Praktyczny podręcznik interpretacji równowagi kwasowo-zasadowej

Transkrypt

1 Praktyczny podręcznik interpretacji równowagi kwasowo-zasadowej

2 Ashfaq Hasan Handbook of Blood Gas/ Acid-Base Interpretation Second Edition

3 Ashfaq Hasan Praktyczny podręcznik interpretacji równowagi kwasowo-zasadowej Redaktor naukowy polskiego wydania Prof. dr hab. n. med. Dariusz Maciejewski Przekład Dr Sergiusz Chmielniak Dr Wojciech Pietrzyk Dr Dorota Opozda

4 Ashfaq Hasan, M.D Department of Pulonary Medicine, Deccan College of Medical Sciences Care Institute of Medical Sciences (Banjara) Hyderabad, Andhra Pradesh India ISBN ISBN (ebook) Translation from English language edition: Handbook of Blood Gas/Acid-Base Interpretation by Ashfaq Hasan Copyright Springer-Verlag London 2013 Springer London is a part of Springer Science+Business Media All Right Reserved Niniejsza książka, a także jej poszczególne części jest chroniona prawem autorskim. Każde użycie, wykorzystywanie, rozprowadzanie poza określonymi ramami oraz bez zgody wydawcy stanowi naruszenie praw autorskich, jest nielegalne i może być ścigane prawem. Odnosi się to zwłaszcza do tworzenia fotokopii, kopiowania lub powielania w każdej innej formie, przygotowywania mikrofilmów a także obróbki i przechowywania w postaci cyfrowej. Niektóre wymienione nazwy produktów, patenty oraz zarejestrowane symbole zamieszczone w tej książce stanowią prawnie zastrzeżone nazwy lub znaki handlowe, nawet jeżeli nie w każdym przypadku wyszczególniono to w tekście. Dlatego też pojawienie się w tekście nazw bez oznaczenia ich zastrzeżenia nie powinno zostać odebrane jako naruszanie przez wydawcę praw do ich własności. Mimo iż dołożono wszelkich starań, aby dawki leków i inne informacje zawarte w niniejszej książce zostały podane możliwie dokładnie, to ostateczna odpowiedzialność spoczywa na lekarzu przepisującym dany lek. Ani wydawcy, ani autorzy nie ponoszą odpowiedzialności za błędy, ani też żadnych konsekwencji wynikających z zastosowania informacji zawartych w niniejszej książce. Copyright by MediPage 2015 Redaktor naukowy Prof. dr hab. n. med. Dariusz Maciejewski Przekład Dr Sergiusz Chmielniak Dr Wojciech Pietrzyk Dr Dorota Opozda Konsultacja językowa Agnieszka Kosowska Redaktor prowadzący Adam Zubek Medipage Redaktor Naczelny Bogdan Materna Warszawa, ul. J. Bruna 12/20 tel./fax (22) Wszystkie prawa zastrzeżone. Przedruk i reprodukcja w jakiejkolwiek postaci całości lub części książki bez pisemnej zgody wydawca są zabronione. ISBN Opracowanie i skład MAS-MED Druk i oprawa

