Stewartův-Fenclův model u pacientů s MODS z pohledu klinika František Duška Klinika anesteziologie a resuscitace 3. LF UK a FN Královské Vinohrady, Praha pH pCO2AtotSID

Motto: 'Patients do not die of their disease. They die of the physiologic abnormalities of their disease' Sir William Osler

Ze života Intenzivista volán na standardní oddělení chirurgie k ženě s náhlou dušností ▫76 let, 5. den po sutuře perforovaného vředu žaludku, dosud bez obtíží ▫Ráno stěží probuditelná, dle sester „špatně dýchá“ Při příchodu: opocená, tachypnoická, oči otevře jednoduché výzvě vyhoví až na bolestivý podnět ▫pulz je rychlý a nitkovitý, tlak se sestře nedaří změřit

První kontakt s kriticky nemocným AnamnézaFyzikální vyšetřeníLab. + RTGDiagnózaLéčba Vitální funkce Fyziologická stabilizace Co se vlastně stalo? Odpověď na léčbu? Úvahy o kauzální dg Modifikováno dle PACS: Patient-Centered Acute Care Training:

Ze života Podán kyslík maskou 15l/min, nemocná napojena na monitor ▫TF 138/min, zdá se sinus, TK 95/38, SpO2 93% ▫Zajištěna druhá periferní i.v. kanyla, podán R1/1 1000ml přetlakem a 500ml Voluvenu Rychlé fyzikální vyšetření: ▫porucha vědomí na úr. GCS 9, bez zn. lateralizace, obě plíce dýchají čistě, DF 40/min, na břiše laparotomická rána, reaguje bolestivě, zkalený odpad z drénu

Ze života: Přítomný chirurg hovoří o možném rozpadu sutury vředu a nutnosti revize Pacientka emergentně převezena na operační sál ▫Po úvodu do anestezie intubace, kanylace cžk a arterie: nyní invaz. TK 78/34, TF 95/min, sat 99% ▫Odebrán arteriální Astrup a zákl. biochemická a hematologická vyšetření Pracovní dg.: peritonitis, septický šok ▫operace začíná…

Co dělá intenzivista? Potřebuje znát výsledky rychle, nejlépe hned ▫„Point-of-care testing“ Má sešitek se vzorečky zrovna v kapse druhého pláště ▫Požadavek jednoduchosti interpretací lab. vyšetření Podává velké objemy Ringerova roztoku v domnění, že na rozdíl od fýzáku není hyperchloridemický.

Ze života Potvrzena infuficience sutury vředu a peritonitida Nyní kape R1/1 800ml/h, noradrenalin Výsledky POCT: pH7,438 pCO24,75 kPa pO222,1 kPa HCO ,5 mM BE-0,6mM Na+138mM K+3,6mM Cl-103mM

Dvojí význam poruchy ABR (1.) 1.Extrémy hodnot přímo pacienta ohrožují („Vnitřní prostředí je vitální funkce“) ▫acidemie ▫acidemie: vasodilatace, neg. inotropní efekt (Ca2+ kanály), pokles účinnosti katecholaminů, koagulopatie ▫alkalemie ▫alkalemie: vasokonstrikce (vč. mozkové), pokles ioniz. Ca2+, křeče, útlum dechu

Dvojí význam poruch ABR (2.) Identifikace poruchy ABR odhalí děj, který vyvolal zhoršení stavu pacienta ▫„Nemocní lidé mají nemocné hodnoty“

Nevýhody klasického modelu ABR Neumožňují diagnostikovat protichůdné poruchy, které se navzájem korigují Neumožňuje posoudit a predikovat vliv častých ko-abnormit vnitřního prostředí ▫změn obsahu volné vody v těle (hyper a hypoosmolarity) ▫změny koncentrace chloridů Neumožní diagnostikovat poruchu zkreslenou podáním hyperchloridemických roztoků

HCO3- standardní= korigovaný na pCO2=5,33kPa HCO3- aktuální= vypočtený z H-H rovnice při stávajícím pCO2 BE(B)= BE plné krve (akt. Hb) BE(ect)=1/3 krve + 2/3 plasmy (ev. Hb 50g/l)

Stewart-Fenclův model ABR Teoretická východiska: ▫pH, HCO 3 -, ani BE jsou závislé veličiny, které organismus nemá možnost přímo regulovat Nezávislými veličinami, diktujícími stav ABR jsou: 1.diference silných iontů (strong ion difference, SID) 2. Atot: součet molárních koncentrací nábojů na fosfátu a albuminu 3.pCO2 (není rozdíl oproti klasickému modelu)

pH pCO2AtotSID

: Elektroneutralita plasmy v pojetí dle Stewarta a Fencla: Silné ionty: jejich náboje jsou nezávislé na pH: -kationty, Na+, K+, Ca2+, Mg2+ -anionty: Cl-, neměřené anionty (UA) Jejich rozdíl = SID, strong ion difference SID = (Na + +K + +Ca 2+ +Mg 2+ ) - (Cl - +UA) SID = HCO Alb x- + P y- UA: neměřené anionty: sulfát, laktát, 3-HB….

