Lexikon der Medizinischen Laboratoriumsdiagnostik
Autoren
O. Müller-Plathe

Blutgasanalyse

Blutgasanalyse
Englischer Begriff
blood gas analysis
Definition
Verfahren zur simultanen Bestimmung der Blutgase und der relevanten Größen des Säure-Basen-Haushalts aus einer Blutprobe.
Funktion – Pathophysiologie
Untersuchungsmaterial – Entnahmebedingungen
Heparinisiertes Blut, überwiegend durch Arterienpunktion oder als „arterialisiertes“ Kapillarblut unter Vermeidung von Luftkontakt gewonnen. In besonderen Fällen auch gemischt-venöses Blut, das durch Herzkatheterisierung gewonnen wird.
Präanalytik
Arterienblut: Probenahme meistens mit handelsüblichen trockenheparinisierten Kunststoffspritzen. Endkonzentration des Heparins um 50 IU/mL Blut. Sofortige Entlüftung und Verschluss der Spritze erforderlich. Analyse innerhalb von 15 Minuten, da Kunststoffe gasdurchlässig sind. In diesem Falle keine Kühlung!
Sind Standzeiten über 15 Minuten zu erwarten (z. B. durch lange Transportwege), müssen Glasspritzen verwendet werden, deren Totraum mit Heparinlösung zu füllen ist. Kühlung der Probe erforderlich. In diesem Falle Messung innerhalb 1 Stunde.
Arterialisiertes Kapillarblut: Hyperämisierung des betroffenen Hautbezirks durch ein feucht-warmes Tuch (39–42 °C) für 3 Minuten. Hautpunktion und zügige Probenahme aus der Mitte des austretenden Blutstropfens mithilfe einer trockenheparinisierten Glas- oder Kunststoffkapillare von etwa 40–100 μL Fassungsvermögen. Nach Einsetzen eines kleinen Drahtstiftes wird die Kapillare beidseitig verschlossen und von außen mithilfe eines Magneten durchmischt. Proben in Kunststoffkapillaren sind sofort, in Glaskapillaren innerhalb 1 Stunde zu messen.
Wenn die Elektrolyte im gleichen Arbeitsgang analysiert werden sollen, sind elektrolytadaptierte Heparinpräparate zu verwenden, durch die Fehler infolge Dilution, Freisetzung oder Bindung von Ionen (Calcium) vermieden werden.
Resuspendierung der Erythrozyten: Unmittelbar vor der Analyse muss das Blut erneut gründlich durchmischt werden, anderenfalls besteht die Gefahr erheblicher Fehlbestimmungen des Hb im Rahmen der Oximetrie. Auch die pH-Messung wird durch die Erythrozytenkonzentration beeinflusst.
Analytik
Es wird unterschieden:
Blutgasanalyse im engeren Sinne
Gemessen werden in der Messkammer des herkömmlichen Blutgasanalysators bei 37 ± 0,1 °C folgende Messgrößen:
  • pH-Wert potentiometrisch mit einer Glaselektrodenkette (Ionenselektive Elektrode); Kalibration mit zwei Pufferlösungen, deren Zusammensetzung auf international anerkannte primäre Standards von NIST zurückführbar ist.
  • pCO2, der Partialdruck des Kohlendioxids, potentiometrisch mit einer membranüberzogenen Glaselektrode.
  • pO2, der Partialdruck des Sauerstoffs, amperometrisch mit einer membranüberzogenen Platinelektrode (Amperometrie). Die Kalibration der beiden Gaselektroden erfolgt in der Regel mit zwei zertifizierten O2/CO2/N2-Gemischen.
Bei einigen Geräten, insbesondere solchen für den patientennahen Einsatz, kommen statt der Elektroden optische Verfahren wie Fluoreszenzmessungen (z. B. OPTI, Firma Osmetech) oder Phosphoreszenzmessungen, Infrarotspektroskopie und Spektralphotometrie (z. B. NPT7, Firma Radiometer) zum Einsatz.
