Análisis de Gases en Sangre Arterial

Introducción

• El análisis de gases en sangre evalúa el equilibrio ácido-base, determinando pH, bicarbonato y exceso de base.
• También evalúa el intercambio gaseoso midiendo la presión arterial de oxígeno (PaO₂) y la presión arterial de dióxido de carbono (PaCO₂).
• Los gases en sangre son útiles para diagnosticar insuficiencia respiratoria e hipoxemia y monitorear pacientes con alteraciones del intercambio gaseoso.
• Para obtener datos confiables, los aparatos deben ser calibrados con muestras de concentraciones conocidas de hidrogeniones.
• La muestra debe tomarse y transportarse cuidadosamente para evitar errores.

Obtención de la Muestra

• La sangre se obtiene mediante punción-aspiración de un vaso arterial, realizada por un médico.
• Los sitios de extracción son las arterias radial, braquial y femoral.
• La arteria radial es preferible debido a la facilidad de compresión post-punción, evitando hematomas.
• Se debe asegurar una circulación colateral cubital adecuada debido al riesgo de trombosis radial.
• Para demostrar la circulación colateral, se ocluyen ambas arterias (radial y cubital) hasta que la mano se ponga pálida.
• Al liberar la arteria cubital, el enrojecimiento rápido de la mano indica una circulación colateral normal.
• Para la arteria radial, se requiere hiperextensión y estabilidad de la muñeca sobre una superficie rígida.
• Se debe evitar punzar lateralmente debido a la cercanía del nervio radial.
• Para la arteria braquial, se requiere una leve hiperextensión del codo y pronación de la muñeca para estabilizar la arteria.
• Se debe evitar punzar medialmente debido a la ubicación del nervio braquial.
• La arteria femoral se palpa debajo del pliegue inguinal con el paciente en decúbito dorsal.
• El nervio femoral cursa lateral y la vena femoral medial a la arteria.
• El procedimiento y las molestias se explican al paciente, utilizando material estéril con guantes.
• El dolor puede minimizarse con una aguja fina y anestesia local, aunque generalmente no es necesaria.
• La jeringa debe heparinizarse previamente cargando heparina, extendiéndola y vaciándola para dejar solo un residuo en el espacio muerto.
• La contaminación con heparina en la muestra puede disminuir la presión arterial de CO₂ y el bicarbonato en un 25%.
• Para reducir este efecto, la jeringa debe llenarse con sangre en más de 50% de su volumen.

Técnica

• Se palpa el pulso y se fija la arteria radial entre los dedos, insertando la aguja tangencialmente hacia la estructura pulsátil.
• La sangre debe llenar el cono de la jeringa por su propia presión, sin aspirar.
• La sangre pulsante en el cono indica que es sangre arterial.
• Con jeringas de plástico, se aspira lentamente con presión levemente negativa para evitar retirar la aguja o producir burbujas.
• Luego de sacar la aguja, se comprime el sitio de la punción durante 5 minutos para evitar hematomas.
• El sangrado subcutáneo puede causar un nódulo de aparición súbita, requiriendo compresión adicional.
• Para muestras múltiples, se puede usar un catéter arterial con goteo continuo de heparina y bolsa de suero presurizada.
• Eliminar el aire de la jeringa, colocándola hacia arriba, pero sin agitar para evitar alterar la presión de O₂.
• Sellar inmediatamente la jeringa, preferiblemente pinchando la aguja en un tapón de goma, para mantener condiciones anaeróbicas.
• Evitar la contaminación de la muestra con aire o líquido, lo que puede causar errores.
• En catéteres centrales, una aspiración fuerte puede alterar el hematocrito y aumentar la aspiración de aire.

