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Quando EGA su sangue venoso periferico?

Michele C. Santoro

DEA “Cardinale G. Panico”

Tricase (LE)

JB West - J Appl Physiol 2005

Blood Gas Analysis and Critical Care Medicine

JW Severinghaus, P Astrup et Al, Am J Respir Crit Care Med 1998

Bjørn Aage Ibsen

(1915- 2007)

ideatore della prima

unità di terapia intensiva.

Nel 1952 nasce la terapia intensiva:

l’EGA diventa fondamentale

• The lessons learned while ventilating hundreds of patients

prompted the rapid design, manufacture, and extensive

deployment of the prototypes of modern ventilators.

• The need for prompt and accurate pH and pCO2

measurements forced the relocation of blood gas analysis

from the research laboratory to the ward.

Cuore

Polmoni

Reni

Volume pH,

elettroliti

EGA

Fisiopatologia “spicciola” in area critica

L’EGA fornisce tante informazioni …

Parametri respiratori

Stato acido base

Elettroliti

Altri parametri metabolici

L’emogasanalisi arteriosa (EGA) fornisce, in1-2 minuti, molteplici parametri (misurati e derivati), respiratori e metabolici, i quali permettono di valutare diversi aspetti del metabolismo e di prendere decisioni salva-vita.

pH

Integrazione dell’EGA con

clinica, ecografia e procedure bedside

L’EGA è una vera e propria TAC metabolica

elettroliti

acqua perfondere

ossigenare

ventilare

ecografia

USCOM

EGA

“L’EGA non si nega” ma …

“Dottore, ma quante volte lo devo bucare questo paziente?

Possiamo fare un’EGA venosa?”

Criscuolo C, et Al - Chest 1995

Giner J, et Al - Chest 1996

Barker WJ - Clinical procedures in emergency medicine, 3rd ed. 1998

Wallach SG - Am J Crit Care 2004

Eisen L, et Al - J Intensive Care 2007

“Dottore, ma quante volte lo devo bucare questo paziente?

Possiamo fare un’EGA venosa?”

EGA arteriosa vs EGA venosa

EGA arteriosa o EGA venosa?

Arterial and venous blood gas reference range

HM Moammed et Al. Egyptian Journal of Chest Diseases and Tuberculosis 2015

http://www.oxfordmedicaleducation.com/abgs/venous-blood-gas-vbg-interpretation/

A differenza del sangue arterioso, i cui valori restano costanti fino al letto

capillare dei tessuti, i valori dell’EGA venosa possono differire in una certa

misura con il sito di campionamento.

Il sangue venoso periferico è diverso dal sangue venoso centrale e dal sangue

venoso misto per quanto riguarda i parametri gas analitici (pH, pCO2, pO2)

perché , man mano che dalla periferia ritorna al cuore, si mescola con sangue

venoso proveniente da altri tessuti aventi diversi livelli di attività metabolica e

quindi potenzialmente diversi pH, pO2 e pCO2 .

Il sangue dell’arteria polmonare, mix del sangue venoso refluo da tutti i

distretti e pertanto definito sangue venoso misto, è dunque rappresentativo

della respirazione globale tessutale, dell’apporto di O2 ai parenchimi e del loro

metabolismo.

Chris Higgins

https://acutecaretesting.org/en/articles/central-venous-blood-gas-analysis

Sangue venoso periferico, centrale e misto

Il cateterismo dell’arteria polmonare con catetere di Swan Ganz consente di

esplorare tali funzioni, ma rappresenta una procedura invasiva sempre meno

impiegata anche in terapia intensiva.

In sua vece viene utilizzato il cateterismo venoso centrale perché il sangue

prelevato dalla giunzione atrio destro/vena cava superiore (dove appunto giunge

l’estremità distale del CVC) è simile nel suo contenuto di gas al sangue

dell’arteria polmonare.

Il sangue venoso centrale non è quindi veramente sangue venoso misto,

perché non include che il ritorno attraverso la vena cava inferiore, che raccoglie

il sangue venoso misto proveniente dalla metà inferiore del corpo.

