Podstawy monitorowania utlenowania organizmu i pulsoksymetria u dzieci.docx

Medycyna Praktyczna - portal dla lekarzy

Podstawy monitorowania utlenowania organizmu i pulsoksymetria u dzieci

ABC zabiegów diagnostycznych i leczniczych w pediatrii
Odcinek 27: Podstawy monitorowania utlenowania organizmu i pulsoksymetia u dzieci

dr med. Ewa Cichocka-Jarosz, dr med. Przemko Kwinta, dr med. Janina Lankosz-Lauterbach z Katedry Pediatrii Wydziału Lekarskiego Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie
dr hab. med. Henryk Mazurek
Kierownik Kliniki Pneumonologii i Mukowiscydozy Instytutu Gruźlicy i Chorób Płuc w Rabce-Zdroju
Data utworzenia: 24.11.2005
Ostatnia modyfikacja: 01.09.2011
Opublikowano w Medycyna Praktyczna Pediatria 2005/05

Utlenowanie organizmu pozwalają określić takie parametry, jak: ciśnienie parcjalne (prężność) tlenu (PaO2) oraz wysycenie hemoglobiny krwi tętniczej tlenem (SaO2). Ciśnienie parcjalne odzwierciedla zawartość tlenu w osoczu, natomiast wysycenie - utlenowanie zawartej w erytrocytach hemoglobiny. U dzieci podczas oddychania powietrzem atmosferycznym PaO2 krwi tętniczej jest większe niż u dorosłych. Wzajemną zależność pomiędzy PaO2 krwi tętniczej a wiekiem przedstawiono na rysunku 1.[1] Wysycenie hemoglobiny krwi tętniczej tlenem (SaO2) zależy między innymi od: PaO2, stężenia 2,3-difosfoglicerynianu (2,3-DPG) w erytrocytach, pH krwi i temperatury ciała. Zależność pomiędzy SaO2 a PaO2 w organizmie przy pH krwi równym 7,4 i temperaturze ciała wynoszącej 37°C przedstawia krzywa dysocjacji oksyhemoglobiny (p. rys. 2.).[2,3] Odpowiadające wartości liczbowe obu parametrów przedstawiono w tabeli.[4] W celu utrzymania dostatecznej dostawy tlenu do tkanek PaO2 krwi tętniczej nie powinno być mniejsze niż 70 mm Hg, a odpowiadające mu wysycenie nie mniejsze niż 85%. Mniejsze wartości u dzieci bez siniczej wady serca stanowią wskazanie do tlenoterapii.[3] Oceniając kształt krzywej dysocjacji oksyhemoglobiny (litera S), można zauważyć, że:[5]

Tabela. Zależność pomiędzy wysyceniem hemoglobiny tlenem (SaO2) a ciśnieniem parcjalnym tlenu we krwi tętniczej (PaO2) przy pH krwi równym 7,4 i temperaturze ciała wynoszącej 37°C

Rys. 1. Zależność pomiędzy ciśnieniem parcjalnym tlenu we krwi tętniczej a wiekiem

Rys. 2. Krzywa dysocjacji oksyhemoglobiny

1. Istnieją niewielkie różnice w zawartości tlenu w hemoglobinie w zakresie ciśnień parcjalnych tlenu 70-100 mm Hg (przy PaO2 równym 70 mm Hg wysycenie hemoglobiny wynosi 93%, a przy PaO2 100 mm Hg odpowiednio 97%). Przy prawidłowym stężeniu hemoglobiny we krwi tlenoterapia mająca na celu zwiększenie wysycenia hemoglobiny tlenem do 100% nie poprawia dystrybucji tlenu do tkanek, a jedynie może zwiększyć ryzyko powikłań wynikających ze zwiększenia PaO2.

2. Spłaszczenie krzywej u podstawy i szczytu, a stromy odcinek w części środkowej powodują, że zmiana PaO2 o 30 mm Hg w zakresie 40-70 mm Hg drastycznie zmienia zawartość tlenu w hemoglobinie, ale ta sama zmiana w zakresie 70-100 mm Hg jest klinicznie prawie nieistotna.

