Les 18 Bloedgassen

• Biologie
• MBO
• Studiejaar 3

Klinische chemie

Les 18: Bloedgassen

 deel 2 Klinische chemie voor analisten

Planning

Inleiding bloedgassen

Fysiologie

Oorzaken van stoornissen in het zuur-base-evenwicht

Bloedgasafname 

Bloedgasapparatuur

Beoordelen van uitslagen van bloedgasonderzoek

Conclusie

Opgaven

Noem drie factoren die van belang zijn bij het bepalen van referentiewaarden.

Wat wordt bedoeld met biologische variatie?

Wat geeft het bereik van de referentiewaarde weer?

1. gem. +/- 1x SD
2. gem. +/- 2x SD
3. gem. +/- 3x SD
4. gem. +/- 4x SD

Hoeveel procent van de mensen valt binnen het bereik van gem. +/- 2x SD?

1. 100%
2. 97,5%
3. 95%
4. 92,5%

Wat is het verschil tussen de afkapwaarde en bijv. de boven- of ondergrens van de referentiewaarde?

Inleiding bloedgassen (par. 7.1)

Bloedgasonderzoek geeft informatie over:

- pH van het bloed

- bloedgassen (O₂ en CO₂) 

Normaalwaarde pH bloed ligt tussen 7,35 en 7,45.  De pH van bloed komt bijna nooit onder de 7,1. <7,1 is zeer levensbedreigend. 

Belangrijk voor de handhaving van deze waarde zijn de nieren en de longen.

Wanneer de pH afwijkt ontstaan problemen in de stofwisselingsprocessen. 

Er kan sprake zijn van een acidose (pH < 7,35) of alkalose (pH >7,45)

waarom bloedgasonderzoek?

Bloedgasonderzoek geeft op een snelle manier informatie over de ernst van de ziekte en over het algemeen functioneren van het lichaam. 

Het geeft informatie over de werking van de nieren en longen. 

Stoornissen in het zuur-base-evenwicht zie je veelal bij:

- hyperventilatie

- longziekten

- ernstig braken/ diarree

- hartinfarct

- nierziekten

Naast pH worden ook andere waarden gemeten zoals pO₂ , pCO₂ HCO₃^-  en sO₂ 

In dit hoofdstuk gaan we o.a. naar deze parameters kijken. 

Fysiologie (par. 7.2)

Bij stofwisselingsprocessen in het lichaam komt veel zuur vrij:

 -  omzetten van energie --> CO₂

 -  oxidatie van zwavelhoudende aminozuren --> H⁺

Door buffersystemen wordt de pH in het lichaam constant gehouden. 

De buffersystemen kunnen zich in de cel (intracellulair) of buiten de cel (extracellulair) bevinden. 

Het belangrijkste extracellulaire buffersysteem is het koolzuur-buffersysteem. 

Het belangrijkste intracellularie buffersysteem is het fosfaat-buffersysteem.

koolzuur-buffersysteem

                                             H₂O + CO₂ <---> H₂CO₃ <---> H⁺ + HCO₃^-

CO₂ wordt door de longen uitgescheiden en H⁺ en HCO₃^- kunnen door de nieren

worden uitgescheiden of teruggeresorbeerd. 

Regulatie door de nieren wordt metabole compensatie genoemd. 

Regulatie door de longen heet ook wel respiratoire compensatie. 

In de afbeelding hiernaast zie je wanneer het evenwicht verstoord wordt. 

Men spreekt van een acidose als de concentratie CO₂

in het bloed te hoog is of HCO₃^- te laag is. 

Andersom spreekt men van een alkalose.

Henderson-Hasselbach formule

De pH van het bloed kan je met de Henderson-Hasselbach formule  als volgt berekenen:

pH = 6,1 + log 

In deze berekening is de concentratie HCO₃^- in mmol/L weergegeven en pCO₂ in kPa (kiloPascal). Wanneer een lab de pCO₂ in mmHg wordt uitgedrukt gebruik je in de formule in plaats van 0,23 het cijfer 0,03. 

Bij een concentratie HCO₃^- van 25 mmol/L en pCO₂ = 5,3 kPa (40 mmHg) heeft het bloed een pH van 7,4. Reken maar na!

