Blutgasanalyse

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Bei der Blutgasanalyse werden der Partialdruck von Kohlendioxid (pCO₂) und Sauerstoff (pO₂) sowie der pH-Wert und der Säure-Basen-Haushalt ermittelt. Dieses Verfahren wird zur Überwachung von Patienten mit Sauerstoffmangel aufgrund von Lungenerkrankungen eingesetzt.

Für die Blutgasanalyse muss eine arterielle Blutprobe entnommen werden. Venöses Blut ist von der Entnahme her einfacher, hat aber eine zu starke Abhängigkeit von der lokalen Perfusion. Im Labor wird die Blutprobe anschliessend auf die verschiedenen Parameter analysiert. Von der Entnahme bis zur Analyse ist ein nicht unerheblicher personeller und zeitlicher Aufwand nötig. Daher gibt es neue Entwicklungen, bei denen die Blutgasanalyse nicht-invasiv über die Haut durchgeführt wird. Neben dem allgemein besseren Komfort für die Patienten und einer Zeitersparnis wird damit auch das Echtzeit-Monitoring möglich.

Die Rolle der Gase im Blut

Sauerstoff (O₂) und Kohlendioxid (CO₂) sind die wesentlichen gasförmigen Komponenten in unserem Blut. Beim Einatmen gelangt Sauerstoff aus der Luft in unsere Lungenbläschen und wird dort gegen Kohlendioxid ausgetauscht.

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Dieses stammt aus dem Stoffwechsel, wo gebundener Kohlenstoff über die Nahrung aufgenommen und als Kohlendioxid über den Atem abgegeben wird. Die Konzentration beider Gase und deren Verhältnis zueinander spielen für die gesunde Körperfunktion eine wichtige Rolle. So wird darüber zum Beispiel der Säure-Basen-Haushalt des Körpers gesteuert, der einen grossen Einfluss auf den pH-Wert und den Blutdruck hat.

Herausforderungen bei der Blutgasanalyse

Bei der klassischen Blutgasanalyse wird eine arterielle Blutprobe benötigt. Dadurch gibt es bereits bei der Probegewinnung viele Herausforderungen.

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So werden zum Beispiel spezielle gasdichte Spritzen verwendet, um eine Verfälschung der Probe durch Aussenluft zu vermeiden. Weiterhin muss die Blutprobe direkt nach der Entnahme korrekt durchmischt werden, weil dies sonst zu einer Sedimentierung und somit zu einer inhomogenen Probe führt. Wird die Probe zu heftig durchmischt, kann dies zur Auflösung der roten Blutkörperchen führen, an die der Sauerstoff gebunden ist. Um eine stabile Qualität der Messungen zu gewährleisten, müssen die Analysatoren sehr häufig kalibriert werden. Wenn die Blutprobe deshalb gelagert wird, kann es auch hierdurch zu einer Inhomogenität oder gar Zerstörung der Probe kommen.

Transkutane Blutgasanalyse für Überwachung in Echtzeit

In der Notfall- und Intensivmedizin ist die Messung der CO₂-Konzentration im Atem eine etablierte Methode. Hier ist die kontinuierliche Überwachung notwendig, weshalb einzelne Proben für eine Blutgasuntersuchung nicht umsetzbar wären.

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Dennoch ist der CO₂-Gehalt im Blut aussagekräftiger und weniger von anderen Faktoren abhängig als derjenige im Atem. Daher hat sich vor allem in diesem Bereich in den letzten Jahren die transkutane Blutgasanalyse durchgesetzt. Neben dieser Anwendung hat diese Form der Blutgasanalyse grosses Potenzial in der Diagnostik von Neugeborenen oder in der Schlafmedizin. Die Vermeidung einer Blutabnahme und die Möglichkeit der Echtzeit-Überwachung sind in vielen Anwendungen entscheidende Vorteile.

Die Vorteile von IR-Quellen für transkutane Messungen

Zu Beginn basierten die Sensoren für die transkutane Blutgasanalyse auf dem elektrochemischen Prinzip. Dies hatte jedoch den bekannten Nachteil des Drifts.

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Daher mussten die Sensoren recht aufwändig und bis zu zweimal täglich neu kalibriert werden. Im klinischen Alltag bedeutet das eine zusätzliche Belastung. Dagegen sind CO₂-Sensoren, die auf dem Prinzip der optischen Spektroskopie basieren, deutlich wartungsärmer. Ebenso punkten diese Sensoren mit hoher Messgenauigkeit und geringer Querbeeinflussung. Mit Infrarotquellen von Axetris lassen sich solche Systeme, basierend auf der nicht-dispersiven Infrarot-Spektroskopie (NDIR) oder der photoakustischen Spektroskopie (PAS), perfekt umsetzen.