Atot: netěkavé slabé kyseliny = suma neg. nábojů na albuminu a fosfátu (lze vypočítat) Atot = Alb x- + P y- Alb x- = Alb (0,123 pH - 0,631) P y- = Pi (0,309 pH - 0,469)

SID: SID norma: 37-41mM  =acidosa  =alkalosa Atot norma: 14mM  =alkalosa  =acidosa pCO2 norma: 4,8-5,3 kPa  =alkalosa  =acidosa

Praktický postup hodnocení: Je třeba stanovit: pH, pCO2, HCO3-, Na+, K+, Cl-, hladinu albuminu a fosfátů Výpočet: 1.A tot = přepočet koncentrací albuminu a fosfátu na náboje 2.výpočet SID = Atot+HCO3- 3.výpočet UA = (Na + +K + +3) - (Cl - +Atot+HCO3-) 4.při poruchách Na+ korigovat UA a Cl- na natremii 140mM Atot = Alb x- + P y- Alb x- = Alb (0,123 pH - 0,631) P y- = Pi (0,309 pH - 0,469) Clcorrig= Cl*(140/Na+) UAcorrig= UA*(140/Na+)

Abnormální SID (norma= 37-41mM) a)Přebytek či nedostatek volné vody i.diluční acidosa:  SID,  Na+ ii.koncentrační alkalosa:  SID,  Na+ b)Přebytek či nedostatech chloridů i.hyperchloridemická acidosa:  SID,  Cl ii.hypochloridemická alkalosa:  SID,  Cl c)Acidosa z přebytku neidentifikovaného aniontu (  SID,  UA)

Abnormální Atot (norma = 14mM) a)Abnormální náboj na albuminu (norma = 12mM) i.hypoalbuminemická alkalosa:  Atot,  alb ii.(hyperalbuminemická acidosa – raritně) b)Abnormální náboj na fosfátu (norma = 2mM) i.hyperfosfatemická acidosa:  Atot,  Pi

Žena s peritonitidou V průběhu operace pacientka zastabilizována na objemové náloži, obdržen zbytek laboratorních výsledků… pH7,438 pCO24,75 kPa pO222,1 kPa HCO ,5 mM BE-0,6mM Na+138mM K+3,6mM Cl-103mM P-P- 1,08 mM Alb10 g/l

Žena s peritonitidou: S-F přístup Výpočty: ▫Atot = Alb x- + P y- = 2,8 + 2 = 4,8mM (  ) ▫SID = HCO3 + Atot = 23,5 + 4,8 = 28,3mM (  ) ▫UA = (Na + +K + +3) - (Cl - +Atot+HCO3-) = 13,3 mM (  ) Interpretace: ▫Hypoalbuminemická alkalosa (  Atot) ▫Acidosa ze snížení SID při  neměřených aniontů, pravděpodobně laktátu ▫Tyto dvě protichůdné poruchy se vzájemně korigují, to ale neznamená, že nejsou přítomny

Závěr kazuistiky Provedena re-sutura vředu, peroperačně zavedena nasojejunální sonda Po výkonu na resuscitačním oddělení, extubována 3. pooperační den Poruchy ABR za hospitalizace: ▫hyperchloridemická MAC, hypoalbuminemická MAL, hypokalemická+koncentrační MAL (po furosemidu) 7. den přeložena z JIP na st. odd., 23. den domů

Výhody Stewart-Fenclova přístupu Pomůže v diagnostice kombinovaných protichůdných metabolických poruch ABR Pomáhá porozumět vztahům ABR s ostatními komponentami vnitřního prostředí (zejm. osmolaritou) a predikovat vliv infúzní terapie Jeho studium přispívá k hlubšímu vhledu do patofyziologie vnitřního prostředí

Nevýhody S-F přístupu Vyžaduje složité kalkulace Kontraintuitivní ▫ve výpočtech se někdy nezávislé veličiny vypočítávají ze závislých ▫diluce (SID více než Atot) Mnoho teoretických výhrad: ▫zpochybňována nezávislost veličin, smísení matematických vztahů s kauzalitou, popření významu pH.. atp  viz např. Kurtz I.: Am J Physiol 2008

(1%) The Stewart approach permitted the additional diagnosis of metabolic acidosis in only 12 (1%) patients with normal HCO3, BE, and AGcorrected. On the other hand, the Stewart approach failed to identify 27 (3%) patients with alterations otherwise observed with the use of HCO3, BE...

Dubin A: Crit Care Med, 2007 n=900 ICU patients

Žena s peritonitidou 76 letá žena s peritonitidou a septickým šokem. AGcorrig = 15,1+7,5 =22,6mM (norma do 16mM) pH7,438 pCO24,75 kPa pO222,1 kPa HCO ,5 mM BE-0,6mM Na+138mM K+3,6mM Cl-103mM P-P- 1,08 mM Alb10 g/l

Závěr: Nemocní lidé mají nemocné hodnoty ▫Smyslem analýzy ABR je identifikace (a terapie) příčiny, která poruchu vyvolala – nikoli korekce hodnot do referenčních mezí. Klasický model je dostatečný k posouzení poruchy ▫Korigujte AG na hypoalbuminemii ▫V komplexních případech (změny Na+!) je Stewartův model vhodným záložním postupem

Návrh na závěr: Automatická kalkulace základních veličin S.F. modelu spolu s lab. výsledky ▫SID, A-tot, Cl-corrig, UA, UA-corrig. ▫event. interpretace klinickým biochemikem?

