Gaswisseling & Bloedgasanalyse

Indeling van de les Respiratoire insufficiëntie Gaswisseling Zuur-base evenwicht Casuïstieken

Begrippen Respiratoire insufficiëntie Gaswisseling Diffusie Perfusie Ventilatie Perfusie / ventilatie

Respiratoire insufficiëntie Definitie: Respiratoire insufficiëntie treedt op als het pulmonale systeem niet langer in staat is te voldoen aan de metabole behoefte van het lichaam. De arteriele bloedgassen blijven niet meer binnen de normaalwaarden. Kenmerkend is dat de pO2 < 8 kPa is en de pCO2 > 6.7 kPa is.

Verschillende typen respiratoire insufficiëntie: Type I: Hier is sprake van een oxygenatiestoornis. De pO2 < 8 kPa. De pCO2 is verlaagd (compensatie) of normaal. Type II: Hier is sprake van een alveolaire ventilatiestoornis. De pCO2 > 6.7 kPa. De pO2 is bij het inademen van kamerlucht verlaagd. Bij het toedienen van extra zuurstof kan deze zelfs verhoogd zijn. Type III: Dit is een combinatie van hypoxie(I) en hypoventilatie(II) en is dus een gecombineerde of totale respiratoire insufficiëntie.

Wat is gaswisseling? Gaswisseling of respiratie is de uitwisseling van de gassen zuurstof (O2) en koolzuurgas (CO2) tussen een organisme en zijn omgeving.

Wat is gaswisseling? Gaswisseling of respiratie is de uitwisseling van de gassen zuurstof (O2) en koolzuurgas (CO2) tussen een organisme en zijn omgeving.

Wat is Diffusie? Diffusie is verplaatsing van een stof van een plaats met een hoge concentratie van die stof naar een plaats met een lage concentratie van die stof Voorbeeld: gaskraan open zetten

Wat is Diffusie? Diffusie is verplaatsing van een stof van een plaats met een hoge concentratie van die stof naar een plaats met een lage concentratie van die stof Voorbeeld: gaskraan open zetten

Welke gassen diffunderen over de alveolaire membraan? Zuurstof CO2 Lachgas/andere anesthetica Koolmonoxide 80 % stikstof in de lucht

Factoren die de diffusie beïnvloeden Wet van Fick Oppervlakte membraan (A) Dikte membraan (x) Concentratie-verval (C) Diffusie-coëfficient (=maat voor de snelheid van de diffusie) Voorbeeld oppervlakte: PEEP Voorbeeld dikte: longoedeem

Diffusie van zuurstof en koolzuur Diffusie van CO2 gaat 20 x makkelijker dan diffusie van O2 Voorbeeld: koolmonoxide

Wat is perfusie? De doorstroming van het bloed naar en door de weefsels Bij welk verschijnsel is de perfusie naar de longen gestoord? longembolie Hoe kan je de perfusie verbeteren? C.O. verhogen

Wat is ventilatie? Het vervangen (verversen) van lucht in een bepaalde ruimte Voorbeeld gestoorde ventilatie: opiaten

Verhouding Ventilatie & Perfusie Longblaasjes van longtop naar longbasis steeds kleiner volume. Bij inspiratie nemen juist deze kleine longblaasjes veel meer volume tot zich dan de grote longblaasjes in de top. De ventilatie is in de longbasis dus groter dan in de longtop

V/Q = 1 De hoeveelheid zuurstof die via respiratie naar dat longdeel toestroomt = gelijk aan de opnamecapaciteit van dat langsstromend bloed Benoemen de zuurstofopnamecapaciteit en niet de CO2

V/Q > 1 Meer ventilatie dan perfusie In de longtop is er meer ventilatie dan perfusie Voorbeeld longembolie

V/Q <1 Meer perfusie dan ventilatie In de longbasis stroomt meer bloed dan dat er aan zuurstof wordt aangeboden of kan worden opgenomen Voorbeeld pneumonie / atelectase

Dode ruimte Ruimte in de long die niet deelneemt aan de gasuitwisseling Anatomische dode ruimte: 150 ml Fysiologische dode ruimte: ……….

Verstoorde V/Q verhouding Benoemen begrip “shunt” bij plaatje 4

Maar hoe krijgen we de zuurstof nu naar de weefsels?

