利用者:Anesth Earth/作業場2
| 血液ガス分析 | |
|---|---|
| 医学的診断 | |
 | |
| MeSH | D001784 |
| MedlinePlus | 003855 |
| LOINC | 24336-0 |
血液ガス分析（けつえきガスぶんせき、英: blood gas analysis、略称: BGA[1]）は、酸素や二酸化炭素などの血液中のガスの量を測定するものである。通常の採血検査では静脈からの採血だが、血液ガス分析では通常、動脈が選択される。この場合、動脈血液ガス分析（Arterial blood gas、略称: ABG）と呼ばれる。この検査では、注射器と細い針を用いて橈骨動脈から少量の血液を採取する必要があるが[2][1]、鼠径部の大腿動脈やその他の部位から採取することもある。動脈カテーテルから採血することもできる。
BGAでは、動脈血酸素分圧（PaO2）、動脈血二酸化炭素分圧（PaCO2）、および血液のpHを測定する。さらに、動脈血酸素飽和度（SaO2）も測定できる。このような情報は、重篤な疾患や呼吸器疾患の患者を治療する際には不可欠である。したがって、BGAは集中治療室で患者に行われる最も一般的な検査のひとつである。他の病棟や外来では、パルスオキシメトリーやカプノグラフィーが、同様の情報を得るための侵襲性の低い代替方法であるが、正確性に劣り、血液ガス分析を完全に代替するものでは無い[3][4]。
BGAでは、血液中の重炭酸塩濃度を測定することもできる。多くの血液ガス分析装置は、乳酸、ヘモグロビン、いくつかの電解質、酸素化ヘモグロビン、カルボキシヘモグロビン、メトヘモグロビンの濃度も測定できる。BGAは、肺胞-毛細血管膜を介したガス交換を測定するために、主に呼吸器科および集中治療科で行われる。BGAは、医学の他の分野でもさまざまに応用されている。測定値の組み合わせは複雑で解釈が難しいことがあるため、計算機[5]、[2] ノモグラム、経験則[6][3]が一般的に使用される。
BGAサンプルはもともと、分析のために医療現場から検査室に送られていた。近年では、臨床現場即時検査（ポイントオブケア検査、POC検査）としても分析が可能である。
採血
血液ガス分析のための動脈血の採血は、通常、医師などの医療従事者が行う[8]。[4] 橈骨動脈から採血するのが最も一般的であるが、その理由は、橈骨動脈へのアクセスが容易で、圧迫して出血を抑えることができ、血管閉塞のリスクが少ないからである。どの橈骨動脈から採血するかは、アレンテストの結果に基づいて選択される[9]。特に緊急時や小児の場合は、大腿動脈（またはあまり使われないが上腕動脈）も選択される。これらの動脈のいずれかにすでに留置された動脈カテーテルから採血することもできる[10][5]。採血時と保存時は空気の混入を避ける[11]。気泡はサンプルに溶け込み、不正確な結果をもたらすことがあるためである。
測定
血液ガス検体に使用される注射器には、プラスチック製とガラス製のものがある[12][6]。この注射器はあらかじめ包装されており、血液凝固を防ぐために少量のヘパリンが含まれている。通常のシリンジならば、「ヘパリン化」が必要で、シリンジ内面をヘパリンで濡らす[11]。シリンジは密封して血液ガス分析装置まで運搬する[13]。プラスチック製の血液ガスシリンジを使用する場合、サンプルは室温に保ったまま輸送し、15分以内に測定する必要がある[11]。分析までに長時間の遅延が予想される場合（すなわち、15分以上）、サンプルはガラスシリンジで採取し、直ちに氷中に置くべきである[9][11]。グルコース、乳酸、ヘモグロビン、異常ヘモグロビン、ビリルビン、電解質の測定など、標準的な血液検査も血液ガス分析機で実施できる[14]。
派生パラメータには、重炭酸濃度、動脈血酸素飽和度（略号: SaO2）、塩基過剰などがある。重炭酸濃度は、測定されたpHとPCO2からヘンダーソン・ハッセルバルヒの式を用いて算出される。SaO2は、測定された動脈血酸素分圧（PaO2）から導出され、測定されたヘモグロビンがすべて正常（オキシまたはデオキシ）ヘモグロビンであるという仮定に基づいて計算される[15][10
分析
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分析に使用される機械は、注射器から血液を吸引し、pHと酸素と二酸化炭素の分圧を測定する。重炭酸塩濃度も計算される。これらの結果は通常5分以内に表示される.[要出典]。
[要出典]。人工心肺中の
Two methods have been used in medicine in the management of blood gases of patients in hypothermia: pH-stat method and alpha-stat method. Recent studies suggest that the α-stat method is superior.[要出典]
低体温患者の血液ガス管理には、pH-stat法とα-stat法の2つの方法が医学的に用いられてきた。最近の研究では、α-stat法が優れていることが示唆されている[要出典]。
