CH641897A5

CH641897A5 - Vorrichtung zum fortlaufenden oder schrittweisen ueberwachen des ph-wertes des plasmas eines patienten in vivo.

Info

Publication number: CH641897A5
Application number: CH156279A
Authority: CH
Inventors: Torben Falch Christiansen
Original assignee: Radiometer As
Priority date: 1978-02-17
Filing date: 1979-02-16
Publication date: 1984-03-15
Also published as: DK151000C; US4384586A; DE2905807A1; DK72778A; GB2017308A; DE2905807C2; DK151000B; JPS54135474A; GB2017308B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum fortlaufenden oder schrittweisen Überwachen des In-vivo-pH-Wertes 55 des Plasmas oder des Blutes eines Patienten, der im folgenden der pH-Wert des Plasmas in vivo bezeichnet wird. Die Vorrichtung ist in Patentanspruch 1 definiert.

In verschiedenen klinischen Situationen ist es von Bedeutung, eine fortlaufende Information über den pH-Wert des Plasmas des Patienten in vivo über eine Zeitspanne zu erhalten. Es ist beispielsweise bekannt, dass Kinder selten einen Abfall des pH-Wertes des Plasmas in vivo auf unter 6,8 überleben und dass alles in allem eine Abnahme des pH-Wertes viele bezeichnende Wirkungen einschliesslich der Stimulierung der peripheren und zentralen Chemorezeptoren, einer Zunahme der Kaliumkonzentration im Plasma, einer Zunahme der Phosphatkonzentration im Plasma, einer

Abnahme der intrazellularen Konzentration organischer Phosphate, einer beträchtlichen Zunahme der Adrenalin- und Noradrenalin-Konzentration im Plasma und einer Zunahme des Blutdruckes hat. Die Gefässerweiterung im Gehirn, die wahrscheinlich auf einer Abnahme des pH-Wertes der extrazellularen Hirnflüssigkeit beruht, führt zu einer stärkeren Durchblutung im Gehirn und einem höheren intracranialen Druck mit Kopfschmerzen und schliesslich dem Koma als Symptomen. Die Therapie im Falle von gefährlich niedrigen pH-Werten ist beispielsweise die künstliche Ventilation. In den letzten Jahren wurden auch Natriumbicarbonatinfusio-nen benutzt, um einen gefährlich niedrigen pH-Wert bei Neugeborenen zu korrigieren. Ein zu hoher pH-Wert des Plasmas kann auch zu gefährlichen Zuständen führen und kann beispielsweise die Proteinbindung des Ca+ + erhöhen, was eine Abnahme des frei ionisierten Calziums zur Folge hat und zu Muskelfibrillationen und sogar zu Wundstarrkrampf führen kann.

Es ist bekannt, den pH-Wert des Plasmas eines Patienten in vivo dadurch zu überwachen, dass entweder Blutproben zu den gewünschten Zeitpunkten vom Patienten abgenommen werden oder dass eine transkutane pH-Elektrode verwendet wird, wie sie in der US PS 4033330 beschrieben wird. Es kann auch eine Messkammer zum Ermitteln der elektromagnetischen Strahlung benutzt werden, wie sie in der US PS 4041932 beschrieben wird. Bei dem ersten Verfahren ist es nur möglich, Momentaufnahmen für den Zeitpunkt der Abnahme der Blutprobe zu erhalten, wobei ein weiterer Nachteil darin zu sehen ist, dass der Patient jedesmal durch die Abnahme der Blutproben belastet wird. Die in den US PS 4033330 und 4041932 beschriebenen Vorrichtungen erfordern es, die oberste Schicht der Haut dort zu entfernen, wo sie angebracht werden sollen, was auch beträchtliche Beschwerden für den Patienten zur Folge hat.

Durch die Erfindung wird eine Vorrichtung geliefert, mit der es möglich ist, fortlaufend oder gegebenenfalls schrittweise den pH-Wert des Plasmas eines Patienten in vivo über eine bestimmte Zeitdauer zu überwachen, ohne dass es notwendig ist, Elektroden zu verwenden, die das Entfernen von Hautschichten erfordern, und ohne dass wiederholt Blutproben abgenommen werden müssen.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum fortlaufenden oder schrittweisen Überwachen des pH-Wertes des Plasmas eines Patienten in vivo ermöglicht, dass der Säure-Basen-Status des Patienten festgestellt wird, der im folgenden als Anfangs-Säure-Basen-Status bezeichnet wird, indem wenigstens eine Bestimmung an einer Blutprobe, die vom Patienten abgenommen wird, in vitro erfolgt, und dass danach der pH-Wert des Plasmas des Patienten in vivo auf der Grundlage des in dieser Weise festgestellten Anfangs-Säure-Basen-Status und auf der Grundlage der fortlaufend oder schrittweise registrierten Ergebnisse einer nicht-invasiven Messung des tatsächlichen pC02-Wertes des Blutes des Patienten bestimmt wird.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung erlaubt es, den pH-Wert des Plasmas eines Patienten in vivo fortlaufend oder schrittweise mit einer ausreichenden Genauigkeit über eine bestimmte Zeitdauer von in der Praxis mehreren Stunden zu überwachen, ohne dass es notwendig ist, Messungen an mehr als einer Blutprobe vom Patienten vorzunehmen. Hierbei wird wenigstens eine Messung in vitro an einer Blutprobe verwendet, die vom Patienten abgenommen wird, um den Anfangs-Säure-Basen-Status des Patienten festzustellen. Die restlichen Bestimmungen des pH-Wertes in der folgenden Zeit erfolgen auf der Basis der Ergebnisse der nicht invasiven Messung des tatsächlichen pC02-Wertes des Blutes des Patienten, da in der im folgenden mehr im einzelnen beschriebenen Weise erfindungsgemäss die Tatsache ausge60

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nutzt wird, dass dann, wenn der Säure-Basen-Status des Patienten einmal bestimmt ist, der pH-Wert für eine beträchtliche Zeitdauer danach auf der Basis des pC02-Wertes des Blutes ausgedrückt werden kann.

Vorrichtungen zur nicht invasiven, insbesondere zur transkutanen Bestimmung des pC02-Wertes des Blutes, d.h. des Partialdruckes von CO im Blut, sind bereits entwickelt worden und werden laufend entwickelt. Geeignete Sensoren für eine relativ beschwerdefreie transkutane Bestimmung des pC02-Wertes sind pC02-Elektroden, die auf eine Temperatur oberhalb der Hauttemperatur erwärmt werden und die dann, wenn sie auf die Haut aufgebracht werden, die Haut im Messbereich erwärmen, wie es beispielsweise aus Anesthesiology, Bd. 21, Nr. 6 November/Dezember 1960, Seite 717-726, insbesondere 722, Anaesthesist 22, 379-380 (1973), Journal of Applied Physiology, 41, Nr. 3, September 1976,442-447 und The Lancet, 7. Mai 1977,982-983 bekannt ist. Es sind auch andere nicht invasive Verfahren zur Bestimmung des pC02-Wertes des Blutes eines Patienten, beispielsweise aus der US PS 4005700 bekannt, aus der die Anwendung der Massenspektrometrie auf Gas im Gleichgewicht mit erwärmter Haut zu entnehmen ist.

In vielen Arbeiten sind die Säure-Basen-Verhältnisse des Blutes, insbesondere des menschlichen Blutes untersucht worden und sind umfangreiche Sammlungen von Parametersätzen, beispielsweise in Form von Tabellen, Algorithmen, Computerprogrammen, Nomogrammen und Kurvennomo-grammen entwickelt worden. Mit diesen Parametersätzen können aus einem gegebenen Parametersatz für eine Blutprobe, beispielsweise aus dem pH-Wert, dem pC02-Wert und der Hämoglobinkonzentration die anderen Parameterwerte einschliesslich beispielsweise der Bicarbonatkonzentration im Plasma, dem tatsächlichen Basen-Überschuss des Blutes und, vorausgesetzt, dass die Sauerstoffsättigung, die im folgenden definiert wird, bekannt ist, auch der Basen-Überschuss des volllständig mit Sauerstoff angereicherten Blutes, die Pufferbase des Blutes und der Standard-Bicarbonatwert bestimmt werden.

Eine Übersicht im einzelnen über den Säure-Basen-Status des Blutes ist in Ole Siggaard-Andersen «The Acid-Base Status of the Blood», 4. Ausgabe, Munksgaard, Copenhagen 1974, enthalten, eine Arbeit, die gleichzeitig durch William & Wilkins Company, Baltimore, USA, herausgegeben worden ist. In dieser Druckschrift sind die verschiedenen geeigneten Parameterbeziehungen in Form von Gleichungen, Nomogrammen und Kurvennomogrammen angegeben und gleichfalls andere Parameterbeziehungen erwähnt, die von anderen Autoren angegeben werden.