​0,23pCO​2​​​​[HCO​3​−​​]​​=​longfunctie​​nierfunctie​​

Opdracht

Bereken de pH van het bloed bij een pCO₂ van 8 kPa en een HCO₃^- van 25 mmol/L.

pH = 6,1 + log

​0,23pCO​2​​​​[HCO​3​−​​]​​=​longfunctie​​nierfunctie​​

antwoord

pH= 6,1 + log (25/(0,23*8))

pH = 7,2

Fosfaat buffersysteem

De belangrijkste intracellulaire buffer in alle cellen is de fosfaatbuffer.

H₂PO₄^- <---> H+ + HPO₄^2- 

^{zwak zuur                zwakke base}

In erytrocyten is ook hemoglobine een buffer. Hemoglobine kan namelijk ook H⁺ binden. Hemoglobine is dus een zwakke base. Het binden van H⁺ is niet alleen belangrijk voor een stabiele pH, maar ook voor het uitscheiden van CO₂ 

H⁺  + Hb <---> HHb

De longen (par. 7.2.2)

Bij bloedgasonderzoek wordt zowel de pO₂ als de pCO₂ gemeten. Deze waarden geven informatie over de uitwisseling van O₂ en CO₂ in de longen. 

Zuurstof-opname en kooldioxide-afgifte vindt plaats in de longblaasjes

(alvioli). 

In het bloed bindt zuurstof aan hemoglobine, waarna het 

afgegeven wordt aan de weefsels. Kooldioxide komt vrij 

bij verbranding van glucose en wordt in de weefsels 

afgegeven aan het bloed. In de longen wordt de CO₂ 

weer uitgeademd. 

Respiratoire compensatie

Wanneer de pH afwijkt zal het lichaam daar dus op gaan reageren. Eerst extracellulair en daarna intracellulair. Lukt dit niet voldoende dan gaan de longen meedoen en daarna de nieren.  

Door de frequentie van ademhalen wordt de pO₂ en pCO₂ in het lichaam

bepaald.

Bij een lage pH (< 7,35) van het bloed zal een snellere ademhaling (hyperventilatie)  zorgen voor een verhoogde afgifte van CO₂ hierdoor herstelt de pH van het bloed zich weer naar (7,35-7,45). 

Andersom kan natuurlijk ook. Dan zal een tragere ademhaling (hypoventilatie) zorgen voor herstel van de pH.

Deze compensatie van de pH door de longen wordt respiratoire compensatie genoemd. 

Metabole compensatie

Naast de longen zijn de nieren het tweede orgaan dat ervoor zorgt dat de pH in het lichaam gehandhaafd wordt. 

De nieren kunnen H⁺ en HCO₃^- uitscheiden of resorberen. 

Bij een teveel aan H⁺ gaan de nieren meer zuur uitscheiden en meer HCO₃^- terugresorberen. Bij een teveel aan base gebeurt het tegenovergestelde. 

Compensatie van de pH door de nieren wordt metabole compensatie genoemd.  

Oorzaken van stoornissen in het zuur-base-evenwicht (par. 7.3)

Stoornissen in het zuur-base-evenwicht ontstaan meestal door onderliggende ziekten of afwijkingen. 

De belangrijkste oorzaken van acidose zijn:

- Diaree (verlies HCO₃^-)

- Longziekten (ophoping pCO₂)

- Nierziekten (ophoping H⁺ of verlies HCO₃^-)

- Bloedcirculatiestoornis (lactaatvorming--> lactaat-acidose)

- Vetverbranding (ketonenvorming --> keto-acidose)

De belangrijkste oorzaken van een alkalose zijn: 

- Braken (verlies H⁺)

- Hyperventilatie (daling pCO₂)

Beoordelen van een uitslag van een bloedgasonderzoek  (par. 7.6)

Interpretatie gaat in drie stappen: 

1. Is er sprake van een acidose of alkalose? --> is de pH <7,4 of > 7,4

   - acidose --> stijging pCO₂ of daling HCO₃^- (weggevangen door buffering of verlies)

   - alkalose --> daling pCO₂ of stijging HCO₃^- (verlies van zuur of toename HCO₃^-)

2. Is er sprake van een metabole of respiratoire oorzaak? 

    pH > 7,4           daling pCO₂                respiratoire alkalose

                              stijging HCO₃^-            metabole alkalose

    pH < 7,4           stijging pCO₂              respiratoire acidose

                              daling HCO₃^-              metabole acidose

3. Is er sprake van een gecompenseerde zuur-base-evenwichtstoornis?

Een respiratoire stoornis wordt altijd metabool gecompenseerd (trage reactie) en een metabole stoornis wordt altijd respiratoir gecompenseerd (snelle reactie)

Deze compenstaties kunnen de pH nooit volledig tot de 7,4 terugbrengen.