Berechnet werden:
Die Berechnung der Sauerstoffsättigung aus pO2 und pH sollte nicht mehr vorgenommen werden. Stattdessen sollte die O2-Sättigung im Rahmen der Oximetrie als sinnvolle Erweiterung der Blutgasanalyse gemessen werden.
Blutgasanalysatoren
Moderne Blutgasanalysatoren führen einen vollautomatischen Funktionszyklus aus:
  • Kalibration einschließlich Luftdruckmessung und Berechnung der Partialdrücke der Kalibriergase
  • Trocknung der Messkammer
  • Einsaugen der Probe
  • Messung von pH, pCO2, pO2 (ggf. auch von Elektrolyten, Glukose und weiteren Substraten sowie von O2-Sättigung und anderen oximetrischen Werten im gleichen Arbeitsgang)
  • Spülung und Trocknung der Messkammer
  • Berechnung der abgeleiteten Größen
  • Ggf. Umrechnung der Ergebnisse auf die aktuelle Körpertemperatur des Patienten
  • Ausdrucken, Kennzeichnen und Speichern der Qualitätskontroll- und Probandenergebnisse
Die Messergebnisse stehen nach 1–2 Minuten zur Verfügung. Etwa der gleiche Zeitraum wird für die Reinigung der Messkammer benötigt. Die Kalibrationsintervalle sind bei den meisten Geräten innerhalb bestimmter Grenzen frei wählbar, ebenso die Kontrollintervalle.
Zur Qualitätskontrolle von pH und Partialdrücken werden unter definierten Gasmischungen in Ampullen abgefüllte Materialien verwendet:
  • Gasäquilibrierte rein wässrige Pufferlösungen
  • Gepufferte proteinhaltige Lösungen
  • Suspensionen inaktivierter Erythrozyten in Puffermedien
Vor Gebrauch muss die Flüssigkeit in den Ampullen durch Schütteln mit der Gasphase äquilibriert werden. Eine sehr effiziente interne Qualitätssicherung für pO2 und pCO2 kann mit Vollblut durchgeführt werden, das zuvor in einem Tonometer (Partialdruck) mit Mischgas bekannter Zusammensetzung äquilibriert wurde.
Nähere Angaben zu den Messmethoden und Qualitätskriterien siehe bei den einzelnen Messgrößen.
Die Vielfalt der Blutgasanalysatoren lässt sich unterteilen in:
  • Vollautomaten für zentrale Einrichtungen mit laufender Inanspruchnahme
  • Kassettensysteme für Einrichtungen mit sporadischer Inanspruchnahme, z. B. für 30 oder 50 Messungen innerhalb weniger Wochen
  • Portable („handhold“) Systeme für den patientennahen Einsatz (patientennahe Sofortdiagnostik)
Referenzbereich – Erwachsene
Referenzbereiche:
Einheit
Männer
Frauen
Kinder
Neugeborene
pH
7,37–7,45
7,37–7,45
7,37–7,45
7,21–7,38*
pCO2
mmHg
kPa
35–46
4,7–6,1
32–43
4,3–5,7
27–41
3,6–5,5
27–40
3,6–5,3
pO2
mmHg
kPa
80–105
10,6–14,0
80–105
10,6–14,0
80–105
10,6–14,0
31–85*
4,1–11,3*
cHCO3
mmol/L
21–26
21–26
19–24
17–24
BA (in vivo)
mmol/L
−2 bis +3
−2 bis +3
−4 bis +2
−10 bis −2
*Nach ca. 30 Minuten
Literatur
Boalth NB, Wandrup J, Larsson L et al (2001) Blood gases and oximetry: calibration-free new dry chemistry and optical technology for near-patient testing. Clin Chim Acta 307:225–233CrossRefPubMed
Scott MG, LeGrys VA, Klutts JS (2006) Electrolytes and blood gases. In: Burtis CA, Ashwood ER, Bruns DE (Hrsg) Tietz textbook of clinical chemistry and molecular diagnostics. Elsevier-Saunders, St. Louis, MO (USA), S 983–1018