PulmCrit - Come convertire un VBG in un ABG

Prefazione

Questo post è di circa un progetto di ricerca che ho fatto come polmonare critical care fellow nel 2011. Per capirlo, è necessario conoscere un po ‘ della storia dietro di esso.

Ho avuto alcune idee per convertire i valori VBG in valori ABG. Per indagare ulteriormente, ho richiesto dati post-pubblicazione da diversi ricercatori che avevano pubblicato studi che confrontavano i dati ABG vs. VBG. Molti generosamente condiviso i loro dati con me.

Sulla base di questi dati, ho sviluppato formule per la conversione di valori VBG in valori ABG., Questo lavoro è stato inizialmente presentato a Critical Care Medicine, dove è stato respinto. Non sono stati trovati difetti importanti nell’analisi, ma è stato ritenuto irrilevante (un recensore ha scritto “Questa meta-analisi descrive bene un modo per calcolare ABG da VBG. Tuttavia, è discutibile se queste informazioni siano utili nella pratica clinica”) (1).

Il manoscritto è stato rivisto un po ‘ e inviato a un secondo giornale. Uno dei revisori selezionati dalla rivista era un investigatore che mi aveva fornito i dati di altissima qualità nel documento., L’investigatore (che chiamerò Dr. No) potrebbe essere stato preoccupato che il manoscritto sarebbe in concorrenza con il proprio lavoro. Ha ritirato il permesso di utilizzare i suoi dati.

Senza i dati del Dr. No, il manoscritto non era pubblicabile. Ho contattato alcuni investigatori aggiuntivi che avevano recentemente pubblicato i dati e ottenuto un nuovo set di dati. Tuttavia, non sono riuscito a trovare nulla che corrispondesse ai dati del Dr. No (aveva accuratamente misurato i valori ABG e VBG in modo quasi simultaneo, ottenendo risultati sorprendentemente precisi).

Passarono gli anni., Ha pesato su di me che non sono riuscito a pubblicare questi risultati, che continuo a credere siano validi e potenzialmente utili. Ora che sono un blogger, posso presentare questa ricerca nel mio blog. Ho redatto i dati del Dr. No (inclusa la sua identità) per evitare qualsiasi potenziale conflitto etico o personale.

Teoria

Il concetto iniziale è semplice, anche se forse troppo semplificato. Immagina il sangue che scorre dall’arteria radiale a una vena nella mano. I tessuti nella mano estraggono ossigeno e generano anidride carbonica (in un rapporto uguale al quoziente respiratorio)., Se assumiamo che la maggior parte dei pazienti mani di un simile quoziente respiratorio, quindi la variazione di CO2 tra arteriosa e venosa del gas dovrebbe essere proporzionale alla variazione del contenuto di ossigeno (dove k1 è un empiricamente derivata costante):

La prossima domanda è che cosa effetto di questo cambiamento di CO2 sarà il pH. La relazione tra pH e la CO2 è complesso, basato in parte sulla Henderson-Hasselbach equazione. Tuttavia, l’approssimazione del primo ordine di qualsiasi curva è una linea retta., Così, il cambiamento di pH può essere approssimata come proporzionale alla variazione di biossido di carbonio:

Questo crea la saturazione del modello, che possono essere riassunti come segue (dove k1 e k2 sono empiricamente derivata costanti):

Questo fornisce un modo per stimare ABG i valori sono basati su una combinazione di VBG valori più simultanea pulsossimetria. Sfortunatamente, la maggior parte dei VBG non si ottiene con una pulsossimetria simultanea. Sarebbe bello avere un modo per convertire un VBG direttamente in un ABG, senza dover conoscere la saturazione di ossigeno arterioso., Questo può essere fatto con l’uso di una terza ipotesi.

