Современные технологии преаналитического этапа исследования газов и электролитов крови
А. Ж. Гильманов, д. м. н., проф.
Башкирский государственный медицинский университет, г. Уфа
Резюме
КОС (кислотно-основное состояние) — важнейший показатель гомеостаза организма, а его исследование —один из основных тестов, выполняемых для пациентов в отделениях реанимации и интенсивной терапии.Динамика показателей КОС отражает степень патологии и адекватность принятых терапевтических мероприятий.При исследовании КОС, кроме точного измерения рН, определяются также газы крови, электролиты,метаболиты и другие параметры.Поскольку параметры КОС быстро изменяются, то его относят к категорииэкспресс-исследований.
Учитывая важность получения точных параметров КОС для пациента, в статье рассмотрены требованияи особенности проведения преаналитического этапа лабораторных исследований, а также мероприятия,направленные на предотвращение ошибок исследования, связанные с этим этапом.Кроме того, в статье приводятся примеры применения современных технологий для взятия артериальной крови для оценки КОС, позволяющие получать надежные результаты исследований состояния пациента.
Ключевые слова: кислотно-основное состояние, КОС, преаналитический этап, газы крови, электролиты крови,гомеостаз, артериальная кровь, шприцы, крови, метаболизм.
Summary
The acid–base homeostasis (ABH) is one of the most important parameters of a human organism, which is widely studiedduring the intensive health care operations. Its dynamics reflect the current state of a patient and success of thetreatment. The following parameters are studied during the ABH diagnostics: pH, blood gases, electrolytes, metabolitesetc. Given the importance of the ABH parameters, the author describes the requirements and the peculiar properties ofthe pre-analytical phase for the ABH, as well as the measures aimed at preventing errors related to this phase. In addition,the article provides examples of the application of modern technologies for the arterial blood draw for the successfulABH analysis, allowing obtaining reliable results.
Key words: acid-base homeostasis, ABH, pre-analytical phase, blood gases, electrolytes, blood, homeostasis, arterialblood, syringes, metabolism.
КОС (кислотно-основное состояние) — важнейший показатель гомеостаза организма, а его исследование — один из основных тестов,выполняемых для пациентов в отделениях реанимации и интенсивной терапии. Оценивая динамику показателей КОС, можно судить о тяжести патологии и об адекватности терапевтических мероприятий. Делов том, что при сдвигах рН в клетках изменяется активность практически всех ферментов, что ведет к быстрым сдвигам метаболизма, снижению выработки энергии и развитию клеточного энергодефицита и, в конечном итоге, к нарушению жизнедеятельности клеток, тканей, органов, систем и организма в целом. По утверждению Национального Комитета Клинических ЛабораторныхСтандартов NCCLS (в настоящеевремя CLSI, Институт клинических лабораторных стандартов США), результаты анализов КОС являютсяболее значимыми для оценки состояния и выбора тактики лечения пациента, находящегося в критическомсостоянии, чем любой другой видисследований [2].
Анализ КОС относится к категории экспресс-исследований, поскольку его параметры быстро изменяются при любых сдвигах состояния пациента (показателей дыхания, температуры тела, физической активности, функции почек и т. д.). Диагностическое и прогностическое значения полученных ранее данных постоянно снижаются, то есть результатыанализа КОС быстро «устаревают». Поэтому важно, чтобы клиницист знал о текущем состоянии КОС у пациента, а не оперировал данными, полученными несколько часов назад.Общее время выдачи результатов анализа КОС не должно превышать45–60 минут, при этом часть наиболее критичных данных по запросулечащего врача должна выдаватьсяв течение 5–15 минут (при наличии технической возможности).
Хотя параметры КОС можноопределять в крови любого типа —артериальной, капиллярной и венозной, для анализа принято брать артериальную кровь из-за большейстабильности ее газового состава и метаболических параметров. Так называемая капиллярная кровь, забираемая у взрослых из пальца или у маленьких детей из боковой поверхности пятки, на самом деле артериолярная: по составу близкак артериальной, но только при условии хорошего кровотока в конечности. В венозной крови содержатся продукты метаболизма, выходящие из тканей; ее газовый состав гораздо менее постоянен, в значительной степени зависит от периферического кровотока и не обеспечивает «репрезентативности» в отношении целогоорганизма [1, 2, 7, 8].
