Studio osservazionale multicentrico sull’interpretazione … · 2015-01-23 · delle alterazioni...

Studio osservazionale multicentrico

sull’interpretazione informatizzata

delle alterazioni acido-base

Ivo Casagranda

Verso la “computerizzazione”

• Henderson (1908)Potere tampone della CO2 - Legge di azione di massa

• Hasselbach (1916)Equazione di Henderson in forma logaritmicaProdusse l'apparecchio manometrico di Van Slyke

• Van Slyke (1921)Diagramma precursore del Siggaard-Andersen (‘71).

• Siggaard-Andersen (1963)Nomogramma di allineamento.

• Severinghaus (1966)Regolo dell'emogas.

• Siggaard-Andersen (1971)Pubblicò il diagramma In-Vivo

Verso la “computerizzazione”…

L’informatica a supporto della validazione diagnostica

Easy Report (algoritmo)

Henderson LJ. Am J Physiol 1908; 21:427Hasselbalch KA. Biochem Z 1916; 78:112

1. Controlla il pH (formula Henderson-Hasselbalch) 2. Calcola l'Anion-gap e gli scostamenti rispetto ai valori

standard di pH, PaCO2 e HCO3¯.

Anion-gap = Sodio - (HCO3¯ + Cloro)Se vengono inseriti valori ridotti di albumina corregge il calcolo dell'anion-gap.

Anion-gap + 2,5x(4,4 – Albumina)Valori di riferimento: pH = 7,4

PaCO2 = 40 mmHgHCO3¯= 24 mEq/l

Anion gap = 12


• pH=6,1+log{[ HCO3¯]/(0,03* PaCO2)}

- Se il pH risulta lievemente diverso viene segnalato ma l'interpretazione informatizzata viene eseguita.

- Se il valore del pH risulta molto diverso, l'analisi viene bloccata.

Henderson LJ. Am J Physiol 1908; 21:427Hasselbalch KA. Biochem Z 1916; 78:112

Easy Report (algoritmo)1. Controlla il pH (formula Henderson-Hasselbalch) 2. Calcola l'Anion-gap e gli scostamenti rispetto ai valori

standard di pH, PaCO2 e HCO3¯.3. Individua un'ipotesi di disturbo dell'equilibrio acido-base

Acidosi metabolicaAlcalosi metabolica

Acidosi respiratoria acutaAcidosi respiratoria cronicaAlcalosi respiratoria acuta

Alcalosi respiratoria cronicaDisordine misto o alcalosi respiratoria compensataDisordine misto o acidosi respiratoria cronica non

complicataDisordine misto con acidosi metabolicaDisordine misto con alcalosi metabolica


1. Controlla il pH (formula Henderson-Hasselbalch) 2. Calcola l'Anion-gap e gli scostamenti rispetto ai valori

standard di pH, PaCO2 e HCO3¯.1. Individua un'ipotesi di disturbo dell'equilibrio acido-base 2. Calcola i valori attesi di PaCO2 e HCO3¯ (compensi attesi)

Regole:• In corso di acidosi o alcalosi, l'organismo tende a

riportare entro i limiti fisiologici il proprio pH attivando dei meccanismi di compenso (mai completo

ad eccezione dell'alcalosi respiratoria cronica).• Se PaCO2 e/o di HCO3¯ sono alterati in presenza di

pH normale, vuol dire che c’è un disturbo misto.

Regole:• In corso di acidosi o alcalosi, l'organismo tende a

riportare entro i limiti fisiologici il proprio pH attivando dei meccanismi di compenso (mai completo

ad eccezione dell'alcalosi respiratoria cronica).• Se PaCO2 e/o di HCO3¯ sono alterati in presenza di

pH normale, vuol dire che c’è un disturbo misto.

