Что в анализе газов крови измеряется, а что считается#
В бланке газов крови два десятка строк, у каждой единицы и референсный интервал. Электродами из них снимается меньше половины, остальное прибор считает по уравнениям. С этого различия начинается и сравнение моделей, и разбор спорного результата.
Государственный реестр медицинских изделий формулирует это прямо. В записи на анализатор GASTAT-Pro (РУ № РЗН 2024/23539) сказано, что прибор предназначен «для количественного измерения in vitro» pH, парциального давления кислорода и углекислого газа, концентраций натрия, калия, хлорида и кальция, гематокрита, «а также расчёта показателей газов крови»: гемоглобина, бикарбоната, избытка оснований, сатурации, содержания кислорода, остаточных анионов и ещё десятка производных величин, включая пересчёт на введённую температуру пациента.
Отсюда три следствия. Длина списка параметров о качестве прибора не говорит: расчётные строки производителю почти ничего не стоят и характеризуют прошивку, сравнивать модели надо по измеряемым аналитам. Расчётный показатель наследует ошибку измеренного: уехал pH, за ним поедут бикарбонат, избыток оснований и стандартный бикарбонат. Уравнения и константы у производителей свои, поэтому бикарбонат и BE на двух приборах при одной пробе различаются, и поломки за этим нет.
Без модуля CO-оксиметрии показатель sO2 прибор рассчитывает: выводит из pO2 и pH по стандартной кривой диссоциации гемоглобина. Кривая построена для гемоглобина без патологических фракций, поэтому при отравлении угарным газом или при метгемоглобинемии расчёт покажет высокое число на фоне гипоксии. Фракции гемоглобина различает только прямое спектрофотометрическое измерение.
Три типа сенсоров, которые работают в одном приборе#
В измерительном блоке работают три разных физических принципа. Кто из них за что отвечает, объясняет и стабильность отдельных параметров, и разную чувствительность к преаналитике.
Потенциометрия. Электрод измеряет разность потенциалов на мембране, избирательно проницаемой для одного иона; потенциал связан с активностью иона логарифмически, это уравнение Нернста. Так работает стеклянный электрод для pH и все ионоселективные электроды: натрий, калий, хлорид, ионизированный кальций. Сюда же относится электрод Северингхауса для pCO2: углекислый газ проходит сквозь газопроницаемую мембрану в тонкий слой бикарбонатного раствора и меняет его pH, а прибор снимает pH этого внутреннего раствора и пересчитывает в парциальное давление.
Амперометрия. Электрод Кларка для pO2 устроен иначе. На катод подают поляризующее напряжение; кислород, продиффундировавший через мембрану, восстанавливается на нём, и в цепи течёт ток, пропорциональный парциальному давлению кислорода. Прибор снимает здесь ток, потенциал в измерении не участвует. Отсюда две особенности pO2: сенсор сам потребляет кислород и потому чувствителен к перемешиванию и температуре, а его мембрана расходуется быстрее прочих деталей классической системы.
Кондуктометрия. Гематокрит газовые анализаторы чаще всего снимают по электропроводности пробы: плазма проводит ток, клеточная масса почти нет, и долю клеток прибор выводит из сопротивления столбика крови. Из трёх принципов этот уязвимее всех. На результат влияет концентрация белка и электролитов, поэтому при тяжёлой гипопротеинемии или после массивной инфузии кристаллоидов кондуктометрический гематокрит расходится с центрифужным и гематологическим.
Ионоселективный электрод видит свободный ион; кальций, связанный с альбумином, для него невидим. Связывание зависит от pH: алкалоз уводит кальций на белок, ацидоз освобождает. Поэтому рядом с измеренным Ca2+ в бланке печатают расчётный cCa2+ (7.4), приведённый к pH 7,4. Формулы пересчёта общего кальция биохимии в ионизированный дают правдоподобное и неверное число. Клиническую трактовку электролитов разбирает статья про калий, натрий и хлор.
Прямая и непрямая потенциометрия: откуда берётся расхождение#
Самый частый спорный звонок из реанимации звучит так: «У вас натрий 128, а на газах 138, кому верить?» Верить чаще всего можно обоим: приборы измеряют в разных фазах пробы.
Газовый анализатор работает методом прямой потенциометрии: цельная кровь идёт на электрод неразведённой, и прибор видит активность иона в воде плазмы. Биохимический анализатор с ISE-модулем чаще использует непрямую потенциометрию: сыворотку или плазму разводят буфером примерно в десять раз, а результат пересчитывают на весь объём пробы, включая долю, занятую белками и липидами.