При исследовании и расчете показателей КОС, кроме точного измерения рН, определяются газы крови: содержание (парциальное давление) СО2 и О2. Современные анализаторы неотложных состояний способныв одной пробе крови определятьи другие жизненно важные параметры: концентрацию электролитов( Na+, K+, Ca++, Mg++, Cl-), некоторых метаболитов (глюкозы, лактата, мочевины, креатинина), гемоглобина, а также значение гематокрита. Однако наиболее «строгие» требования к подготовке пациента, взятию биоматериала и первичной обработке пробы предъявляются именно при оценке КОС. При выполнении этих требований можно быть уверенным в надежности определения всех остальных витальных параметров организма.
Ключевое значение для обеспечения надежности данных имеет преаналитический этап лабораторных исследований, который при анализе электролитов и КОС имеет ряд важных особенностей.
1. Необходимо, чтобы состояние пациента было стабильным в течение 20 минут (особенно послеокончания или прерывания лечебных и диагностических процедур), а параметры дыхания оставались неизменными в течение хотя бы 5 минут до взятия крови, иначепоказатели КОС будут искажены. Причинение боли во время взятия крови может вызвать гипервентиляцию и, соответственно, сдвиги результатов анализа, поэтому перед взятием артериальной кровипроводят обезболивание местапункции, например, лидокаином.
2. Перед взятием крови из лучевой артерии нужно убедиться в наличии кровотока по параллельно идущей локтевой артерии (у некоторой части пациентов он недостаточен). Это даст уверенность в сохранении кровоснабжения кисти руки даже при временной закупорке лучевой артерии в месте пункции. Методика выполнения пробы Аллена включает одновременное прижатие обеих артерий на 10–20секунд и наблюдение за порозовением кисти после освобождения локтевой артерии [1–3; 5].
3. При выполнении артериальнойпункции очень важно следить за тем, чтобы игла попала именно в артерию, но не в находящуюсяпо соседству вену. Примесь венозной крови в шприце может изменить показатели газового состава в отношении СО2 (завышение) и особенно О2 (занижение) [1–4, 8]. В случае ошибочной пункции вены, непопаданияв артерию или сквозного прокола сосуда и остановки тока крови в шприц, не следует «искать» артерию движениями иглы, таккак это причиняет сильную боль пациенту; лучше наложить давящую повязку и повторить взятие крови в другом месте.
4. Если кровь берется из артериального катетера или артерио-венозного шунта (A-line), необходимо предварительно удалить остатки вводившихся через них растворов. Для этого из них выпускаюти отбрасывают кровь в количествене менее 3–6 объемов катетера (обычно 2–5 мл). При взятии крови важно соблюдать герметичность и не допустить попадания воздуха в шприц, а также предотвратить образование сгустков,способных закупорить проточный тракт анализатора.
5. Перед взятием капиллярной крови нужно убедиться в хорошем кровотоке в конечности, которая у пациента должна быть теплой и розовой. При необходимости артериализация крови достигается легким массажем и согреванием конечности в течение3–5 минут с помощью нагретого до 40 °C сухого полотенца или иным путем; в противном случае кровообращение может быть недостаточным для выхода крови через место прокола самотеком. Часто практикуемое в такой ситуации «выдавливание» крови из пальца приводит к ее смешиванию с тканевой жидкостьюв непредсказуемых соотношениях, развитию гемолиза и активации процессов свертывания, что ведет к существенным изменениям определяемых параметров[5–7].
6. Важный аргумент в пользу срочного исследования пробы — постоянный дрейф показателей КОС, связанный с продолжающимся метаболизмом в клетках крови (поглощение кислородаи глюкозы, накопление углекислоты и лактата со сдвигом pH, возрастание уровня ионизированного кальция и др.) Показатели изменяются быстрее при лейкоцитозе, лейкозах и лейкемоидных реакциях. Поэтому рекомендуется выполнение анализа не позднее 15–30 минут после взятия крови (при лейкоцитозе и высоком исходном pO2 в течение 5 минут). Если же это не возможно и требуется транспортировка пробы, то ее нужно быстро охладить до +4 °C в сосуде с тающим льдом; в таких условиях проба остается пригодной для исследования до одного часа. На бланке направления должно быть отмечено времявзятия крови — это особенно важно именно при анализе КОС, и должна обеспечиваться максимально быстрая транспортировка пробы к месту анализа в надлежащих температурных условиях. Перед анализом необходимо согревание пробы до комнатной температуры.
