Portál:Otázky z biofyziky (1. LF UK, VL)/19. Otázka

			19. Otázka
			Saturace krve kyslíkem, pulzní oxymetrie
			Otázky z biofyziky (1. LF UK, VL)
			Předchozí • Další

Transport kyslíku krví

Kyslík, jako životně důležitá molekula je transportována krví a to díky krevnímu barvivu – hemoglobinu. Vazba kyslíku na hemoglobin má své zákonitosti.

Vazba kyslíku

Normálně je 97 % kyslíku v krvi proudící z plic do periferních tkání vázáno na hemoglobin (Hb). Zbývající 3 % jsou fyzikálně rozpuštěné v plazmě. Vazba kyslíku na hemoglobin je samozřejmě reverzibilní. Pokud je pO₂ vysoký, kyslík se váže na hemoglobin (př. plicní kapiláry), pokud je pO₂ nízký, kyslík vystupuje z vazby s hemoglobinem (př. tkáňové kapiláry).

Fyzikálně rozpuštěný kyslík zaujímá objem 3 ml v 1 litru krve, vázaný na hemoglobin pak okolo 197 ml. To proto, že 1 g hemoglobinu váže až 1,34 ml kyslíku a průměrná koncentrace hemoglobinu v krvi je 150 g/l. V 5 l krve je tedy přibližně 1 l kyslíku.

Asi 98 % krve, které se dostane do levé síně, prochází přes plicní kapiláry a je nasyceno kyslíkem na 104 mmHg (v naší literatuře se často setkáváme s hodnotou 100 mmHg). Zbývající 2 % prochází přes bronchiální cirkulaci (krev se sem dostává z aorty) a není ve styku s plicními kapilárami (tzv. shunt flow). Tato krev má hodnotu pO₂ 40 mmHg – jako normální systémová venózní krev. Tyto dvě složky se v levé síni smíchají a tak výsledný pO₂ v levé síni je 95 mmHg.

Krev odtékající z plic má tedy pO₂ 95 mmHg, což znamená, že saturace kyslíkem je průměrně 97 % (viz vazebná/disociační křivka kyslíku). Krev odtékající z periferních tkání má průměrně pO₂ 40 mmHg, takže její saturace je 75 %.

Hemoglobin se sytí kyslíkem podle parciálního tlaku kyslíku. To znázorňuje saturační křivka. Ta má jednoznačně esovitý tvar, což dokazuje, že deoxyhemoglobin má nižší afinitu ke kyslíku než oxyhemoglobin. S každou navázanou molekulou kyslíku se afinita hemoglobinu ke kyslíku zvyšuje. Zároveň to ukazuje na fakt, že i při poměrně vysokém snížení parciálního tlaku kyslíku v krvi se saturace hemoglobinu výrazně nezmenší.

V krvi, která je z 97 % saturována, je na 100 ml krve 19,4 ml kyslíku vázaného na hemoglobin. Po průchodu tkáněmi se tato hodnota sníží na 14,4 ml O₂ (pO₂ 40 mmHg, saturace 75 %). Z toho vyplývá, že normálně se z krve do tkání uvolňuje 5 ml O₂ z každých 100 ml krve (z 5 l krve je to 250 ml O₂).

Za normálních okolností má intersticiální tekutina pO₂ také 40 mmHg (při této hodnotě přestupuje do intersticiální tekutiny právě oněch 5 ml O₂ z každých 100 ml krve). Při usilovném cvičení tato hodnota klesá až na 15 mmHg. To znamená, že se z hemoglobinu uvolňuje více kyslíku, až ho nakonec navázaného na Hb zůstane jen 4,4 ml ve 100 ml krve. Do tkáně se tedy dostává 15 ml O₂ z každých 100 ml krve (= 19,4 – 4,4). Uvolňování kyslíku se tak zvýší trojnásobně (což se zvýšením srdeční akce – šestkrát až sedmkrát – dává až dvacetinásobné zvýšení transportu kyslíku do tkání).

Rozpuštěného kyslíku v krvi s hodnotou pO₂ 95 mmHg je asi 0,29 ml na 100 ml krve. Po průchodu tkáněmi (40 mmHg) je rozpuštěného kyslíku 0,12 ml na 100 ml krve. To znamená, že pouze 0,17 ml rozpuštěného O₂ z každých 100 ml krve se uvolní do tkání (3 % O₂ transportovaného krve do tkáně – viz výše). Během cvičení může podíl toho transportu klesnout na 1,5 %. Naopak při inhalaci kyslíku s vysokým pO₂ se tento podíl může zvýšit a může hrozit až otrava kyslíkem.

Faktory ovlivňující saturaci hemoglobinu

pH

• Čím nižší pH, tím nižší afinita hemoglobinu ke kyslíku. Posun doprava. (Tzv. Bohrův efekt)

• Čím vyšší pH, tím vyšší afinita hemoglobinu ke kyslíku. Posun doleva.

pCO₂

• Zvýšení pCO₂ vede ke snížení pH. To vede ke snížení afinity hemoglobinu ke kyslíku. Posun doprava.
• Snížení pCO₂ vede ke zvýšení pH. To vede ke zvýšení afinity hemoglobinu ke kyslíku. Posun doleva.

