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Prof. Ms. Heverson Carneiro Fisioterapeuta especialista em terapia intensiva adulto, pediátrico e neonatal, mestre em ciências da reabilitação, Docente do Centro Universitário Sudoeste Paulista – Itapetininga Coordenador docente da Liga de Fisioterapia Hospitalar UNIFSP Docente do Curso de Pós-graduação em Fisioterapia Hospitalar da CampCursos Gasometria Arterial Interpretação clínica Prof. Me. Heverson Carneiro Regulação dos íons de H+ Prof. Me. Heverson Carneiro Introdução • A avaliação do estado acidobásico do sangue é rotineiramente realizada nos pacientes internados em UTI. • Essa avaliação fornece informações valiosas sobre: • Os desvios do equilíbrio acidobásico; • A função respiratória; • As condições de perfusão tecidual. Introdução • Os distúrbios acidobásicos são alterações comuns na UTI. • Essas alterações podem ser resultado de uma série de condições fisiopatológicas que podem ser adquiridas ou genéticas • Há história e exame físico do paciente associados à analise da gasometria arterial permitem a identificação do tipo de distúrbios e de suas causas Objetivo do Curso Etapa 1 Reconhecer os principais mecanismos envolvidos no equilíbrio acidobásico. Etapa 2 Identificar os principais distúrbios que podem acometer pacientes críticos, bem como sua definição, principais causas, compensações e tratamento Etapa 3 Interpretar passo a passo os dados da gasometria relacionada ao equilíbrio acidobásico. Esquema conceitual Equilíbrio acidobásico Formação e Tamponamento dos íons hidrogênio Ácidos voláteis Ácidos fixos Importância da regulação do pH corporal Solução Tampão Sistemas de Tamponamento do corpo humano Esquema conceitual Distúrbios acidobásicos Distúrbios respiratórios primários Distúrbios metabólicos ou não respiratórios primários Respostas Compensatórias Equilíbrio acidobásico • Definição – mecanismo fisiológico que mantem a [H+] dos fluídos corpóreos em valores compatíveis com a vida. pH [H+] 7,35 – 7,45 35 a 45 nmol/L Equilíbrio acidobásico • A manutenção de um meio interno relativamente constante é uma das principais funções fisiológicas. • Em indivíduos saudáveis os: • Sistema tampão – ocorre instantaneamente • Os pulmões – após alguns minutos • Os RINS – horas e/ou dias • Trabalham em conjunto para manter o equilíbrio acidobásico. Formação e tamponamento dos íons H+ • Relembrando..... • Ácido → Substância que “doa” um H+ • Base → substância que “recebe” um H+ • E a reação do acido com a base ocorre a formação de sal e água e se neutralizam H2CO3→ H + + HCO3 NaOH→ OH- + Na+ H+CL- + Na+OH-→ Na+CL- + H2O Formação e tamponamento dos íons H+ • Relembrando..... • Um ácido forte é uma substância que se dissocia completamente ou quase completamente em íon H+ e sua base correspondente em uma solução aquosa diluída. • Um ácido fraco é apenas levemente ionizado em solução aquosa. H+CL- + H2O→ H + aq + CL - aq H2CO3→ H + + HCO3 Formação e tamponamento dos íons H+ • O potencial de hidrogênio (pH) de uma solução é o logaritmo negativo da atividade dos íons H+. • Na maioria dos casos, aproximadamente igual à concentração dos íons H+. [H+] = 24x(PaCO2) / [HCO3] 24x40/24 = 40nEq/L Concentração de H+ no sangue 0,00004 mEq/L ou 40nEq/L 45nEq/L45nEq/L Valores baixos Expressão é realizada em escala logarítmica Formação e tamponamento dos íons H+ • pH – concentração dos íons hidrogênio Formação e tamponamento dos íons H+ Ácidos voláteis • Os ácidos voláteis