- pH-stat: The pH and other ABG results are measured at the patient's actual temperature. The goal is to maintain a pH of 7.40 and the arterial carbon dioxide tension (paCO2) at 5.3 kPa (40 mmHg) at the actual patient temperature. It is necessary to add CO2 to the oxygenator to accomplish this goal.
- pH-stat法：pHとその他のBGAの結果は、患者の実際の体温で測定される。目標は、実際の患者の体温でpHを7.40、動脈二酸化炭素濃度（paCO2）を5.3kPa（40mmHg）に維持することである。この目標を達成するためには、酸素供給装置にCO2を添加する必要がある
- α-stat (alpha-stat): The pH and other ABG results are measured at 37 °C, despite the patient's actual temperature. The goal is to maintain the arterial carbon dioxide tension at 5.3 kPa (40mmHg) and the pH at 7.40 when measured at +37 °C.
- α-stat（アルファ・スタット）：患者の実際の体温にもかかわらず、pHとその他のABGの結果は37℃で測定される。
Both the pH-stat and alpha-stat strategies have theoretical disadvantages. α-stat method is the method of choice for optimal myocardial function. The pH-stat method may result in loss of autoregulation in the brain (coupling of the cerebral blood flow with the metabolic rate in the brain). By increasing the cerebral blood flow beyond the metabolic requirements, the pH-stat method may lead to cerebral microembolisation and intracranial hypertension.[15]
。 pH-stat法とα-stat法には理論的な欠点がある。α-stat法は心筋機能を最適化するために選択される方法である。pH-stat法は、脳の自己調節機能（脳血流と脳の代謝速度の連関）を失わせる可能性がある。代謝に必要な以上に脳血流量を増加させることで、pH-stat法は脳微小塞栓や頭蓋内圧亢進を引き起こす可能性がある[10]。
法則
- PaCO2が40mmHg以上または40mmHg未満で1mmHg変化すると、pHは0.008逆向きに変化する[16]
- [HCO- 3]が24mEq/Lより1mEq/L減少するごとに、PaCO2は約1mmHg減少する。
- HCO- 3]が10mEq/L変化すると、pHは同じ方向に約0.15変化する。
- pCO2とpHの関係を評価する：pCO2とpHが反対方向に動いている場合、すなわちpHが7.4未満のときにpCO2が↑、またはpHが7.4以上のときにpCO2が↓の場合は、呼吸障害が原因ある。pCO2とpHが同じ方向に動いている場合、すなわちpHが7.4以上のときにpCO2↑、またはpHが7.4未満のときにpCO2↓である場合、代謝障害が原因である.[17]。
測定項目と基準値
These are typical reference ranges, although various analysers and laboratories may employ different ranges.
| Analyte | Range | Interpretation |
|---|---|---|
| pH | 7.34–7.44[18] | pH<7.35またはH+>45ならば、アシデミア、pH>7.45またはH+<35ならばアルカレミアである。 |
| H+ | 35–45 nmol/L (nM) | |
| 動脈血酸素分圧(PaO2) | 10–13 kPa 75–100 mmHg[18] |
A low PaO2 indicates abnormal oxygenation of blood and a person is known as having hypoxemia. (Note that a low PaO2 is not required for the person to have hypoxia as in cases of Ischemia, a lack of oxygen in tissues or organs as opposed to arterial blood.) At a PaO2 of less than 60 mm Hg, supplemental oxygen should be administered.