3. Krzywa dysocjacji oksyhemoglobiny zależy między innymi od pH krwi, ciśnienia parcjalnego CO2 i temperatury ciała. Jednym ze sposobów oceny zdolności wiązania tlenu przez hemoglobinę jest obserwacja zmian parametru P50. Mianem P50 określa się ciśnienie parcjalne tlenu, przy którym połowa Hb jest wysycona tlenem (tzn. SaO2 = 50%). Prawidłowo P50 wynosi 27 mm Hg. Zwiększenie P50 wskazuje na przesunięcie krzywej dysocjacji oksyhemoglobiny w prawo i zmniejszenie powinowactwa hemoglobiny do tlenu. Stan taki występuje między innymi w kwasicy, hipertermii i hiperkapnii. P50 mniejsze od 27 mm Hg wskazuje na przesunięcie krzywej dysocjacji oksyhemoglobiny w lewo i zwiększenie powinowactwa do tlenu (np. w zasadowicy, hipotermii, przy dużej zawartości hemoglobiny płodowej, niedoborze 2,3-DPG w erytrocytach, w czasie pobytu na obszarach wysoko położonych).

Techniki pomiaru utlenowania

Do technik pomiarowych utlenowania należą badania inwazyjne in vitro z pobraniem próbek krwi oraz badania in vivo. Wśród badań in vitro wymienia się:[2,6]

1. gazometrię krwi tętniczej, w której prawidłowo przy oddychaniu tlenem atmosferycznym pH wynosi 7,35-7,45, ciśnienie parcjalne CO2 35-45 mm Hg, a PaO2 co najmniej 70 mm Hg;
2. gazometrię arterializowanej krwi włośniczkowej, która w porównaniu z gazometrią tętniczą wykazuje mniejsze pH i większe ciśnienie parcjalne CO2 (oraz mniejsze ciśnienie parcjalne tlenu). Prawidłowe wartości to: pH 7,3-7,35, ciśnienie parcjalne CO2 40-45 mm Hg, a tlenu 40-60 mm Hg;
3. gazometrię żylną, która pozwala sprawdzić pH i ciśnienie parcjalne CO2, ale nie utlenowanie. Ciśnienie parcjalne tlenu we krwi żylnej może być użytecznym wskaźnikiem aktualnej relacji pomiędzy perfuzją a utlenowaniem tkanek. Prawidłowe wartości gazometrii żylnej to: pH 7,25-7,3, ciśnienie parcjalne CO2 45-50 mm Hg, a ciśnienie parcjalne tlenu 30-45 mm Hg.

Pomiary ciśnienia parcjalnego tlenu można także wykonywać in vivo za pomocą:[6]
1. wewnątrznaczyniowej elektrody tlenowej;
2. przezskórnej elektrody tlenowej (wadą tej metody jest możliwość nadmiernego ogrzania, obrzęku lub oparzenia skóry; dodatkowo wymagana jest codzienna kalibracja urządzenia);
3. dospojówkowej elektrody tlenowej (umieszczanej w worku spojówkowym pod powieką po uprzednim znieczuleniu miejscowym).

Mniej inwazyjną, tańszą, a tym samym bardziej dostępną metodę stanowi pulsoksymetria, która pozwala pośrednio określić PaO2 krwi tętniczej z równoczesnym monitorowaniem tętna. Pulsoksymetr pozwala zmierzyć procent wysycenia hemoglobiny tlenem (SpO2) w naczyniach kapilarnych, określony jako stosunek hemoglobiny utlenowanej (HbO) do sumy hemoglobiny utlenowanej i odtlenowanej (tzw. hemoglobina funkcjonalna).

W badaniu wykorzystuje się technikę spektrofotometrii, która polega na umieszczeniu na powierzchni skóry czujnika optycznego. Zgodnie z fizycznym prawem Lamberta i Beera[7] roztwór umieszczony w pojemniku absorbuje (A) przechodzący przez niego promień świetlny:

A = E x c x l

(E - oznacza molowy stały współczynnik absorpcji, charakterystyczny dla danej substancji przy danej długości fali absorbowanego światła; c - stężenie roztworu; l - grubość warstwy roztworu).