Von besonderem Interesse ist in diesem Zusammenhang der sogenannte Säure-Basen-Status, der grundsätzlich bestimmt ist, wenn wenigstens Säure-Basen-Werte für die extrazellulare Flüssigkeit des Patienten bestimmt sind, die im typischen Fall der pH-Wert und der pC02-Wert des arteriellen Blutes sind. In diesem Zusammenhang ist unter dem Begriff des Säure-Basen-Status des Patienten ein Satz von zusammenhängenden Werten für den pH-Wert und den pC02-Wert des arteriellen Blutes des Patienten oder mit einer ausreichenden Annäherung des arterialisierten kapillaren Blutes, beispielsweise vom Ohrläppchen zu verstehen. Dementsprechend kann der Säure-Basen-Status des Patienten dadurch bestimmt werden, dass der pH-Wert und der pC02-Wert an einer arteriellen Blutprobe oder an einer kapillaren Blutprobe abgenommen und unter anaeroben Bedingungen auf die Messvorrichtung übertragen wurde.

Es hat sich empirisch bestätigt und es wird theoretisch gestützt, dass der Säure-Basen-Status des Patienten ausgedrückt in Form zusammenhängender Wert des pH-Wertes und des pC02-Wertes sich immer nach einer bestimmten

Beziehung ändern wird, solange der Patient keinen wesentlichen chemischen Austausch mit der Umgebung ausser durch die Atmung hat. Diese Verhältnisse liegen nur in den seltenen und leicht nachweisbaren Fällen nicht vor, in denen der Patient abnormen Stoffwechselstörungen, beispielsweise im Falle der Diabetes, ausgesetzt ist. Das beruht in vereinfachter Weise auf der Tatsache, dass Änderungen im pC02-Wert, beispielsweise durch die Atmung, zu Änderungen des pH-Wertes führen, ohne die Konzentration der kohlenstoff-freien Säure oder Base zu beeinflussen. Das heisst mit anderen Worten, dass für eine gegebene Konzentration der kohlenstoff-freien Säure oder Base ein bestimmter pH-Wert einem gegebenen pC02-Wert entspricht. Beträchtliche Änderungen in der Beziehung zwischen dem pC02-Wert und dem pH-Wert entstehen dann, wenn der Patient einen chemischen Austausch mit der Umgebung in anderer Weise als durch die Atmung, beispielsweise über eine Bluttransfusion, hat. Wenn derart beträchtliche Änderungen jedoch nicht auftreten, bleibt die Beziehung zwischen dem pC02-Wert und dem pH-Wert über die Dauer von mehreren Stunden, in der Praxis bis zu 3 bis 10 Stunden bestehen, eine Tatsache, die hier ausgenutzt wird. Kleinere Änderungen in der Beziehung zwischen dem pC02-Wert und dem pH-Wert können aufgrund von Änderungen in der Sauerstoffsättigung auftreten, die im folgenden definiert wird. In der Praxis sind diese Abweichungen aufgrund von Änderungen der Sauerstoffsättigung so klein, dass sie in den meisten Fällen vernachlässigbar sind. Die erfindungsgemässe Vorrichtung erlaubt es jedoch, auch diese Abweichungen zu berücksichtigen.

Auf der Grundlage der obigen Ausführungen ist es verständlich, dass dann, wenn der Säure-Basen-Status des Patienten festgestellt ist, eine eindeutige Beziehung zwischen dem pH-Wert und dem pC02-Wert für eine beträchtliche Zeitdauer in der Praxis besteht. Unter Verwendung der Parameterbeziehung zwischen dem pC02-Wert und dem pH-Wert können die registrierten Ergebnisse der Messung des pC02-Wertes in Form der pH-Werte ausgedrückt werden.

In allen Arbeiten wird nicht genau dieselbe Beziehung zwischen den Blutparametern angegeben und eine vollständig absolute Parameterbeziehung, die unbestritten für alle Patienten richtig ist, kann kaum gegeben werden. Die verschiedenen vorgeschlagenen Parameterbeziehungen werden daher als Approximationen angesehen, die ihre Anwendbarkeit und ihre ausreichende Genauigkeit bei der Anwendung zeigen müssen. Werte, die durch Definition festgelegt sind, bilden einen Teil der Parameterbeziehungen und deren Berechnungen für gegebene Parameter in gegebenen Beziehungen, und diese Werte können von Autor zu Autor abweichen. Grundsätzlich kann jede beliebige Parameterbeziehung, die sich als klinisch anwendbar herausgestellt hat, verwendet werden, um den transkutan gemessenen pC02-Wert in einen pH-Wert zu übersetzen, gleichgültig, ob diese Parameterbeziehung in Form von Gleichungen, Nomogrammen, Kurvennomogrammen oder Computerprogrammen ausgedrückt wird. In Verbindung mit der folgenden Darstellung wird jedoch auf die Parameterbeziehungen Bezug genommen, die von Ole Siggaard-Andersen in der obigen Veröffentlichung angegeben sind und die allgemein akzeptiert sind.

Zunächst sollte der Anfang-Säure-Basen-Status des Patienten bei wenigstens einer Messung in vitro an einer Blutprobe festgestellt werden, die dem Patienten abgenommen wurde. Wie es oben erwähnt wurde, liefert eine Bestimmung des pH-Wertes und des pC02-Wertes in einer anaerob abgenommenen arteriellen oder kapillaren Blutprobe vom Patienten den Säure-Basen-Status des Patienten.

Die Bestimmung des pH-Wertes und des pC02-Wertes an einer anaerob übertragenen arteriellen oder kapillaren Blutprobe vom Patienten erfolgt jeweils mittels eines pH-Wert-

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Wandlers und eines pC02-Wertwandlers. Diese Wandler können Elektroden der an sich bekannten Art sein, die vorher geeicht sind, so dass sie bei der Messung die wahren Werte für den pH-Wert und den pC02-Wert anzeigen. Um den Anfangs-Säure-Basen-Status des Patienten festzustellen, ist es ausreichend, eine dieser Messungen in vitro an einer anaerob übertragenen arteriellen Blutprobe vom Patienten, d.h. in der Praxis, die Messung des pH-Wertes durchzuführen. Der andere Wert, der in der Praxis der pC02-Wert ist, kann statt des Messwertes an einer Blutprobe der Wert sein, der von einer nicht invasiven Messung registriert ist, die am Patienten mit einem geeichten Wandler gleichzeitig mit der Abnahme der Blutprobe durchgeführt wird.

Vorzugsweise erfolgt eine Messung des pC02-Wertes in vitro an einer anaerob übertragenen arteriellen oder kapillaren Blutprobe selbst dann, wenn eine Messung in vivo, d.h. eine nicht invasive Messung des pC02-Wertes gleichzeitig mit der Abnahme der Blutprobe erfolgt ist. Für die Messung des pC02-Wertes in vitro wird ein geeichter pC02-Wandler, beispielsweise eine geeichte pC02-Messelektrode verwendet. Der Unterschied zwischen dem in vitro gemessenen und dem in vivo gemessenen pC02-Wert kann direkt zum Eichen der Vorrichtung, zum Messen des pC02-Wertes in vivo in der Stellung ausgenutzt werden, in der sie sich zur Messung befindet, wobei der Ablesewert oder der Registrierwert der Vorrichtung zum Messen des pC02-Wertes in vivo auf der Basis dieses Unterschiedes korrigiert wird.

Es sind jedoch nicht einmal Messungen an einer anaerob übertragenen arteriellen oder kapillaren Blutprobe vom Patienten erforderlich. Der anfängliche Säure-Basen-Status kann auch auf der Grundlage einer nicht anaerob übertragenen Blutprobe festgestellt werden, gleichgültig, ob es eine arterielle, eine kapillare oder eine venöse Blutprobe ist. In diesem Fall ist es jedoch erforderlich, ausreichende Blutparameter zum Bestimmen des pH-Wertes, des pC02-Wertes und des Hämoglobingehaltes der Probe zu messen, was in der Praxis gewöhnlich bedeutet, dass der pH-Wert und der pC02-Wert der Probe und ein weiterer Blutparameter gemessen werden, der entweder der Hämoglobingehalt oder ein anderer Blutparameter ist, der eine Funktion des Hämoglobingehaltes ist. Der Hämoglobingehalt kann auch annähernd als 9,3 mMol/Liter festgelegt werden. Für die Bestimmung des Säure-Basen-Status ist auch das Ergebnis einer Messung des tatsächlichen pH-Wertes und pC02-Wertes des Blutes des Patienten notwendig, die gleichzeitig mit der Abnahme der Blutprobe durchgeführt wird, was in der Praxis eine nicht invasive Messung des pC02-Wertes mit einem geeichten Messinstrument für den pC02-Wert ist. Mit diesen Parametersätzen und unter Verwendung bekannter Parameterbeziehungen für den Säure-Basen-Status des Blutes in vitro, beispielsweise der von Ole Siggaard-Andersen in der oben beschriebenen Veröffentlichung angegebenen Beziehungen, ist es möglich, den Säure-Basen-Status des Patienten zu dem Zeitpunkt der Abnahme der Blutprobe zu bestimmen.