5 Przedmowa do wydania polskiego Współczesne zasady kontroli równowagi kwasowo-zasadowej organizmu człowieka kształtowały się od początku dwudziestego wieku, kiedy pomiędzy 1908 a 1916 r. za sprawą Lawrence a J. Hendersona i Karla Alberta Hasselbacha związano równaniem zawartość jonów wodorowych organizmu ze stężeniem kwasów lotnych i nielotnych. Późniejsze interpretacje pierwotnej koncepcji, wyrażane przez tzw. szkołę kopenhaską czy bostońską, aż po złożony, ale niezwykle efektowny i przekonujący klinicznie model fizykochemiczny Petera A. Stewarta, pozwalały na uświadomienie sobie, jak wieloczynnikowym i trudnym interpretacyjnie modelem regulacji homeostatycznej są elementy utrzymania stabilności biochemicznej wewnętrznego środowiska człowieka. Sprowadzenie złożonych rozważań z zakresu nauk podstawowych do łóżka chorego i praktycznego wykorzystania w warunkach zdrowia i choroby stało się zadaniem, które stawiało przed sobą wielu autorów podręczników akademickich. Niestety, w licznych przypadkach złożoność wywodu lub brak należytego przygotowania PT Czytelnika prowadziły do trudności interpretacyjnych lub wręcz niezrozumienia tych zagadnień, podstawowych dla efektywnej terapii różnych schorzeń,. Ashfaq Hasan, znany już polskiemu Czytelnikowi autor rozważań na temat współczesnej wentylacji mechanicznej (Zrozumieć wentylację mechaniczną, Medipage 2013 r.), postanowił podjąć kolejną próbę interpretacji zagadnień równowagi kwasowo-zasadowej w warunkach klinicznych. Jednak w odróżnieniu od wielu fundamentalnych interpretacji zagadnienia opracowanie swoje oparł na oryginalnej, autorskiej koncepcji wykorzystującej mnemoniczne schematy i algorytmy. Zawarte w nich treści stwarzają na zasadzie kategoryzacji i uporządkowania schemat zrozumienia złożonych zjawisk, a w innych przypadkach niosą w sobie ładunek informacji teoretycznej o wymowie skutkowo-przyczynowej. Sam Autor, w przedmowie do I wydania Dzieła, pisze o swoim przekonaniu, iż takie prezentowanie złożonych treści może ułatwić zrozumienie i interpretację problemów równowagi kwasowo-zasadowej. Rzeczywiście, sposób przedstawienia nawet złożonych treści (np. równań P. Stewarta) staje się dostępny i wręcz oczywisty. A. Hasan nie kończy swoich rozważań wyłącznie na stanach fizjologicznych wahań składowych równowagi kwasowo-zasadowej, interpretując zachodzące zmiany w często spotykanych stanach chorobowych. Wręcz niezwykły jest końcowy XIII rozdział interpretujący przypadki kliniczne od A do Z, w których terapii umiejętność oceny zaburzeń równowagi kwasowo-zasadowej odegrała kluczową rolę. Stanowi to dydaktyczne przekierowanie dociekań PT Czytelnika ze sfery rozważań teoretycznych do praktycznej interpretacji treści Dzieła, zarazem wskazując szerokie obszary przydatności tego podręcznika w chorobach wewnętrznych, medycynie zabiegowej, V

6 VI Przedmowa do wydania polskiego w intensywnej terapii, anestezjologii czy medycynie ratunkowej i stanach bezpośredniego zagrożenia życia. Tak szerokie grono odbiorców znajdzie w rozważaniach Ashfaqa Hasana również dodatkowe wskazówki dla rozszerzenia swoich zainteresowań. W tym zakresie książka jest nieocenionym naukowym impulsem, który w krajowym piśmiennictwie nie ma odpowiednika. Mając wielką przyjemność redagować polską edycję kolejnego podręcznika Ashfaqa Hasana pt. Praktyczny podręcznik interpretacji równowagi kwasowo- -zasadowej, oddaję w ręce PT Czytelnika dzieło oryginalne, potrzebne, niezwykłe w formie i bogate w treści, przydatne w pracy każdego lekarza. Prof. nadzw. dr hab. n. med. Dariusz Maciejewski Redaktor Naukowy polskiego wydania Kierownik Polskiej Szkoły Wentylacji i Terapii Oddechowej Kierownik Katedry Pielęgniarstwa i Ratownictwa Medycznego Wydziału Nauk o Zdrowiu ATH w Bielsku-Białej

7 Spis treści 1 Wymiana gazowa Ośrodek oddechowy Rytm pracy ośrodka oddechowego Receptory neuronalne klatki piersiowej Chemoreceptory Chemoreceptory ośrodkowe i hipoteza alfa-stat Chemoreceptory obwodowe Chemoreceptory w hipoksji Reakcja ośrodka oddechowego na hipoksemię Oddychanie Ciśnienie parcjalne mieszaniny gazów Ciśnienie atmosferyczne Ciśnienie gazu Ciśnienie parcjalne gazu Cząstkowe stężenie gazu (F gas ) Dyfuzja gazów Prawo Henry ego i rozpuszczalność gazu w cieczy Powietrze wdychane Kaskada O PaO Zmodyfikowane równanie gazu pęcherzykowego Wyznaczniki równania gazu pęcherzykowego Współczynnik oddechowy (RQ) w równaniu powietrza pęcherzykowego FiO 2, PAO 2, PaO 2 i CaO DO 2, CaO 2, SpO 2, PaO 2 i FiO Zawartość tlenu: przykład Mechanizmy hipoksemii Procesy zależne od wentylacji Definicja hiperkapnii (podwyższone stężenie CO 2 ) Czynniki wpływające na poziom PaCO Zależność pomiędzy produkcją a eliminacją CO Wysiłek fizyczny, produkcja CO 2 i poziom PaCO Przestrzeń martwa Wentylacja minutowa i wentylacja pęcherzykowa Czynniki warunkujące PaCO Wentylacja pęcherzykowa u osoby zdrowej i chorej Hipowentylacja i PaCO VII