Zuurstof en koolzuurtransport Afgifte van O2 aan de weefsels: Hb + Saturatie + Cardiac Output Verbranding zonder O2 geeft lactaat. Zuurstof lost moeilijk op in bloed, maar bindt zich makkelijk aan O2 Als je een Hb van 3 hebt met een saturatie van 100% wat zegt dat dan over de zuurstofafgifte? Waarom een Hb > 6 bij een cardiaal belaste patient?

ATP = adenosine-trifosfaat Rol van O2 in de cel: Normaal: Glucose + O2 -> Energie (ATP) + CO2 + H2O Opbrengst: 36 moleculen ATP moleculen Bij hypoxie: Glucose -> Energie (ATP) + lactaat Opbrengst: 2 moleculen ATP moleculen ATP = adenosine-trifosfaat

Toename van O2 consumptie in % Koorts 10 Toegenomen ademarbeid 20 Thoraxtrauma 60 Sepsis 80 - 100 Rillen 50 - 100 Insult 100 Schedeltrauma 90 - 100 Lichamelijk onderzoek 20 Thoraxfoto 22 - 25 Fysiotherapie 20 - 35 Endotracheaal zuigen 27 Familiebezoek 22 Wassen 23

Zuurstofdissociatiecurve Minimale verlaging van de pO2 onder de waarde van 5,5 kPa, leidt tot een dramatische daling van het zuurstofgehalte. Omgekeerd, leidt een kleine verbetering bij een uitgangswaarde van pO2 < 5,5 kPa tot een snelle verhoging van het Deze curve geeft de verhouding weer tussen de zuurstofspanning (O2 opgelost) en de saturatie (O2 gebonden aan Hb) In de longen zal je na een ademteug een hoog pO2 hebben in het bloed. Hierbij neemt Hb ook makkelijk O2 op. In de weefsels zal dit opgeloste zuurstof snel worden opgebruikt. Hierdoor daalt de pO2 en zal Hb de zuurstofmoleculen afgeven.

Zuurstofdissociatiecurve Linksverschuiving: Hb geeft O2 moeilijk af (alkalose + hypothermie) Rechtsverschuiving: Hb geeft O2 makkelijk af (acidose + hyperthermie) Waarom een koude patient opwarmen? Septische patient dus veel zuurstof aanbieden.

Waarom meten we gassen? Om de gaswisseling in de longen te kunnen beoordelen Om conclusies te trekken over het zuurstoftransport via de circulatie

Meetmethoden

Namen afwijkingen Hypoxie = zuurstof tekort in de weefsels Hypoxemie = zuurstof tekort in het bloed (pO2<8) Hypercapnie = pCO2 > 6 Hypocapnie = pCO2 < 4,6

Oxygenatie arterieel bloed (Ca02) Opgelost zuurstof in arterieel bloed (Pa02) Zuurstof gebonden aan Hb (Sa02) Totaal zuurstofgehalte arterieel bloed (Ca02) = SaO2 X Hb + PaO2

Toepassen kennis ↔ of ↓ Conditie Pa02 Sa02 Ca02 Ernstige anemie CO intoxicatie V/Q stoornissen

↔ ↓ Toepassen kennis Conditie Pa02 Sa02 Ca02 Ernstige anemie CO intoxicatie V/Q stoornissen

↔ ↓ Toepassen kennis Conditie Pa02 Sa02 Ca02 Ernstige anemie CO intoxicatie V/Q stoornissen

↔ ↓ Toepassen kennis Conditie Pa02 Sa02 Ca02 Ernstige anemie CO intoxicatie V/Q stoornissen

↔ ↓ Toepassen kennis Conditie Pa02 Sa02 Ca02 Ernstige anemie CO intoxicatie V/Q stoornissen

Oorzaken hypoxemie/hypoxie Diffusiestoornissen ARDS, (cardiaal) longoedeem, infectie Ventilatie/Perfusie stoornis (atelectase) Te lage zuurstofconcentratie in de inademingslucht Te weinig ventilatie

Oorzaken hypercapnie Toename CO2 productie: inspanning, koorts, convulsies Onvoldoende ventilatie: te weinig ademinitiatief door b.v. intoxicatie, te weinig kracht

Oorzaken hypocapnie Te grote ventilatie: pijn, angst, bij compensatie zuurstofdiffusieproblemen

(Arteriële) Bloedgasanalyse (ABGA) ABGA VOOR EVALUATIE VAN Alveolaire ventilatie Oxygenatie Zuur- base evenwicht