Diese Bestimmung des Anfangs-Säure-Basen-Status des Patienten kann grundsätzlich dadurch erfolgen, dass auf der Grundlage der Hämoglobinmessung oder des als Annäherung festgelegten Hämoglobingehaltes von 9,3 mMol/Liter und der zusammenhängenden Werte für den pH-Wert und den pCOi-Wert, die an der Blutprobe gemessen wurden, die Funktion bestimmt wird, nach der sich die zusammenhängenden Werte für den pH-Wert und den pC02-Wert für die fragliche Blutprobe ändern, und dass anschliessend der zum Zeitpunkt der Abnahme der Blutprobe gemessene pC02-Wert eingesetzt und der entsprechende pH-Wert ermittelt wird. Die fraglichen Berechnungen können unter Verwendung der oben erwähnten Parameterbeziehungen in Form von Gleichungen, Computerprogrammen, Nomogrammen oder Kurvennomo-

grammen ausgeführt werden. Diese Ermittlung des Säure-Basen-Status des Patienten ist in den meisten Fällen ausreichend genau.

Wenn der Anfangs-Säure-Basen-Status des Patienten auf der Grundlage einer nicht anaerob abgenommenen Blutprobe bestimmt wird, ergibt sich eine grössere Genauigkeit, wenn mögliche Unterschiede zwischen der Sauerstoffsättigung in der Blutprobe zum Zeitpunkt der Messung in vitro und der Sauerstoffsättigung zum Zeitpunkt der Abnahme der Probe korrigiert werden.

Die Sauerstoffsättigung ist als das Verhältnis zwischen dem mit Sauerstoff gesättigten Hämoglobin und der Summe des mit Sauerstoff gesättigten Hämoglobins zuzüglich des Hämoglobins ohne Sauerstoff definiert und kann beispielsweise photometrisch mit Hilfe eines sogenannten Oxymeters gemessen oder auf der Grundlage einer Messung des p02-Wertes bestimmt werden. Wenn mögliche Unterschiede in der Sauerstoffsättigung zwischen dem Blut des Patienten zum Zeitpunkt der Abnahme der Blutprobe und der Blutprobe in dem Zustand korrigiert werden sollen, in dem sie der Messung in vitro ausgesetzt wird, ist es notwendig, das Ergebnis einer Messung des p02-Wertes oder einer Sättigungsmessung, die vorzugsweise am Patienten in nicht invasiver Weise zum Zeitpunkt der Abnahme der Blutprobe erfolgt, zusammen mit dem Ergebnis einer entsprechenden Bestimmung der Sauerstoffsättigung, d.h. entweder den Wert einer p02-Mes-sung oder den Messwert einer photometrischen Messvorrichtung zu verwenden, wobei diese Messungen gleichzeitig mit der Bestimmung des pH-Wertes und des pC02-Wertes an der Blutprobe erfolgen. Grundsätzlich kann die Korrektur des Säure-Basen-Status des Patienten zur Kompensation von Unterschieden zwischen der Sauerstoffsättigung der nicht anaerob übertragenen Blutprobe und der Sauerstoffsättigung zum Zeitpunkt der Übertragung dadurch erfolgen, dass auf der Grundlage des Unterschiedes in der Sauerstoffsättigung die Kurve für die zusammenhängenden Werte des pH-Wertes und des pC02-Wertes verschoben wird und der zum Zeitpunkt der Abnahme der Blutprobe gemessene pC02-Wert in die verschobene Kurve eingesetzt und der entsprechende pH-Wert abgelesen wird. Wie es bereits erwähnt wurde, wird die Korrektur der Sättigung in der Praxis relativ klein sein, wie es sich aus den später angegebenen Beispielen ergeben wird.

Unabhängig davon, in welcher Weise der Anfangs-Säure-Basen-Status des Patienten bestimmt wird, kann es aus Gründen der Genauigkeit wünschenswert sein, fortlaufend mögliche Änderungen in der Sauerstoffsättigung zu berücksichtigen. Das macht es natürlich notwendig, dass die Anfangs-Sauerstoffsättigung bestimmt wird, was für die anaerob übertragene arterielle oder kapillare Blutprobe einfach über eine photometrische Messung oder eine Messung des p02-Wertes an der Blutprobe erfolgen kann. Wenn der Anfangs-Säure-Basen-Status des Patienten nach einem der oben beschriebenen Verfahren bestimmt ist, kann die weitere Überwachung des pH-Wertes auf der Grundlage des in dieser Weise festgestellten Anfangs-Säure-Basen-Status und auf der Grundlage der fortlaufend oder schrittweise registrierten Ergebnisse einer nicht invasiven Messung des tatsächlichen pC02-Wertes des Blutes des Patienten erfolgen. Auch in diesem Zusammenhang werden akzeptierte Parameterbeziehungen verwendet, die Bedingung ist die, dass die Funktion, die für die zusammenhängenden Werte des extrazellularen pH-Wertes und des extrazellularen pC02-Wertes des Patienten, d.h. die sogenannte C02-Gleichgewichtslinie in vivo oder die Basen-Überschusslinie bei unveränderter Sauerstoffsättigung den Anfangs-Säure-Basen-Status als Funktionswert enthält. Diese Funktion ist in einer geeigneten Darstellung im wesentlichen eine gerade Linie. Da ein Punkt dieser Linie als Anfangs-Säure-Basen-Status des Patienten in der oben beschriebenen

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Weise festgelegt ist, ist es nur erforderlich, die Steigung für die weitere Anwendung zu bestimmen. Das kann unter Verwendung von empirischen oder definierten Werten, beispielsweise eines definierten Wertes von 3,7 mMol/Liter für die Hämoglobinkonzentration in vivo erfolgen. Die später angegebenen Versuche zeigen verschiedene Verfahren, die Basen-Überschusslinie des Patienten in vivo zu bestimmen.

Bei der weiteren Überwachung des Patienten kann der pH-Wert jedesmal auf der Grundlage der fortlaufend oder schrittweise registrierten Ergebnisse der nicht invasiven Messung des pC02-Wertes des Blutes mittels der in dieser Weise festgelegten Basen-Überschusslinie bestimmt werden. Statt des fraglichen registrierten pC02-Wertes wird immer der entsprechende pH-Wert abgelesen. Dass der pH-Wert abgelesen wird, ist nicht wörtlich zu verstehen, in der Praxis weisen die Wandlervorrichtungen gewöhnlich statt Kurven und Kurvensensoren elektronische Rechner auf, in denen die fraglichen Parameterbeziehungen vorprogrammiert sind. Um die grösste Genauigkeit zu erhalten, können auch Änderungen in der Sauerstoffsättigung mit Hilfe eines nicht-invasiven Wandlers, beispielsweise mit Hilfe einer nicht-invasiven p02-Elektrode oder einem Ohroximeter überwacht werden. Wenn sich die Sauerstoffsättigung ändert, wird die Basen-Überschusslinie entsprechend verschoben.

Die Erfindung betrifft somit eine Vorrichtung zur fortlaufenden oder schrittweisen Überwachung des In-vivo-pH-Wertes des Plasmas eines Patienten. Diese Vorrichtung weist erste Eingangsmittel für die Signale, die den Werten einer nichtinvasiven Messung des pC02-Wertes entsprechen, sowie zweite Eingangsmittel zum Eingeben wenigstens eines Blutparameters, der durch eine Messung in vitro an einer Blutprobe bestimmt wird, auf, und ist weiterhin mit einer Registriereinrichtung für den pH-Wert vorgesehen, die über eine Wandlereinheit mit den ersten Eingangsmitteln verbunden ist, wobei die Wandlereinheit die empfangenen pC02-Signale in pH-Werteinheiten als Funktion eines Parametersatzes umwandelt, der in die Wandlereinheit eingegeben ist und der einem Anfangs-Säure-Basen-Status entspricht, wobei der Parametersatz wenigstens einen Blutparameter umfasst, der durch eine Messung in vitro bestimmt ist und über die zweiten Eingangsmittel eingegeben ist.