originam-se dos seus componentes gasosos dissolvidos onde o H2CO3. • Cerca de 13.000mmol/L de CO2 /Dia por meio do metabolismo aeróbio, com igual quantidade de H+. Metabolismo aeróbico CO2 + H2O → H2CO3→ HCO3 - + H+ Ácidos voláteis • Por meio de um processo denominado tamponamento isoídrico. Ventilação CO2+H2OH2CO3HCO3 -+H+ HHb→H++Hb- Ácidos Fixos • Os ácidos fixos são produzidos continuamente pelo catabolismo ou pelo metabolismo anaeróbio. • Esses ácidos são não voláteis, não estão em equilíbrio com o componente gasoso e são produzidos em quantidade consideravelmente menor. • Os íons H+ originados desse ácido são tamponados por bases no organismo ou eliminados na urina pelos RINS. Ácidos Fixos • Os ácidos fixos produzidos pelo corpo incluem: • Ácido sulfúrico (originado da oxidação de aminoácidos que contêm enxofre. • Ácido fosfórico (originado da oxidação de fosfolipídeos e fosfoproteínas) • Ácido clorídrico (originado da oxidação do cloreto de amônia ingerido em ureia) • Ácido lático (originado do metabolismo anaeróbio da glicose) • Outros ácidos fixos podem ser ingeridos acidentalmente ou formados em quantidade anormalmente altas. P.ex. Ac. Acetoacético e butírico Importância da regulação do pH corporal • Os íons H+ interagem com os grupos funcionais das proteínas carregados negativamente, podendo originar mudanças. • Mudanças extremas na [H+] do corpo podem resultar em perda de função dos sistemas orgânicos e da integridade estrutural. • Em condições agudas, o pH arterial acima de cerca de 7,8 ou abaixo de 6,9 é incompatível com a vida. Solução tampão • Uma solução tampão é uma mistura de componentes ácidos e básicos que resiste ás alterações do pH quando um ácido ou uma base é adicionada a ela. H2CO3→ H + + HCO3 - Ácido Base Conjugada Solução tampão CO2 H2O H2CO3 H2CO3 H + HCO3 Sangue Na+ NaHCO3 NaHCO3 HCl H2CO3 NaCl A solução tampão converte de forte para fraca a acidez do HCl minimizando grandes alterações do pH Sistema de tamponamento do corpo humano • O corpo possui um grande variedade de substâncias que podem funcionar como tampões na variação fisiológica do pH. • Essas substâncias englobam: • Bicarbonato • Fosfato • Proteínas Tampões do sangue • Os tampões do sangue são classificados como: • Sistema bicarbonato • Sistema não Bicarbonato • Fosfatos • Proteinas, incluindo Hb. • A base do tampão do sangue é o somatório das bases bicarbonato e não bicarbonato medido em mmol/L de sangue. Sistema tampão bicarbonato e não bicarbonato • O sistema bicarbonato é caracterizado como um Sistema tampão aberto por o H2CO3 está em equilíbrio com o CO2 dissolvido. CO2 + H2O H2CO3 HCO3 - + H+ Catalisado pela Anidrase Carbônica Gás exalado Sistema tampão bicarbonato e não bicarbonato • Um sistema tampão não bicarbonato é caracterizado como um sistema tampão fechado, pois todos os componentes das reações acidobásico permanecem no sistema. • P. ex. •H+ + Base conjugada = ácido fraco • O sistema tampão bicarbonato e não bicarbonato não funcionam isolados. Sistema tampão bicarbonato e não bicarbonato CO2 + H2O H2CO3 HCO3 - + H+ Ventilação [H+]+ do sangue Ácido fraco Base conjugada + H+ Sistema tampão Bicarbonato Aberto Sistema tampão Não Bicarbonato Fechado pH de um sistema tampão • O pH do sistema tampão bicarbonato do sangue pode ser calculada pela equação de Henderson-Hasselbalch. • A equação considera a proporção entre as moléculas ácidas não dissociadas [H2CO3] e os ânions básicos [HCO3]. • Como o CO2 dissolvido (PCO2 x 0,03) está em equilíbrio e é diretamente proporcional a [H2CO3] a PCO2 é mais fácil de ser mensurada e usada no denominador da equação pH de um sistema tampão • A equação pode ser usada para verificar se os resultados relativos ao pH, à PCO2 e ao HCO3 apresentados são compatíveis HCO3 - (0,03 x PCO2) pH = 6,1 +log Uso clínico da equação de H-H • Se tivermos 2 das três variáveis já nos permite que o pH, [HCO3] ou a PCO2 sejam computadas. CASO CLÍNICO Aplicando a Equação de H-H em um Cenário Clínico • O terapeuta intensivista está cuidando de um pacientesob VM. O paciente tem um volume corrente (VC) de 800 mL e uma frequência respiratória de 10/min, resultando em uma ventilação por minuto (VM) de 8 L/min. A PCO2 do paciente é de 55 mmHg, o pH é 7,30, e o bicarbonato é de 26 mEq/L, e o terapeuta deseja manter um pH de 7,35. • Calcule a veracidade dos valoresde PCO2 e HCO3 com relação ao pH • Quanto o terapeuta precisa mudar a PaCO2 para alcançar este pH desejado, e que alteração no VC do paciente isso requer? CASO CLÍNICO Aplicando a Equação de H-H em um Cenário Clínico (antilog {pH – 6,1} x 0,03) PCO2 = [HCO3] (antilog {7,35 – 6,1} x 0,03) PCO2 = 26 mEq/L PCO2 = 49 mmHg VM = ? Lembrando que o VM é inversamente proporcional à PCO2 VM1 x (PCO2)1 = VM2 x (PCO2)2 8L/min x 55mmHg = VM2 x 49 8L/min x 55mmHg = VM2 49 VM = 8,98 L/min Papel dos pulmões e dos rins na excreção de ácidos • Os pulmões e os rins são os principais órgãos excretores de ácidos. • Em indivíduos doentes, a falha de um sistema pode ser parcialmente contrabalançada por uma resposta compensatória do outro. Papel dos pulmões e dos rins na excreção de ácidos CO2 + H2O H2CO3 [HCO3 -] + H+ [HCO3] Centro Respiratório Mov. Respiratórios Relação HCO3 -/ H2CO3 se mantém e o pH mantém Profundidade Frequência PACO2 (e PaCO2 e H2CO3) Papel dos pulmões e dos rins na excreção de ácidos Acidose respiratória • HCO3→ filtrado glomerular • H+→ secretado pelo epitélio • H2CO3→ Formado • Quebra pela catalase carbônica • CO2+H2O • CO2→ difunde para a C. tubular • Através da anidrase carbônica • H2CO3→ H + + HCO3 • H+ sobressalente é secretado na urina Papel dos pulmões e dos rins na excreção de ácidos Alcalose respiratória • HCO3→ filtrado glomerular • H+→ secretado pelo epitélio • H2CO3→ Formado • Quebra pela catalase carbônica • CO2+H2O • CO2→ difunde para a C. tubular • Através da anidrase carbônica • H2CO3→ H + + HCO3 • H+ diminuição da secreção pela urina Distúrbios acidobásico • Normalmente, os rins mantêm uma concentração arterial de bicarbonato em torno de 24mEq/L • O pulmão mantem uma PCO2 aproximadamente em 40mmHg. • Mantem um pH de 7,40 HCO3 - (0,03 x PCO2) pH = 6,1 +log Distúrbios acidobásico • As faixas normais do pH, da PCO2 e da [HCO3] obtidas no sangue arterial por meio da gasometria são: • pH = 7,35 a 7,45 • PaCO2 = 35 a 45 mmHg • [HCO3] = 22 a 26 mEq/L • Na gasometria o pH e a PaCO2 são obtidas por medida eletrônica direta, enquanto [HCO3] é obtida de maneira indireta. Distúrbios acidobásico • Os distúrbios acidobásicos podem ser divididos em quatro categorias: • Acidose respiratória • Alcalose respiratória • Acidose metabólica • Alcalose metabólica • Esses distúrbios acidobásico primários podem ocorrer de forma isolada (simples) ou em combinação (misto) ou podem ser alterados por mecanismos de compensação. Distúrbios acidobásico Valores normais Arterial Venosa pH 7,35 – 7,45 7,32 – 7,42 PaCO2 35 – 45 41 – 51 PaO2 90 – 110 40 SaO2 >95% 70% HCO3 