Transporte

• La muestra debe analizarse inmediatamente debido a cambios en la tensión de los gases por el metabolismo celular.
• Si no es posible, debe almacenarse con hielo; los gases difunden lentamente a través de la pared de plástico de la jeringa.
• Este efecto es significativo después de 15 minutos.
• En pacientes con leucocitosis extrema, la caída de la presión arterial de oxígeno es más rápida por el metabolismo celular.
• La muestra debe enfriarse si el transporte y análisis no pueden realizarse rápidamente para reducir los efectos metabólicos.

Instrumentos de Medición

• Los equipos para medir gases en sangre son automatizados y requieren poco volumen de sangre.
• Los controles de calidad y calibración con soluciones control son esenciales para resultados confiables.
• Se inspecciona la sangre para verificar coágulos o burbujas, luego se rota la jeringa vigorosamente antes de insertarla en el analizador.
• El equipo mide directamente pH, presión arterial de dióxido de carbono (PaCO₂) y presión arterial de oxígeno (PaO₂).
• La medición del pH se basa en la producción de una diferencia de potencial eléctrico predecible a través de una membrana de vidrio entre soluciones de diferente pH.
• El electrodo de pH consiste en un tubo capilar de vidrio permeable a los hidrogeniones, que separa una muestra desconocida de un buffer con concentración de hidrogeniones conocida, en contacto con un electrodo de cloruro de plata.

Electrodo de PCO₂

• Tiene una membrana permeable al CO₂ pero impermeable a los hidrogeniones (teflón).
• El CO₂ difunde pasivamente de la sangre a través de la membrana a una solución electrolítica, cambiando la concentración de H' de la solución.
• La señal de pH del electrodo es lineal al logaritmo de la PCO₂ en la sangre.

Electrodo de PO₂

• Usa el principio de la polarografía; la corriente producida por un cátodo en una solución es directamente proporcional a la cantidad de moléculas de O₂ en el electrodo.
• El electrodo de O₂ usa un cátodo de platino, un ánodo de cloruro de plata, una solución de cloruro de potasio, separando la punta del electrodo de la sangre por una membrana.
• Otros valores se calculan a partir de los tres valores medidos.
• La saturación de oxígeno se deriva del pH y la PaO₂ a través de un cálculo basado en la curva de disociación de la oxihemoglobina.
• La concentración plasmática de bicarbonato se obtiene del pH y de la PaCO₂ con la ecuación de Henderson y Hasselbalch.
• El bicarbonato estándar y el exceso de base se calculan con el nomograma de Siggaard-Andersen.
• Los valores están equilibrados para 37 grados; a distintas temperaturas, los datos deberán corregirse cambiando la calibración del analizador o utilizando nomogramas.

Evaluación de la Oxigenación

• La respiración tiene por objetivo la generación de energía por fosforilación oxidativa a nivel mitocondrial.
• La presión parcial de O₂ necesaria para esta función es de tan solo 1 mm Hg, existiendo un amplio margen para asegurar la respiración celular.

Insuficiencia Respiratoria

• La incapacidad de mantener el transporte de O₂ a los tejidos o de eliminar CO2 desde estos.
• Se acepta cuando el sistema respiratorio no puede satisfacer las necesidades metabólicas del organismo, con una PaO₂ menor de 60 mm Hg.
• El nivel de PaO₂ usado para diagnosticarla es algo arbitrario porque la PaO₂ depende de la edad (disminuye 0,22 mm Hg por año entre los 40 y los 70 años) y del estado previo de los gases en sangre.
• La eficiencia del intercambio gaseoso se evalúa con la medición de los gases en sangre arterial (GSA).
• Este procedimiento sencillo, pero relativamente insensible ya que es influido por la fracción inspirada de oxígeno, los cambios de la ventilación total factores extrapulmonares.
• Otro parámetro utilizado es gradiente o diferencia alvéolo-arterial de oxígeno, que necesita saber la presión alveolar de O₂ (PAO₂).
• Esta se calcula con la ecuación del gas o aire alveolar basada en la ley de Dalton.