Compensi attesi

Acidosi metabolica PaCO2 < di 1,2 quando il HCO3¯< di 1

Alcalosi metabolica PaCO2 > di 0,7 quando il HCO3¯ > di 1

Acidosi respiratoria acuta per > della PaCO2 di 1 il HCO3¯ > di 0,1

Acidosi respiratoria cronica per > della PaCO2 di 1 il HCO3¯ > di 0,35

Alcalosi respiratoria acuta per la < della PaCO2 di 1 il HCO3¯ si < di 0,2

Alcalosi respiratoria cronica per la < della PaCO2 di 1 il HCO3¯ si < di 0,5

Disordine misto o alcalosi respiratoria

compensataper la < della PaCO2 di 1 il HCO3¯ si < di 0,4

Disordine misto o acidosi respiratoria a

pH normaleper > della PaCO2 di 1 il HCO3¯ > di 0,35

Disordine misto con acidosi metabolica PaCO2 < di 1,2 per la < del HCO3¯ di 1
























1. Controlla il pH (formula Henderson-Hasselbalch) 2. Calcola l'Anion-gap e gli scostamenti rispetto ai valori standard di

pH, PaCO2 e HCO3¯3. Individua un'ipotesi di disturbo4. Calcola i valori attesi di PaCO2 e HCO3¯ (compensi) 5. Valuta le variazioni di HCO3¯ in rapporto all'anion-gap (tollera

scostamenti di 6)

Regola derivata dal principio dell’elettoneutralità:nell’acidosi metabolica ad Anion gap elevato i valori HCO3¯ si

riducono di una quantità pari all'aumento dei valori dell’Anion gap (valori riferiti a quelli standard di riferimento)


1. Controlla il pH (formula Henderson-Hasselbalch) 2. Calcola l'Anion-gap e gli scostamenti rispetto ai valori standard di pH,

PaCO2 e HCO3¯3. Individua un'ipotesi di disturbo4. Calcola i valori attesi di PaCO2 e HCO3¯ (compensi) 5. Valuta le variazioni di HCO3¯ in rapporto all'anion-gap (tollera

scostamenti di 6) 6. Se acidosi respiratoria calcola il pH atteso per l’acidosi respiratoria acuta e

per la cronicapH atteso per l’acidosi respiratoria acuta:

(pH=7,4-(0,007 * PaCO2) pH atteso per l’acidosi respiratoria cronica:

(=7,4-(0,003 * PaCO2) rileva, dove è possibile, il doppio disturbo (acutizzazione di

acidosi respiratoria cronica)Henderson LJ. Am J Physiol 1908; 21:427Hasselbalch KA. Biochem Z 1916; 78:112



pH, PaCO2 e HCO3¯3. Individua un'ipotesi di disturbo4. Calcola i valori attesi di PaCO2 e HCO3¯ (compensi)

5. Valuta le variazioni di HCO3¯ in rapporto all'anion-gap (tollera scostamenti di 6)

6. Se acidosi respiratoria calcola il pH atteso per l’acidosi respiratoria acuta e per la cronica

7. Rileva disordini semplici, oppure misti (doppi o tripli)

Disordine dell'equilibrio acido-base Tipo di disordineAcidosi metabolica Disordine sempliceAlcalosi metabolica Disordine semplice

Acidosi respiratoria acuta Disordine sempliceAcidosi respiratoria cronica Disordine sempliceAlcalosi respiratoria acuta Disordine semplice

Alcalosi respiratoria cronica Disordine sempliceAcidosi respiratoria ed alcalosi metabolica Disordine misto

Acidosi respiratoria ed acidosi metabolica ad elevato anion gap Disordine mistoAcidosi metabolica ad elevato anion gap ed alcalosi respiratoria Disordine misto

Alcalosi respiratoria ed alcalosi metabolica Disordine mistoAcidosi metabolica ad elevato anion gap ed alcalosi metabolica Disordine misto

Acidosi metabolica mista (ad elevato anion gap ed a normale anion gap) Disordine mistoAlcalosi respiratoria compensata Disordine semplice

Acidosi respiratoria cronica non complicata a pH normale Disordine sempliceAcidosi metabolica ad elevato anion gap Disordine sempliceAcidosi metabolica ad anion gap normale Disordine semplice

Acidosi metabolica ad anion gap normale ed alcalosi metabolica Disordine mistoAlcalosi respiratoria ed acidosi metabolica ad anion gap normale Disordine mistoAcidosi respiratoria ed acidosi metabolica ad anion gap normale Disordine misto

Acidosi meta ad elevato anion gap con alcalosi metabolica ed acidosi respiratoria Disordine triploAcidosi metab ad elevato anion gap con alcalosi metabolica ed alcalosi respiratoria Disordine triplo

Acidosi metabolica mista (ad elevato anion gap ed a normale anion gap) con acidosi respiratoria Disordine triploAcidosi metabolica mista (ad elevato anion gap ed a normale anion gap) con alcalosi respiratoria Disordine triplo