22 – 26 22 - 26 BE -2 - +2 -2 - +2 Ventilação Oxigenação Metabolismo Produção Consumo Metabolismo Distúrbios acidobásico • Classificação dos distúrbios acidobásico Componente Faixa Classificação pH 7,35 – 7,45 Estado normal <7,35 Acidemia >7,45 Alcalemia PaCO2 35 – 45 Estado ventilatório normal >45 Acidemia de origem resp <35 Alcalemia de origem resp HCO3 22 – 26 Estado metabólico normal <22 Acidemia de origem Met >26 Alcalemia de origem Met Respostas compensatórias • Na presença de um distúrbio acidobásico, o organismo desencadeia uma resposta compensatória em que o pH e restaurado. PaCO2 >45 (distúrbio primário) → Os rins reabsorvem HCO3 para o sangue Ou seja Respostas compensatórias HCO3 <22 (distúrbio primário) → Os pulmões eliminam CO2 Ou seja Respostas compensatórias Principais distúrbios respiratórios e metabólicos e as respostas compensatórias Distúrbio acidobásico Alteração primária Resposta compensatória Acidose respiratória PaCO2 >45; HCO3 (N) = pH <7,35 HCO3; PaCO2 = pH (N) Alcalose respiratória PaCO2 <35; HCO3 (N) = pH >7,45 HCO3; PaCO2 = pH (N) Acidose metabólica HCO3 <22; PaCO2 (N) = pH <7,35 HCO3; PaCO2 = pH(N) Alcalose metabólica HCO3 >26; PaCO2 (N) = pH >7,45 HCO3; PaCO2 = pH (N) Passo a passo para a classificação dos Distúrbios acidobásicos • Inspecione o pH (acidemia, alcalemia, ou normal) • Inspecione a PaCO2 (componente respiratório). Isto pode explicar o pH? • Inspecione o HCO3− (componente metabólico). Isto pode explicar o pH? • Verifique se há compensação. O componente não causativo respondeu apropriadamente? Caso clínico 1 • Uma mulher de 35 anos de idade foi internada no departamento de emergência com um diagnóstico de overdose de heroína. Sua respiração estava rasa e lenta. A análise dos gases sanguíneos arteriais revelou um pH de 7,30 uma PCO2 de 55 mmHg, e um HCO3− de 27 mEq/L. • Como o TR avaliaria sua condição respiratória? • Categorizar o pH • Determinar o envolvimento respiratório • Determinar o envolvimento metabólico • Avaliar a compensação. Causas de acidose respiratória • Pulmões normais • Depressão do SNC: anestesia, sedativos, analgésicos, narcóticos • Doenças neuromusculares: poliomielite, miastenia grave, síndrome de Guillain-Barré • Traumatismo da medula espinhal, cerebrais ou da parede torácica • Distúrbios restritivos graves: obesidade, cifoescoliose • Pulmões anormais • DPOC • Obstrução aguda das vias aéreas (fases tardias) Caso clínico 2 • Um homem de 73 anos de idade está sendo tratado no ambulatório de enfisema pulmonar, o qual foi diagnosticado há 7 anos. Sua respiração em repouso é trabalhosa, com o uso marcante de músculos acessórios. A análise dos gases sanguíneos arteriais revelou um pH de 7,36, uma PCO2 de 64 mmHg, e um HCO3− de 35 mEq/L. • Como o terapeuta respiratório avaliaria sua condição respiratória? • Categorizar o pH • Determinar o envolvimento respiratório • Determinar o envolvimento metabólico • Avaliar a compensação. Caso clínico 3 • Um homem de 27 anos de idade foi internado no hospital com um caso persistente de pneumonia bacteriana, a qual não tinha respondido a 6 dias de cuidado ambulatorial com drogas antimicrobianas. Ele exibia uma suave cianose e uma respiração trabalhosa. A análise dos gases sanguíneos arteriais (com o paciente respirando ar ambiente) revelou um pH de 7,44, uma PaCO2 de 26 mmHg, um HCO3− de 17 mEq/L, e uma PaO2 de 53 mmHg. • Como o terapeuta respiratório avaliaria a condição acidobásica deste paciente? Caso clínico 