Die Übertragungseinheit einer derartigen Vorrichtung ist in der Praxis vorzugsweise ein Mikrocomputer, der einen ausreichenden Speicher für diesen Zweck hat und in den die Parameterbeziehungen ausgedrückt beispielsweise in Gleichungen (siehe die später angegebenen Beispiele) eingegeben sind. Der Mikrocomputer bildet bei einem bestimmten eingegebenen Parametersatz, der den Anfangs-Säure-Basen-Status wiedergibt, die Steigung der Basen-Überschusslinie durch den Punkt, der diesem Säure-Basen-Status entspricht, und wandelt danach die gemessenen pC02-Werte um und drückt diese als pH-Werte aus. In dem speziellen Fall, in dem bei diesen Umwandlungen die Sauerstoffsättigung oder Unterschiede in der Sauerstoffsättigung vernachlässigt werden,

kann die Wandlereinheit und ihre Programmierung besonders einfach sein, da in diesem Fall alle Basen-Überschusslinien mit einer ausreichenden Annäherung auf einen einzigen Punkt zusammenlaufen, wie es im Beispiel 4d dargestellt ist.

Wie es im obigen erläutert wurde, kann der Parametersatz, der einen Anfangs-Säure-Basen-Status wiedergibt, in verschiedener Weise gebildet werden. Jedesmal umfasst dieser Parametersatz wenigstens einen Blutparameter, der entweder der pH-Wert, der an einer Blutprobe vom Patienten bestimmt ist, oder ein Blutparameter ist, der eine Funktion dieses pH-Wertes ist, wie es oben beschrieben wurde. Der Parametersatz, der einen Anfangs-Säure-Basen-Status wiedergibt, kann vollständig in vitro an einer anaerob abgenommenen Blutprobe bestimmt werden. Der gesamte Parametersatz, der diesen Säure-Basen-Status wiedergibt, wird über den passenden Eingang der Wandlereinheit eingegeben. Aus dem obigen ergibt sich, dass es auch möglich ist, den Parametersatz, der den Anfangs-Säure-Basen-Status wiedergibt, dadurch zu bilden, dass sowohl einer als auch mehrere vitro gemessene Blutparameter und ein Messwert einer nicht invasiven Messung, gewöhnlich des pC02-Wertes und möglicherweise des p02-Wertes oder der Sauerstoffsättigung, verwendet werden, wobei diese Messungen gleichzeitig mit der fraglichen Abnahme der Blutprobe erfolgen. In diesem Fall erfolgt die Festlegung des Anfangs-Säure-Basen-Status durch die Wandlereinheit auf der Grundlage teilweise des in vitro-Eingangs und teilweise in vivo-Eingangs.

Die Vorrichtung ist vorzugsweise in geeigneter Weise in Verbindung mit dem in vitro-Eingang mit einer Einheit versehen, die die Blutparameter oder den Blutparameter, die, beziehungsweise der in vitro bestimmt wurde, eingibt, um den Anfangs-Säure-Basen-Status festzulegen. Diese Einheit kann beispielsweise eine pH-Wert-Messwerteinrichtung herkömmlicher Art zum Eingeben eines in vitro gemessenen pH-Wertes, oder eine Blutgas-Einrichtung sein, von der ein in vitro gemessener pH-Wert und je nach dem Aufbau und der Auslegung der Blutgas-Einrichtung andere in vitro gemessene Blutparameter, die zur Bildung des Anfangs-Säure-Basen-Status notwendig sein können, beispielsweise der in vitro gemessene pC02-Wert, der in vitro gemessene Hämoglobingehalt und der in vitro gemessene p02-Wert eingegeben werden können. Die Einheit kann auch einfach eine Tastatur sein, die zusätzlich zum pH-Wert irgendeinen gewünschten in vitro gemessenen Blutparameter oder einen Blutparametersatz einschliesslich eines kompletten Anfangs-Säure-Basen-Status eingeben kann, der durch eine separate Einrichtung bestimmt wird. Die Vorrichtung kann auch sowohl mit einer Messeinheit, beispielsweise einer pH-Wert-Messwerteinrichtung oder einer Blutgas-Einrichtung und einer Tastatur ausgerüstet sein, wobei die Tastatur dann dazu dient, Parameter einzugeben, die mit der Messeinheit nicht gemessen werden können oder die in der speziellen Situation an der Messeinheit nicht gemessen werden.

Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfin-dungsgemässen Vorrichtung weist neben der Registriereinheit für den pH-Wert eine Registriereinheit für den pC02-Wert auf, die in Verbindung mit dem Eingang für die Signale steht, die die Ergebnisse einer nicht invasiven Messung des pC02-Wertes wiedergeben, so dass die invasiv gemessenen pC02-Werte an der Vorrichtung abgelesen werden können. Wenn es wünschenswert ist, die Sauerstoffsättigung zu berücksichtigen, weist die Vorrichtung vorzugsweise Eingangsmittel für die Signale auf, die die Ergebnisse einer nicht invasiven Messung des p02-Wertes oder einer Sauerstoffsätti-gungs-Messung wiedergeben, und sind diese Eingangsmittel der Wandlereinheit verbunden. Das ermöglicht es, das Ergebnis der nicht invasiven Messung des pC02-Wertes oder der Sauerstoffsättigungsmessung in die Berechnung einzuschlies-sen, die durch die Wandlereinheit erfolgt, wie es oben beschrieben wurde. Wenn die Vorrichtung Eingangsmittel für Signale von einer Messung des p02-Wertes in vivo aufweist, kann es wünschenswert sein, auch eine Registriereinheit für den p02-Wert in der Vorrichtung vorzusehen, die mit diesen Eingangsmitteln verbunden ist, so dass eine Information über den gemessenen p02-Wert an der Vorrichtung abgelesen werden kann, oder die Vorrichtung diesen Wert als Ausgabewert abgibt.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfin-dungsgemässen Vorrichtung ist weiterhin eine Synchronisiereinheit vorgesehen, die dann, wenn sie aktiviert wird, in der Wandlereinheit den nicht invasiv gemessenen pC02-Wert zum Aktivierungszeitpunkt und, falls die Vorrichtung auch

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einen Eingang für eine nicht invasive p02-Elektrode oder ein Ohroxymeter aufweist und für die fragliche Messung auch die Sauerstoffsättigung berücksichtigt werden soll, auch den nicht invasiv gemessenen p02-Wert oder den Sauerstoffsättigungswert speichert, der zum Aktivierungszeitpunkt registriert wird. Wenn diese Synchronisiereinheit zu dem Zeitpunkt aktiviert wird, an dem eine Blutprobe vom Patienten abgenommen wird, ist es sichergestellt, dass der anfängliche, nicht invasiv gemessene pC02-Wert und gegebenenfalls der p02-Wert oder der Sättigungswert, die in der Wandlereinheit gespeichert sind, diejenigen Werte, die genau zum Zeitpunkt der Abnahme der Blutprobe vorliegen und somit diejenigen Werte sind, auf die für die In-vitro-Messung Bezug zu nehmen ist. Das trifft auf alle Fälle zu, in denen die In-Vitro-Messung mit einer In-vivo-Messung zu kombinieren ist, die gleichzeitig mit der Abnahme der Blutprobe erfolgt. Das heisst mit anderen Worten, dass das beispielsweise für den Fall zutrifft, in dem die In-vitro-Messung an einer nicht anaerob übertragenen Blutprobe erfolgt oder in dem die In-vitro-Messung an einer anaerob übertragenen Blutprobe nicht den vollständigen Parametersatz umfasst, der den Säure-Basen-Status wiedergibt. Eine Synchronisation zwischen der Abnahme der Blutprobe und der nicht invasiven Messung ist auch dann wünschenswert, wenn die Sauerstoffsättigung berücksichtigt werden soll und die Anfangs-Sauerstoffsätti-gung auf der Grundlage einer nicht invasiven Messung des pC02-Wertes oder einer Sauerstoffsättigungsmessung bestimmt wird. Eine weitere Anwendung der Synchronisation zwischen der Abnahme der Blutprobe und der nicht invasiven Messung ist die Eichung des nicht invasiven Wandlers. Beispielsweise kann das Signal des pH-Wert-Messinstrumentes aus einer Anfangsmessung an einer anaerob übertragenen arteriellen oder kapillaren Blutprobe zusammen mit dem gleichzeitig auftretenden Signal vom nicht invasiven pC02-Wandler einfach für eine automatische Eichung der Ausgabe des nicht invasiven pC02-Wandlers durch die Wandlereinheit ausgedrückt als pH-Wert verwendet werden. Eine andere Eichungsmöglichkeit dieser Art besteht darin, dass ein anfänglich bestimmter pH-Wert, der zum Säure-Basen-Status des Patienten gehört, mittels der Tastatur in die Registriereinrichtung der Vorrichtung für den pH-Wert eingegeben oder auf diese Einrichtung übertragen wird. Die Synchronisiereinheit kann in ihrer einfachsten Ausführungsform ein Bedienungsknopf sein, der sich an der Vorrichtung befindet und von Hand aus zum Zeitpunkt der Abnahme der befindet und von Hand aus zum Zeitpunkt der Abnahme der Blutprobe betätigt wird. Die Synchronisiereinheit kann auch einen Eingang aufweisen, der über eine elektrische Leitung oder ein Kabel mit einem Bedienungsknopf in Verbindung steht, der sich an einer Blutprobenabnahmestation befindet und von Hand betätigbar ist, oder mit einem Wandler in Verbindung steht, der mit der Blutprobenabnahmevorrichtung verbunden ist, wobei der Wandler automatisch aktiviert wird, wenn die Abnahme der Blutprobe erfolgt.