Alveolaire ventilatie PaC02 Hypocapnie (pCO2 < 4.6 kPa) : Vasoconstrictie van de cerebrale vaten Narcotiserend effect vergelijkbaar met lachgas Hypercapnie (pC02 > 6 kPa): Vasodilatatie van de cerebrale vaten Geef hierbij aan hypercapnie t.g.v. bradypnoe/apnoe Hypocapnie t.g.v. hyperventileren. pH 7,35 - 7,45 pCO2 4,6 - 6,0 kPa pO2 9,5 - 13,5 kPa HCO3- 21 - 25 mmol/l BE* -3,0 - 3,0 mmol/l O2-sat. > 96% (>90%) 40

PaCO2 vergelijking Wat is de alveolaire ventilatie bij een patient met: ademfrequentie van 24/min tidal volume 300 ml (de patient vertoond tekenen van respiratoire insufficientie) Tidal Volume(VE) – Fysiologische Doderuimte(VD)= Alveolaire Ventilatie(VA) 24 x300 ml - 24 x150 ml 7.2 l – 3.6 l = 3.6 L/min Hoe hoog zal bij deze patient de PaCO2 bij: CO2 productie heeft van 300 ml/min 300 ml/min x 0.115 PaCO2 = ------------ = 9,5 kPa (=71.9 mm Hg ) 3.6 L/min = PaCo2 vergelijking!! 41

Wat bepaal je met een bloedgas? pH pCO2 pO2 Saturatie Bicarbonaat

Bloedgassen pH PaCO2 Zuur-base evenwicht HCO3- BE PaO2 SaO2 Zuur-base evenwicht Alveolaire ventilatie Oxygenatie

De analyse Gemeten Berekend pH HCO3 PaCO2 BE PaO2 SaO2 Hb CaO2 O2Hb COHb MetHb Berekend HCO3 BE SaO2 CaO2

Wat is pH? De pH is een uitdrukking voor de zuurgraad van een waterige oplossing De p staat voor het Duitse Potenz, dat kracht/macht betekent de H staat voor het waterstofion (H+)

Zuur – base evenwicht Metabolisme geeft zuur! Per dag +/- 15.000 mmol CO2 productie

Waarom belangrijk? In een aantal gevallen draagt het bij aan het diagnosticeren van de ziekte waar de patiënt aan lijdt (stoornis als symptoom) Stoornissen in het zuurbase-evenwicht kunnen op zichzelf schadelijk zijn en dienen dan te worden gecorrigeerd

Risico zuur-base afwijking pH < 6,8 of > 8 Ritmestoornissen, hypotensie, insulten, coma, verschuiving zuurstofdissociatiecurve Medicatie werkt beter bij een normale pH

Begrippen Een zuur is een stof die opgelost in water H+ionen afgeeft Een base is een stof die opgelost in water H+ ionen opneemt pH is een getal dat aangeeft hoeveel H+ ionen er in een oplossing aanwezig zijn Buffers zijn ‘stoffen’ die zuren of basen direct kunnen neutraliseren om grote schommelingen in pH te voorkomen

3 manieren voor pH regulatie De chemische zuur-base buffer (directe regulatie) De ademhaling (regulatie in minuten) De nieren (regulatie in uren/dagen)

Chemische Buffers Belangrijkste buffer: bicarbonaat (75 %) HCO3-

CO2 – Bicarbonaat systeem CO2 + H2O <-> H2CO3 <-> H+ + HCO3- Longen Nieren

Classificatie van zuur-base stoornissen Acidose vs. Alkalose pH 7,35 – 7,45 Metabool vs. Respiratoire HCO3 pCO2

Henderson-Hasselbalch vergelijking: Compensatie Henderson-Hasselbalch vergelijking: Prikkel tot compensatie neemt af naarmate de pH in de buurt van de normaalwaarde komt!!!