4 • Um homem de 77 anos de idade, desesperado e sofrendo de ansiedade de origem aparentemente psicossomática, foi trazido ao hospital por sua esposa. O paciente exibia uma rápida e profunda respiração, falava de modo desarticulado, e reclamava de formigamento em suas extremidades. A análise dos gases sanguíneos arteriais revelou um pH de 7,57, uma PCO2 de 23 mmHg, e um HCO3− de 21 mEq/L. • Como o terapeuta respiratório avaliaria sua condição acidobásica? Acidose metabólica • A acidose metabólica é produzida por qualquer processo fisiológico que diminuía a [HCO3] plasmática com consequente redução do pH. • A acidose metabólica pode ocorrer em uma das duas seguintes maneiras: • Acúmulo de ácidos fixos (não voláteis) no sangue • Baixo fluxo sanguíneo no qual a hipóxia tecidual e o metabolismo anaeróbico produzem ácido lático. • Uma perda excessiva de HCO3− pelo corpo. • Diarreia severa, na qual grandes estoques de HCO3− são eliminados do corpo, produzindo também uma acidose não respiratória. Acidose metabólica • Os dois tipos de acidose são tratados de forma diferentes, e a mensuração do hiato aniônico (ânion gap) é útil na diferenciação da causa. • Ânion gap varia de 9 a 14mEq/L. • Ânion Gap é a soma de todas as concentrações plasmáticas, ou seja, as somas de todos os ânions é igual a soma dos cátions. HA/AG = [Na+] –([Cl-] + [HCO3]) Hiato aniônico / Ânion Gap • Representação esquemática. • A diferença de ânions normal é o resultado da presença de mais ânions não medidos do que cátions não medidos no sangue. Hiato aniônico / Ânion Gap • Ânion Gap aumentado é causado pela acidose metabólica por aumento de ácidos fixos. Os H+ + HCO3 plasmático,[HCO3] → ânion GAP Causas da acidose metabólica • Gap elevado: • Ganho de ácido produzido metabolicamente: acidose lática (hipoxemia, anemia, choque, exercício vigoroso, SDRA) • Cetoacidose, • IR (retenção de ácido sulfúrico) • Gap normal • Perda gastrointestinal de HCO3 (Diarreia, fístula pancreática) • Perda tubular renal (falha na reabsorção de HCO3) • Ingestão: cloreto de amônio, hiperalimentação intravenosa Caso clínico 5 • Uma mulher de 42 anos de idade em coma diabético foi admitida no setor de emergência. Ela exibia uma respiração profunda e ofegante. A análise dos gases sanguíneos arteriais 660 revelou um pH de 7,22, uma PCO2 de 20 mmHg, um HCO3− de 8 mEq/L, e um excesso de bases (EB) de −16 mEq/L. • Como o terapeuta respiratório avaliaria sua condição acidobásica? Caso clínico 6 • Um homem de 38 anos de idade teve uma severa diarreia durante semanas, sem receber atendimento médico. A análise dos gases sanguíneos arteriais revelou um pH de 7,36, uma PCO2 de 24 mmHg, um HCO3− de 13 mEq/L, e um excesso de bases (EB) de −11 mEq/L. • Como o terapeuta respiratório avaliaria sua condição acidobásica? Alcalose metabólica • Produzida por qualquer processo fisiológico caracterizado pelo aumento da [HCO3] plasmática, pela perda de íons H + com consequente aumento do pH (>7,45) • Causas da alcalose metabólica • Perda do H+ • Gastrintestinal: vômito, aspiração nasogástrica • Renal: diuréticos, hipocloremia, hipocalcemia, hipovolemia • Retenção e íons HCO3 • Infusão ou ingestão de bicarbonato ou outras bases. Caso clínico 7 • Uma mulher de 83 anos de idade com doença cardíaca tem tomado um poderoso diurético para remover o excesso de líquido edematoso de suas pernas e para ajudar a mantê-la livre de edema pulmonar. As análises de seus gases sanguíneos e dos eletrólitos séricos