PaO2が低いということは、血液の酸素化に異常があるということであり、低酸素血症と呼ばれる。(PaO2が低くても、虚血のように低酸素血症である必要はない。）PaO2が60mmHg未満の場合は、補助酸素を投与すべきである。 |
| Arterial carbon dioxide partial pressure (PaCO2) | 4.7–6.0 kPa 35–45 mmHg[18] |
二酸化炭素分圧（PaCO2）は、二酸化炭素の産生と排泄の指標であり、代謝速度が一定であれば、PaCO2はすべて換気による排泄によって決定される[19][14]。PaCO2が高い（呼吸性アシドーシス、あるいは高炭酸ガス血症）場合は換気不足（あるいはまれに代謝亢進）であり、PaCO2が低い（呼吸性アルカローシス、あるいは低炭酸ガス血症）の場合は過換気を示す。 |
| HCO− 3 |
22–26 mEq/L | The HCO− 3 ion indicates whether a metabolic problem is present (such as ketoacidosis). A low HCO− 3 indicates metabolic acidosis, a high HCO− 3 indicates metabolic alkalosis. As this value when given with blood gas results is often calculated by the analyzer, correlation should be checked with total CO2 levels as directly measured (see below). 重炭酸イオン、HCO3- は、代謝上の問題（ケトアシドーシスなど）の有無を示します。HCO-3が低ければ代謝性アシドーシス、高ければ代謝性アルカローシスを示します。血液ガス結果と一緒に表示されるこの値は、分析装置によって計算されることが多いため、直接測定された総CO2レベル（下記参照）との相関をチェックする必要があります。 |
| SBCe | 21 to 27 mmol/L | the bicarbonate concentration in the blood at a CO2 of 5.33 kPa, full oxygen saturation and 37 Celsius.[20]CO2が5.33kPa、酸素飽和度が完全、37℃のときの血液中の重炭酸塩濃度[15]。 |
| 塩基過剰 | −2 ～+2 mmol/L | 塩基過剰（Base excess: BE）とは、その血液検体のpHを7.4に戻すのにどれだけの強酸が必要かを表した指標である[21]。酸塩基平衡異常の代謝成分の評価に使用され、代謝性アシドーシスまたは代謝性アルカローシスの有無を示す。塩基過剰はPaCO2 = 40とした場合、pHとは下記の簡易計算式の関係が成り立つ[22]。
pH = 7.4 + BE/7 しかしながら、BEは血液の変化を反映はするが、生体全体の変化（他の因子として、細胞や骨の緩衝作用も大きい）を反映しないことから、HCO3-の方が、酸塩基平衡異常を考える上では重要とされる[21]。 |
| total CO2 (tCO2 (P)c) | 23–30 mmol/L[23] 100–132 mg/dL[24] |
This is the total amount of CO2, and is the sum of HCO− 3 and PCO2 by the formula: tCO2 = [HCO− 3] + α×PCO2, where α=0.226 mM/kPa, HCO− 3 is expressed in millimolar concentration (mM) (mmol/L) and PCO2 is expressed in kPa tCO2=[HCO-3]+α×PCO2、ここでα=0.226mM/kPa、HCO-3はミリモル濃度(mM)(mmol/L)、PCO2はkPaで表されます。 |
| O2 Content (CaO2, CvO2, CcO2) | 94-100%[25] (mL O2/dL blood) |
This is the sum of oxygen dissolved in plasma and chemically bound to hemoglobin as determined by the calculation: CaO2 = (PaO2 × 0.003) + (SaO2 × 1.34 × Hgb) where hemoglobin concentration is expressed in g/dL.[26]これは、血漿中に溶解している酸素とヘモグロビンと化学的に結合している酸素の合計であり、計算によって求められる：CaO2＝（PaO2×0.003）＋（SaO2×1.34×Hgb）ここで、ヘモグロビン濃度はg/dLで表される[20]。 |
Contamination of the sample with room air will result in abnormally low carbon dioxide and possibly elevated oxygen levels, and a concurrent elevation in pH. Delaying analysis (without chilling the sample) may result in inaccurately low oxygen and high carbon dioxide levels as a result of ongoing cellular respiration.