Alcalosi respiratoria ed acid metabo ad anion gap normale con alcalosi metabolica Disordine triploAcidosi respiratoria cronica con sovrapposizione di acidosi respiratoria acuta Doppio disordine resp

Acidosi respiratoria acuta ed alcalosi metabolica Disordine misto Ac resp cro non complicata a pH normale con sovrapposizione di aci resp acuta Doppio disordine resp


Diagnosi di normalità 1Disturbi semplici 10Disturbi doppi 12Disturbi tripli 5

Totale 28



pH, PaCO2 e HCO3¯3. Individua un'ipotesi di disturbo4. Calcola i valori attesi di PaCO2 e HCO3¯ (compensi) 5. Valuta le variazioni di HCO3¯ in rapporto all'anion-gap (tollera

scostamenti di 6) 6. Se acidosi respiratoria calcola il pH atteso per l’acidosi respiratoria acuta

e per la cronica7. Rileva disordini semplici, oppure misti (doppi o tripli)8. Elenco delle cause e delle note

NOTEI compensi risultano vicini ai limiti stabiliti, verificare clinicamente se può realmente essere presente l'acidosi respiratoria.

I compensi risultano vicini ai limiti stabiliti, verificare clinicamente se può realmente essere presente l'alcalosi respiratoria.

I compensi risultano vicini ai limiti stabiliti, verificare clinicamente se può realmente essere presente l'acidosi metabolica ad anion gap normale.

I compensi risultano vicini ai limiti stabiliti, verificare clinicamente se può realmente essere presente l'alcalosi metabolica.

Due compensi risultano vicini ai limiti stabiliti, verificare clinicamente se possono realmente essere presenti i relativi disordini.

Verifica clinicamente la presenza dell'eventuale acutizzazione dell'acidosi respiratoria!

I valori della PaCO2 e dei HCO3¯ sono vicini ai limiti stabiliti, l'esame potrebbe essere normale!

Il valore della PaCO2 è vicino ai limiti stabiliti, l'emogasanalisi potrebbe essere normale!

Il valore dei HCO3¯ è vicino ai limiti stabiliti, l'emogasanalisi potrebbe essere normale!

Il valore dell'Anion Gap è vicino ai limiti stabiliti, l'esame potrebbe essere normale!

pH atteso in corso di Acidosi respiratoria: Acuta Cronica

Verosimile acutizzazione di acidosi respiratoria cronica!

Verosimile episodio di acidosi respiratoria acuta!

Verosimile stato di acidosi respiratoria cronica!

I dati reletivi agli elettroliti non sono stati immessi pertanto l'analisi potrebbe non essere corretta! Il valore dell'anion gap è stato considerato "normale"!

Il valore della pO2 non è stato immesso pertanto non è stata eseguita l'analisi riguardante l'ossimetria!

La "Data di nascita" non è stata inserita correttamente pertanto alcuni calcoli riguardanti l'ossimetria non sono stati effettuati!

Considerare la possibile presenza di un disturbo misto: acidosi respiratoria ed alcalosi metabolica!

Non è possibile la presenza di una doppia alcalosi a pH normale pertanto l'emogasanalisi deve considerarsi normale!

Il Software non è ancora stato programmato per analizzare questa emogasanalisi, si consiglia di inviare questi dati agli Autori (e-mail: [email protected])

pH inserito diverso dal pH calcolato secondo la formula di Henderson-Hasselbalch, utile ripetere l'esame con un nuovo campione.

pH inserito molto diverso dal pH calcolato con la formula di Henderson-Hasselbalch, l'analisi non può essere effettuata. Ripetere l'esame

Verifica clinicamente l'eventuale presenza di acidosi respiratoria cronica!

Il referto dell'ossimetria non ha ancora completa funzionalità (in progress)

Possibile 1 delle 3 diagnosi seguenti: 1) Acidosi respiratoria cronica ed acidosi metabolica ad anion gap normale - 2) Acidosi respiratoria acuta ed alcalosi metabolica - 3) Acidosi respiratoria cronica con sovrapposizione di acidosi respiratoria acuta

Altre ipotesi diagnostiche: Acidosi respiratoria acuta ed alcalosi metabolica OPPURE Acidosi respiratoria cronica ed acidosi respiratoria acuta



pH, PaCO2 e HCO3¯3. Individua un'ipotesi di disturbo4. Calcola i valori attesi di PaCO2 e HCO3¯ (compensi) 5. Valuta le variazioni di HCO3¯ in rapporto all'anion-gap

