiednio.
Uwaga: Co ciekawe ani krzywa dysocjacji tlenu, ani wzór Severinghausa nie biorą pod uwagę karboksyhemoglobiny (lub methemoglobiny). W związku z tym, kwestia ta nie została uwzględniona w żadnej z podręcznikowych dyskusji na temat frakcji bocznikowej, którą czytałem. COHb przekręca zależność między PO2 i SO2 (w dół, jeśli pracujesz z PO2 do SO2, w górę, jeśli pracujesz z SO2 do PO2). Prawidłowy poziom COHb u osób niepalących wynosi 1-2 i jest mało prawdopodobne, aby ta ilość COHb stanowiła znaczącą różnicę w obliczeniach frakcji bocznikowej. W związku z brakiem jakichkolwiek jednoznacznych wytycznych, w przypadku gdy występują wyższe poziomy COHb, prawdopodobnie należy je zastosować do odpowiedniego dostosowania Cc ’ O2.
biorąc normalne wartości i pracując wstecz, PAO2 jest:
nasycenie naczyń włosowatych płuc jest zatem:
a zawartość tlenu w naczyniach płucnych wynosi:
Mieszana krew żylna nominalnie ma PO2 40 i nasycenie tlenem 75%, więc:
CaO2 zostanie następnie obliczony na podstawie rzeczywistych PaO2 i SaO2 danej osoby. W zależności od konkretnych wyników frakcja bocznika będzie:
fizjologiczną frakcję przetoki można obliczyć tylko wtedy, gdy znane są zarówno tętnicze, jak i mieszane żylne PO2 i SO2. Z tego powodu najczęściej wykonuje się go w pracowni kardiochirurgicznej, sali operacyjnej lub oddziale intensywnej terapii, gdzie stosunkowo często występują żylaki tętnicze i centralne. Obliczenie bocznika fizjologicznego nie może jednak odróżnić bocznika spowodowanego przez źle wentylowane jednostki pęcherzykowe od bocznika anatomicznego. Frakcję przetoki anatomicznej można jednak obliczyć za pomocą oddzielnej procedury i tu wchodzi w grę test 100% O2.
po wydychaniu 100% tlenu przez pacjenta do momentu wypłukania azotu z płuc (nominalnie 20 minut), stężenie tlenu w nawet słabo wentylowanych jednostkach osiągnie 100%. Oznacza to, że ciśnienie cząstkowe i nasycenie krwi pozostawiając zarówno słabo i dobrze wentylowane wyrostki pęcherzykowe będą takie same. Z tego powodu każdy spadek zawartości tlenu w tętnicach będzie spowodowany wyłącznie bocznikiem anatomicznym.
jeśli pacjent ma zamieszkujący centralny cewnik żylny, obliczenie przetoki anatomicznej może przebiegać w ten sam sposób, jak już szczegółowo. Jeśli można uzyskać tylko próbkę tętniczą (co zwykle ma miejsce w laboratorium PFT), można założyć, że różnica zawartości tętniczo-żylnego O2 wynosi od 4,4 do 5,0 i odpowiednio obliczyć frakcję przetoki.
ograniczenia obliczeń frakcji bocznikowej muszą częściowo pokrywać się z niektórymi założeniami dotyczącymi wartości prawidłowych, a częściowo z dokładnością pomiarów gazów we krwi. Na przykład równanie pęcherzykowe powietrza zakłada, że stosunek wymiany oddechowej (RER) wynosi 0,8, ale jedynym sposobem na upewnienie się jest pomiar VO2 i VCO2. Ściśle mówiąc, RER, który jest inny niż 0,8, prawdopodobnie nie zrobi znaczącej różnicy w obliczonych PAO2, Sc 'O2 i Cc’ O2, ale nadal jest to założenie. Z drugiej strony użycie różnicy zawartości a-v O2 wynoszącej 4,4 do 5,0 jest znacznie większym założeniem. Jest to do pewnego stopnia uzasadnione faktem, że test 100% O2 jest zwykle wykonywany w spoczynku i są to rozsądne wartości dla jednostki w spoczynku, ale znowu jest to założenie.
znacznie bardziej niepokojące są ograniczenia w dokładnym pomiarze PaO2 i SaO2, szczególnie przy wyższych parametrach FiO2. dwa różne badania wykazały, że typ strzykawki używany do uzyskania ABG (szkło w porównaniu z tworzywem sztucznym) i sposób przechowywania (na lodzie lub w temperaturze pokojowej) powodowały znaczącą różnicę w obliczonej frakcji bocznika, nawet gdy próbki ABG były szybko analizowane. W przypadku dłuższego oczekiwania przed analizą błąd w PaO2 mógł spowodować, że obliczona frakcja bocznika będzie dwa razy większa niż w rzeczywistości. Dzieje się tak częściowo z powodu dyfuzji przez plastikowe strzykawki i częściowo z powodu dalszego metabolizmu w próbce krwi, gdy jest przechowywana w temperaturze pokojowej. Najmniejszą ilość zmian zaobserwowano, gdy szklane strzykawki trzymane były w lodzie.