Composición del Aire

• El aire que respiramos está compuesto por nitrógeno, vapor de agua y oxígeno.
• La presión total que ejerce es la presión barométrica (PrB) o atmosférica, que será igual a la suma de las presiones parciales de todos los gases que lo componen: presión de nitrógeno (PrN₂), presión de vapor de agua (PrH₂O) y presión de oxígeno (PrO₂).
• A nivel alveolar la presión alveolar (PA) total es igual a la atmosférica (760 mm Hg).
• El aire alveolar se compone de: nitrógeno, vapor de Agua, CO₂, y oxígeno.

Presión Alveolar

• La presión alveolar total = PrN₂ + PrH₂O + PACO₂ + PAO₂
• La presión Alveolar = (Presión barométrica - PrH₂O) × Fracción Inspirada de Oxígeno - (PaCO2/R)

Cociente Respiratorio

• El cociente respiratorio, se determina por la tasa metabólica y se calcula por la relación entre la producción de CO, (VCO₂) y el consumo de O, (VO₂).
• R = VCO₂/VO₂

Gradiente Alvéolo-arterial de Oxígeno

• Es un índice sensible de anormalidad del intercambio gaseoso, donde
• Depende de la ventilacion y de la Fracción Inspirada de Oxigueno (FIO₂)
• Su valor normal es aproximadamente 10 mm Hg
• Aumenta hasta 30 mm Hg a los 70 años de edad
• Con FIO₂ de 100% se eleva a 100 mm Hg
• El gradiente que existe normalmente se debe a unidades con baja V/Q y al shunt fisiológico.

Mecanismos De Hipoxemia

• Los principales mecanismos son la hipoventilación alveolar, las alteraciones de la relación ventilación perfusión (V/Q) y el shunt; en menor medida contribuyen las alteraciones de la difusión y la caída de la presión de oxígeno de la sangre venosa mixta e inspiratoria.

Hipoventilación alveolar

• Se define como la ventilación insuficiente para mantener la presión arterial de CO₂ en niveles normales
• Para analizar la adecuación de la ventilación a la eliminación de CO₂, la ventilación total (cuya nomenclatura es VE porque se mide el gas espirado) se puede dividir en ventilación alveolar (VA), que es la ventilación que contribuye a la eliminación del CO₂, y ventilación del espacio muerto (VD), que no contribuye esa eliminación.

Alteración De La Relación V/Q

• Es la causa más frecuente de hipoxemia; el pulmón está formado por aproximadamente 300 millones de unidades de intercambio gaseoso; la distribución proporcional de la ventilación con respecto a la perfusión optimiza la oxigenación y la eliminación de CO₂; esta relación se llama concordancia o match ventilación-perfusión (V/Q)

Espacio Muerto Fisiológico O Total

• Se puede calcular por la ecuación de Bohr: VT x FECO₂ = VA × FACO₂

Shunt

• Desviación de sangre venosa mixta que ingresa directamente en el sistema arterial sin atravesar zonas ventiladas pulmonares.
• La relación Qs/QT es la fracción de sangre shunteada" (Qs) con respecto al flujo total (QT o sea la cantidad de sangre que saltea la zona de intercambio gaseoso y entra directamente en el sistema arterial sin haber sido ventilada.

Alteraciones de la Difusión

• La transferencia de gases a través de la membrana alvéolo-capilar se realiza por difusión pasiva siguiendo la ley de Fick, que dice que el flujo de un gas (Vgas) a través de una membrana es: A x delta Pr × D Vgas = G

Capacidad De Difusión

• La difusión depende del tiempo que dure el contacto de la sangre con el aire alveolar:
• Causas de limitación de la difusión son:
  • Aumento del grosor de la membrana
  • Disminución del tiempo de permanencia de sangre capilar
  • Disminución de la superficie vascular

Oximetría De Pulso

• En la práctica clínica cotidiana, a la cabecera del paciente, es de uso habitual evaluar la saturación arterial de oxígeno con un oximetro de pulso.