Bijvoorbeeld:

Bij een respiratoire acidose is er teveel CO₂ in het bloed. De nieren willen dat compenseren door meer H+ uit te scheiden en meer HCO₃^- te resorberen. 

Ezelsbruggetje: de compensatie is altijd in dezelfde richting als de primaire stoornis. 

Bijv. bij een metabole acidose is de concentratie HCO₃^- te laag. Het lichaam zal dit respiratoir compenseren door CO₂ uit te scheiden zodat die ook verlaagd wordt. 

Casus 1

Bij bloedonderzoek worden bij een patiënt de volgende resultaten gevonden:

pH 7,15

HCO₃^- = 13 mmol/L (verlaagd)

pCO₂ = 5,0 kPa (normaal)

Wat is er aan de hand?

antwoord

De patiënt heeft een te lage pH, dus een acidose. 

HCO₃^- is verlaagd en pCO₂ is normaal. Dat betekend dat de patiënt een metabole acidose heeft. 

Casus 2

Bij bloedonderzoek worden bij een patiënt de volgende resultaten gevonden:

pH 7,19

HCO₃^- = 24 mmol/L (normaal)

pCO₂  = 8,5 kPa (verhoogd)

Wat is er aan de hand?

antwoord

De pH is verlaagd en ook de pCO₂ is verhoogd. 

HCO₃^- is normaal. 

Dat betekend dat de patiënt een respiratoire acidose heeft. 

Welke uitslagen zijn fysiologisch mogelijk?

Uitslagen met een pH < 6,8 of >7,8 zijn in levende patiënten niet mogelijk. Kom je zo'n waarde tegen, dan moet je jezelf altijd afvragen of de meting goed verlopen is. 

pCO₂ ligt altijd tussen 1,3 - 8 kPa (10-60 mmHg)

HCO₃^- ligt altijd tussen de 12-45 mmol/L

pO₂ kan buiten de referentie waarde liggen. Denk bijv. aan beademing, waarbij veel zuurstof toegediend wordt. Zonder beademing komt de waarde niet boven de 14.5 kPa (110 mmHg) uit. 

Type bloedafname geeft verschil. 

Arterieel bloed bevat meer pO₂ (8-9,3 kPa (60-70 mmHg) meer)  dan veneus bloed

De saturatie sO₂ zegt iets over de verzadiging van hemoglobine en is dus totaal onbruikbaar voor veneus bloed. 

Het verschil tussen arterieel en capillair bloed is makkelijk te verklaren door opname en afgifte van O₂ en CO₂ aan de weefsels.

Casus 3

Bij een patiënt worden de volgende uitslagen gerapporteerd:

pCO₂ = 4,0 kPa                 (4,4-6,0 kPa)

pO₂ = 12,0 kPa                 (10,6 - 14,00 kPa)

HCO₃^- = 7,0 mmol/L        (22-28 mmol/L)

pH = 6,1 + log

Bereken de pH. Wat vind je van de uitslag?

​0,23pCO​2​​​​[HCO​3​−​​]​​=​longfunctie​​nierfunctie​​

Antwoord

6,1 + log (7/(0,23*4)) = 6,98

pH = 6,98  Dat is veel te laag. Er is sprake van een acidose op basis van de uitslag, maar mogelijk is de meting niet goed verlopen.

Bloedafname bij bloedgasonderzoek ( par. 7.4)

Bloedafname voor bloedgasonderzoek vindt op een andere manier plaats dan afname voor algemeen klinisch onderzoek. De volgende methoden zijn beschikbaar:

- Arteriële bloedafname (afname van zuurstofrijk bloed via pols, hals of lies)

   Dit gebeurt met een bloedgasspuit, gevuld met heparine (antistollingsmiddel)

    * goed mengen

    * luchtbellen direct verwijderen

- Capillaire bloedafname (afname uit vingerprik, bij baby via de hiel)

   (glazen capillair waarvan de wand is gecoat met heparine, aan beide uiteinde afgesloten met dopjes)

- MBO (microbloedonderzoek tijdens bevalling; afname via de vagina d.m.v. klein sneetje op het hoofd van de baby =   SPOED)

   

vervolg bloedgasonderzoek

- Navelstrengbloedafname (afname na de bevalling; zowel veneus (afkomstig van de moeder) als arteriëel (afkomstig van het kind) bloed wordt onderzocht)

- Veneuze bloedafname (in sommige gevallen)

   * veneus bloed heeft dezelfde pH als arteriëel bloed, maar een aanzienlijk lagere pO₂ de pCO₂ is echter wel wat  

       hoger.