Marano M, et A – G Ital Nefrol 2015

HM Moammed, et Al - Egyptian Journal of Chest Diseases and Tuberculosis 2015

Sangue venoso periferico, centrale e misto

Studi su sangue venoso PERIFERICO

Sutton R, et Al - Lancet 1967

Phillips B, et Al - Ann Intern Med 1969

Adrougue H, et Al - NEJM 1989

Malinoski D, et Al - Arch Surg 2005

Middleton P ,et Al - Emerg Med J 2006

Toftegaard M, et Al - Euro J Emerg Med 2008

Tregor R, et Al - Clin J Am Soc Nephrol 2010

Walkey A, et Al - J Intensive Care Med 2010

Koul P, et Al - Ann of Thoracic Med 2011

From a 2014 meta-analysis and related papers:

VBG analysis compares well with ABG analysis for pH estimations in adults

Chris Higgins


Studi su sangue venoso CENTRALE

Brandenburg M, et Al - Ann Emerg Med 1998

Rang L, et Al - CJEM 2002

Chu YC, et Al J Formos Med Assoc 2003

Yildizds D ,et Al - Arch Dis Child 2004

Ak A, et Al - Tohoku J Exp Med 2006

Kelly AM - Emerg Med Australas 2006

Malatesha G, et Al - Emerg Med J 2007

Bilan N, et Al - World Journal of Pediatrics 2008

O’Connor T, et Al - Respiration 2011

Koul P, et Al - Ann of Thoracic Med 2011

L’EGA venosa

è paragonabile all’EGA arteriosa?

The values on a VBG and ABG are comparable

(arterial and venous values are NOT significantly different for practical purposes)

except in the cases of O2 and CO2 .

L’EGA venosa

è paragonabile all’EGA arteriosa?

From a 2014 meta-analysis and related papers:

VBG analysis compares well with ABG analysis for pH estimations in adults

Peripheral venous pH is only pH 0.02 to 0.04 lower than the arterial pH

Peripheral venous HCO3- is approximately 1-2 meq/L higher than arterial HCO3

-

Venous and arterial pCO2 are not comparable

The 95% prediction interval of the bias for venous PCO2 is unacceptably

wide, extending from -10.7 mmHg to +2.4 mmHg

Venous and arterial pO2 are also not comparable

The arterial pO2 is typically 36.9 mmHg greater than the venous with

significant variability (95% confidence interval from 27.2 to 46.6 mmHg).

Chris Higgins


I clinici hanno familiarità con l’EGA arterioso, i cui valori sono consolidati sia

in letteratura che nella pratica clinica, ma hanno meno familiarità con l’EGA da

sangue venoso, i cui valori, in ogni caso, sono meno ben convalidati.

Vari studi suggeriscono che un’EGA venosa è abbastanza accurata per la

valutazione acido-base, ma non può sostituire l’EGA arteriosa nei pazienti con

patologia respiratoria.

Tuttavia, negli ultimi 15 anni c'è stato un crescente interesse circa la possibilità

di sostituire l’EGA arterioso con l’EGA venosa in alcune circostanze, soprattutto per

il progressivo utilizzo della pulsi-ossimetria come mezzo alternativo per valutare la

pO2 nei reparti di emergenza.

Impatto della pulsi-ossimetria

Gokel Y, et Al - Am J Nephrol 2000

Kelly AM, et Al - Emerg Med J 2001

Chu YC, et Al - Med Assoc 2003

Ma OJ, et Al - Acad Emerg Med 2003

Kelly AM, et Al - J Emerg Med 2002

Kelly AM, et Al - Emerg Med Australas 2004

Middleton P, et Al - Emerg Med J 2006

La pulsi-ossimetria sfrutta il rapporto tra pO2 e SatO2, descritto nella curva di

dissociazione ossiemoglobina, ma ha dei limiti:

- relazione non lineare (curva sigmoide)

- influenza da parte di fattori come pH, pCO2, temperatura, DPG

Meta-analysis of arterial oxygen saturation by pulse oximetry in adults

Jensen L, et Al - Heart Lung 1998

Limiti della pulsi-ossimetria

Benchè L‘EGA venosa periferica (PVBG) sia sempre più usata al posto dell’EGA

arteriosa (ABG), soprattutto nei reparti di emergenza (ED), ci sono opinioni

contrastanti sull'affidabilità del PVBG per giustificare un uso clinico diffuso.