Poznámka k užití S-F modelu na predikci vlivu infúzní terapie na acidobazickou rovnováhu…

Východiska Distribuce náhradních roztoků ▫Krystaloidy: ECT (Vd=15l u 70kg pacienta) ▫Koloidy: intravazální kompartment (Vd=5l/70kg) Efekt na ABR: ▫Ovlivněním SID  Změna obsahu volné vody (diluční acidosa, koncentrační alkalosa)  Změna iontového složení ▫Ovlivnění A-tot (minoritní)

Složení běžných roztoků RoztokNa+Cl-K+Ca2 + Ost. FR 1/ R 1/ ,25- H 1/ Laktát 29mM Plazmalyte Acetát 27mM Glukonát 23mM Gelofusine sukcinylace Voluven HES 130/0,4 6% 154 Volulyte HES 130/0,4 6% Acetát 34mM, Mg2+ 1,5

Predikce změny pH Integrace obou přístupů k hodnocení ABR: Schück O. Klin Biochem Metab, 2005

Též in vivo to funguje! 62 kg zdravý subjekt, ABR před a po bolusu 2l FR/20 min pCO2 = konst. (4.53…4.55kPa) Na = 140 Cl = 110 SID= 36 pH= ,4 l Na = 142 Cl = 116 SID= 30 pH= 7,354 14,4 l Reálné výsledky: Na=140 Cl=116 SID 30 pH=7,357

Též in vivo to funguje! 55 letá cirhotička, ethylička s DM na inzulinu přijatá pro bezvědomí po úraze hlavy. CT mozku 2x negativní, odtlumena, budí se do neklidu a cílené flexe, nadále na UPV (CPAP, FiO2 0.3) Laboratoř po 48 hod hospitalizace: ▫pH=7,466; pCO2=4.09; HCO3- = 23.9; BE -1,4 ▫Na 144; Cl 114; K 3.99; P 0.48; Alb 28g/l; lac 1.8 ▫Ostatní bez pozoruhodností Klasický model: AG = 12 mM (korigovaný 15) ▫Lehká respirační alkalóza

Též in vivo to funguje! Parametry dle Stewarta a Fencla: ▫Atot = 0,9 + 8 = 8,9 (norma 14)  alkalosa ▫SID = Atot+HCO3=30,8 (norma 39)  acidosa  Diluce/koncentrace? Ne. (Na+ je norm.)  Hyperchloridemie? Ano= příčina acidosy  Neměřená kyselina? UA=Na+K+3-Cl-Atot-HCO3 = 6,2 mM (norma 6-10mM) Závěr dle S-F = kombinovaná porucha ▫Respirační alkalosa + metabolická acidosa (hyperchloridemická) a alkalosa (  Alb,  Pi)

A nyní infúzní léčba… Pro hraniční tlak (IBP 96/50) a snížení diurézy na 45ml/h podán R1/1 2000ml jako bolus Jaký lze očekávat vliv na ABR? Byl krystaloidní roztok zvolen vhodně?

Též in vivo to funguje! Před podáním R1/1 Po podání (predikce) Po podání (výsledek) Na+ [mM] Cl [mM] SID [mM]30,827,428,7 pH [mM]7,4667,4317,428 pCO2 [kPa]4,09(4,09)4,26

Závěr Při podání malých objemů (do 2000ml) nezáleží na tom, jaký krystaloid se použije Při masívní resuscitaci hyperchloridemickými roztoky dochází k hyperchloridemické acidose. Hypotonické roztoky vedou k diluční acidose (a podstatně nebezpečnější hypoosmolaritě) Při užití větších objemů koloidů je nutné brát v potaz, v jakém roztoku jsou rekonstituovány.

Infúzní roztoky - shrnutí FR, R1/1, 10%NaCl, koloidy na bázi FR (Voluven, aj.) Všechny hypotonické roztoky a G5% Acidifikující H1/1, Plazmalyte Koloidy VoluLyte, Gelofusine Neovlivňující ABR Na-citrát, NaHCO3 Manitol (po vodní diuréze vznikne koncentrační alkalóza) Alkalizující

Závěr a shrnutí – obecná pravidla Obsah soli organické metabolizovatelné kyseliny (Na-laktát, acetát, citrát) roztok činí alkalizujícím ▫Sůl se metabolizuje spolu s H+. Na+ zástává v ECT Hyperchloridemie (nad 118mM) roztoku znamená jej činí acidifikačním. ▫Hyperchloridemie = snížení SID Vliv diluce ECT (např. G5%) je minoritní.

Děkuji za pozornost Deklarace střetu zájmů: autor má placené přednášky pro fy Octapharma, Fresenius Kabi a Abbott Prezentace i.xls program pro výpočet S-F modelu je ke stažení na