8 VIII Spis treści 1.35 Przyczyny hipowentylacji Gazometria w hipowentylacji Zmniejszona produkcja CO Podsumowanie: czynniki mogące powodować hiperkapnię Zaburzenie V/Q: model hipotetyczny Zaburzenie V/Q i przeciek Szacowanie hipoksemii Kompensacja regionalnych zaburzeń V/Q Pęcherzykowo-tętnicza dyfuzja tlenu (A-aDO 2 ) Trudności w określeniu gradientu A-aDO 2 przy pośrednich wartościach FiO Zaburzenia dyfuzji Wyznaczniki dyfuzji: DL CO Moment wykonania gazometrii krwi tętniczej Różnicowanie między mechanizmami hipoksemii na podstawie A-aDO Nieinwazyjne monitorowanie stężenia tlenu i dwutlenku węgla we krwi Budowa i funkcja hemoglobiny Współdziałanie strukturalne Efekt Bohra i efekt Haldane a Hemoglobina utlenowana i nieutlenowana PaO 2 i krzywa dysocjacji oksyhemoglobiny Monitorowanie gazów we krwi Inwazyjne monitorowanie O Nieinwazyjne monitorowanie gazów krwi Zasady działania pulsoksymetrii Spektrofotometria Pletyzmografia optyczna Rodzaje pulsoksymetrii Pulsoksymetria i PaO Punkt P Przesunięcia krzywej dysocjacji oksyhemoglobiny Saturacja tlenem (SpO 2 ) w anemii i pigmentacji skóry Saturacja tlenem (SpO 2 ) a nieprawidłowe formy hemoglobiny Mechanizmy hipoksemii w methemoglobinemii Methemoglobinemie: klasyfikacja Sulfhemoglobinemia Zatrucie tlenkiem węgla Luka saturacyjna Źródła błędów podczas pomiarów SpO Zestawy Point of Care (POC)

9 Spis treści IX 2.23 Kapnografia i kapnometria Krzywa kapnograficzna Kapnometry głównego i bocznego strumienia P E CO 2 (E t CO 2 ): substytut PaCO Czynniki wpływające na P E CO Przyczyny zwiększonej różnicy między PaCO 2 a P E CO Równanie Bohra Zastosowanie równania Bohra Zmienność E t CO Fałszywie dodatnie i fałszywie ujemne wyniki kapnografii Kapnografia a rzut serca Kapnografia jako wskazówka podczas skutecznej resuscytacji Kapnografia w chorobach układu oddechowego Przypadkowa intubacja przełyku Kapnografia w przypadku rozłączenia rurki intubacyjnej lub uszkodzenia mankietu uszczelniającego Dwufazowa krzywa kapnograficzna Piśmiennictwo Kwasy i zasady Wewnątrz- i zewnątrzkomórkowe ph Zmienność ph Zastępcze metody pomiaru wewnątrzkomórkowego ph Wybiórcza przepuszczalność błony komórkowej Jonizacja a przepuszczalność błony komórkowej Dlaczego związki chemiczne muszą być zjonizowane? Wyjątki od reguły Jon wodorowy (H +, proton) Ścisła regulacja wewnątrzkomórkowego ph Wąski zakres wartości ph nie oznacza niewielkiego zakresu stężeń H Najwcześniejsza koncepcja kwasu Teoria Arrheniusa Teoria Bronsteda-Lowry ego Teoria Lewisa Teoria Usanovicha Podsumowanie teorii kwasów i zasad Teoria fizykochemiczna Stewarta Dysocjacja wody Elektrolity, nieelektrolity i jony Mocne elektrolity Wyznaczniki równowagi kwasowo-zasadowej według teorii Stewarta Rzeczywista i efektywna różnica mocnych jonów