7. Взятая кровь не должна соприкасаться с воздухом во избежание изменений газового состава и искажения результатов исследования. Оставленный в шприце пузырек воздуха, в зависимостиот размеров и времени инкубации до анализа, способен исказить результаты определения О2 и СО2 на 10–25 %. Поэтому немедленно после взятия крови в шприц необходимо выдавить из него все пузырьки (при необходимости с несколькими каплями крови) и закрыть канюлю резиновым колпачком или специальной крышкой. При взятии капиллярной крови избежать контакта с воздухом практически невозможно; важным условием является как можно более быстрое взятие пробы после прокола пальца, заполнение капилляра «от конца до конца» и закрытие колпачками обоих концов капилляра вплоть до момента исследования. Во избежание диффузии газов через стенки пластикового капилляра исследование проводят в течение 30 минут; если же пробу нужно охладить и транспортировать, то кровь берут в стеклянный гепаринизированный капилляр.
8. Непосредственно перед анализом необходимо тщательное перемешивание пробы, иначе некоторые параметры (Hb, Hct, pO2, tO2, BEи др.) могут быть искажены.
9. Во взятой крови не должно быть даже минимальных сгустков, иначе возможно засорение узлов прибора и искажение результатов (pCO2, pH, Hb). Первые микротромбы могут образоваться уже через 15 секунд послевзятия крови. Предотвратить ее свертывание позволяет использование специальных шприцов с нанесенным на стенки сухим гепаринатом лития, сбалансированным по кальцию, и быстрое перемешивание взятой крови путем десятикратного переворачивания и перекатывания шприца между ладонями. В обычных шприцах, промытых раствором гепарина, избежать свертывания удается не всегда, и к тому же из за нестандартности процедуры промывки и различной «остаточной» дозы гепарина проявляются дополнительные побочные эффекты: непрогнозируемое разведение пробы и разброс результатов, возрастание концентрацииионов натрия и изменения уровня ионов кальция. Избежать засорения анализатора позволяют специальные фильтры-ловушки сгустков, надеваемые на шприц при введении пробы в прибор. В капиллярах свертывание крови наблюдается гораздо чаще; даже их «заводская» гепаринизация не всегда предотвращает образование сгустков (особеннов крови новорожденных). Адекватное перемешивание крови с гепарином в капилляре возможно только с помощью магнитного стерженька-мешалки, помещаемого пинцетом в капилляр перед закрытием его второго конца колпачком, и постоянного магнита, которым затем несколько раз проводят в разные стороны вдоль капилляра.
10. Гемолиз в пробе способен сильно исказить результаты анализа ионного состава крови и некоторые параметры КОС (K+, Ca++,pCO2, BE, CO-Hb). К сожалению, обнаружить небольшой гемолиз в цельной крови очень трудно. Основной причиной его появленияслужат дефекты процедуры взятия крови: прокалывание сосуда насквозь и образование гематомы, повреждение окружающих тканей, неполное испарение дезинфектанта (спирта) на коже и т. д. В пробах капиллярной крови гемолиз наблюдается значительно чаще, поскольку вытекающая после прокола пальца кровь неизбежно соприкасается с поврежденными тканями и с кожей, а ее «выдавливание» усиливает травму клеток. Кроме того, к гемолизу ведет длительное охлаждение пробы крови. Снизить влияние указанных факторов и предотвратить гемолиз помогает использование специальных систем для артериальной крови, тщательное выполнение правил ее взятия и минимизация времени хранения пробы перед анализом (по возможности без охлаждения).
Безусловно, большое значениеимеют и другие аспекты преаналитического этапа, общие для всех клинико-лабораторных исследований: точная идентификация пациента и шприца или капилляра с пробой, выжидание перед взятием крови определенного промежутка времени(минимум 15–20 минут) после внутривенной инфузии и вызванной ею гемодилюции, учет параметров ИВЛ, вводимых лекарственных препаратов и проводимых диагностическихи терапевтических процедур и др.
В отношении анализа витальных параметров организма справедливо известное выражение: «использование ненадежных данных хуже, чем отсутствие данных вообще». Для предотвращения ошибок исследования, связанных с дефектами преаналитического этапа, необходим комплекс мероприятий, включающий:
• предварительное и периодическое обучение (тренинг) персонала,
• строгое соблюдение методик и выполнение инструкций производителя приборов,
• использование современных систем для взятия крови.