Ci si aspetterebbe che la PVBG abbia valori più bassi di pO2 e pH, ma una pCO2

maggiore dell’ABG, tuttavia non è chiaro se questa relazione sia costante.

Inoltre, diversi quadri patologici, che interessano il flusso venoso ed arterioso,

possono provocare maggiore disparità tra le variabili misurate nel PVBG e

nell’ABG.

L’EGA venosa su sangue periferico

può sostituire l’EGA arteriosa?

Harrison EM, et Al - Br J Anaesth 1965

Gennis PR, et Al - Ann Emerg.Med 1985

Brandenburg MA, et AL - Ann Emerg. Med 1998

Rang L, et Al – Can J Emerg Med 2002

Arnold T, et Al – J Trauma InJ Infect Crit Care 2011

Le condizioni che alterano il ritorno venoso e l‘output cardiaco e,

di conseguenza, il flusso sanguigno venoso e arterioso:

- insufficienza cardiaca

- shock circolatorio di qualsiasi causa

- insufficienza respiratoria e obesità

Anche il sito di prelievo PVBG è importante, così come l'uso di un laccio

emostatico e per quanto tempo è applicato.

Condizioni che aumentano

le differenze tra EGA arteriosa e venosa

Respiratory and circulatory analysis of CO2 output during exercise in chronic heart failure.

Hachamovitch R, et Al - Circulation 1991

Influence of tourniquet application on venous blood gas sampling for serum chemistry,

haematological parameters, leukocyte activation and erythrocyte mechanical properties.

Cengiz M, et AL - Clin Chem Lab Med 2009

Misurati il pH e pCO2 nel sangue arterioso e venoso centrale in:

- 26 pazienti con output cardiaco normale

- 36 pazienti con insufficienza circolatoria moderata

- 5 pazienti con insufficienza circolatoria grave

- 38 pazienti in arresto cardiaco o cardio-respiratorio

I pazienti con normale output cardiaco mostravano le differenze artero-venose

come da atteso:

pH venoso più basso di 0.03 unità e pCO2 venosa più alta di 5.7 mm Hg (0.8 kPa)

Differenze solo leggermente aumentate nei pz con insufficienza circolatoria

moderata. Le determinazioni simultanee di sangue venoso misto dai cateteri

arteriosi polmonari erano quasi identiche a quelle da sangue venoso centrale

Horacio J, Adrogue MD, et Al - NEJM 1989

Assessing Acid-Base Status

in Circulatory Failure

Nei cinque pazienti ipotesi con insufficienza cardio-circolatoria severa sono

state differenze fra:

- pH arterioso medio e venoso medio centrale (7,31 vs 7,21)

- pCO2 arteriosa media e venosa media (44 vs 68 mm Hg)

Nei pazienti in arresto, con ventilazione sostenuta meccanicamente,

riscontrate significative differenze artero-venose dei valori medi di pH e pCO2:

- sia somministrando bicarb. sodio (pH, 7,27 vs 7,07; pCO2 44 vs. 65 mm Hg)

- sia non somministrando bicarb. sodio (pH 7,36 vs 7,01; pCO2 28 vs 76 mm Hg)

Per contro, nei pazienti in arresto cardio-respiratorio, le maggiori differenze

artero-venose sono state notate soltanto quando il bicarbonato del sodio era

somministrato (pH 7,24 vs 7,01; pCO2 71 vs. 127 mm Hg).



Horacio J, Adrogu eMD, et Al - NEJM 1989

Conclusioni:

Nel paziente critico emodinamicamente compromesso, per valutare lo

stato acido base sono necessari campioni di sangue sia arterioso che

venoso centrale.

Mentre per valutare lo scambio polmonare è piè utile il sangue arterioso,

in presenza di ipoperfusione severa, l’ipercapnia e l’acidemia al livello

tessutale sono rilevati meglio dal sangue venoso centrale.