La differenza nella saturazione di ossigeno è la differenza tra la saturazione di ossigeno venoso e arterioso (mostrata sotto). La saturazione di ossigeno venoso varia un po’, tra circa il 10% -95%. Nel frattempo, tra i pazienti ospedalizzati, la saturazione di ossigeno arterioso viene mantenuta in un intervallo ristretto (in genere tra l ‘ 88-100%). Pertanto, la stragrande maggioranza della variazione della differenza nella saturazione di ossigeno deriva da variazioni nella saturazione di ossigeno venoso., La variazione della saturazione arteriosa di ossigeno è così bassa che può essere approssimata come zero (impostando la saturazione arteriosa di ossigeno del paziente uguale alla saturazione media di ossigeno dell’intera popolazione di pazienti).

Questa approssimazione ci consente di creare il modello di saturazione semplificato, che è in grado di stimare i valori ABG direttamente in base ai valori VBG:

Questo modello non è perfetto., Tuttavia, è probabilmente migliore del metodo più comune utilizzato in letteratura, che consiste nel mettere in relazione i parametri arteriosi e venosi tra loro direttamente utilizzando equazioni di regressione lineare (dove c1-c4 sono costanti):

Dati di origine

Sedici studi sono stati identificati dalla ricerca in letteratura come rilevanti per la considerazione. Di questi, sono stati analizzati tre studi che hanno coinvolto 314 pazienti., Tredici studi sono stati respinti per l’analisi per i seguenti motivi: l’autore non ha risposto alla nostra richiesta di analizzare i propri dati (7), l’autore è stato in grado di individuare i dati (4), i dati non contengono valori della saturazione di ossigeno (1), e i dati internamente incoerente con riportato il bicarbonato di valori che differiva sostanzialmente da quelli calcolati utilizzando la Henderson-Hasselbach equazione (1)., Poiché uno di questi tre studi conteneva un gruppo di controllo, questo studio è stato designato come avente due gruppi di pazienti e, pertanto, sono stati analizzati un totale di quattro gruppi di pazienti. I dati di due pazienti in due diversi studi sono stati censurati (in un caso perché pCO2 era incommensurabilmente alto, e in un altro caso perché la saturazione di ossigeno venoso era >25% superiore alla saturazione di ossigeno arterioso).,

Le caratteristiche dei dati di origine sono mostrate qui (Ak 2006, Ibrahim 2011, O’Connor 2011):

Validazione delle ipotesi di base del modello di saturazione

Il modello di saturazione predice l’esistenza di due relazioni lineari che dovrebbero esistere in qualsiasi set di dati. Questi set di dati supportano l’esistenza di una relazione universale e lineare (le linee rosse in ogni serie di figure sottostanti hanno pendenze corrispondenti):

Confronto di quel modello di saturazione rispetto al modello di correlazione diretta

Che sembra bello, ma dobbiamo essere un po ‘ più precisi., Iniziamo analizzando questi set di dati usando il modello di correlazione diretta (sotto), che è il modo convenzionale di guardare questi set di dati.

Se calcoliamo le costanti coinvolte in queste equazioni da diversi set di dati, i numeri sono dappertutto (tabella sotto). Pertanto, questa strategia non è in grado di produrre un’equazione universalmente applicabile che può mettere in relazione i valori dei gas del sangue arterioso e venoso. Variazione simile è notevole quando si valuta la letteratura pubblicata per quanto riguarda ABG vs., Confronto VBG, spiegando perché queste equazioni non hanno ottenuto l’accettazione clinica.

Ora, analizziamo questi dati usando il modello di saturazione (sotto). Le costanti ottenute da ciascun set di dati sono coerenti tra loro. Ciò implica che potrebbe essere possibile utilizzare il modello di saturazione per creare un’equazione universalmente applicabile per convertire i valori VBG in valori ABG.

Risultati finali

Il modello di saturazione e il modello di saturazione semplificato avevano le stesse prestazioni nella conversione da VBG in valori ABG., Le equazioni finali derivate per convertire da VBG a valori ABG sono le seguenti:

Precisione?