 

Omgang met bloed na afname

   *Mengen :

       - goed mengen met de heparine in de buis

       - capillairtje goed mengen met magneetje

       - arteriële spuiten minimaal 10 sec. goed mengen met de hand of op de rollerbank.

   

*Controleren op luchtbellen:

      - zo mogelijk verwijderen

      - elektrode in het bloed steken en niet in de luchtbel

   * meten binnen 30 min. na afname

        - Capillair en MBO liefst direct naar lab brengen

Bloedgasapparatuur (par. 7.5)

Een bloedgasmeter bestaat uit:

- Meetmodule met elektrodes

        * pH  

        * pO_{2 zegt wat over zuurstofopname}

        * pCO₂ hoe goed kunnen de longen 

                       de CO₂ uitblazen

        *sO₂ hoeveel zuurstof gebonden is 

                   aan hemoglobine  

        * HCO₃^- wordt berekend

        

Hemoglobinefracties

Uitgebreidere analysers kunnen ook de hemoglobinefracties meten (wat is er gebonden aan hemoglobine)

cCOHb = hemoglobine met CO moleculen --> heeft iedereen door bijv. uitlaatgassen of bij rokers 

cSulfHb = zwavelverbinding --> kan gevormd worden bij bepaalde medicatie of drugs (o.a. LSD) --> veroorzaakt bij lage concentratie al cyanose.

cMetHb = ijzerion  verkeerde ijzerion gebonden --> kan geen zuurstof binden door bijv. medicatie, vergiftiging, erfelijke afwijking

FHHb = fractie vrije Hb dat nog zuurstof kan binnen (is normaal gesproken laag, bijna alles is gebonden)

FO2HB = saturatie t.o.v. alle fracties hemoglobine

Ook vrije ionen zoals calcium, kalium, natrium en chloride kunnen met een bloedgasanalyser bepaald worden. Net als glucose, lactaat en bilirubine. Om praktische redenen wordt dit meestal op een standaard analyser gemeten.  

Conclusie (par. 7.7)

I

                                                                            pH

acidose

alkalose

respiratoir

(pCO₂    )

↑

metabool

(HCO₃^-    )

respiratoire compensatie

(pCO₂    )

metabole compensatie

(HCO₃^-    )

↑

↓

↓

respiratoir

(pCO₂    )

metabool

(pHCO₃^-    )

respiratoire compensatie

(pCO₂    )

metabole compensatie

(HCO₃^-    )

↓

↓

↑

↑

↓

↓

↓

↓

Casus 4

Bij bloedonderzoek worden bij een patiënt de volgende resultaten gevonden:

pH 7,21

HCO₃^- = 8,5 mmol/L (verlaagd)

pCO₂ = 2,93 kPa (verlaagd)

pO₂ = 10.13 kPa (verlaagd)

Wat is er aan de hand?

antwoord

Alle waardes zijn verlaagd. Dat betekend dat het lichaam een verlies van HCO₃^- in de nieren of door diaree probeert te compenseren door via de longen CO₂ kwijt te raken.

Dit is dus een metabole acidose met gedeeltelijke respiratoire compensatie.  

Casus 5

Bij bloedonderzoek worden bij een patiënt de volgende resultaten gevonden:

pH 7,27

HCO₃^- = 24,8 mmol/L (normaal)

pCO₂ = 7,3 kPa (verhoogd)

pO₂ = 5,3 kPa (verlaagd)

Wat is er aan de hand?

Wat valt op aan de pO₂?

antwoord

De pH en pO₂ zijn verlaagd. 

De pCO₂   is verhoogd en HCO₃^- is normaal. 

Dit wijst op een respiratoire acidose waarbij  (nog) niet metabool gecompenseerd wordt. De verlaagde pO₂ wijst op een longaandoening. Dit beeld past bij een astma aanval. 

Opdracht

Maak zelf vraag 6 t/m 10 uit het leerboek.