СОВРЕМЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ АНАЛИЗА КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО БАЛАНСА, ГАЗОВ КРОВИ И ДРУГИХ ПАРАМЕТРОВ ЛАБОРАТОРНОЙ ЭКСПРЕСС ДИАГНОСТИКИ НЕОТЛОЖНЫХ СОСТОЯНИЙ

СОВРЕМЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ АНАЛИЗА КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО БАЛАНСА, ГАЗОВ КРОВИ И ДРУГИХ ПАРАМЕТРОВ ЛАБОРАТОРНОЙ ЭКСПРЕСС ДИАГНОСТИКИ НЕОТЛОЖНЫХ СОСТОЯНИЙ

«Анализ газов крови и рН оказывает наиболее прямое
и важное воздействие на лечение больного, чем любое
другое лабораторное исследование»
Национальный комитет по Клиническим Лабораторным
Стандартам (NCCLS, Document C 27-A, Approved
Guideline, April, 1993)

Сакраментальная фраза из Документа международной согласительной комиссии – Национального комитета по Клиническим Лабораторным Стандартам взята в качестве эпиграфа к данной главе в силу того, что такие три измеряемых параметра как рН, рО2, рСО2 артериальной крови уже более полувека остаются “золотым стандартом” лабораторной экспресс диагностики или STAT-анализа неотложных состояний (STAT- Short-Turn-Around Time). Поэтому, основным анализатором в экспресс лаборатории остается анализатор КОС и газов крови.

Эра современной лабораторной экспресс диагностики неотложных состояний связана с пандемией полиомиелита в 50-х г.г. 20-ого века, массовым поступлением больных с необходимостью проведения длительной ИВЛ. Это в свою очередь явилось стимулом для разработки анализаторов для измерения основных параметров КОС и газов крови: рН, рО2, рСО2 в артериальной крови. Содружество врачей (группа доктора Пола Аструпа) и инженеров компании “Радиометр” (Дания) обеспечило создание первых анализаторов газов крови и КОС уже в 50-х г.г. В замечательной книге Пола Аструпа и Джона Северингхауса “The History of Blood Gases, Acids and Bases” описывается работа Университетской клиники г. Копенгагена по приему пострадавших от пандемии с бульбарными нарушениями и параличом дыхательных мышц. В сутки поступало до 10 подобных больных, рекрутировались все ординаторы, интерны, студенты для проведения ИВЛ первыми несовершенными вентиляторами, включая мешки АМБУ с адсорберами. В лаборатории же Пола Аструпа круглосуточно проводился анализ газов крови и базовых параметров КОС. Первые несовершенные анализаторы с большим перечнем ручных процедур тем не менее должны были отвечать требованиям экспресс диагностики неотложных состояний или так называемого STAT-анализа:

• короткий цикл измерения 1-2 минуты
• быстрое получение результата от момента принятия решения о выполнении анализа до получения распечатки данных 5-10 минут
• минимальный объем пробы крови до 200 мкл, учитывая необходимость достаточно частого повторения забора пробы.

Эти требования в дальнейшем сохранились и для последующих поколений анализаторов, выполняющих уже более широкий спектр измерений параметров STAT-анализа. Развитие анестезиологии и реаниматологии, попытки замещения наряду с функцией дыхательной системы функции почек и появление отделений гемодиализа стимулировало разработку электролитных электродов. В состав газоанализаторов были включены ион-селективные электроды с возможностью измерения в той же микропробе цельной крови таких параметров, как сК, cNa, cCa, cCl. Были созданы также литиевый и магниевый электроды. Но так как литий остается наиболее востребованным лишь в ургентной психиатрии, а магниевый электрод при интересе к этому параметру ряда специалистов, достаточно нестабилен и противоречив, к принятым в медицинской практике параметрам STAT-анализа были причислены четыре вышеназванных электролита.

Традиционный параметр лабораторной экспресс диагностики для диабетиков – уровень глюкозы в крови оказался интересным для интенсивистов как показатель оценки уровня стресс-реакции в критическом состоянии. Наиболее показательна в этом плане работа бельгийских авторов, проиллюстрировавших на большой группе больных в критическом состоянии ценность уровня глюкозы как показателя стресс-реакции и необходимость поддерживать этот параметр в пределах нормы, то есть на уровне 4-6 ммоль/л.