Altri studi confermano le stesse conclusioni:

• “Difference in acid-base state between venous and arterial blood during

cardiopulmonary resuscitation“ Weil M, et Al - NEJM 1986

• “Acid base changes in arterial and central venous blood during cardiopulmonary

resuscitation” Steedman D, et Al - Arch Emerg Med 1992



Horacio J, Adrogue MD, et Al - NEJM 1989

• Background: in severe circulatory failure agreement between arterial and

mixed venous or central venous values is poor; venous values are more

reflective of tissue acid–base imbalance.

• The objective of this study was to examine the correlation between

hemodynamic parameters, specifically systolic blood pressure (SBP) and

the arterial–peripheral venous (A-PV) difference for all commonly used

acid–base parameters (pH, PCO2, and bicarbonate).

• Methods: data were obtained prospectively from adult patients with trauma.

Assessing Acid–Base Status in Circulatory Failure:

Relationship Between ABG and PVBG

in Hypovolemic Shock

Scott ER, et Al – Journal of Intensive Care 2018

• Results: although patients with hypotension had a lower mean arterial and peripheral

venous pH and bicarbonate compared to hemodynamically stable patients, mean A-

PV differences for pH and PCO2were not statistically different (P = .24 and .16,

respectively) between hypotensive and normotensive groups.

• Conclusions: in hypovolemic shock, the peripheral VBG does not demonstrate a

higher CO2concentration and lower pH compared to arterial blood. Therefore,

the peripheral VBG is not a surrogate for the tissue acid–base status in

hypovolemic shock, likely due to peripheral vasoconstriction and central shunting of

blood to essential organs.

• This contrasts with the selective venous respiratory acidosis previously demonstrated

in central venous and mixed venous measurements in circulatory failure, which is

more reflective of acid–base imbalance at the tissue level than arterial blood. Further

work needs to be done to better define the relationship between ABG and both central

and peripheral VBG values in various types of shock.

Assessing Acid–Base Status in Circulatory Failure:

Relationship Between ABG and PVBG

in Hypovolemic Shock

Scott ER, et Al – Journal of Intensive Care 2018

Prospective study of 95 pt (69 m, 26 f, mean age 52 yy) with diverse medical conditions:

•chronic obstructive airway disease (17.9%),

•pneumonia (17.8%),

•sepsis (15.8%),

•acute on chronic renal failure (10.5%),

•acute coronary syndrome (9.4%),

•diabetic ketoacidosis (8.4%),

•systemic malignancy (7.4%),

•acute gastroenteritis (6.3%),

•systemic lupus (4.2%),

•suspected organophosphorus or phosgene poisoning (2.2%).

•3 patients (3.2%) had hypotension (syst press ,90 mm Hg) at presentation.

G Malatesha, et AL. - Emerg Med J 2007

Comparison pH, bic, pCO2 and pO2

arterious vs venous in initial ED assessment

The diverse pathology profile and the parameters studied in the present study are more likely to be encountered in a typical ED.

Agreement excellent in pH values

(95% LoA 0.13 to 20.1), and acceptably narrow in pCO2 and bicarbonate values.

Values in pCO2 show better agreement

than reported earlier.

Venous pO2 and arterial pO2

did not show good agreement.

Using a random effects model was used to calculate the average difference

(bias) and the limits of agreement for the venous and arterial pH, pCO2 and

pO2. A total of 18 studies comprising 1768 subjects were included in the

meta-analysis.

The aim was to determine whether the pH, pCO2 and pO2 obtained from

PVBG sampling of adult patients are comparable (i.e. have good

agreement) with those obtained by ABG so as to justify the replacement of

ABG in routine clinical use.

EGA venosa su sangue periferico

vs EGA arteriosa

AL Byrne, et Al - Respirology 2014

Studi inclusi nella meta-analisi

AL Byrne et Al, Respirology 2014

Sebbene, come conseguenza del metabolismo nei tessuti, ci si aspetterebbe che

il sangue venoso abbia una pO2 inferiore, un pH inferiore e una pCO2

superiore rispetto a quello arterioso, la meta-analisi suggerisce che per pO2 e

pCO2 le relazioni non sono né lineare né costanti.

Mentre il pH venoso e arterioso periferico correlano bene (stretto LOA, limits

of agreement), lo stesso non può dirsi per il pCO2 e pO2.