Как уже указывалось, лучшим материалом для исследования КОС является артериальная кровь. Современные шприцы BDPreset™и BDA-Line™ имеют объем 1 и 3мл и позволяют производить взятие артериальной крови аспирационным способом. Шприцы BDPreset™ благодаря наличию специальной мембраны в поршне позволяют также производить взятие артериальной крови методом самозаполнения. Для этого поршень заранее устанавливается на нужный объем, и наполнение шприца происходит самостоятельно, под давлением крови. Остаточный воздух при этом удаляется через специальную мембрану в поршне. Материал корпуса и поршня шприцов BDPreset™ и BDA-Line™ непроницаем для газов, а стенки покрыты сухим гепаринатом лития, сбалансированным по кальцию, что обеспечивает отсутствие эффекта разведенияи позволяет сохранять стабильность показателей газов, pH, Na+, K+, Ca++,Hb, Hct и глюкозы в течение как минимум одного часа при комнатнойтемпературе [9].
Шприцы для артериальной крови могут иметь особую «толстую» резьбовую канюлю, которая гарантирует надежность и герметичностьсоединения с иглой или крышкой, либо обычный соединитель Люэра.Современные иглы для взятия крови снабжены защитной насадкой (обычно розового цвета), которая защелкивается на игле большим пальцем сразу после извлечения из кровеносного сосуда. Далее игла снимается со шприца, а его канюля, после удаления пузырьков, герметично резиновым колпачком.Е сли же игла остается на шприце, для герметизации на нее надевается специальный эластичный кубик. Перед вводом пробы в аппарат колпачки и иглы со шприца снимаются.
Таким образом, для обеспечениянадежности результатов исследования жизненно важных параметров организма, включая электролиты и газы крови, необходимо строгое соблюдение следующих преаналитических требований:
• четкая и надежная идентификация пациента и пробы его крови;
• взятие крови при стабильном состоянии пациента, предупреждение его беспокойства при выполнении пункции сосуда;
• предпочтительное использование современных систем (шприцов) для взятия крови, содержащих сухой гепаринат лития, сбалансированный по кальцию;
• создание анаэробных условий при взятии, хранении и анализе пробы (недопущение контакта с воздухом, тщательное удаление пузырьков);
• адекватное перемешивание пробы крови сразу после взятия и непосредственно перед анализом;
• максимально быстрое исследование крови (в течение 30 минут после взятия), либо хранение охлажденной до +2–4 °C пробы не более одного часа.
ЛИТЕРАТУРА
1. Approved IFCC recommendations on whole blood sampling, transport and storage for simultaneous determination of pH, blood gases and electrolytes / Burnett RW, Covington AK, Fogh-Andersen N, et al. Eur J Clin Chem Clin Biochem. 1995 Apr; 33(4):247-53.
2. Procedures for the collection of arterial blood specimens; Approved Standard – Fourth Edition. NCCLS - CLSI Document H11-A4, Vol.24, No. 28 (2004).
3. Shapiro B. A., Harrison R. A., Cane R. D., Templin R. Clinical application of blood gases. 4th ed. Chicago: Year Book Medical Publishers, 1989 : 250 p.
4. Взятие проб цельной крови (руководство) / Lock R., Francke K., Notzli B. Radiometer Medical A/S, Denmark (2000).
5. Кушнерик Л.А., Паршин Е.В., Блинов С.А. Значение исследования глубокой картины кислородного статуса внеонатальном отделении реанимации и интенсивной терапии // Клиническая анестезиология и реаниматология. -2006. -№6. -С. 23-29.
6. Маршалл В.Дж., Бангерт С.К. Клиническая биохимия. 6-е изд., перераб. и дополн. Пер. с англ.- М.-СПб.: "Издательство БИНОМ" - "Невский Диалект", 2011. -408 с.
7. Пробы: от пациента до лаборатории / Гудер В.Г., Нарайанан С., Виссер Г., Цавта Б. /пер. с англ. В.В.Меньшикова. GIT VERLAG 2001, Russian Version by Becton Dickinson & Co. (2003). -105 с.
8. Горн М.М., Хейтц У.И., Сверинген П.Л. Водно-электролитный и кислотно-основной баланс. Пер. с англ. -М.-СПб.: "Издательство БИНОМ" - "Невский Диалект", 1999. -320 с.
9. Evaluation of the Improved BD Preset™ Syringe For Electrolytes, Glucose, Hemoglobin, and Hematocrit at One Hour After Collection Using the Radiometer ABL® 725 Analyzer / ©2008 BD 05/08, VS5997-WP.