При необходимости оценки риска развития гипоксии или “задолженности” тканей по кислороду решающим становится такой современный маркер уровня гипоксии, как уровень лактата в крови [3]. Впервые возможность определения уровня лактата в крови млекопитающих продемонстрировал Gaglio в 1886 году. Определение занимало несколько дней и требовало около 200 мл крови животного. В 1940 году Barker и Summerson существенно упростили методику, что позволило Broder и Weil в 1964 году сделать заключение о корреляции между уровнем лактата крови и тяжестью шока. Значение уровня лактата крови в оценке шоковых больных требовало применения метода в режиме STAT-анализа из небольшой пробы цельной крови в комплексе с показателями КОС, электролитного баланса и кислородного статуса. Эти проблемы стали решаемы с развитием амперометрического, энзиматического метода с применением субстрат-специфического электрода. Работами ряда авторов доказана роль уровня лактата крови у критических больных в качестве:

• показателя кислородной задолженности тканей
• показателя эффективности проводимой терапии
• прогностического признака неблагоприятного исхода.

Доказана роль лактата в качестве показателя кислородной задолженности тканей при:
интенсивных физических упражнениях
циркуляторном шоке (геморрагическом, кардиогенном, септическом)

• остановке сердца
• выраженной гипоксемии
• выраженной анемии
• больших судорожных припадках
• астматическом статусе
• отравлении моноксидом углерода
• сепсисе
• дефиците витамина В1
• определенных типах опухолей
• ряде заболеваний печени
• врожденных метаболических нарушениях
• отравлении рядом веществ (этанолом, метанолом, метформином, этиленгликолем).

Наиболее же интересны накапливаемые данные о значении лактата в качестве прогностического признака неблагоприятного исхода шока. Рядом авторов доказано более раннее повышение лактата по сравнению с другими показателями развивающегося шока (гипотония, олигурия, снижение рН и др.). Также отмечена четкая корреляция между уровнем лактата крови у критических больных и уровнем смертности.

Повышенный лактат является признаком гипоксии тканей. Информацию же об уровне нарушения транспорта кислорода к клетке дают параметры ко-оксиметрии – оптической технологии, основанной на методе абсорбционной спектрофотометрии и включенной технологически в современные газоанализаторы. Основными параметрами оценки транспорта кислорода, измеренными ко-оксиметром, являются:

• общая концентрация гемоглобина в крови ctHb (референтный уровень для взрослых мужчин 8,4-10,9 ммоль/л; для женщин 7,4-9,9 ммоль/л).
• измеренная сатурация или насыщение гемоглобина кислородом SO2% - 95-99%.

Относительно последнего параметра необходимо помнить о пределах его достоверности. Показатель SO2% адекватен при отсутствии в крови дисгемоглобинов (карбоксигемоглобина- COHb, метгемоглобина- MetHb, фетального гемоглобина- FHb и др.). При наличии в крови дисгемоглобинов, не способных переносить кислород и резко сдвигающих кривую диссоциации оксигемоглобина (КДО) влево, заключение врача о риске развития гипоксии на основании уровня SO2% может оказаться дезориентирующим. Обычно измеряемый с помощью одноволновой эмиссионной пульсоксиметрии параметр SO2% определяется соотношением оксигемоглобина (O2Hb) и суммы окси- и деоксигемоглобина (HHb). При наличии дисгемоглобинов адекватным для оценки риска развития гипоксии будет такой показатель, как фракция O2Hb, измеряемый с помощью многоволнового ко-оксиметра:

cO2Hb

FO2Hb = ------------------------------------------------------

cO2Hb + cHHb + cCOHb + cMetHb

Расчетным показателем транспорта кислорода кровью является содержание или концентрация кислорода в артериальной крови ctO2 (референтный уровень для взрослых мужчин 8,4-9,9 ммоль/л; для женщин 7,1-8,9 ммоль/л).

Для суждения о последнем звене транспорта кислорода - доступности кислорода для тканей выведен расчетный показатель р50 – напряжение полунасыщения или напряжение О2 при 50% десатурации крови. Референтный уровень р50 для взрослых 24-28 мм Hg. Показатель р50 выражает аффинитет гемоглобин-кислород, определяемый положением КДО. Факторы, сдвигающие КДО влево с соответствующим снижением р50 (метаболический алкалоз, гипокапния, гипотермия, гипофосфатемия, наличие дисгемоглобинов), увеличивают аффинитет гемоглобин-кислород и, следовательно, затрудняют освобождение кислорода в тканях. Факторы, сдвигающие КДО вправо с соответствующим повышением значения р50 (метаболический ацидоз, гиперкапния, гипертермия, увеличение концентрации 2,3-ДФГ), облегчают освобождение кислорода в тканях. Роль дисгемоглобинов в положении КДО и соответственно в процессе отдачи кислорода тканям и развитии гипоксии требует определения их фракций в целом ряде клинических дисциплин. Например, трудно себе представить адекватную работу ожогового центра без FCOHb, центра токсикологии без FmetHb, современной реанимации новорожденных без FCOHb, FmetHb, FHbF. Определение всех перечисленных фракций дисгемоглобинов в реанимации новорожденных крайне важно в силу незрелости ферментных систем (в том числе карбокси- и метгемоглобинредуктазы). Даже при отсутствии контакта с угарным газом или метгемоглобинобразующими ядами у недоношенных новорожденных могут быть значительно повышены FCOHb, FmetHb.