La PvO2 correla male con la pO2 mostrando una variabilità troppo alta.

La differenza media della pCO2 è risultata troppo elevata per essere

utilizzata nella gestione paziente.

Discussion


pCO2 e pO2 ottenuti da PVBG non sono sufficientemente comparabili, né

hanno un rapporto stabile con l’ABG per consentire l'uso di un fattore di

conversione, come proposto da alcuni autori.

In più, i pazienti emodinamicamente instabili e quelli con insufficienza

cardiaca congestizia possono avere una maggiore discordanza tra la PVBG

ed ABG riguardo i valori di pO2 e pCO2.

Ciò ha implicazioni importanti per l'uso di PVBG come prova sostitutiva per

l'analisi di ABG, particolarmente fra le popolazioni pazienti diverse, come

quelle nel ED.

Discussion


• The aim of this study is to provide a systematic review of the literature

reporting agreement between arterial and venous pH, partial pressure of carbon

dioxide (pCO2), bicarbonate (H2CO3–), base excess and lactate; and to perform

a meta-analysis of the differences.

• It is important to note that the MD (mean difference) is a point-estimation and

therefore carries a CI (confidence interval). The LOA (limits of agreement)

are not the same as the CI: the LOA is a range in which any individual

arterial minus venous difference may lie, whereas the CI is a range in which the

average or MD may lie.

The role of venous blood gas in the Emergency

Department: a systematic review and meta-analysis

BM Bloom, et Al - European Journal of Emergency Medicine 2014



93 potentially relevant articles

were identified

of which 13, 12, 10 and 3

met the inclusion criteria for

pH, pCO2, bicarbonate and lactate,

respectively.

These are displayed in Table.

Articles reporting agreement between

arterial and venous

pH, pCO2, bicarbonate and lactate.




93 potentially relevant articles

were identified

of which 13, 12, 10 and 3

met the inclusion criteria for

pH, pCO2, bicarbonate and lactate,

respectively.

These are displayed in Table.

Conclusion

Venous and arterial pH and bicarbonate agree reasonably at all values, but the

agreement is highest at normal values.

Arterio-venous agreement for pCO2 is poor and PvCO2 cannot be relied

upon as an absolute representation of PaCO2.

However, normal peripheral PvCO2 has a good NPV for normal arterial pCO2,

and a normal PvCO2 can be used as a screen to exclude hypercapnic

respiratory disease (NPV 100% if veonous pCO2 <45 mm Hg).

There may be a poor agreement between Arterial Lactate and Venous Lactate

at abnormal values; however, if the Venous Lactate is normal, it is likely the

arterial values of this parameter will also be normal.




Sono stati pubblicati diversi studi sulla correlazione tra ABGs e VBGs, ma

molti di questi si sono concentrati specificatamente su certe popolazioni di

pazienti com quelli affetti da DKA (diabetic keto-acidosisi), trauma o

BPCO.

Scopo dello studio è confrontare pH e pCO2 arteriosi con pH e pCO2 venosi

in pazienti critici “indifferenziati”, che rappresentano quelli ricoverati in

Pronto Soccorso o in terapia intensiva nella real life.

L’ipotesi è che la combinazione di pH e pCO2 venosi con l’ossimetria

correli bene con pH, pCO2 e pO2 arteriosi indipendentemente dalla

patologia sottostante, ossia con valenza di globalità.

Correlation of VBG and Pluse Oximetry wuth

ABG in the Undifferentiated Critically Ill patient

Eli Zeserson, et Al - Journal of Intensive Care Medicine 2018




Undifferentiated

Critically Ill Pazients

Conclusioni

In una poplazione di pazienti critici “indifferenziati”, come quella studiata

pH, pCO2 su VBG correlano bene con pH e pCO2 su ABG.

La SatO2 correla bene con la pO2.

La combinazione di VBG e pulsiossimetria può dare ottime informazioni

circa lo stato acido base, la ventilazione, l’ossigenazione in un setting di

pazienti come quello studiato.

La forza di questo studio consiste proprio nel fatto che, arruolando

indistinatamente pazienti ricoverati in PS e nelle terapie intensive (medica e

chirurgica), esso riproduce più fedelemente la realtà clinica pratica.




