Определение газового состава крови включает измерение кислотности рН, давления кислорода рO2, давления углекислого газа рCO2 в образце артериальной крови.
pH, рO2 и рCO2 может включать следующие расчетные параметры: НСО3 — стандартный бикарбонат, процент насыщения O2, содержание O2 и общая концентрация CO2. В большинстве систем образец артериальной крови анаэробно набирается в шприц, покрытый гепарином, запечатывается, маркируется и транспортируется в лабораторию для оперативного анализа. Некоторые газовые анализаторы крови можно транспортировать к кровати или в другое место для проведения анализов в течение нескольких минут.
Для определения и анализа газового состава крови используют три типа электродных систем для измерения pH, рCO2 и рO2 в крови.
Поскольку изменения температуры влияют на измеряемые значения, электродные системы и камера для отбора проб расположены внутри блока с регулируемой температурой, поддерживаемой на уровне 37°C (нормальная температура тела).
Калибровка электродов
Перед введением образцов крови выходные сигналы электродов анализатора калибруются с использованием известных концентраций стандартных буферов и калиброванных растворов. В некоторых анализаторах стандартный буфер с высоким pH и стандартный буфер с низким pH поочередно подаются в камеру для отбора проб.
Аналогично, для калибровки газа газовые смеси с высокой и низкой концентрациями O2 и CO2 поочередно подаются в камеру для отбора проб, и отклики электродов O2 и CO2 используются для установки высоких и низких точек кривых PO2 и PCO2. Некоторые анализаторы калибруются перед каждым тестированием с помощью растворов в их реакционных картриджах. Калибровки обычно называются одноточечными или двухточечными, регулирующими отклик электрода на одном уровне (высоком или низком) или на двух уровнях (как высоком, так и низком) соответственно. Наиболее распространенными являются одноточечные калибровки.
Отбор проб крови для измерения
Анализ газов крови начинается с того, что образец крови вводится или отсасывается в камеру для отбора проб для измерения. Некоторые устройства на мгновение задерживают анализ до тех пор, пока не наступит температурное равновесие; другие приборы начинают анализ до того, как температуры образца и устройства достигнут равновесия. Обычно, когда образец крови соприкасается с электродами в камере, он выдает электрический сигнал, соответствующий либо значению рН, либо парциальному давлению. Автоматизированные газоанализаторы крови непрерывно отслеживают реакцию электрода и после заданного периода стабилизации отображают и/или печатают измеренные значения.
Определение кислотно-щелочного баланса рН крови
Измерение кислотно-щелочного баланса рН крови выполняется с использованием двух отдельных электродов: электрода для измерения рН и электрода сравнения. Каждый электрод представляет собой полуэлемент, в котором создается электрический потенциал. Измерительный электрод представляет собой электрод из хлорида серебра, окруженный раствором с постоянным рН и заключенный в стеклянную мембрану, чувствительную к H+. Когда образец проходит через стеклянную мембрану, разница в концентрации H+ по обе стороны мембраны изменяет потенциал (напряжение) электрода. Электрод сравнения, либо каломель (хлорид ртути), либо электрод на основе хлорида серебра, создает постоянный потенциал независимо от рН образца. Насыщенный раствор электролита (хлорид калия) в электроде сравнения и негерметичная мембрана обеспечивают протекание тока от электрода сравнения через образец в измерительной камере к измерительному электроду. Разность потенциалов отображается на вольтметре, откалиброванном в единицах рН.
Определение содержания углекислого газа рCO2
Измерение содержания углекислого газа рCO2 использует принципы, аналогичные принципам измерения pH. В нем используются электрод рCO2, который сочетает в себе стеклянный электрод для измерения рН и электрод сравнения из хлорида серебра. Мембрана, проницаемая для CO2, но не для H+, отделяет образец от измерительной системы. Электрод рCO2 также содержит прокладку (обычно пористую мембрану из лавсана или нейлона), которая действует как подложка для водного слоя HCO3. Когда CO2 диффундирует через мембрану в подложку, рН электролита изменяется из-за изменения концентрации углекислоты следующим образом:
H2O + CO2 = H2CO3 = H+ + HC03
Определение содержания кислорода рO2
рO2 измеряется с помощью полярографической электродной системы, состоящей из платинового катода (в центре стеклянного стержня) и анода из хлорида серебра. Мембрана отделяет образец крови от измерительной системы. O2, который диффундирует через мембрану, уменьшается на катоде, когда между анодом и катодом прикладывается потенциал 0,7 В (поляризующее напряжение). Следующая реакция представляет собой восстановление, происходящее на катоде:
02 + 2Н20 + 4е—=4OH—
Ток, вырабатываемый в результате этих реакций, прямо пропорционален рO2 образца.
Анализаторы газов/рН крови также могут корректировать результаты в соответствии с температурой пациента во время взятия образца.
Что может могут повлиять на результаты испытаний
Жидкие отходы, содержащие кровь, дезинфицирующее средство и отработанный реагент, следует утилизировать в соответствии с государственными и местными правилами обращения с медицинскими отходами.
После взятия образцов крови их следует немедленно проанализировать, поскольку задержки в анализе могут привести к резкому изменению измеренных значений.
Клеточные компоненты крови продолжают метаболизировать с кислородом O2, тем самым снижая уровни рO2 и pH и повышая уровни рCO2. Образцы следует хранить в пластиковых шприцах и анализировать в течение 30 минут; если они не могут быть исследованы в течение этого времени, их следует собрать в стеклянный шприц и заморозить до тех пор, пока их нельзя будет проанализировать. Образцы в пластиковых шприцах не следует замораживать, поскольку это может привести к ошибочно высокому значению PO2.
Другими потенциальными проблемами, которые могут повлиять на результаты испытаний, являются загрязнение образцов воздухом в помещении и недостаточное перемешивание образцов. Поскольку загрязнение воздуха может изменить содержание газов в крови, наконечник шприца необходимо закрыть после удаления всех пузырьков воздуха. Кроме того, образцы должны быть тщательно перемешаны перед анализом, чтобы обеспечить надлежащую диффузию газов через мембраны электродов.
Утилизация образца
Когда анализ завершен, образец крови утилизируется одним из двух способов. Большинство анализаторов перекачивают образец в контейнер для отходов, а система промывается промывочным раствором. В некоторых более новых установках образец хранится в герметичном реакционном контейнере, который затем выбрасывается.
Поскольку отходы, образующиеся при работе газоанализаторов крови, содержат кровь, с ними следует обращаться как с потенциально инфекционным материалом.
