Какие газы содержатся в крови

В основе физиологии человеческого организма лежит использование кислорода, чтобы вырабатывать энергию. Кислород мы получаем из воздуха. Результатом газообмена в легких является соединение кислорода воздуха с углеродом (углекислый газ), который организму больше не нужен.

Перенос кислорода в кровь (оксигенация), и обратное удаление углекислого газа с выдыхаемым воздухом в атмосферу называется газообменом. Для того чтобы оценить показатели этого процесса, и служит так называемый анализ газов крови. Единого, или общего анализа, который называется просто «газом в крови», не существует. Среди показателей есть следующие величины:

• парциальное давление кислорода;
• парциальное давление углекислого газа.

Два других показателя — это концентрация бикарбоната, а также концентрация протонов водорода, которая называется рН или её кислотностью. На самом деле, рН — крови это безразмерная величина, и она специально создана для удобства оценки сдвига состояния электролита в кислую или щелочную сторону.

Что такое парциальное давление?

Что такое парциальное давление, не все хорошо понимают. Говоря простым языком, это давление газа в жидкости, при котором газ уже может в ней растворяться. Именно критическая величина парциального давления показывает, что растворенный газ хорошо переносится кровью. В том случае, если газу предоставить полную свободу, то он перемещается из области высокого давления в область низкого.

Именно такая разница парциальных потенциалов и существует в лёгких, где с одной стороны альвеолярный воздух, а с другой стороны капиллярная кровь. Если парциальное давление кислорода и углекислого газа будут соответствовать нормальным значениям, то кислород будет беспрепятственно насыщать кровь, а углекислый газ — совершать обратный процесс, покидая кровь и уходя в атмосферный воздух. Этот процесс заканчивается, когда наступает равенство парциальных давлений этих газов, или «уравновешивание чаш весов». Но норма газового состава крови никогда не позволит добиться равенства давлений, именно это и характеризует жизнь.

Если вспомнить учебник физики, то можно считать, что поскольку содержание кислорода в воздухе составляет в среднем 21 %, то парциальное давление кислорода в воздухе — 21% от атмосферного давления, или 21 килопаскаль (кПа), или 160 мм ртутного столба.

Неравномерность газообмена в легких

В том случае, если в организме пациента норма газов крови нарушена и существуют какие-либо расстройства альвеолярной вентиляции, то парциальное давление кислорода падает, а углекислого газа — повышается. Почему это происходит?

Дело в том, что в лёгких кровеносные капилляры не все очень хорошо прилежат к альвеолам, есть и те из них, которые вентилируются хуже. В результате изменяется так называемое вентиляционно — перфузионное отношение и кровь, пройдя через такую плохо вентилируемую альвеолу, вернется в артериальное русло, имея меньше кислорода и больше углекислого газа. Такой феномен широко известен, и называется шунтированием, или сбросом. Организм борется с этим путём гипервентиляции, то есть усилением газообмена в хорошо вентилируемых альвеолах.

В результате выдыхается больше углекислого газа и вдыхается нам нужно количество кислорода. Эти и подобные расстройства покажет анализ крови на газы крови.

Немного о нарушениях вентиляции и газообмена

Поскольку нашему организму жизненно необходим кислород, то универсальным и базовым понятием нарушения газообмена является гипоксия. В буквальном смысле так называют любое состояние, при котором органы и ткани получают мало кислорода, и это количество не может обеспечивать нормальный аэробный (с использованием кислорода воздуха) метаболизм.

Однако существуют и ещё два важных понятия, связанные с гипоксией:

Гипоксемия. Если гипоксия относится к капиллярному кровообращению в тканях, то гипоксемия — это дефицит растворённого кислорода в алой, артериальной крови.

Причин может быть много: патология лёгких, малое количество гемоглобина при анемиях, отравлении угарным газом;

Нарушение оксигенации, или особая форма гипоксемии, при которой транспорт кислорода из легких в кровь уменьшается. В результате возникает низкое парциальное давление кислорода в крови, менее 80 мм ртутного столба, или 10,7 килопаскалей.

Но у пациента может развиться дефицит газообмена не только при низком парциальном давлении кислорода в крови, но также и на фоне высокого парциального давления углекислого газа, который будет доминировать и не позволит кислороду перейти в ткани в капиллярах. Такое состояние называют гиперкапнией. Это также будет заметно при проведении анализа крови на газовый состав.

Наконец, в клинической практике определяется ещё и сатурация гемоглобина кислородом, то есть тот процент гемоглобина, который связан с кислородом. Она показывает, насколько хорошо кровь может переносить кислород. Обычно у здорового человека, дышащего обычным атмосферным воздухом, сатурация кислорода выше 96%, и это нормальный показатель.