co ciekawe, podobne badanie z próbkami ABG pobranymi przy normalnym FiO2 (PO2 ≈ 100) wykazało odwrotny efekt. Zmierzony PO2 miał tendencję do wzrostu, ponownie bardziej w plastikowych strzykawkach niż w szkle, i ponownie prawdopodobnie z powodu dyfuzji. Co ciekawe, PO2 spadł do szklanych strzykawek trzymanych na lodzie, a autorzy, Knowles et al, zwracają uwagę, że rozpuszczalność O2 wzrasta wraz ze spadkiem temperatury i że przy większej ilości O2 w roztworze PO2 może się zmniejszyć.
wreszcie, Analizatory gazów krwi są zwykle kalibrowane przy użyciu stężeń gazów w normalnym zakresie fizjologicznym. Każda próbka krwi tętniczej z PO2 powyżej 200 mm Hg jest poza tym zakresem i martwię się, jaki Pasek błędu jest dla PO2, które są jeszcze wyższe. Pretto i wsp. używali tonometru krwi z 95% O2 i 5% CO2, ale co ciekawe nie zgłaszali mierzonego PO2, a jedynie zmianę PO2 w czasie. Smeenk i wsp. uzyskali próbki krwi od osób poddanych 100% testowi tlenowemu jako ocenę przedoperacyjną dla operacji pomostowania wieńcowego, a średnia wartość PO2 ich złotych próbek standardowych (szklana strzykawka, mrożona, opóźnienie 5 minut) wynosiła 590 mm Hg. Jest to gradient A-a około 80 mm Hg i może być odpowiedni, ale oznacza to również, że średnia frakcja przetoki anatomicznej wynosiła 10%, A Cotes i wsp. wskazuje, że normalna przetoka anatomiczna dla osób w tym samym przedziale wiekowym wynosi około 4%.
badanie frakcji przetoki nie jest powszechnie wykonywane w laboratoriach czynnościowych płuc. Prawdziwe boczniki anatomiczne są stosunkowo rzadkie i najbardziej odpowiednim pacjentem do badania frakcji przetoki 100% O2 byłby pacjent ze zmniejszonym SaO2 w spoczynku, który nie poprawia się znacząco po uzupełnieniu O2.
fizjologiczną frakcję bocznika można uznać za odwrotną stronę Vd/Vt. Niejednorodność perfuzji istnieje tak samo jak niejednorodność wentylacji, ale można to pominąć, ponieważ badanie czynności płuc jest zorientowane znacznie bardziej wokół wentylacyjnej strony oddychania niż strony perfuzji. Niejednorodność wentylacji i perfuzji to podstawowe cechy wielu chorób płuc. Z tego powodu frakcja przetoki i różnice między jej składnikami fizjologicznymi i anatomicznymi muszą być częścią edukacji wszystkich technologów płucnych. Podobnie jak Vd / VT, istnieją również ograniczenia dokładności obliczania frakcji bocznikowej zarówno z założeń, które mogą lub nie mogą być uzasadnione, jak i z dokładności pomiaru PO2 i SO2.
Aboab J, Louis B, Jonson B, Brochard L. Relation between PaO2 / FiO2 and FiO2: a mathematical description. Rozdział z fizjologii stosowanej w medycynie Intensywnej Terapii, Pinsky MR, Brochard L, Mancebo JM editors. Springer-Verlag Heidelberg, 2006.
Conrad SA, Kinasewitz GT, George RB. Badanie Czynnościowe Płuc. Zasady i praktyka. Churchill Livingston Publishing, 1984.
Cotes JE, Chinn DJ, Miller Mr. lung Function, 6th Edition. Blackwell Publishing, 2006.
Knowles TP, Mullin RA, Hunter JA, Douce FH. Wpływ materiału strzykawki, czasu przechowywania próbki i temperatury na gazy krwi i nasycenie tlenem w tętniczych próbkach krwi ludzkiej. Respir Care 2006; 51 (7): 732-736.
Pretto JJ, Rochford PD. Wpływ czasu przechowywania próbki, temperatury i rodzaju strzykawki na napięcie gazowe krwi w próbkach o wysokim ciśnieniu tlenu. Thorax 1994; 49: 610-612.
Smeenk FWJM, Janssen JDJ, Arends BJ, Harff GA, van den Bosch JA, Schonberger JPAM, Postmus PE. Wpływ czterech różnych metod na pobieranie próbek krwi tętniczej i czas przechowywania na napięcie gazowe i obliczenie bocznika w teście 100% tlenowym. Eur Respir J 1997; 10: 910-913.
PFT Blog autorstwa Richarda Johnstona jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa-Użycie niekomercyjne 4.0 Międzynarodowe