Respiratoire alkalose Respiratoire acidose Respiratoire alkalose Metabole acidose Metabole alkalose

RESPIRATOIRE ACIDOSE pH afgenomen pCO2 toegenomen Oorzaken? Hoe kan dit probleem worden opgelost? Oorzaken: opiaten, hersenletsel, circulatiestilstand, spierzwakte, COPD, aspiratie, pneumonie, ARDS/longoedeem

RESPIRATOIRE ALKALOSE pH toegenomen pCO2 afgenomen Oorzaken? Hoe kan dit probleem worden opgelost? Oorzaken: hyperventilatie, beginnende sepsis (kachel omhoog -> hypermetabolisme)

METABOLE ALKALOSE pH toegenomen HCO3 toegenomen Oorzaken? Hoe kan dit probleem worden opgelost? Oorzaken: verlies H+ (braken, maagzuigerij) retentie HCO3 (hypovolemie, diuretica)

METABOLE ACIDOSE pH afgenomen HCO3 afgenomen Oorzaken? Hoe kan dit probleem worden opgelost? Oorzaken: verhoogde consumptie bicarbonaat bij overmaat aan zuur (lactaatvorming) verlies bicarbonaat gastro-intestinaal nierinsufficientie

Analyse stap-voor-stap 1. Wat is de pH? Acidose indien pH < 7,35 Alkalose pH > 7,45 Indien pH = 7,35 - 7,45: is er een gecompenseerde acidose of alkalose? Lichaam compenseert nooit volledig. Is pH terug in normaalwaarde maar HCO3 en/of PCO2 verstoord, DUIDT DIT OP COMPENSATIE. 60

Analyse stap-voor-stap 2. Wat is de PaC02? Kan de PaC02 de pH verklaren? Zo nee, compensatie?

Analyse stap-voor-stap 3. Wat is de HCO3? Kan de HCO3 de pH verklaren? Zo nee, compensatie? 62

Analyse stap-voor-stap 4. Hoe is de oxygenatie? Met of zonder 02 63

Opmerkingen bij arteriële bloedgasanalyse Overcompensatie bestaat niet! Hoge chronische PaCO2 nooit snel corrigeren! Normale bloedgaswaarden (pH, PaCO2 en HCO3) sluit ernstige pathologie niet uit! Beoordelen in combinatie met aanvullende gegevens (klinisch beeld, labwaarden) Bij falende circulatie representeert de bloedgas niet de weefsel pH! Geen overcompensatie mogelijk bij spontaan ademde patient waarbij geen medicatie is toegediend. Compensatie brengt pH bij 7,40, maar nooit er voorbij. Wel overshot bij NaHCO3 en kunstmatige beademing. Snelle daling PCO2 bij hoog HCO3 geeft ook snelle daling PCO2 in liquor. Maar HCO3 daalt minder snel, daardoor cerebrale alkalose met risico van insulten, coma en dood. Tevsn bij snelle compensatie vasodillatatie en cerebrale vasoconstrictie. Ee Daarom bij reanimaties ed. beter om veneuze ph te nemen 64

Normaalwaarden pH 7,35 - 7,45 pCO2 4,6 - 6,0 kPa pO2 9,5 - 13,5 kPa HCO3- 21 - 25 mmol/l O2-sat. > 96% (>90%)

Oefenen bloedgassen pH PaC02 Pa02 HC03 7.39 5,8 11.8 25 pH 7,35 - 7,45 pCO2 4,6 - 6,0 kPa pO2 9,5 - 13,5 kPa HCO3- 21 - 25 mmol/l BE* -3,0 - 3,0 mmol/l O2-sat. > 96% (>90%) Normale bloedgas

Oefenen bloedgassen pH PaC02 Pa02 HC03 7.12 5.6 20.6 13 pH 7,35 - 7,45 pCO2 4,6 - 6,0 kPa pO2 9,5 - 13,5 kPa HCO3- 21 - 25 mmol/l BE* -3,0 - 3,0 mmol/l O2-sat. > 96% (>90%) Ongecompenseerd metabole acidose, hyperoxemie

Oefenen bloedgassen pH PaC02 Pa02 HC03 7.25 8.6 7.3 25 pH 7,35 - 7,45 pCO2 4,6 - 6,0 kPa pO2 9,5 - 13,5 kPa HCO3- 21 - 25 mmol/l BE* -3,0 - 3,0 mmol/l O2-sat. > 96% (>90%) Ungecompenseerde respiatoire acidose, met matige hypoxemie

Oefenen bloedgassen pH PaC02 Pa02 HC03 7.52 4.1 14 26 pH 7,35 - 7,45 pCO2 4,6 - 6,0 kPa pO2 9,5 - 13,5 kPa HCO3- 21 - 25 mmol/l BE* -3,0 - 3,0 mmol/l O2-sat. > 96% (>90%) Ongecompenseerde respiratoire alkalose met hyperoxemie