В норме вода занимает около 93 % объёма плазмы, оставшиеся 7 % приходятся на белки и липиды; на этом допущении пересчёт и построен. Рост неводной фазы допущение ломает, и такой сбой называют эффектом исключения объёма. Долю воды приближённо описывает уравнение Ваугха: % воды = 99,1 − 0,73 × белок (г/дл) − 1,03 × липиды (г/дл).
| Ситуация | Прямая потенциометрия (газовый анализатор) | Непрямая потенциометрия (биохимия с ISE) |
|---|---|---|
| Проба | Цельная кровь без разведения | Сыворотка или плазма, разведение около 1:10 |
| Что видит электрод | Активность иона в воде плазмы | Ту же активность, но результат пересчитывается на весь объём |
| Норма (вода около 93 %) | Совпадение в пределах методической разницы | Совпадение в пределах методической разницы |
| Тяжёлая гиперлипидемия, парапротеинемия | Результат не смещается | Ложно низкий натрий |
| Пример: доля воды упала до 85 % | 150 ммоль/л | 127,5 ммоль/л |
| Осмоляльность в этом примере | Нормальная: этим псевдогипонатриемия и отличается от истинной | |
* Числовой пример и уравнение доли воды плазмы приведены по обзорной публикации о псевдогипонатриемии в журнале acutecaretesting.org. Величина расхождения в конкретной паре приборов зависит от их калибровки: сравнимость прямой и непрямой методик устанавливают измерением одних и тех же проб, это стандартная процедура верификации методики.
Натрий на газовом анализаторе заметно выше, чем на биохимическом, осмоляльность в норме: вероятна псевдогипонатриемия. Так бывает при гипертриглицеридемии на фоне диабетического кетоацидоза и острого панкреатита, при миеломе и макроглобулинемии с высоким белком, при обструктивных заболеваниях печени. Клиницисту в такой ситуации отвечают «перемерьте прямым методом»; именно так рекомендуют разбирать дизнатриемии международные профессиональные организации, включая IFCC.
Преаналитика: что каждая ошибка делает с результатом#
Проба на газы крови начинает меняться сразу после отделения от пациента, и меняется в предсказуемую сторону. Ни одной такой ошибки анализатор не заметит: он выдаст правдоподобное число без единого флага.
Шприц и антикоагулянт. Регистрационная запись на анализатор газов крови называет антикоагулянт прямо: сбалансированный литий-гепарин, сухой (лиофилизированный), в заводском шприце. Набранный вручную жидкий гепарин разводит плазменную фазу пробы. При разведении свыше 10 % pCO2 теряет около 1 % на каждый процент разбавления: проба с исходным pCO2 51 мм рт. ст. даёт 44, 39 и 31 мм рт. ст. при разведении 10, 20 и 40 %. Безопасный порог лежит ниже 5 %. Второй эффект гепарина, связывание кальция, смещает ионизированный кальций примерно на 0,03 ммоль/л при 15 МЕ/мл, на 0,15 при 50 МЕ/мл и на 0,19 ммоль/л при 100 МЕ/мл. Поэтому руководства CLSI требуют сухой гепарин, а для кальция составы, сбалансированные по кальцию.
Пузырёк воздуха. Работа 2024 года в Journal of Medical Biochemistry измерила его цену: 0,2 мл воздуха в шприце с 1,0 мл крови через 15 минут дали рост pO2 на 10,8 %, расчётной сатурации на 11,2 %, падение pCO2 на 4,8 %, рост гематокрита на 2,7 % и снижение ионизированного кальция на 1,3 %. Калий, хлорид, глюкоза и лактат в том же эксперименте остались прежними. Авторы советуют удалять пузырёк сразу после забора; шприц, пришедший в лабораторию с воздухом, отрабатывают подавлением выдачи уязвимых показателей, оговорка в бланке задачу не решает.
Время и температура. Клетки крови продолжают дышать в шприце. Ориентир CLSI: пластиковый шприц держат при комнатной температуре и измеряют в течение 15 минут, если нужен pO2, и в течение 30 минут в остальных случаях. Ледяная вода годится для стеклянного шприца, с ним срок растягивается до 60 минут. Пластиковый шприц на льду хуже, чем без льда: полимер проницаем для газов, охлаждение снижает потребление кислорода клетками, но ускоряет его диффузию снаружи внутрь, и pO2 растёт быстрее. При выраженном лейкоцитозе пробу измеряют у постели пациента немедленно, лейкоциты съедают кислород за минуты.
Шприц с сухим сбалансированным литий-гепарином, заполненный до метки. Пузырёк удаляют в первые секунды. Перед подачей пробу перемешивают переворачиванием и прокатыванием: осевший эритроцитарный столбик занижает гематокрит и гемоглобин. Время доставки записывают в журнал в минутах, которые можно проверить.
Как читать бланк: КОС на пальцах#
Бланк выдаёт лаборатория, трактует клиницист, но объяснять логику регулярно приходится заведующему КДЛ, особенно когда результат вызывает недоверие. Порядок разбора один и тот же, четыре шага.
| Показатель | Артериальная кровь | Что означает отклонение |
|---|---|---|
| pH | 7,35–7,45 | Ниже границы ацидемия, выше алкалемия. Первый вопрос всегда к нему |
| pCO2 | 35–45 мм рт. ст. | Дыхательный компонент: рост означает гиповентиляцию, падение гипервентиляцию |
| HCO3− | 22–26 ммоль/л | Метаболический компонент; величина расчётная |
| BE | −2…+2 ммоль/л | Дефицит или избыток оснований; тоже расчётный |
| pO2 | 80–100 мм рт. ст. | Оксигенация; трактуется только вместе с долей кислорода во вдыхаемой смеси |
| sO2 | 95–98 % | Расчётная оценка по кривой диссоциации, если нет CO-оксиметрии |
| Анионный промежуток | около 12 ± 2 ммоль/л | Разделяет метаболические ацидозы на два больших класса |
* Референсные интервалы приведены по клиническим руководствам по кислотно-основному состоянию и даны как ориентир. В бланке должны стоять интервалы, заявленные в инструкции к вашему картриджу или методике и утверждённые в лаборатории; для венозной и капиллярной крови они отличаются.