Die Vorrichtung ermöglicht es, fortlaufend oder schrittweise den pH-Wert des Plasmas eines Patienten in vivo zu überwachen oder aufzuzeichnen, wobei der Säure-Basen-Sta-tus des Patienten dadurch gebildet wird, dass wenigstens eine Messung an einer Blutprobe vom Patienten in vitro erfolgt und dass für eine Zeitdauer von einigen Stunden danach der pH-Wert des Plasmas des Patienten in vivo auf der Grundlage dieses anfänglichen Säure-Basen-Status und auf der Grundlage der Ergebnisse von nicht invasiven Messungen des tatsächlichen pC02-Wertes des Blutes des Patienten bestimmt wird.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihre Anwendung näher erläutert:

Figur 1 bis 6 zeigen Kurvennomogramme zur Darstellung der Ermittlung der Werte bei den folgenden Beispielen.

Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Vorrichtung.

Die Figuren 1 bis 6 werden mehr im einzelnen in Verbindung mit den später angegebenen Beispielen beschrieben.

In Figur 7 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt. Ein Baustein 10 weist einen Eingangsteil 11 auf, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Registriereinheit für den pC02-Wert versehen ist, die beispielsweise eine digitale Anzeige 15 ist, über einen nicht dargestellten Verstärker mit einem Eingang 13a für die Signale von einem nicht invasiven pC02-Wandler 13 in Verbindung steht, der als erwärmte pC02-Elektrode dargestellt ist, und die den nicht invasiv gemessenen pC02-Wert anzeigt, der mit «Tc-pC02» bezeichnet ist. Der Eingangsteil 11 kann zusätzlich beispielsweise eine Registriereinheit für den pC02-Wert in Form beispielsweise einer digitalen Anzeige 16 aufweisen, die in entsprechender Weise über einen Verstärker mit einem Eingang 14a für Signale von einem nicht invasiven p02-Wandler 14 in Verbindung steht, der als erwärmte p02-Elektrode dargestellt ist, und die den nicht invasiv gemessenen p02-Wert anzeigt, der mit «Tc-p02» bezeichnet ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Baustein 10 weiterhin eine Registriereinheit 12 für den pH-Wert, beispielsweise mit einer digitalen Anzeige 17 auf, die den berechneten pH-Wert in vivo anzeigt, der mit «in vivo pH» bezeichnet ist. Alternativ oder zusätzlich zu den digitalen Anzeigen 15,16 und 17 kann der Baustein einen Drucker 18 aufweisen, der über eine Leitung 18a mit den jeweiligen Registriereinheiten in Verbindung steht. Der Baustein kann auch irgendeine andere Registriereinheit, beispielsweise eine Zentralregistrier- und Speichereinheit 19 geeigneter Art aufweisen, die beispielsweise mehrere derartige Vorrichtungen bedienen kann und die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit den Registriereinheiten über eine Leitung 19a in Verbindung steht. Der Eingangsteil 11 liefert über eine Verbindungsleitung 20 Signale, vorzugsweise in digitaler Form, die den nicht invasiv gemessenen pC02-Wert wiedergeben und, falls eine nicht invasive Messung des pC02-Wertes erfolgt, Signale über eine Verbindungsleitung 32 gleichfalls vorzugsweise in digitaler Form, die den nicht invasiv gemessenen p02-Wert wiedergeben, einem Schnittstellenteil 22 einer Wandlereinrichtung 21. Der Schnittstellenteil 22 ist mit einem Eingang 25a und/oder 27a zur Eingabe der in vitro gemessenen Parameter versehen, wobei der Eingang 25a über eine Verbindungsleitung 25 mit der von Hand betätigten Tastatur 24 in Verbindung steht, während der Eingang 27a über eine Verbindungsleitung 27 mit einer pH-Wert-Messeinrichtung oder einer Blutgas-Einrichtung 26 in Verbindung steht.

Der Schnittstellenteil ist gleichfalls mit einer Synchronisiereinheit ausgerüstet, die ein von Hand betätigter Bedienungsknopf 28 oder ein geeigneter Wandler oder Fernsteuerknopf 29 sein kann, der über eine Verbindungsleitung 30 mit dem Schnittstellenteil in Verbindung steht. Der Schnittstellenteil ist mit einem Computerteil 23 der Wandlereinheit 21 verbunden, der über eine Verbindungsleitung 21 mit der Registriereinheit 12 für den pH-Wert in vivo in Verbindung steht.

In der Praxis wird die Auslegung der einzelnen Bausteine und das Ausmass, in dem sie zusammengebaut sind, durch die speziellen Möglichkeiten und Umstände am Ort der Verwendung diktiert. Eine geeignete Vorrichtung für viele der in Frage kommenden Verwendungszwecke weist einen Baustein 10 auf, der mit der Wandlereinheit 21 zusammengebaut ist und mit einer Tastatur 24 ausgerüstet ist. Eine derartige Vorrichtung kann je nach dem Verwendungszweck nur den pC02-Wandler 13 als transkutane Messeinrichtung oder

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sowohl den pC02-Wandler 13 als auch den p02-Wandler 14 aufweisen. Die Vorrichtung aus den Bausteinen 10 und 21 kann auch mit der Blutgas-Messeinrichtung oder einer pH-Wert-Messeinrichtung 26 zusammengebaut sein oder in geeigneter Weise einfach mit dem Eingang 27a zur Direktübertragung der Messergebnisse von einer pH-Wert-Messeinrichtung oder einer Blutgas-Messeinrichtung versehen sein. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Wandlereinheit 21 mit einer Registriereinheit 12a für den pH-Wert in vivo mit beispielsweise einer digitalen Anzeige 17a und/oder einem Drucker 18' oder einer anderen Registriereinheit 19' zusammengebaut sein, die über Verbindungsleitungen 18'a oder 19'a jeweils mit der Registriereinheit verbunden ist. Der Computerteil 23 steht in diesem Fall mit der Registriereinheit für den pH-Wert über eine Verbindungsleitung 31 a in Verbindung. Dieser Zusammenbau der Baugruppen kann für grössere Anlagen zweckmässig sein, bei denen eine zentrale Wandler- und Registriereinheit, die die pH-Werte in vivo berechnet, für eine Anzahl von einzelnen nicht invasiven pC02-Registriereinheiten dient, von denen jede einen nicht invasiven Wandler 13 und einen Eingangsteil 11 mit Verstärker usw. aufweist, der in diesem Fall nicht mit einer Anzeige ausgerüstet ist. Eine Vorrichtung aus der Wandlereinheit 21 und der Registriereinheit 12a für den pH-Wert kann auch eine zweckmässige Ergänzung für eine bereits bestehende nicht invasive pC02-Wert-Messvorrichtung sein.

Im folgenden wird die Verwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung an weiteren Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1 zeigt die Verwendung eines Kurvennomo-gramms, insbesondere in Verbindung mit der Festlegung des Anfangs-Säure-Basen-Status des Patienten aus In-Vitro-Mes-sungen an einer nicht anaerob übertragenen Blutprobe.

Beispiel 2 zeigt dieselbe Art der Bestimmung, jedoch in diesem Fall über eine Berechnung. Beispiel 3 zeigt die verschiedenen Bestimmungsmöglichkeiten des Anfangs-Säure-Basen-Status des Patienten.

Beispiel 4 zeigt die Verwendung des Säure-Basen-Status des Patienten zur Bildung der In-vivo-Basenüberschusslinie, teilweise unter Verwendung eines Nomogramms und teilweise mittels einer Berechnung, sowie die Verwendung der In-vivo-Basen-Überschusslinie zur Bestimmung des pH-Wertes des Plasmas in vivo unter Verwendung der Ergebnisse von nicht invasiven Messungen des tatsächlichen pC02-Wertes des Blutes des Patienten.