Zasady pulsoksymetrii

Pulsoksymetria opiera się na dwóch zasadach:
1. obecności pulsującego przepływu krwi w naczyniach
2. różnych spektrach absorpcyjnych Hb utlenowanej (oksyhemoglobiny) i Hb odtlenowanej (deoksyhemoglobiny).

W czujniku pulsoksymetru, który umieszcza się na skórze pacjenta, znajdują się 2 diody oraz fotodetektor. Pierwsza dioda emituje światło czerwone o długości fali 660 nm, które wybiórczo pochłaniane jest przez hemoglobinę odtlenowaną (deoksyhemoglobinę), natomiast druga - światło podczerwone o długości fali 940 nm, które wybiórczo pochłaniane jest przez hemoglobinę utlenowaną (oksyhemoglobinę).[8] Światło emitowane przez obie diody absorbowane jest przez tkanki (w tym przez krew), a jego natężenie mierzone jest na fotodetektorze (fot. 1.). Natężenie światła dochodzącego do fotodetektora zależy m.in. od zawartości oksyhemoglobiny i deoksyhemoglobiny we krwi.

Fot. 1. Czujnik pulsoksymetru z widocznymi: (a) 2 diodami, w tym jedną świecącą na czerwono oraz (b) fotodetektorem

W czasie rozkurczu serca fotodetektor mierzy absorpcje tkanek i "niepulsującej" krwi, a w czasie skurczu całkowitą absorpcję tkanek i krwi. Następnie wyliczana jest różnica będąca podstawą do określenia wysycenia hemoglobiny tlenem. Największa dokładność pomiarów mieści się w zakresie wysycenia 80-100%, gdzie wynosi około 2%. Im wartości wysycenia są mniejsze, tym większy jest błąd pomiaru. Zmiana absorpcji pomiędzy rozkurczem a skurczem serca pozwala również na określenie częstotliwości rytmu serca.

Pulsoksymetria jest metodą nieinwazyjną i powszechnie dostępną, dlatego należy ją stosować w pierwszej kolejności, gdy (1) trzeba szybko rozstrzygnąć, czy chory jest zagrożony hipoksją oraz (2) chory wymaga monitorowania stanu utlenowania. Według The Technology Assessment Task Force of Society of Critical Care Medicine wskazaniem do pulsoksymetrii jest stałe monitorowanie wysycenia u pacjentów zagrożonych hipoksją lub poddanych inwazyjnym procedurom diagnostycznym oraz określenie punktu końcowego w interwencjach terapeutycznych.[9] Pomiar SpO2 jest wystarczający, jeśli nie ma równoczesnej potrzeby oceny równowagi kwasowo-zasadowej lub prężności tlenu. Pulsoksymetria może być wykorzystywana do pomiarów ciągłych (monitorowanie) lub wykonywanych okresowo (punktowo).

Ogólne wskazania do pulsoksymetrii

Obecnie przyjęte ogólne wskazania do zastosowania pulsoksymetrii jako dodatkowego parametru funkcji życiowych obejmują:[10]
1. monitorowanie w okresie około- i pooperacyjnym
2. monitorowanie na oddziałach intensywnej opieki medycznej dzieci i noworodków
3. monitorowanie terapii tlenem w warunkach szpitalnych i pozaszpitalnych
4. monitorowanie zabiegów resuscytacyjnych
5. przesiew i monitorowanie w warunkach ostrego dyżuru
6. monitorowanie dziecka chorego i po urazie w czasie transportu
7. ocenę krążenia obwodowego (z oceną ciśnienia tętniczego i napływu kapilarnego).

Szczegółowe wskazania do wykonania pulsoksymetrii

A. na oddziale noworodkowym:[10,11]
   1. noworodki wymagające tlenoterapii lub wentylacji mechanicznej (każdy noworodek podłączony do respiratora)
   2. noworodki zagrożone hipoksją:
     ...