Teplota

• Čím vyšší teplota, tím nižší afinita hemoglobinu ke kyslíku. Posun doprava.
• Čím nižší teplota, tím vyšší afinita hemoglobinu ke kyslíku. Posun doleva.

2,3-bisfosfoglycerát

• Čím vyšší koncentrace 2,3–bisfosfoglycerátu (BPG), tím nižší afinita hemoglobinu ke kyslíku. Posun saturační křivky doprava.
• Čím nižší koncentrace 2,3–BPG, tím vyšší afinita hemoglobinu ke kyslíku. Posun saturační křivky doleva.

2,3–BPG je důležitý při adaptaci na hypoxii – jeho koncentrace se zvýší.

Jak je to v těle

• Plíce = snížení pCO₂ → vyšší pH → posun saturační křivky doleva → kyslík se váže na Hb
• Tkáně = zvýšení pCO₂ → nižší pH → posun saturační křivky doprava → kyslík se uvolní z Hb

Pulzní oxymetrie

Pulzní oxymetr

Pulzní oxymetrie neinvazivně měří saturaci hemoglobinu kyslíkem v arteriální části krevního řečiště (pulzatilní tok).

 Podrobnější informace naleznete na stránce Princip pulzní oxymetrie.

Místem umístění detektoru jsou prsty končetin nebo ušní lalůčky. Vzhledem k cirkulační době detekuje snímač umístěný na ušním lalůčku změny dříve než snímač umístěný na prstu končetiny. Při ponechání snímače na jednom místě po dlouhou dobu existuje riziko poškození tkáně tlakem. U novorozenců jsou fyziologicky nižší hodnoty dány přítomností P–L zkratů.

Interpretace hodnot SaO₂ při oxygenoterapii

Hodnoty SaO2	Klinické poznámky
Novorozenci > 90 % děti nad 1 měsíc > 95 %	fyziologické hodnoty
< 80 %	kritický stav v horizontu desítek minut
< 60 %	bezprostřední kritická desaturace

Vztah mezi SaO₂ a pO₂

Disociační křivka hemoglobinu

Vztah mezi hodnotou PO₂ a SaO₂ je dán průběhem disociační křivky hemoglobinu. Vzhledem k jejímu esovitému průběhu neumožňuje sledování SaO₂ detekovat změny PaO₂ v nízkém a vysokém pásmu hodnot (hodnoty SaO₂ < 70 % a hodnoty SaO₂ > 98 %). Faktory, které ovlivňují polohu disociační křivky hemoglobinu, ovlivňují i hodnotu SaO₂. Tyto změny jsou významné pouze na strmé části disociační křivky.

U nemocných s normálními hodnotami pH a tělesné teploty odpovídá hodnota SaO₂ 90 % cca pO₂ kolem 60–65 mm Hg (= 8–8,6 kPa). Při klinicky detekovatelné cyanóze u nemocných bez anémie jsou již parametry SaO₂ obvykle kolem 80 %. Pulzní oxymetrie nedostatečně koreluje s nadměrně vysokým pO₂, např. při SaO₂ 98 % může být pO₂ 10, ale i 20 kPa a to se již jedná o toxickou hyperoxii. Tento fakt je významný zejména v neonatologii.

Přehled nejčastějších příčin artefaktů při pulzní oxymetrii

• nízká perfuze místa měření → hypotenze, nízký srdeční výdej, hypotermie;
• závažná anémie;
• nadměrná intenzita okolního světla;
• nesprávná poloha senzorů;
• pohyb senzoru;
• venózní pulzace na dolní končetině;
• vysoký obsah kožního pigmentu (černoši, opálení, ...).

Nejčastější příčinou artefaktu je ztráta pulzatilního charakteru signálu při hypoperfuzi monitorovaného místa.

Klinické poznámky k hodnocení SaO₂

Při intoxikaci oxidem uhelnatým vzniká karboxyhemoglobin (COHb), který má prakticky stejnou schopnost absorbovat světlo o vlnové délce 660 nm jako oxyhemoglobin, a proto standardní oxymetry udávají v přítomnosti COHb falešně vysokou hodnotu SaO₂.

Při methemoglobinemii detekujeme hodnotu SaO₂ 85 %, neboť methemoglobin má stejný absorpční koeficient pro červené i infračervené světlo. Methemoglobinémie tedy vede k falešně nízké hodnotě SaO₂, je-li její skutečná hodnota vyšší než 85 %, a k falešně vysoké hodnotě, je-li její skutečná hodnota nižší než 85 %.

Při anemii detekujeme vysokou hodnotu SaO₂ vzhledem k oxémii, neboť při nízké koncentraci erytrocytů jsou tyto výborně saturovány. Naopak falešně nízké hodnoty SaO₂ detekujeme při polyglobulinemii.

Při hypoperfuzi může být SaO₂ falešně nízká nebo vysoká (→ pokud pulzní oxymetr snímá aktuálně otevřené AV zkraty).

Při ikteru a přítomnosti barviv v organismu (methylenová modř) detekujeme falešně nízké hodnoty, stejně tak při užívání laku na nehty.

Arytmie způsobí nepravidelnosti křivky a tím pádem i změny průměrné měřené saturace, závažná trikuspidální vada mechanismem přenesené žilní pulsace může způsobit chyby ve měření signálu.