In Verbindung mit den Beispielen werden die folgenden Definitionen benutzt:

Tatsächlicher Basen-Überschuss (ABE):

Der Unterschied in der Konzentration der starken Base im Blut zwischen der tatsächlichen Blutprobe einerseits und derselben Blutprobe titriert mit einer starken Base oder Säure auf einen pH-Wert 7,4 mit einem pC02-Wert von 40 mmHg und bei einer Temperatur von 37 °C andererseits. Die Titrierung erfolgt bei einer konstanten Sauerstoffsättigung, die gleich der Sauerstoffsättigung des arteriellen Blutes der Person ist.

Basen-Überschuss (BE):

Dieselbe Definition wie beim ABE, wobei die Titration bei vollständiger Sauerstoffsättigung erfolgt.

In-vivo-Basen-Überschuss (SBE):

Dieselbe Definition wie beim ABE, jedoch mit einer festen Standard-Hämoglobinkonzentration von 3,7 mMol/ Liter.

wobei Hb02 die Konzentration des mit Sauerstoff gesättigten

Hämoglobins ist und Hb die Konzentration des Hämoglobins ohne Sauerstoff bezeichnet.

Puffer-Base (BB):

Angabe der Konzentration der Pufferanionen im Blut, wenn das gesamte Hämoglobin als Hb02 vorliegt.

Normal Puffer-Base (NBB):

Pufferbase-Wert des Blutes mit einem pH-Wert von 7,40, einem pC02-Wert von 40 mmHg und bei einer Temperatur von 37 Grad C.

NBB = 41,7 +0,68 x Hb mMol/Liter (1)

Tatsächliche Puffer-Base (ABB):

Puffer-Base-Wert bei der tatsächlichen Sauerstoffsättigung. Dieser Wert wird nur als Rechenwert verwendet.

ABB = BB + 0,31 x Hb ( 1 - Sat) mMol/Liter (2)

Daneben bestehen die folgenden Beziehungen zwischen den oben erwähnten Werten:

BE = BB - NBB = BB - (41,7 + 0,68 x Hb) mMol/Liter (3) ABE = BE +0,31 x Hb (1 — Sat) mMol/Liter (4)

ABB - ABE = NBB mMol/Liter (5)

Beispiel 1

Mit Hilfe einer Blutgas-Vorrichtung (Radiometer ABL2) wurden die folgenden Werte an einer nicht anaerob übertragenen Blutprobe gemessen:

pH = 7,2

pC02 = 30 mmHg p02 = 200 mmHg ~ Sat = 1

Hb = 10 mMol/Liter

Gleichzeitig mit der Abnahme der Blutprobe wurden die folgenden Werte transkutan am Patienten gemessen:

pC02 = 50 mmHg p02 = 37,3 mmHg ~ Sat = 0,5

Auf der Grundlage dieser Parameter wurde der Anfangs-Säure-Basen-Status des Patienten mit maximaler Genauigkeit, d.h. unter Berücksichtigung der Sauerstoffsättigung in der folgenden Weise bestimmt:

Zunächst wird ein Punkt (A) in dem Kurvennomogramm von Figur 1 aufgetragen, der dem pH-Wert und dem pC02-Wert der Blutprobe entspricht. Unter Verwendung des Hb-Wertes wird die Linie I von BE = 0 bis BB = 41,7 + 0,68 x 10 = 48,5 gemäss Gleichung (1) gezogen. Diese Linie wurde danach um dieselbe Anzahl von Einheiten entlang der BB- und BE-Kurven verschoben, bis sie durch den Punkt (A) geht (Linie II). Gleichung (5) ist dann erfüllt.

Anschliessend wurde der Punkt (B) auf der Linie II aufgetragen, der dem transkutan gemessenen pC02-Wert entspricht. Der pH-Wert an dieser Stelle beträgt 7,098. Der Punkt (B) gibt den Anfangs-Säure-Basen-Status des Patienten wieder, wenn der Sättigungsunterschied zwischen dem Blut des Patienten und der nicht anaerob übertragenen Blutprobe nicht berücksichtigt wird. Eine Korrektur dieses Sättigungsunterschiedes zum Erzielen eines genaueren Wertes erfolgt dadurch, dass die Basen-Überschusslinie II um den Betrag 0,31 x 10 (1 —0,5) = 1,55 entlang sowohl der BE-Kurve als auch der BB-Kurve verschoben wurde (Gleichung 2 und 4).

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Das führte zu einer Linie III, die durch ABE= — 14,1 und ABB = 34,4 geht, während die Linie II durch ABE = BE = —15,7 und ABB = BB = 32,8 geht. Auf der Linie III wurde dann der,transkutan gemessene pC02-Wert von 50 mmHg aufgetragen, wobei der pH-Wert an dem sich ergebenden Punkt (C) 7,126 beträgt. Der Anfangs-Säure-Basen-Status des Patienten war daher: pC02 50 mmHg, pH 7,126.

Beispiel 2

An einer vom Patienten abgenommenen und nicht anaerob übertragenen Blutprobe wurden die folgenden Werte mittels einer Blutgas-Vorrichtung gemessen :

pH = 7,2

pC02 = 30 mmHg p02 = 200 mmHg ~ Sat = 1

Hb = 10 mMol/Liter

Gleichzeitig mit der Abnahme der Blutprobe wurden die folgenden Werte transkutan gemessen:

pCC>2 = 50 mmHg pCh = 37,3 mmHg ~ Sat = 0,5

Im folgenden wird dargestellt, wie die Berechnung des Anfangs-Säure-Basen-Status des Patienten auf dieser Grundlage erfolgt. Die Berechnung kann mittels eines Computers durchgeführt werden. Das Berechnungsverfahren wird durch das Kurvennomogramm in Figur 2 erläutert. Die Koordination der BE- und BB-Kurven sind bekannt, beispielsweise aus Seite 54 des bereits erwähnten Artikels von Ole Siggaard-Andersen und der Wert ABE kann mit guter Annäherung berechnet werden.

Der Punkt (A) in Figur 2 gibt den Parametersatz wieder, der an der Blutprobe gemessen wurde: pH = 7,2 und pC02 = 30 mmHg.

Berechnung:

ABE = Z (1 - 0,000383 x Hb (Z + 25,11 ) - 2,755 x Hb) (6) wobei

Z = (1 - 0,0230 x Hb) (HC03 - 24,5 + (8 + 2,25 x Hb)

(pH-7,4) (7)

und HC03 die Bikarbonatkonzentration im Plasma ist, die sich ergibt als:

HCO3 = 0,0306 x pC02 x 10 pH 6'161 (8)

3 F 0,9524 v '

ABE wird zu — 15,83 mMol/Liter berechnet (Punkt E).

ABB = NBB + ABE = 41,7 + 0,68 x Hb + ABE = 32,67 m/Mol/Liter(Punkt F).

Die Koordination der Punkte E und F können durch lineare Interpolation gefunden werden:

pHE = (pH_16 —PH_15)x0,83 + pH_i5 (9)

logpC02E = (log pC02_ I6 - pC02_ 15) x 0,83 + log pC02.,5 (10)

pHE = 7,253

pC02E = 22,58 mmHg

PHF= (pH33 — pH32) x 0,67 + pH32 (9')

log pC09F= (log pC02 33 - log pC02 32) x 0,67 + log pC02 32

(10')

pHF = 7,004

pC02F = 78,23 mmHg

Aus den Koordinaten der Punkte E und F kann die Basen-Überschusslinie I berechnet werden:

logpCO? = logpC02F-logpC02E (pH - pHE) + log pCO->E (pHF-pHE) (11)

log pC02 = — 2,167 x pH +17,072 I

Wenn ein pC02-Wert von 50 mmHg, der gleichzeitig mit der Abnahme der Blutprobe gemessen wurde, eingesetzt wird, ergibt sich ein pH-Wert von 7,094 (Punkt B). Wenn die Tatsache berücksichtigt wird, dass die Sättigung des Blutes des Patienten zum Zeitpunkt der Abnahme der Blutprobe 0,5 betrug, wird die Basen-Überschusslinie um den Wert 0,31 x 10 (1 - 0,5) = 1,55 sowohl längs der BE- als auch der BB-Kurve (Gleichung 2 und 4) auf ABE = —14,28 (G) und ABB = 34,25 (H) verschoben.

Die Koordination der Punkte G und H können nach den Gleichungen 9,10 und 9' und 10' mit den neuen eingesetzten Werten berechnet werden:

pHG = 7,264 pC02G = 25,21 pHH = 7,020 pC02H = 81,57

Die Basen-Überschusslinie kann danach gemäss Gleichung 11 berechnet werden:

logpC02 = 2,090 x pH + 16,583

Wenn der transkutan gemessene pC02-Wert von 50 mmHg eingesetzt wird, berechnet sich der entsprechende pH-Wert auf 7,122 (Punkt C). Der Anfangs-Säure-Basen-Status des Patienten betrug dann 7,122 und pC02 50 mmHg.