Oefenen bloedgassen pH PaC02 Pa02 HC03 7.55 5 13 32 pH 7,35 - 7,45 pCO2 4,6 - 6,0 kPa pO2 9,5 - 13,5 kPa HCO3- 21 - 25 mmol/l BE* -3,0 - 3,0 mmol/l O2-sat. > 96% (>90%) Ogecompenseerde metabole alkalose

Oefenen bloedgassen pH PaC02 Pa02 HC03 7.37 8.8 9 36 pH 7,35 - 7,45 pCO2 4,6 - 6,0 kPa pO2 9,5 - 13,5 kPa HCO3- 21 - 25 mmol/l BE* -3,0 - 3,0 mmol/l O2-sat. > 96% (>90%) Gecompenseerde respiratoire acidose met milde hypoxemie

Oefenen bloedgassen pH PaC02 Pa02 HC03 7.52 3.3 13.2 20 pH 7,35 - 7,45 pCO2 4,6 - 6,0 kPa pO2 9,5 - 13,5 kPa HCO3- 21 - 25 mmol/l BE* -3,0 - 3,0 mmol/l O2-sat. > 96% (>90%) Gedeeltelijk gecompenseerde respiratoire alkalose

Oefenen bloedgassen pH PaC02 Pa02 HC03 7.10 13.2 2.9 30 pH 7,35 - 7,45 pCO2 4,6 - 6,0 kPa pO2 9,5 - 13,5 kPa HCO3- 21 - 25 mmol/l BE* -3,0 - 3,0 mmol/l O2-sat. > 96% (>90%) Gedeeltelijk gecompenseerde respratoire acidose met ernstige hypoxemie

Oefenen bloedgassen pH PaC02 Pa02 HC03 7.25 5.6 6.5 18 pH 7,35 - 7,45 pCO2 4,6 - 6,0 kPa pO2 9,5 - 13,5 kPa HCO3- 21 - 25 mmol/l BE* -3,0 - 3,0 mmol/l O2-sat. > 96% (>90%) Gecombineerde metabole en respiratoire acidose met matige hypoxemie (bij pneumokokkenpneumonie)

Oefenen bloedgassen pH PaC02 Pa02 HC03 7.39 5 8.6 24 pH 7,35 - 7,45 pCO2 4,6 - 6,0 kPa pO2 9,5 - 13,5 kPa HCO3- 21 - 25 mmol/l BE* -3,0 - 3,0 mmol/l O2-sat. > 96% (>90%) Normaal zuur base evenwicht met milde hypoxemie

Oefenen bloedgassen pH PaC02 Pa02 HC03 7.60 3.2 17.3 22 pH 7,35 - 7,45 pCO2 4,6 - 6,0 kPa pO2 9,5 - 13,5 kPa HCO3- 21 - 25 mmol/l BE* -3,0 - 3,0 mmol/l O2-sat. > 96% (>90%) Acute respiratoire alkalose (bij hyperventilatie door angst) met hyperoxemie

Oefenen bloedgassen pH PaC02 Pa02 HC03 7.33 3.1 12.5 12 pH 7,35 - 7,45 pCO2 4,6 - 6,0 kPa pO2 9,5 - 13,5 kPa HCO3- 21 - 25 mmol/l BE* -3,0 - 3,0 mmol/l O2-sat. > 96% (>90%) Respiratoir gecompenseerde metabole acidose (bij nierinsufficiëntie)

Oefenen bloedgassen pH PaC02 Pa02 HC03 7.38 7.2 9 28 pH 7,35 - 7,45 pCO2 4,6 - 6,0 kPa pO2 9,5 - 13,5 kPa HCO3- 21 - 25 mmol/l BE* -3,0 - 3,0 mmol/l O2-sat. > 96% (>90%) Nog steeds respiratoire acidose, metabool gecompenseerd, met toename van de hyperkapnie pH 7,38 pCO2 7,2 kPa pO2 9,0 kPa HCO3- 28 mmol/l

Oefenen bloedgassen pH PaC02 Pa02 HC03 7.47 6.5 9.8 32 pH 7,35 - 7,45 pCO2 4,6 - 6,0 kPa pO2 9,5 - 13,5 kPa HCO3- 21 - 25 mmol/l BE* -3,0 - 3,0 mmol/l O2-sat. > 96% (>90%) Metabole alkalose, respiratoir gecompenseerd (bij hypokaliëmie en braken t.g.v. chemotherapie)

Anion-gap Anion-gap = Na+ - (Cl- + HCO3-).