В настоящее время существуют такие приборы, которые называются пульсоксиметры, и они способны измерять показатели сатурации бесконтактно. Этот прибор надевается в виде прищепки на палец, а прикроватный монитор показывает сатурацию кислорода в режиме реального времени. При её снижении подается сигнал тревоги.

Взятие анализа на газы крови позволяет выявить эти и другие разновидности дефицита газообмена, поставить диагноз и назначить лечение. Какие состояния являются показанием к взятию анализа газов крови?

Показания к анализу

Первая и самая важная причина — это постановка диагноза дыхательной недостаточности, которая позволяет выявить нарушения кислотно-основного состояния крови, такие как закисление — ацидоз или защелачивание, или алкалоз. Необходим мониторинг газового состава крови при различных тяжелых заболеваниях, например, при тяжёлых обструктивных поражениях лёгких, идиопатическом фиброзирующем альвеолите, при хронической почечной недостаточности. Также необходим газовый анализ крови для:

• наблюдения за пациентами в динамике с отравлением угарным газом;
• мониторинга при развитии метгемоглобинемии;
• у лиц с пониженной сатурацией.

Этот анализ берется у пациентов на ИВЛ в отделениях реанимации, а перед операцией это исследование необходимо, чтобы оценивать риск оперативного вмешательства при торакальных операциях на легких, и на органах грудной полости, в том числе и на сердце.

Техника забора: особенности и отличия

В отличие от проведения рутинных биохимических исследований, исследование газового анализа крови происходит не из вены, а из артерии. Это немного сложнее, чем использование венозного доступа. Вены лежат поверхностно, движение крови в них происходит под меньшим давлением, а пункция артерий должна проводиться только специалистом. При подготовке к артериальной пункции необходимо обязательно подготовить гепаринизированный шприц, чтобы кровь не свернулась. Брать анализ необходимо из плечевой, лучевой или бедренной артерии.

Чаще всего пробу отбирают и лучевой артерии на ведомой руке. Таким образом, у обычного взрослого человека — правши берётся кровь из лучевой вены левой руки. Поскольку артерии лежат значительно глубже, то взятие пробы такой крови может быть значительно более болезненно, чем при пункции вены. Необходимо местное обезболивание, например, введение 1 мл однопроцентного раствора лидокаина. Признаком правильного попадания в артерию является проникновение в шприц под давлением алой, пульсирующей крови.

Забор крови на газы должен проводить опытный специалист, чтобы избегнуть появления воздушных пузырьков и не было у пробы артериальной крови контакта с окружающим воздухом.

После того, как проба взята, кровь осторожно перемешивается, чтобы эритроциты не осели, и обязательно смешивается с гепарином. Обычно шприц уже промыт раствором гепарина. При этом нужно помнить, что гепарин сам по себе имеет уровень pH близкий к 7, и если его взять больше чем нужно, то может быть ложный результат рН крови. Поэтому в последнее время выпускаются специальные шприцы, для забора артериальной крови на газы, которые имеют сухой гепарин, нейтральный в отношении сыворотки крови по рН.

Очень важно, что кровь к анализатору должна быть доставлена как можно быстрее после забора, в течение 15 минут. При необходимости длительной транспортировки пробу необходимо охладить. Ведь в случае сохранения комнатной температуры эритроциты будут потреблять кислород в пробе, что приведет к снижению его парциального давления. Кроме этого, будет образовываться молочная кислота, она способна закислять пробу, тем самым имитируя возникновение метаболического ацидоза.

Норма газов крови у взрослых и детей

Диапазон нормы газов крови лежит в следующих значениях:

• парциальное давление кислорода должно быть более 80 мм ртутного столба в артериальной крови, при дыхании обычным атмосферным воздухом;
• парциальное давление углекислого газа должно быть в пределах от 35 до 45 мм ртутного столба в той же артериальной крови, или 4,7 6 килопаскаль;
• показатель рН, который является безразмерной величиной (отрицательным логарифм концентрации протонов), лежит в узких пределах — от 7, 35, до 7,45;
• концентрация бикарбоната выражается в молярных величинах и составляет, в среднем, от 22 до 28 миллимоль на литр.

Ниже приводятся соответствующие значения для детского возраста:

• рН 7,31-7,47;
• парциальное давление СО2 3,8-6,5 кПа (28-49 мм.рт. ст.);
• парциальное давление О2 — 4,3-8,1 кПа (32-61 мм.рт. ст.);
• бикарбонат — 15-25 ммоль/л

Гипоксемия, гиперкапния и их причины

Наиболее часто причины тканевой гипоксии и нарушений газового анализа крови является гипоксемия, которая возникает при различной патологии легочной ткани. Прежде всего, это хроническое обструктивное заболевание легких, а также разрастание легочной соединительной ткани в ущерб альвеолярной. Это так называемый легочный фиброз или цирроз легкого, или такая патология, как интерстициальная болезнь легких (идиопатический фиброзирующий альвеолит).