Objectives: We compared length of emergency department (ED) care in patients

receiving point-of-care testing (POCT) at triage vs. traditional core laboratory testing.

Methods: We conducted a prospective, case-controlled trial of adult patients with

prespecified conditions requiring laboratory testing and had POCT performed by a nurse

after triage for: a basic metabolic panel, troponin I, lactate, INR (i-STAT System),

urinalysis (Beckman Coulter Icon), or urine pregnancy test. Study patients were

matched with controls based on clinical condition, gender, age, and time to be seen.

Groups were compared with Wilcoxon rank–sum or Fisher's exact tests.

Results: We matched 52 POCT study patients with 52 controls.

Conclusions: Among stable adult patients presenting to the ED with one of the

prespecified conditions, early POCT at triage, compared with traditional core laboratory

testing after evaluation by an ED provider, reduced ED care time by approximately 1 h.

Importanza del metabolic panel in PS

Singer AJ, et AL. – J Emerg Med 2018

Contenuto totale di CO2 (tCO2)

Il contenuto totale di CO2 nel sangue (tCO2) è la somma di 3 componenti:

• dCO2 (CO2 disciolta nel sangue)

• HCO3- plasmatico (90-95%) ed eritrocitario

• Contenuto di carbamino CO2 negli eritrociti

La tCO2 è normalmente pari a 23-30 mEq/L.

Serum Total Corbon Dioxide - RM Centor

Parameters that reflect the carbon dioxide content of blood - Chris Higgins 2008

Poiché il bicarbonato costituisce il 90-95% della tCO2, essa può essere utilizzata

come stima ragionevole del bicarbonato sierico.

Non è corretto utilizzare tout court la tCO2 per interpretare i disturbi acido base,

poiché per orientarsi è indispensabile conoscere il almeno pH.

Utilità della coppia tCO2 e pH

↑CO2 + H2O → H+ + ↑ HCO3-

↑CO2 + H2O ← H+ + ↑ HCO3-

Utilità della coppia tCO2 e pH

tCO2 pH Diagnosi

↑ ↑ (alcalemia) Alcalosi metabolica

↑ ↓ (acidemia) Acidosi respiratoria

↓ ↓ (acidemia) Acidosi metabolica

↓ ↑ (alcalemia) Alcalosi respiratoria

Poiché il bicarbonato costituisce il 90-95% della tCO2, essa può essere utilizzata

come stima ragionevole del bicarbonato sierico.

Non è corretto utilizzare tout court la tCO2 per interpretare i disturbi acido base,

poiché per orientarsi è indispensabile conoscere il almeno pH.



Solitamente la tCO2 è inclusa nel dosaggio degli elettroliti.

Con elevata probabilità una tCO2 normale esclude disturbi acido base.

Uso clinico della tCO 2

nel contesto di un basic metabolic panel

Increased levels indicate:

• severe vomiting

• high-volume gastric suction

• diuretics

• chronic obstructive pulmonary disease (COPD)

• aldosteronism

• metabolic alkalosis

Decreased levels indicate:

• renal failure

• chronic diarrhea

• diabetic ketoacidosis,

• starvation

• shock

• metabolic acidosis



pH ed HCO3- dell’EGA venosa periferica (PVBG) correlano bene con

pH ed HCO3- dell’EGA arteriosa (ABG).

pO2 e pCO2 della PVBG non correlano bene con pO2 e pCO2 dell’ABG,

tuttavia una pCO2 venosa <45 mm Hg eslcude al 100% un’alterata pCO2 arteriosa.

La combo “pulsiossimetria + PVBG” può sostituire l’ABG in PS in un setting di pazienti “indifferenziati”, come quelli che giungono in PS.

Le differenze artero-venosa tra PVBG ed ABG si accentuano in stati patologici caratterizzati da alterato output cardiaco ed instabilità emodinamica.

Nel contesto di un metabolic panel una tCO2 normale con tutta probabilità esclude un disturbo acido base.

L’EGA arteriosa resta il gold standard per la valutazione respiratoria, acido base dei pazienti critici.

Summary

“Dubito ergo sum”

Grazie per

l’attenzione!!!

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