血液サンプルに空気が混入すると、二酸化炭素濃度が異常に低くなり、酸素濃 度が上昇する可能性があります。試料を冷却せずに）分析を遅らせると、細胞呼吸が進行するため、酸素濃度が異常に低くなり、二酸化炭素濃度が高くなる可能性があります。
pH
en:Template:Blood test sample values The normal range for pH is 7.35–7.45. As the pH decreases (< 7.35), it implies acidosis, while if the pH increases (> 7.45) it implies alkalosis. In the context of arterial blood gases, the most common occurrence will be that of respiratory acidosis. Carbon dioxide is dissolved in the blood as carbonic acid, a weak acid; however, in large concentrations, it can affect the pH drastically. Whenever there is poor pulmonary ventilation, the carbon dioxide levels in the blood are expected to rise. This leads to a rise of carbonic acid, leading to a decrease in pH. The first buffer of pH will be the plasma proteins, since these can accept some H+ ions to try to maintain acid-base homeostasis. As carbon dioxide concentrations continue to increase (PaCO2 > 45 mmHg), a condition known as respiratory acidosis occurs. The body tries to maintain homeostasis by increasing the respiratory rate, a condition known as tachypnea. This allows much more carbon dioxide to escape the body through the lungs, thus increasing the pH by having less carbonic acid. If a person is in a critical setting and intubated, one must increase the number of breaths mechanically.[要出典]
pHの正常範囲は7.35～7.45である。pHが低下（＜7.35）すればアシドーシスを意味し、pHが上昇（＞7.45）すればアルカローシスを意味する。動脈血液ガス検査において、よく見られる異常はrespiratory acidosis呼吸性アシドーシスである。二酸化炭素は弱酸である炭酸として血液中に溶け込むが、濃度が高いとpHに大きな影響を与える。肺の換気が悪くなると、血液中の二酸化炭素濃度が上昇することが予想される。これが炭酸の上昇を招き、pHの低下につながる。pHの最初の緩衝材は血漿タンパク質で、これは酸塩基平衡の恒常性を維持するためにH+イオンを受け入れることができるからである。二酸化炭素濃度が上昇し続けると（PaCO2 > 45 mmHg）、呼吸性アシドーシスとして知られる状態が起こる。身体は呼吸数を増加させることで恒常性を維持しようとするが、この状態は頻呼吸として知られている。これにより、肺を通して体外に排出される二酸化炭素が多くなり、炭酸が少なくなってpHが上昇する。重症で気管内挿管されている場合は、機械的に呼吸回数を増やさなければならない[要出典]。
Respiratory alkalosis (Pa CO2 < 35 mmHg) occurs when there is too little carbon dioxide in the blood. This may be due to hyperventilation or else excessive breaths given via a mechanical ventilator in a critical care setting. The action to be taken is to calm the person and try to reduce the number of breaths being taken to normalize the pH. The respiratory pathway tries to compensate for the change in pH in a matter of 2–4 hours. If this is not enough, the metabolic pathway takes place.[要出典]
呼吸性アルカローシス（Pa CO2＜35mmHg）は、血液中の二酸化炭素が少なすぎる場合に起こる。これは、過換気が原因である場合もあれば、重篤な治療環境において機械式人工呼吸器による過剰な呼吸が原因である場合もある。取るべき行動は、患者を落ち着かせ、pHを正常化するために呼吸回数を減らすことである。呼吸経路は2～4時間でpHの変化を補正しようとする。これが十分でない場合は、代謝経路が行われる[要出典]。
Under normal conditions, the Henderson–Hasselbalch equation will give the blood pH
正常な条件下では、ヘンダーソン-ハッセルバルク方程式により、血液pHは次のようになる。