Шаг первый, pH: ацидемия или алкалемия. Шаг второй, источник сдвига: если со сдвигом pH по смыслу совпадает pCO2, нарушение дыхательное, если бикарбонат, метаболическое. Шаг третий, компенсация: организм тянет pH обратно, но через середину никогда не перетягивает. Ожидаемую компенсацию при метаболическом ацидозе даёт правило Винтера: pCO2 = 1,5 × HCO3− + 8 ± 2. Фактический pCO2 выше расчётного означает добавочный дыхательный ацидоз, ниже расчётного дыхательный алкалоз. Так находят смешанные нарушения, которые по одному pH не видны.
Шаг четвёртый, анионный промежуток: AG = Na+ − (Cl− + HCO3−). Высокое значение означает, что в крови появилась неизмеряемая кислота: лактат, кетоны, продукты почечной недостаточности или отравления. Промежуток в границах нормы при ацидозе указывает на потерю бикарбоната, то есть на диарею, почечный канальцевый ацидоз, избыток хлоридов при инфузии. При гипоальбуминемии промежуток занижается: на каждый 1 г/дл альбумина ниже 4 г/дл к результату добавляют около 2,5 ммоль/л. Без этой поправки лактат-ацидоз у реанимационного пациента с низким альбумином легко пропустить.
Картридж против классических электродов и почему прибор стоит не в лаборатории#
Требование «результат за минуты» отменяет саму идею транспортировки пробы. Анализаторы газов крови ставят в реанимации, операционной и роддоме, и место установки меняет конструкцию прибора вместе с порядком обслуживания.
Классический измерительный блок собран из отдельных электродов: pH, pCO2, pO2 и ISE, каждый со своей мембраной, электролитом и графиком замены, плюс бутыли калибровочных растворов. Такая архитектура даёт низкую стоимость анализа при большом потоке, но требует ежедневного обслуживания и человека, который умеет менять мембрану и понимает, почему поплыл дрейф.
Картриджная архитектура переносит всю расходную часть внутрь одноразового блока. В анализаторе GASTAT-navi сенсоры и калибратор сидят в самом картридже: одноточечная калибровка идёт перед каждым измерением и занимает 120 секунд из 165 секунд полного цикла, оставшиеся 45 секунд уходят на анализ. Проба: 200 мкл цельной крови без центрифугирования и разведения. Прибор весит 1,4 кг, работает от сети или от батареи и хранит 1000 измерений. Порядок работы с ним по шагам — прогрев карты из холодильника, 180 секунд на введение пробы после калибровки, значения по умолчанию и коды ошибок — разобран по руководству пользователя в статье про инструкцию к GASTAT-navi.
| Картридж | Измеряемые параметры | Диапазоны измерения |
|---|---|---|
| Card 091 | pH, pCO2, pO2, Hct | pH 6,8–8,0; pCO2 10–200 мм рт. ст.; pO2 20–160 мм рт. ст.; Hct 15,0–75,0 % |
| Card 092 | pH, pCO2, pO2, Na+, K+, Hct | дополнительно Na+ 80–200 ммоль/л; K+ 1–12 ммоль/л |
| Card 093 | pH, pCO2, Na+, K+, Ca2+, Hct | дополнительно Ca2+ 0,25–5,0 ммоль/л; pO2 не определяется |
* Данные карточки товара. В составе регистрационного удостоверения ФСЗ 2011/09441 перечислены измерительные картриджи 091, 092, 093, 094, 095 и 981–985, а также калибровочные растворы Gastrol и Gastrol ISE в исполнениях на один и на три уровня. Доступные исполнения и набор расчётных показателей конкретного картриджа сверяйте по инструкции к своей партии: если картридж не измеряет pO2, ни сатурацию, ни альвеолярно-артериальную разницу выводить не из чего.
Хранение картриджей планируют отдельно: два месяца при комнатной температуре или год в холодильнике, причём режимы разрешено чередовать. Для расходников такая гибкость редкость, а расход на квартал вперёд угадывается плохо. Расходную часть подробно разбирает материал про расходные материалы для GASTAT-navi.
Анализатор уезжает в отделение, лаборатория за ним остаётся. ГОСТ Р ИСО 15189-2024, действующий с 10 января 2025 года, распространяет требования к качеству и компетентности на исследования по месту нахождения пациента: он вобрал в себя прежний ГОСТ Р ИСО 22870 и заменил его. Практический минимум складывается из назначенных и обученных операторов с допуском, журнала контрольных материалов на каждой партии картриджей, разбора отклонений и участия во внешней оценке. Как выстроить систему, показывает статья про контроль качества в лаборатории.