Современная концепция лабораторной экспресс диагностики неотложных состояний основана на понятии РОСТ (Point-of-Care-Testing), то есть на анализе “непосредственно у постели больного”. В интенсивной практике концепция РОСТ подразумевает инсталляцию и работу анализаторов КОС, газов крови, электролитов, метаболитов (глюкозы, лактата), ко-оксиметров непосредственно в операционной, отделении реанимации, отделении гемодиализа и т.д.

Следующие характеристики современных анализаторов отвечают этим требованиям:

• портативность
• простота обслуживания
• программное обеспечение/информационные технологии
• малый объем пробы крови
• получение результата измерения в течение 1-2 минут после введения пробы

Таблица 1. Сравнительная характеристика условий работы анализаторов
в лаборатории и в режиме РОСТ

Новый режим работы анализаторов в практике РОСТ возможно обеспечить с необходимым условием сохранения качества проводимых измерений только с применением информационных технологий.

Современные информационные технологии в составе анализаторов позволяют:

• создавать и обрабатывать обширную базу данных
• быстро в режиме on-line передавать обработанную информацию лечащему врачу (с включением анализаторов в LIS/HIS системы)
• проводить дистанционное обслуживание анализаторов
• автоматизировать контроль качества.

Наибольшими коммуникативными возможностями в настоящее время, наряду с простотой в обслуживании, обладают анализаторы газов крови АBL800 серии производства датской компании “Радиометр” с программным обеспечением на базе Windows XP, поддерживающим ТСР/IP протокол с с возможностью включения анализатора в сеть интернет.

При выборе современного газоанализатора специалисты, администраторы ЛПУ должны учитывать следующие основные моменты:

1). ИЗМЕРЯЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ:

Измерение трех параметров “золотого стандарта” рН, рО2, рСО2 артериальной крови необходимо при наличии хирургической активности в ЛПУ, проведении оперативных вмешательств под общей анестезией с ИВЛ; проведении продленной ИВЛ в послеоперационном периоде; наличии интенсивных коек в ЛПУ. В большинстве развитых стран необходимость измерения этих параметров закреплена законодательно как непреложный стандартный минимум. В частности, рСО2 необходимо для констатации диагноза “смерть мозга”.Потребность подобных стационаров решается инсталляцией базовых моделей газоанализаторов. Например, ABL5 компании “Радиометр”, Compact компании “Рош” или Bayer248 компании “Байер”.

(Рис.1 Анализатор газов крови АBL5, “Радиометр” (Дания)

Замещение функции почек, создание отделений гемодиализа, применение методов экстракорпоральной детоксикации – гемосорбции, ультрагемофильтрации и др. требует проведения контроля основных электролитов (K, Na, iCa, Cl) в режиме STAT-анализа. В подобных случаях инсталлируются модели среднего класса, сочетающие в себе газоанализатор и электролитный анализатор, например, ABL555 компании “Радиометр”. Компоновка анализатора позволяет включить также один из метаболитов (глюкозу или лактат) в спектр измеряемых параметров.

Рис.2 Анализатор ABL555, “Радиометр” (Дания)

Поступление больных с полиорганной недостаточностью, шоком различной этиологии, то есть пациентов с системной гипоксией разного генеза, требует документального подтверждения кислородного статуса. Параметры кислородного статуса могут быть получены при включении в состав газоанализатора так называемого ко-оксиметра, то есть оптической системы для измерения параметров ко-оксиметрии (ctHb, SO2%, FO2Hb, FHHb, FCOHb, FmetHb, FHbF) наряду с традиционными параметрами STAT-анализа из одной микропробы цельной крови. Анализатором, измеряющим параметры КОС, электролиты, метаболиты (глюкоза, лактат), параметры ко-оксиметрии является, например, ABL835 производства компании “Радиометр” (Дания). Современный 128-волновой ко-оксиметр, включенный в состав анализатора, позволяет в той же микропробе крови измерить количественно общий билирубин – показатель, необходимый в STAT-анализе в трансплантологии, реанимации новорожденных, развитии острой печеночной недостаточности у критических больных.