![{\displaystyle {\mathrm {pH} }=6.1+\log _{10}\left({\frac {[{\mathrm {HCO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{\vphantom {A}}^{-}}]}{0.03\times Pa{\mathrm {CO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}}\right)}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3884b205575677308f0e22448b2ee3f465dee15b)
where:
- 6.1 is the acid dissociation constant (pKa) of carbonic acid (H
2CO
3) at normal body temperature - [HCO−
3] is the concentration of bicarbonate in the blood in mEq/L - PaCO2 is the partial pressure of carbon dioxide in the arterial blood in mmHg
- 6.1は正常体温における炭酸（H2CO3）の酸解離定数（pKa）
- [HCO - 3 ]は血液中の重炭酸濃度（mEq/L）
- PaCO2は動脈血中の二酸化炭素分圧（mmHg）
The kidney and the liver are two main organs responsible for the metabolic homeostasis of pH. Bicarbonate is a base that helps to accept excess hydrogen ions whenever there is acidaemia. However, this mechanism is slower than the respiratory pathway and may take from a few hours to 3 days to take effect. In acidaemia, the bicarbonate levels rise, so that they can neutralize the excess acid, while the contrary happens when there is alkalaemia. Thus when an arterial blood gas test reveals, for example, an elevated bicarbonate, the problem has been present for a couple of days, and metabolic compensation took place over a blood acidaemia problem.[要出典]
腎臓と肝臓はpHの代謝的恒常性を担う2つの主要臓器である。重炭酸塩は塩基であり、酸血症のたびに過剰な水素イオンを受け入れるのに役立つ。しかし、このメカニズムは呼吸経路よりも遅く、効果が出るまでに数時間から3日かかることもある。アシドーシス血症では重炭酸濃度が上昇し、過剰な酸を中和することができるが、アルカレミアではその逆が起こる。したがって、例えば動脈血ガス検査で重炭酸塩の上昇が認められた場合、その問題は2～3日前から存在しており、血液中の酸血症の問題に対して代謝的な補償が行われたことになる[要出典]。
In general, it is much easier to correct acute pH derangement by adjusting respiration. Metabolic compensations take place at a much later stage. However, in a critical setting, a person with a normal pH, a high CO2, and a high bicarbonate means that, although there is a high carbon dioxide level, there is metabolic compensation. As a result, one must be careful as to not artificially adjust breaths to lower the carbon dioxide. In such case, lowering the carbon dioxide abruptly means that the bicarbonate will be in excess and will cause a metabolic alkalosis. In such a case, carbon dioxide levels should be slowly diminished.[要出典]
一般に、呼吸を調整することによって急性のpH異常を修正する方がはるかに容易である。代謝補正はもっと後の段階で行われる。しかし、重篤な状況では、pHが正常で、二酸化炭素濃度が高く、重炭酸塩濃度が高いということは、二酸化炭素濃度は高いが、代謝的代償があるということである。そのため、二酸化炭素を下げるために人為的に呼吸を調整しないように注意しなければならない。その場合、急激に二酸化炭素を下げると、重炭酸塩が過剰になり、代謝性アルカローシスになる。このような場合は、二酸化炭素濃度をゆっくりと下げるべきである[要出典]。
関連項目
脚注
注釈
出典
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参考文献
飯野靖彦『一目でわかる血液ガス』メディカル・サイエンス・インターナショナル、2000年5月29日。ISBN 9784895922340。
諏訪邦夫『血液ガスの臨床』中外医学社、2006年2月10日。ISBN 9784498031562。
外部リンク
- Online arterial blood gas calculator Archived 2013-03-12 at the Wayback Machine.