Beispiel 3

a) Unter Verwendung der in Figur 7 dargestellten Vorrichtung wird ein Patient mit einer transkutanen p02-Elektrode 14 und einer transkutanen pC02-Elektrode 13 überwacht. Eine Blutprobe, beispielsweise venöses Blut, wird vom Patienten abgenommen und die transkutan gemessenen p02-und pC02-Werte werden durch Betätigung des Knopfes 28 auf den Computer 23 gleichzeitig mit der Abnahme der Probe übertragen. Die Werte sind:

p02 = 37,3 mmHg pC02 = 50,0 mmHg

Die Blutprobe wird bei Raumtemperatur und in Kontakt mit der Aussenluft gehalten. Danach wird die Blutprobe in einer Blutgas-Vorrichtung 26 analysiert und es werden dieselben Werte gemessen, wie sie beim Beispiel 2 angegeben sind und die mit anderen Worten dem Punkt A in Figur 2 entsprechen. Diese Werte werden über die Verbindungsleitung 27 und den Schnittstellenteil 22 auf den Rechner 23 übertragen. Der tatsächliche pH-Wert wird dann, wenn die Werte am Punkt A akzeptiert sind, ähnlich wie beim Beispiel 2 als erste Annäherung zu 7,094 berechnet (Punkt B).

Bei diesem pH-Wert und bei einem transkutan gemesse8

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nen p02-Wert wird die Sättigung unter Verwendung der folgenden Gleichungen berechnet:

wobei

Z = p02 X 10 (-°.48(7,4-pH))

Sat = 0,5 (13)

Anschliessend wird die In-vitro-Basen-Uberschusslinie II für Sat = 0,5 wie beim Beispiel 2 berechnet und wird mittels dieser Linie und des transkutan gemessenen pC02-Wertes von 50 der tatsächliche pH-Wert des Patienten zu 7,122 berechnet. Danach wird wie beim Beispiel 2 der Anfangs-Säure-Basen-Status des Patienten gebildet und bis zur Registrierung einer Änderung der transkutan gemessenen Werte zeigen die drei Anzeigen einen pH-Wert von 7,122, einen pC02-Wert von 50 mmHg und einen p02-Wert von 37,3 mmHg. Der sogenannte In-vivo-Säure-Basen-Status des Patienten zeigt dieselben Werte wie beim Beispiel 2 mit der Ausnahme des Wertes Hb, der durch Definition auf 3,7 mMol/Liter in vivo festgelegt ist. Dieser Wert hat Bedeutung für die Bildung der In-vivo-Basen-Überschusslinie des Patienten, wie es beim Beispiel 4 dargestellt ist.

b) Der In-Vivo-Säure-Basen-Status des Patienten kann auch direkt an einer Blutprobe, beispielsweise an einer arteriellen Blutprobe bestimmt werden, die anaerob abgenommen und anschliessend in einer separaten Blutgas-Vorrichtung analysiert wird:

pH = 7,122

pC02 = 50 mmHg p02 = 37,5 mmHg ~ Sat = 0,5

Mit Hilfe der Tastatur 24 werden der pH-Wert und der pC02-Wert und, falls die Sauerstoffsättigung berücksichtigt wird, der p02-Wert in die Wandlereinheit 21 über die Verbindungsleitung 25 eingetastet. Zum In-vivo-Säure-Basen-Status des Patienten gehört auch: Hb = 3,7 äquivalent Hb in vivo, festgelegt per Definition.

c) Unter Verwendung der in Figur 7 dargestellten Vorrichtung wird ein Patient mit einer transkutanen p02-Elektrode 14 und einer transkutanen pC02-Elektrode 13 überwacht.

Eine Blutprobe (arterielles Blut) wird anaerob vom Patienten abgenommen. Gleichzeitig mit der Blutprobenabnahme werden die transkutan gemessenen p02- und pC02-Werte durch eine Betätigung des Knopfes 28 auf den Computer 23 übertragen. p02 = 37,3 mmHg, pC02 = 50,0 mmHg. Der pH-Wert der Blutprobe wird in einer separaten pH-Wert-Messvorrichtung gemessen und das Ergebnis dieser Messung wird über die Tastatur 24 eingetastet. Wirklicher pH-Wert = 7,122. Wenn dieser Wert akzeptiert ist, wird er auf den Computer 23 übertragen.

Daraus ergibt sich nun der In-vivo-Säure-Basen-Status des Patienten:

pH = 7,122 pC02 = 50,0 mmHg p02 = 37,2 mmHg

Hb = 3,7 mMol/Liter, festgelegt per Definition.

d) Unter Verwendung der in Figur 7 dargestellten Vorrichtung wird ein Patient mit einer transkutanen p02-EIektrode 14 und einer transkutanen pC02-Elektrode 13 überwacht.

Eine Blutprobe (arterielles Blut) wird anaerob vom Patienten abgenommen. Gleichzeitig mit der Abnahme der Blutprobe werden die transkutan gemessenen p02- und pC02-Werte durch eine Betätigung des Knopfes 28 auf den Computer 23 übertragen.

p02 = 25,0 mmHg pC02 = 55,0 mmHg

Die Blutprobe wird in einer Blutgas-Vorrichtung 26 analysiert. Es ergeben sich die folgenden Werte:

pH = 7,122 pC02 = 50,0 mmHg p02 = 37,3 mmHg

Diese Werte werden mittels der Direktverbindungsleitung 27 auf den Computer 23 übertragen.

Unter Verwendung der transkutan gemessenen Werte, die im Computer gespeichert sind, und der Werte, die mit der Blutgas-Vorrichtung gemessen sind, werden die transkutanen Elektroden geeicht, transkutaner Wert p02 = f(p02 arteriell) und transkutaner Wert pC02 = f(pC02 arteriell).

Der In-vivo-Säure-Basen-Status des Patienten ergibt sich somit:

pH = 7,122

pC02 = 50,0 mmHg p02 = 37,3 mmHg ~ Sat = 0,5

Hb = 3,7 mMol/Liter, festgelegt per Definition.

In allen Fällen des Beispiels 3 können die Messungen des p02-Wertes in vitro und in vivo durch photometrische Messungen ersetzt werden. Sie können auch weggelassen werden, wobei in diesem Fall der pH-Wert in vivo gemäss Beispiel 4d berechnet wird.

Beispiel 4

a) Unter Verwendung des Kurvennomogramms in Figur 3 wird die In-vivo-Basen-Überschusslinie für einen Patienten mit einem In-vivo-Säure-Basen-Status gebildet, der in Beispiel 3 ermittelt wurde.

Die Konstruktion der In-vivo-Basen-Überschusslinie IV entspricht Beispiel 1.

SBEi = - 12 mMol/Liter "SBBi" = 32 mMol/Liter

Zu einem späteren Zeitpunkt wird ein Wert von 40 mmHg als transkutan gemessener pC02-Wert registriert. Während der Anfangs-Säure-Basen-Status des Patienten durch den Punkt C wiedergegeben wird, beträgt der pH-Wert bei dem geänderten Säure-Basen-Status entsprechend einem geänderten pC02-Wert 7,188 (Punkt Dj). Diese Bestimmung erfolgt unter der Annahme, dass die Sättigung sich nicht ändert.

Wenn es sich herausstellt, dass sich auch die Sättigung des Blutes des Patienten geändert hat, d.h. dass sich der transkutan gemessene p02-Wert beispielsweise auf 90 mmHg geändert hat, kann die geänderte Sättigung aus den Gleichungen 12 und 13 unter Verwendung des pH-Wertes 7,188 berechnet werden:

Sat2 = 0,93

Die Basen-Überschusslinie V für Sat2 = 0,93 kann dann unter Verwendung der folgenden Werte gebildet werden:

SBE2 = SBE, + 0,31 x Hb(Sat, — Sat2) (14)

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"SBB2" = SBB2 + 0,31 x Hb(Sat, — Sat2) (15)

SBE2= -12,5 "SBB2" = 31,5

Die Basenüberschusslinie, die der geänderten Sättigung entspricht, ist als Linie V in Figur 3 dargestellt. Der pH-Wert des Patienten in vivo auf der Kurve V, d.h. mit anderen Worten, bei einer Sättigung von 0,93 beträgt bei einem transkutan gemessenen pC02-Wert von 40 mmHg 7,177 (Punkt D2).

b) Dieselben Festlegungen wie unter a) können durch Berechnung erfolgen. Die Berechnung ist im Kurvennomo-gramm in Figur 4 dargestellt. Der Ausgangspunkt ist derselbe In-vivo-Säure-Basen-Status wie bei a).

pH = 7,122

pC02 = 50 mmHg p02 = 37,3 mmHg ~ Sat[ = 0,5

Hb = 3,7 mMol/Liter, festgelegt per Definition.