 (Рис.3 Анализатор ABL800 серии, “Радиометр” (Дания)

2) РЕЖИМ РАБОТЫ АНАЛИЗАТОРА:

При выборе газоанализатора специалист должен отчетливо представлять - в каком режиме будет работать оборудование . Если анализатор устанавливается стационарно и должен работать постоянно исходя из ежедневной потребности 10-20 и более измерений в сутки, целесообразно остановиться на так называемой “классической” модели, что предполагает наличие:

• долгоживущих стабильных электродов (желательно с гарантией от производителя не менее одного года; что, в свою очередь, наиболее актуально для метаболитных электродов глюкозы и лактата)
• упаковку жидких реагентов с возможностью использования каждого реагента “до донышка”
• калибровочных газов в баллонах (обеспечивающих наиболее точные результаты калибровок по летучим газам О2 и СО2).

Соблюдение указанных принципов по данным различных производителей обеспечивает стоимость проведения одной пробы в пределах от 0,5 до 1,0 дол. США.

Применение паковых моделей, когда жидкие реагенты упакованы в контейнеры в смеси с летучими газами, а тем более картриджных моделей с применением вместо долгоживущих электродов одноразовых картриджей или сенсорных кассет, рассчитанных на определенное число измерений, может быть оправдано при необходимости соблюдения таких параметров как:

• портативность и мобильность
• возможность работать автономно от электрической сети.

Работа этих портативных анализаторов связана со стоимостью проведения одной пробы не менее 3,0 дол. США, а при применении одноразовых кассет выше 7-10 дол. США.

Работа мобильных анализаторов также связана с рядом проблем по логистике:

• пакеты с эквилибрированными жидкими реагентами и газами имеют ограниченные сроки хранения
• сенсорные кассеты ряда производителей требуется хранить в холодильнике.

Поэтому, работа этих дорогостоящих по расходным материалам систем может быть оправдана в определенных условиях: авиатранспортная медицина, мобильные реанимационные бригады, развертывание полевых госпиталей и т.д. Тем не менее в последние годы эти портативные анализаторы становятся все более популярными в стационарах: кардиохирургических, нейрохирургических клиниках; в стационарах других профилей при условии работы анализатора согласно концепции РОСТ непосредственно в отделении реанимации, в операционной, в отделениях гемодиализа. Примером подобного анализатора может служить ABL77 производства компании “Радиометр”.

(Рис.4 Анализатор ABL77, “Радиометр” Дания)

При сохранении таких качеств как портативность и мобильность, работа от сети и автономно от аккумуляторной батареи анализатор измеряет широкий спектр параметров: pH, pO2, pCO2, K, Na, Ca, Cl, Hct и рассчитывает до 42 параметров, включая такие ценные параметры в оценке критического больного как Anion Gap, ctO2, SO2%, ctHb, , pO2 (A-a), RI

В последние годы был разработан уникальный анализатор КОС, газов крови и ко-оксиметрии NPT7. Работа анализатора полностью базируется на оптической технологии, что обусловливает отсутствие газов и жидких реагентов. Уникальна логистика анализатора и единственного расходного материала – картриджа на 30 измерений. Срок хранения картриджа - 2 года при комнатной температуре и 3 месяца после инсталляции в анализатор. Вышесказанное, а также отсутствие проблем в обслуживании анализатора делают его незаменимым для работы в отдаленных регионах и в клиниках с небольшим числом измерений в день.

(Рис.5 Анализатор NPT7, “Радиометр” (Дания)

Библиография:

1. Poul Astrup, John Severinghaus “The History of Blood Gases, Acids and Bases” Munksgaard, 1986
2. Green Van Den Berghe et al. “Intensive Insulin Therapy in Critically Ill Patients”. – N Engl J Med., Vol.35, N19, Nov.8, 2001, pp 1359-1367.
3. Торшин В.А. “Уровень лактата крови как показатель STAT-анализа”, - Лаборатория, №4, 2001, стр.17.
4. John Toffaletti “Blood Lactate: Biochemistry, Laboratory Methods and Clinical Interpretations. Critical Reviews in Clinical laboratory Sciences”.- Vol.28, Issue 4; 1991, pp 253-268.
5. Javier Aduen et al “The Use and Clinical Importance of Substrate-Specific Electrode for Rapid Determination of Blood Lactate Concentrations”. JAMA, Vol.272, December, 7, 1994.
6. Челноков С.Б. и соавт. “Случай тяжелой метгемоглобинемии у недоношенного новорожденного ребенка”.- Вестник интенсивной терапии, №2, 2002, стр. 18-21.
7. Blick K.E. “Information Management for Point-of-Care/Critical Care Testing”.- Blood Gas News, 2000, Vol.9, 1, pp 4-13.