Qui è dove le cose cadono a pezzi senza i dati di Dr. No. Nell’analizzare questi diversi set di dati, il driver principale dell’accuratezza non è il modello stesso, ma piuttosto l’accuratezza dei dati sottostanti (ad esempio intervallo di tempo tra VBG e ABG, elaborazione di campioni ABG e VBG, ecc.).,

Un problema inerente a quasi tutti gli studi che confrontano i valori VBG con ABG è che tutti gli errori sono imputabili alle differenze VBG-ABG, ignorando quanto segue:

Errore coinvolto nel campionamento del sangue arterioso e venoso (ad esempio bolle di gas).
Errore coinvolto nel ritardo all’analisi.
Cambiamenti nei valori dei gas nel sangue nel tempo (possono fluttuare rapidamente).

Nel complesso, è facile sopravvalutare l’errore coinvolto nell’estrapolazione da campioni VBG a ABG (in base alle fonti di cui sopra). Tuttavia, è difficile sottovalutare questo errore in un intero set di dati., Pertanto, il set di dati che suggerisce l’errore più basso è più vicino al vero errore coinvolto nell’estrapolazione da VBG a dati ABG (2).

I dati del Dr. No erano i più precisi (probabilmente perché richiedevano intervalli di tempo specifici tra i campioni ABG e VBG). Questi dati suggeriscono che un modello di saturazione semplificato può prevedere i valori di ABG con una precisione che potrebbe essere adeguata per l’uso clinico. Da notare, è discutibile con precisione quanto errore in una misura ABG è accettabile (ad esempio, è un intervallo di confidenza del 95% di +/- 0,03 unità pH e +/- 5 mm pCO2 abbastanza preciso?)., Direi che le decisioni di gestione importanti non dovrebbero essere basate su sottili differenze nei valori ABG o VBG.

I valori ABG sono generalmente considerati come gold-standard per la valutazione del pH. Tuttavia, va notato che i pazienti clinicamente stabili hanno fluttuazioni casuali del pH e pCO2 con deviazioni standard di 0,015-0,02 e 1,5-3 mm, rispettivamente (4). Ciò sottolinea ancora una volta che piccole differenze nei valori ABG non sono clinicamente rilevanti. Ad esempio, uno degli errori classici nell’interpretazione ABG è l’eccessiva interpretazione della variazione casuale nelle misurazioni ABG sequenziali.,

Convalida con un altro set di dati

Un difetto nell’analisi di cui sopra è che i set di dati sono stati utilizzati per generare coefficienti nell’equazione di regressione e quindi l’equazione di regressione è stata testata su questi stessi set di dati. Questo crea la possibilità per la logica circolare.

In seguito a tentativi di pubblicazione falliti come descritto sopra, ho richiesto dati agli investigatori che avevano pubblicato documenti più recenti. Mi è stato gentilmente fornito un set di dati dal Dr. Geraldine McMahon dalla sua pubblicazione (McCanny 2012).,

L’accuratezza di tre metodi per interpretare i valori VBG è stata testata utilizzando questi dati:

Stimando il valore ABG uguale al valore VBG (come spesso avviene nella pratica clinica).
Conversione di valori VBG in valori ABG utilizzando un metodo pubblicato da LeMoel 2013.
Conversione di valori VBG in valori ABG utilizzando il modello di saturazione semplificato con coefficienti derivati sopra.

Di seguito sono riportati i risultati. Il modello di saturazione semplificato ha fornito la migliore previsione dei valori ABG., Questa precisione migliorata sostanzialmente, rispetto al presupposto che i valori ABG siano approssimativamente uguali ai valori VBG:

Clinical bottom line

Queste equazioni non sono attualmente pronte per l’uso clinico (richiedono un’ulteriore convalida). Tuttavia, una verità fisiologica di base è stata illustrata qui: le differenze tra sangue arterioso e venoso sono fortemente correlate alle differenze tra saturazione di ossigeno arterioso e venoso.,

Ciò implica che l’accuratezza di un VBG può essere stimata osservando la saturazione di ossigeno del gas venoso del sangue:

Se la saturazione di ossigeno venoso è elevata, si è verificato un piccolo metabolismo nel tessuto, quindi il VBG dovrebbe essere molto vicino all’ABG.
Se la saturazione di ossigeno venoso è bassa, si è verificato un metabolismo sostanziale, quindi il VBG potrebbe non corrispondere bene con l’ABG.,

Basato su alcuni dei numeri di cui sopra, questo è un rozzo schema che può essere utilizzato per valutare VBGs:

In pratica, la saturazione di ossigeno del VBGs è spesso molto alta (ad esempio >80%), suggerendo che il VBG è molto vicino alla ABG. Se la saturazione di ossigeno VBG è bassa, è possibile utilizzare le seguenti tecniche per ottenere un VBG con una saturazione di ossigeno più elevata:

Ridurre al minimo la durata dell’applicazione del laccio emostatico (ad es.,, se il paziente ha un catetere venoso che consente di prelevare il sangue, estrarre lentamente il sangue dal catetere venoso senza utilizzare un laccio emostatico).
Non lasciare riposare il sangue a temperatura ambiente per un tempo prolungato (elaborarlo immediatamente o posizionarlo sul ghiaccio).

Limitazioni& Metodologia

Questa analisi presenta numerose limitazioni, in particolare alcuni dei dati più precisi sono stati redatti. Un’altra importante limitazione è che è stata eseguita esclusivamente su studi che studiano campioni di sangue venoso periferico., Non è noto se questa analisi sia valida o meno per i campioni venosi centrali.

Per ulteriori dettagli riguardanti la metodologia, in allegato è una copia del manoscritto dal 2012.

Studi più recenti

Dall’esecuzione di questa analisi, sono emersi alcuni studi che suggeriscono che i valori VBG sono più vicini ai valori ABG di quanto si credesse generalmente (ad esempio Zeserson 2016). Questa è una piccola sorpresa. Gran parte degli “errori” negli studi precedenti che confrontavano i valori di VBG e ABG era probabilmente dovuto a fonti estranee (ad esempio elaborazione del campione, variazione casuale dei valori dei gas nel sangue nel tempo, ecc.).,

Nel complesso continuo a credere che i valori di VBG siano generalmente validi per il processo decisionale clinico. Ad esempio, se stai prendendo decisioni importanti in base al fatto che il pH sia 7.27 o 7.30 o 7.32, probabilmente devi riesaminare il tuo processo decisionale medico (3). Sebbene la letteratura medica sia piena di libri di testo e linee guida che utilizzano tagli ABG arbitrari, ci sono scarse prove prospettiche che convalidano i tagli ABG duri per guidare la terapia.,

La differenza tra i valori ABG e VBG dipende dalla quantità di respirazione cellulare che si verifica nei tessuti in mezzo.
La saturazione di ossigeno nel sangue venoso può essere utilizzata per stimare la vicinanza dei valori VBG ai valori ABG.
Formule semplici che utilizzano la saturazione di ossigeno venoso possono migliorare la nostra capacità di prevedere i valori ABG in base ai valori VBG.

Ulteriori informazioni:

Il manoscritto originale del 2012 è qui.,

Note

Ci sono differenze significative tra le specialità per quanto riguarda l’opinione verso l’utilizzo dei dati VBG. I medici di emergenza sembrano capire meglio l’utilità dei VBGS (perché hanno costantemente a che fare con pazienti malati e indifferenziati che per lo più non hanno cateteri arteriosi). Attualmente sembra esserci un maggiore interesse per i VBG nella comunità di assistenza critica, poiché ci stiamo allontanando dal posizionare linee A e verso l’utilizzo della CO2 di fine marea per monitorare i pazienti.,
Questo presuppone che ci sia una grandezza approssimativamente stabile di errore in diverse situazioni cliniche.
Ulteriori informazioni sull’uso dei valori ABG nel processo decisionale clinico nei prossimi post.
Riferimenti: Umenda 2008, Sasse 1994, Thorson 1983, Hess 1992.

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Josh è il creatore di PulmCrit.org. È professore associato di Polmonare e Critica di Cura in Medicina presso l’Università del Vermont.,