SBE kann aus den Gleichungen 6, 7 und 8 berechnet werden:

SBE = - 12,23 mMol/Liter(Punkt I) und

"SBB" = 41,7 + 0,68 x Hb + SBE = 31,99 mMol/Liter(Punkt J)

Die Koordinationen der Punkte I und J können aus den Gleichungen 9,10, 9', 10' berechnet werden:

pH, = 7,279

pC02 ; = 28,52 mmHg pHj = 6,998

pC02 j = 76,68 mmHg

Aus den Koordinaten für die Punkte I und J kann die In-vivo-Basen-Überschusslinie IV mittels der Gleichung 11 berechnet werden:

logpC02 = - 1,5286 x pH+ 12,5817

Nach einiger Zeit hat sich der transkutan gemessene pC02-Wert des Patienten auf 40 mmHg geändert und der entsprechende pH-Wert in vivo wird auf 7,183 berechnet (Punkt

D,).

Wenn auch eine Änderung des pC02-Wertes in vivo auf 90 mmHg festgestellt wird, kann Sat aus den Gleichungen 12 und 13 unter Verwendung eines pH-Wertes von 7,183 berechnet werden als:

Sat2 = 0,93

Die Basen-Überschusslinie V für Sat2 = 0,93 kann nun aus den Gleichungen 14 und 15 gebildet werden:

SBE2 = 12,72 mMol/Liter (Punkt K)

SBB2 = 31,50 mMol/Liter (Punkt L)

Die Koordinaten werden wie oben beschrieben berechnet:

pHic = 7,275 pC02K = 27,74 mmHg PHL = 6,994 pC02L = 75,49 mmHg

Aus den Koordinaten für die Punkte K und L kann die In-vivo-Basen-Überschusslinie V mittels der Gleichung 11 berechnet werden.

log pCCh = - 1,547 x pH + 12,699

Für einen transkutan gemessenen pC02-Wert von 40 mmHg beträgt der In-vivo-pH-Wert:

In-vivo-pH = 7,172(Punkt D2)

c) Die In-vivo-Basen-Überschusslinie für einen Patienten wird aus dem obigen In-vivo-Basen-Status berechnet.

pH = 7,122

pC02 = 50 mmHg p02 = 37,3 mmHg ~ Sat] = 0,5

Hb = 3,7 mMol/Liter, festgelegt per Definition

(Dieser Status wird durch den Punkt C in Figur 5 wiedergegeben.)

SBE kann aus den Gleichungen 6,7 und 8 berechnet werden:

SBEi = -12,2 mMol/Liter

Die Steigung der Basen-Überschusslinie kann mit einer Annäherung aus folgender Gleichung berechnet werden:

a = 0,005208 x SBE-1,2823-10(-°.°507xSBE-1.412)

a! = -1,507 (16)

Die Basen-Überschusslinie IV ist nun gebildet:

logpC02 = oci(pH — 7,122) +log 50

Der pH bei einem pC02-Wert von 40 mmHg kann nun berechnet werden:

pH40 = 7,186

Wenn sich der pCOrWert in vivo des Patienten, d.h. der transkutan gemessene pC02-Wert auf 40 mmHg ändert,

ändert sich der pH-Wert in vivo auf In-vivo-pH = 7,186 (Punkt Di).

Wenn sich der p02-Wert des Patienten in vivo auf 90 mmHg ändert, kann Sat aus den Gleichungen 12 und 13 unter Verwendung eines pH-Wertes von 7,183 berechnet werden:

Sat2 = 0,93.

Die Änderung des Wertes SBE bei einer Änderung der Sauerstoffsättigung von Sat) auf Sat2 kann aus der Gleichung 14 berechnet werden:

ASBE = 0,31 x Hb(Satj — Sat2) = -0,5 SBE2 = -12,7

Die Änderung des Wertes pH40 als Funktion kleiner Änderungen des Wertes SBE kann mit Annäherung aus der Gleichung berechnet werden:

ApH4Q _ —0,01112 X SBEi —1,81487) /jy

ASBE V

ApH40 = 0,010 (ASBE = 0,5)

ApH402 = 7,176 (Punkt D2).

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Die Steigung der Basen-Überschusslinie für SBE2 kann pH = 7,122 aus der Gleichung 16 berechnet werden als: pC02 = 50 mmHg p02 = 37,3 mmHg ~ Sat] = 0,5 a2 = 1,519 Hb = 3,7 mMol/Liter, festgelegt per Definition.

5

Die Basen-Überschusslinie V für Sat = 0,93 ergibt sich Die Berechnung ist durch das Kurvenprogramm in Figur nun als 6 dargestellt.

Die Verhältnisse sind dabei zusätzlich vereinfacht, da es log pC02 = a2 (pH — 7,176) + log 40 sich herausgestellt hat, dass die Basen-Überschusslinien für

10 einen gegebenen Wert Hb mit Annäherung sich in einem In-vivo-pH = 7,176 (Punkt D2 für pC02 = 40 mmHg und Punkt schneiden.

p02 = 90 mmHg. Hb = 3,7 mMol/Liter (Schnittpunkt pH, log pC02 =

Die Berechnungen bei diesem Beispiel eignen sich mehr (5,66, 3,91).

für einen Mikrocomputer mit begrenztem Speicher, da diese Die Basen-Überschusslinie IV ergibt sich dadurch als

Berechnungen es nicht erfordern, dass die BE- und BB-Kur- >s ven in den Computer eingelesen werden. (5,66-7,122)

d) Die In-vivo-Basen-Überschusslinie wird aus demselben ^ 3,91 — log 50 2 '

In-vivo-Säure-Basen-Status wie oben ohne Berücksichtigung der Sättigung berechnet. Wenn sich der transkutan gemessene pC02-Wert auf 40

20 mmHg ändert, ändert sich der pH-Wert auf :

In-vivo-pH = 7,186 (Punkt D).

G

7 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur fortlaufenden oder schrittweisen Überwachung des In-vivo-pH-Wertes des Plasmas eines Patienten, gekennzeichnet durch erste Eingangsmittel (13a, 20a) für Signale, die den Werten einer nichtinvasiven pC02-Messung s entsprechen, durch zweite Eingangsmittel (25a, 27a) zum Eingeben wenigstens eines Blutparameters, der durch eine Messung in vitro bestimmt ist, und durch eine Registriereinheit (12,12a) für den pH-Wert, die mit den ersten Eingangsmitteln (13a, 20a) über eine Wandlereinheit (21) zur Umwandlung der io empfangenen pC02-Signale in pH-Wert-Einheiten als Funktion eines Parametersatzes verbunden ist, der in die Wandlereinheit (21) eingelesen ist und einem anfänglichen Säure-Basen-Status entspricht, wobei der Parametersatz wenigstens einen Blutparameter umfasst, der durch eine Messung in vitro '5 bestimmt ist und über die zweiten Eingangsmittel (25a, 27a) eingegeben ist.
2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einheit (24,26) zum Eingeben wenigstens eines Blutparameters, der in vitro gemessen ist, wobei diese Einheit 20 (24,26) mit den zweiten Eingangsmitteln (25a, 27a) in Verbindung steht.
3. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (24,26) eine Tastatur, eine pH-Wert-Messeinrichtung oder eine Blutgaseinrichtung ist. 25
4. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Registriereinheit (12, 12a) für den pH-Wert eine Registriereinheit (15) für den pC02-Wert vorhanden ist, die mit den ersten Eingangsmittëln (13a, 20a) verbunden ist. 30
5. Vorrichtung nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch dritte Eingangsmittel (14a, 32a) für Signale, die dem Ergebnis einer nicht-invasiven p02-Wert-Messung oder einer nicht-invasiven Sauerstoffsättigungsmessung entsprechen,

wobei diese Eingangsmittel (14a, 32a) mit der Wandlereinheit 35 (21) in Verbindung stehen.
6. Vorrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausser eines dritten Eingangsmittels (14a) für Signale, die einer nicht-invasiven p02-Wert-Messung entsprechen eine zusätzliche Registriereinheit (16) für den 40 p02-Wert, die mit diesem Eingangsmittel (14a) in Verbindung steht, aufweist.
7. Vorrichtung nach Patentanspruch 6, gekennzeichnet durch eine Synchronisiereinrichtung (28,29), bei deren Aktivierung der nicht-invasiv gemessene pC02-Wert, der zum 45 Aktivierungszeitpunkt registriert wird und gegebenenfalls der nicht-invasiv gemessene p02-Wert, der zum Aktivierungszeitpunkt registriert wird, in der Wandlereinheit (21) gespeichert werden.

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