10 X Spis treści 3.23 Luka mocnych jonów Główne czynniki regulujące zmienne niezależne Równanie wielomianowe czwartego stopnia Zastosowanie teorii Stewarta Układy buforowe Powstawanie kwasów Usuwanie lotnych kwasów Wydalanie nielotnych kwasów Układy buforowe Bufory Mechanizmy homeostazy jonów wodorowych Bufory wewnątrzkomórkowe Powstawanie zasad Układy buforowe organizmu Przezbłonowe przesunięcia jonów podczas ostrego przeładowania kwasami Ramy czasowe kompensującej odpowiedzi na przeładowanie kwasami Ilościowa ocena buforowania Buforowanie w kwasicy oddechowej Regeneracja układów buforowych Buforowanie w zasadowicy Umiejscowienie układów buforowych Zasada izohydrii Zobojętnianie zasad przez bufor wodorowęglanowy Buforowanie przez kości Funkcja wątroby w równowadze kwasowo-zasadowej ph Aktywność jonów wodorowych Definicje według Ad-hoc Committee of New York Academy of Sciences, Kwasica i zasadowica Prawo działania mas Stała dysocjacji pk Zdolność buforująca kwasów Moc buforowania Zmodyfikowane równanie Hendersona-Hasselbacha Problem posługiwania się małymi liczbami Moc wodoru Dlaczego ph? Zależność pomiędzy ph a H Wady skali logarytmicznej

11 Spis treści XI 5.14 Zależność między ph a pk Czy kwas węglowy jest buforem idealnym? Niewyczerpane zasoby buforu wodorowęglanowego Znaczenie wentylacji pęcherzykowej dla buforu wodorowęglanowego Różnice między wodorowęglanowymi a niewodorowęglanowymi układami buforującymi Wodorowęglany zmierzone i obliczone Kwasica i zasadowica Kompensacja Współwystępowanie zaburzeń równowagi kwasowo-zasadowej Warunki występowania prawidłowego ph Mapa zaburzeń równowagi kwasowo-zasadowej Kwasica oddechowa Niewydolność oddechowa Przyczyny kwasicy oddechowej Ostra kwasica oddechowa: objawy kliniczne Wpływ ostrej kwasicy oddechowej na krzywą dysocjacji oksyhemoglobiny Bufory w ostrej kwasicy oddechowej Kwasica oddechowa: mechanizmy kompensacyjne Kompensacja w kwasicy oddechowej Zasadowica metaboliczna związana z hiperkapnią Zaostrzenie przewlekłej kwasicy oddechowej Kwasica oddechowa: ostra czy przewlekła? Zasadowica oddechowa Zasadowica oddechowa Przesunięcia elektrolitowe w ostrej zasadowicy oddechowej Przyczyny zasadowicy oddechowej Różne mechanizmy zasadowicy oddechowej Kompensacja zasadowicy oddechowej Cechy kliniczne ostrej zasadowicy oddechowej Kwasica metaboliczna Patogeneza kwasicy metabolicznej Zależności między ph, pco 2 i nadmiarem zasad Prawo elektroobojętności i luka anionowa Elektrolity i luka anionowa Elektrolity mające wpływ na lukę anionową Pochodzenie luki anionowej Obliczanie luki anionowej

12 XII Spis treści 9.8 Przyczyny kwasicy metabolicznej ze zwiększoną luką anionową Skorygowana luka anionowa (AGc) Wskazówki dotyczące obecności kwasicy metabolicznej Kwasica metaboliczna z prawidłową luką anionową Patogeneza kwasicy metabolicznej z prawidłową luką anionową Ujemna luka anionowa Układowe następstwa kwasicy metabolicznej Inne układowe następstwa kwasicy metabolicznej Hiperkaliemia i hipokaliemia w przebiegu kwasicy metabolicznej Odpowiedź kompensacyjna na kwasicę metaboliczną Kompensacja kwasicy metabolicznej Całkowity CO 2 (TCO 2 ) Zmiana stężenia wodorowęglanów nie jest specyficzna dla zaburzeń metabolicznych Aktualne i standardowe stężenie wodorowęglanów Zależność między aktualnym a standardowym stężeniem wodorowęglanów Zasady buforujące Nadmiar zasad Ketoza i kwasica ketonowa Nieleczona cukrzycowa kwasica ketonowa Leczona cukrzycowa kwasica ketonowa Nerkowe mechanizmy kwasicy Kwasica L-mleczanowa i D-mleczanowa Diagnostyka specyficznych przyczyn kwasicy metabolicznej ze zwiększoną luką anionową Diagnostyczne pułapki kwasicy mleczanowej Nerkowa kwasica kanalikowa Dystalna nerkowa kwasica kanalikowa Patomechanizmy wybranych przypadków kwasicy z prawidłową luką anionową Zatrucie Luka wodorowęglanowa (wskaźnik Delta) Luka anionowa moczu Zastosowanie luki anionowej moczu Osmole Osmolarność i osmolalność Luka osmolarna Nieprawidłowe niskocząsteczkowe substancje rozpuszczone Warunki powstania luki osmolarnej Piśmiennictwo