(tollera scostamenti di 6) 6. Se acidosi respiratoria calcola il pH atteso per l’acidosi respiratoria acuta

e per la cronica7. Rileva disordini semplici, oppure misti (doppi o tripli)8. Elenco delle cause e delle note9. Archiviazione e stampa

Easy Report (prestazioni accessorie)

1. Calcolo delle Eccesso di Basi (BE)

2. OssimetriaL’altitudine è predeterminata ma può essere variata

La FiO2 fissata a 0,21 può essere variata

- Calcola la PaO2 attesa utilizzando apposite tabelle in base all’età del paziente- Calcola il gradiente di O2 alveolo-arterioso

- Calcola il rapporto PaO2 / FiO2 (P/F)

Easy Report De Mori

Easy Report De Mori

Referto

Tempi per la diagnosi

Algoritmo con calcolatrice

(esperti)

Computer input

manuale

Computer input

automatico

30”- 150” 35”- 50” 3”- 8”

L’informatica a supporto della validazione diagnostica

Milano - 05 Maggio 2011

Studio multicentrico


Protocollo per la valutazione dell’accuratezza di un modello informatizzato nell’interpretazione dei disturbi dell’equilibrio acido-base.


Background

I disturbi dell’equilibrio acido-base sono di comune riscontronella pratica clinica, specie della medicina critica.L’emogasanalizzatore fornisce i valori di pH, PCO2, HCO3, Na+, Cl-,K+, fondamentali per l’interpretazione delle alterazioni acido-base.Per facilitare ai medici l’interpretazione dei disordini acido.basesono stati sviluppati degli algoritmi interpretativi basati su programmidi calcolo, molti dei quali informatizzati e presenti anche in rete.


Obiettivi dello studioValidare un software in grado di suggerire una corretta interpretazione delle alterazioni acido-base a seguito dell’inserimento dei valori di pH, PCO2, HCO3, Na+, Cl-, K+.

End point primarioValutare l’accordo osservato tra i referti prodotti dal programma informatizzato (index test) e quelli formulati, sugli stessi referti, da un gruppo di esperti (reference standard); agli esperti è consentita la visione anche di dati clinici aggiuntivi.


Materiali e metodi (1)

In un contesto reale si prevede di reclutare, in diversi centri, pazienti

consecutivi, a cui serva una valutazione emogasanalitica.

I pazienti ammessi allo studio saranno reclutati consecutivamente H 24

presso i sette Centri sotto menzionati dalle ore 8.00 del 13 giugno

alle ore 8.00 del 18 giugno 2011


Centri reclutatori• SC di Medicina e Chirurgia d’Accettazione e d’Urgenza Azienda

Ospedaliera ” Santi Antonio e Biagio e Cesare Arrigo” Alessandria• SC di Medicina d’Urgenza e Pronto Soccorso USL di Aosta.• SC di Medicina d’Urgenza Azienda Ospedaliera “Maggiore della

Carità” di Novara• SC di Medicina d’Urgenza Azienda Ospedaliero-Universitaria di

Parma• SC Medicina d’Urgenza Policlinico A. Gemelli di Roma• SC Medicina d’Urgenza Azienda Ospedaliera Santa Maria della

Misericordia di Udine



Il Centro di riferimento dello studio, che raccoglierà i dati relativi a tutti i pazienti reclutati e provvederà al loro inserimento nel programma informatizzato, sarà rappresentato dalla SC di Laboratorio Analisi di Alessandria.

Non è necessario sottoporre il protocollo all’approvazione del Comitato Etico ma è richiesta l’autorizzazione per l’utilizzo dei dati personali nel rispetto della legge sulla privacy. (Sentito il parere del Presidente del Comitato Etico dell’Ospedale capofila).



Il campione di sangue arterioso, completamente scoagulato ( eparina di litio) e non inferiore a 2 ml e per l’analisi sarà utilizzato un emogasanalizzatore RADIOMETER della serie ABL 700/800.

Il prelievo verrà eseguito con siringa PICO 70 della Radiometer.Il campione di sangue ottenuto sarà analizzato immediatamente e

comunque non oltre 30’ dal prelievo.