В некоторых случаях причиной гипоксемии, и снижения парциального давления кислорода в артериальной крови является выраженный шунт, когда кровь из артериальной и венозной системы смешивается. Наиболее часто это возникает при массивном дефекте или межпредсердной, или межжелудочковой перегородки. И такое состояние нормально у детей, постепенно овальное окно зарастает, и артериальный и венозный кровоток полностью изолируются друг от друга. Однако известно, что у 25% взрослых это окно не зарастает, но при этом сброс крови такой незначительный, что не имеет гемодинамических и клинических признаков.

Может возникать шунт справа налево и при других врождённых заболеваниях сердца и крупных сосудов, например, при такой довольно тяжёлой патологии, как респираторный дистресс-синдром.

Гипоксемия может возникать не только по причинам гиповентиляции и шунтирования, но также и при вентиляционно — перфузионный нарушениях иной природы, из которых чаще всего бывает бронхиальная астма, пневмония, саркоидоз. Наконец, к этому виду расстройств относятся и все виды анемий, при которых гемоглобина в единице объёма крови недостаточно, и развивается вторичная гипоксемия.

Характерным клиническим признаком тканевой гипоксии всех форм является цианоз, или синюшность. Чаще всего, диффузный цианоз хорошо заметен в области ногтевых пластинок, мочек ушей, в области носогубного треугольника. Он становится заметным при парциальном давлении кислорода равном 50 мм ртутного столба, а отчётливая синюшность, которая бросается в глаза и неспециалисту, возникает при глубокой гипоксемии, при которой парциальное давление кислорода меньше 40 мм ртутного столба.

Причины гиперкапнии

Но газообмен может быть нарушен и по причине высокого парциального давления углекислого газа в крови, которая называется гиперкапнией. Наиболее часто гиперкапния имеет токсический, или лекарственный характер, либо связана с нарушением проходимости дыхательных путей. Довольно часто причиной длительно текущей гиперкапнии является недостаточность легочной вентиляции, в связи со слабостью респираторной мускулатуры. К ней приводят миастении, мышечная дистрофия, восходящий паралич Ландри, или синдром Гийена-Барре, некоторые виды течения рассеянного склероза.

К такой хронической гиперкапнии могут привести и сколиоз, различные травмы грудной клетки, а также состояние после операции на легких, когда пациент просто физически должен дышать «мелко» во избежание расхождения швов.

Часто возникают и смешанные состояния, когда в легких накапливается «мёртвое пространство», через которое практически не движется воздушный поток. К таким процессам приводят уже упоминавшиеся легочный цирроз и фиброз, обструктивное заболевание, бронхиальная астма, муковисцидоз и другая патология. В некоторых случаях повышается продукция углекислого газа и при состояниях, не связанных с патологией бронхолегочной системы. Это лихорадка, сепсис, судорожный синдром или избыточная нагрузка углеводистой пищей.

Что может повлиять на результат?

Газовый анализ крови — это весьма специфичный и высокочувствительный тест. Поэтому нужно соблюдать необходимые условия, во избежание ложных результатов. Прежде всего, необходимо исключить лихорадку и повышенную температуру, забор артериальной крови должен проводиться при нормальной температуре тела.

В том случае, если:

• у пациента она выше 37 градусов, то парциальное давление и кислорода, и углекислого газа будет выше чем нужно, а кислотно-щелочное равновесие сдвинуто в кислую сторону, то есть в сторону ацидоза;
• у пациента будет гипотермия, или охлаждение тела, то будет проходить обратный процесс: парциальное давление газов падать, а уровень pH повышаться сторону защелачивания крови.

На результат анализов влияют и другие факторы. Так, в некоторых случаях, нужно корректировать их точность с учетом возраста пациента, и существуют специальные калибровочные таблицы. Ведь чем старше пациент, тем парциальное давление кислорода в крови меньше. Очень важно как можно чаще проводить калибровку анализатора, при взятии каждой пробы.

В результате всё это приводит к тому, что стоимость исследования не является дешёвой. Так, средняя цена в частных клиниках колеблется от 1500 рублей до 3000 рублей.

Конечно, можно найти государственную клинику, в которой цена исследования будет составлять 100 рублей, но нужно помнить, что это примерно то же самое, как лечение у стоматолога на своём участке по страховому полису, когда пациент платит только лишь за дешевые расходные материалы.

Источник