13 Spis treści XIII 10 Zasadowica metaboliczna Etiologia zasadowicy metabolicznej Mechanizmy prowadzące do zasadowicy metabolicznej Czynniki podtrzymujące zasadowicę metaboliczną Czynniki podtrzymujące zasadowicę metaboliczną: zmniejszenie wolemii Czynniki podtrzymujące zasadowicę metaboliczną: dyselektrolitemie Kompensacja zasadowicy metabolicznej Sód w moczu Diagnostyczne zastosowanie stężenia chloru w moczu (1) Diagnostyczne zastosowanie stężenia chloru w moczu (2) Diagnostyczne zastosowanie stężenia chloru w moczu (3) Szczególne przyczyny zasadowicy metabolicznej Zasadowica metaboliczna może skutkować hipoksemią Zasadowica metaboliczna a napęd oddechowy Analiza badania gazometrycznego Wartości prawidłowe Gazometria krwi żylnej jako substytut gazometrii krwi tętniczej Krok 1: Weryfikacja otrzymanych wyników Krok 2: Charakterystyka zaburzeń kwasowo-zasadowych Krok 3: Obliczanie oczekiwanej odpowiedzi kompensacyjnej Mnemonik alfa-numeryczny Szlak metaboliczny Szlak oddechowy Krok 4:,,Meta : korelacja kliniczna Sytuacje kliniczne związane z podstawowymi zaburzeniami równowagi kwasowo-zasadowej Zaburzenia mieszane Mapy zaburzeń kwasowo-zasadowych Czynniki wpływające na dokładność wyniku gazometrii Elektrody Dokładność wyniku gazometrii Wpływ metabolizmu komórek krwi Podkradanie tlenu przez leukocyty Wpływ pęcherzyków powietrza obecnych w strzykawce Wpływ heparynizacji strzykawki Wpływ temperatury na wdychaną mieszaninę gazów Wpływ gorączki (hipertermii) na gazometrię Wpływ hipotermii na gazometrię Strzykawki plastikowe i szklane

14 XIV Spis treści 13 Przypadki kliniczne Pacjent A: 34-letni mężczyzna z encefalopatią metaboliczną Pacjent B: 40-letni mężczyzna z dusznością Pacjent C: 50-letnia kobieta z hipoksemią Pacjent D: 20-letnia kobieta z dusznością Pacjent E: 35-letni mężczyzna z zapaleniem płuc o nieznanej etiologii Pacjent F: 60-letni mężczyzna z kardiogennym obrzękiem płuc Pacjent G: 72-letni senny pacjent z POChP Pacjent H: 30-letni mężczyzna z napadami padaczkowymi Pacjent I: starszy mężczyzna z opioidową depresją oddechową Pacjent J: 73-letni mężczyzna z zastoinową niewydolnością krążenia Pacjent K: 20-letnia kobieta z prawidłowym zdjęciem rentgenowskim klatki piersiowej Pacjent L: 22-letni mężczyzna z urazem głowy Pacjent M: 72-letni mężczyzna z odoskrzelowym zapaleniem płuc Pacjent N: 70-letnia kobieta po incydencie mózgowo-naczyniowym Pacjent O: 60-letni mężczyzna z POChP i sercem płucnym Pacjent P: 70-letni palacz papierosów z zaostrzeniem przewlekłego zapalenia oskrzeli Pacjent Q: 50-letni mężczyzna z krwistymi wymiotami Pacjent R: 68-letni mężczyzna z objawami ostrego brzucha Pacjent S: młoda kobieta odwodniona w przebiegu nieżytu żołądkowo-jelitowego Pacjent T: 50-letnia kobieta z porażenną niedrożnością przewodu pokarmowego Pacjent U: 80-letnia kobieta skrajnie osłabiona Pacjent V: 50-letni mężczyzna z biegunką Pacjent W: 68-letnia kobieta z zastoinową niewydolnością krążenia Pacjent X: 82-letnia kobieta z cukrzycową kwasicą ketonową Pacjent Y: 50-letni mężczyzna z zatrzymaniem krążenia Pacjent Z: 50-letni pacjent z cukrzycą i zapaleniem tkanki łącznej Indeks