Materiali e metodi (4)L’emogasanalizzatore fornirà i seguenti parametri con i relativi valori di riferimento:

• pH valore di riferimento: 7,35-7,45• pCO2 valore di riferimento: 35 - 45 mmHg• HCO3¯ valore di riferimento: 22 - 26 mmol/L• Na+ valore di riferimento: 135 - 145 mmol/L• Cl- valore di riferimento: 88 - 106 mmol/L• K+ valore di riferimento: 3,5 - 5 mmol/L

• Anion Gap (AG)= Na - (HCO3¯ + Cl-) valore di riferimento: 14-16 mmol/L• AG corretto= AG attuale + 2,5 (albumina normale 4,4 g/dL - albumina attuale),


Criteri di inclusioneTutti gli individui di sesso femminile o maschile > o = 18 annicompiuti che consecutivamente arriveranno in Pronto Soccorso dalleore 8.00 del giorno 13 giugno 2011 alle ore 8.00 del giorno 18 dellostesso mese e che necessiteranno dell’emogasanalisi.

Criteri di esclusioneMinori di 18 anni.Non corretta compilazione della scheda.

Scheda Dati


Risultati attesi

Valutare, nelle condizioni operative effettive di diverse realtà locali,l’eventuale guadagno in termini di accuratezza derivantedall’applicazione di un software di supporto alla diagnosi clinica.

Valutare anche di quanto e quanto frequentemente un‘interpretazioneinformatizzata dell’emogasanalisi, integrata dai dati clinici, possamigliorare l’inquadramento diagnostico del caso clinico, ricavandonecosì utili spunti per il miglioramento del software stesso.

Oltre alla stima del margine di errore che il sistema informatizzatonon è in grado di impedire, sarà anche utile valutare come tale erroredipenda dai diversi tipi di disturbo.


Risultati della multicentrica e dati preliminari

Presso il centro di riferimento di Alessandria sono arrivate401 schede con il referto emogasanalitico

Sono state analizzate dal dagli esperti 200 schede e 200referti e dal software gli stessi 200 referti

Risultati preliminari primi 200 EGA

Nessun disturbo 30%

Disordine semplice 39,5%

Disordine doppio 30,5%

Disordine misto 30,5%

Disordini semplici primi 200

Acidosi metabolica 4,405%

Alcalosi metabolica 3,27%

Acidosi respiratoria acuta 2,135%

Acidosi respiratoria cronica 1,135%

Alcalosi respiratoria acuta 15,385%

Alcalosi respiratoria cronica 15,61%

Disordini mistiprimi 200

Acidosi respiratoria + alcalosi metabolica 9,1%

Acidosi respiratoria + acidosi metabolica AG 2,13%

Alcalosi respiratoria + alcalosi metabolica 13,75%

Alcalosi respiratoria + acidosi metabolica 3,5%

Alcalosi respiratoria + acidosi metabolica non AG 1,63%

Acidosi respiratoria + acidosi metabolica non AG 2,13%

Accuratezza del software

In assenza di dati clinici, con i soli dati emogasanalitici (pH, pCO2, HCO3-, Na+, K+, Cl-), il software è in grado di individuare correttamente i disturbi nel 95% dei casi.

Nei nostri dati preliminari il software non ha correttamente individuato i disordini in 5 casi su 100.

Divergenza esperto-software: esempio

pH 7,413 pCO2 34,7 HCO3- 21.7Na+ 139 Cl- 106 K+ 4


pH 7,413 pCO2 34,7 HCO3- 21.7Na+ 139 Cl- 106 K+ 4

Interpretazione esperto: alcalosi respiratoria cronicaCompenso atteso sec. Boston per alc resp cro 5.3 x 0,4 = 2,12 (riduz HCO3-)


pH 7,413 pCO2 34,7 HCO3- 21.7Na+ 139 Cl- 106 K+ 4


Interpretazione Software: nessun disturbo


pH 7,413 pCO2 34,7 HCO3- 21.7Na+ 139 Cl- 106 K+ 4


Interpretazione Software: nessun disturbo

Dati clinici: uomo di 70 anni, affetto da cirrosi epatica, giunto in P.S. per emoftoe, non nota terapia con diuretici

Conclusioni

Il software utilizzato nell’interpretazione dei disordini acido

base , a seguito dell’inserimento dei referti emogasanalitici

provenienti da sei centri, ha mostrato un elevata accuratezza

interpretativa (95 % di aderenza all’interpretazione fornita da

esperti).In un unico caso c’è stato un vero errore

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