revelaram o seguinte: um pH de 7,58, uma PaCO2 de 48 mmHg, um HCO3− de 44 mEq/L, um excesso de bases (EB) de +19 mEq/L, um K+ sérico de 2,5 mEq/L (3,5 a 5,3), e um Cl– sérico de 95 mEq/L(96 a 106). • Como o terapeuta respiratório avaliaria sua condição ácido-básica? Regras para Ventilação Mecânica • As fórmulas a seguir podem ser usadas para ajustar os parâmetros do ventilador quando se deseja modificar a PaCO2 Volume corrente desejado = PaCO2 conhecida x volume corrente conhecido PaCO2 desejada Frequência respiratória desejada = PaCO2 conhecida x frequência resp. conhecida PaCO2 desejada Caso 9 • Uma semana atrás, uma mulher de 64 anos (altura 1,56m, peso +45kg) deu entrada na unidade de tratamento intensivo (UTI) por meio do setor de emergência do hospital, apresentando desconforto respiratório e tendo como principais queixas tosse improdutiva e piora progressiva da dispneia de esforço. Há dois anos, ela passou por um transplante de pulmão direito devido à fibrose pulmonar idiopática (FPI). O seu período pós-operatório desde o transplante tem sido complicado por múltiplas hospitalizações devido a infecções respiratórias recorrentes e rejeição aguda do enxerto. Durante o último mês, ela necessitou de um aumento no seu aporte de oxigênio (O2) de 2 para 3 litros por minuto via sonda nasal. Caso 9 • No momento da admissão, seus sinais vitais eram os seguintes: • FC de 90 bpm, • Pressão sanguínea de 120/81 mmHg (PA média de 94 mmHg), • Temperatura corporal de 38 ºC, • Saturação de oxigênio por oximetria de pulso (SatO2) de 87% em repouso com 3 litros por minuto de O2 (que caiu para 82% com esforço mínimo) e • Frequência respiratória (FR) de 33 por minuto com notável desconforto. • A radiografia de tórax revelou a presença de infiltrados no lobo superior direito; Caso 9 • Seu estado respiratório desde a hospitalização continuou a piorar e culturas confirmaram a síndrome de bronquiolite obliterante (SBO). Os gases do sangue arterial mostraram os seguintes valores: • pH = 7,36; • pCO2 = 43 mmHg; • pO2 = 67mmHg; • HCO3 = 24 mEq/L; • SatO2 = 93%; • BE = -1 Caso 9 • A paciente apresentou piora no quadro de dispneia, queda constante de saturação periférica e queda importante do Glasgow (15T para 9T) necessitando de VMI. Caso 9 • Ao assumir o plantão, nota-se que os parâmetros do ventilador mecânico forma alterados, e que o volume corrente ofertado ao paciente esta 20% abaixo do ideal. Segue parâmetros deixados. • Modo: PCV • PC: 12cmH2O • PEEP: 10cmH2O • Tisnp: 1,0s • R I:E: 1:3 • FR: 14 • FiO2: 60% • VC = 450 Gasometria de rotina: pH: 7,30 pCO2: 57mmHg PaO2: 95 mmHg HCO3: 30 mEq/L Be: -6 mEq/L SaO2: 83% Frequência respiratória desejada = PaCO2 conhecida x frequência resp. conhecida PaCO2 desejada PaO2 ideal = -109 -(0,43 x idade em anos) Diagrama de Davenport • Para cada valor de pH e da concentração de bicarbonato, existe uma única PaCO2 e vice e versa. Referências • Beachey W. Equilíbrio ácido-básico. In: Scanian GL, Wilkins RL, Stoller JK. Fundamentos da terapia respiratória de Egan. São Paulo: Manole; 2000. p. 271-95 • Hubble SMA. Acid-base and blood gas analysis. Anaesth Intens Care 2004;7(11):427-431. • Levitzky MG. Regulação do equilíbrio ácido-básico. In: Levitzky MG, editor. Fisiologia pulmonar. Rio de Janeiro: MvGraw-Hill;2008. p.163-88. • Mota IL, Queiroz RS. Distúrbios do equilíbrio ácido básico e gasometria arterial: uma revisão crítica. Rev Digital - Buenos Aires 2010;14(141). • Évora PRB, Garcia LV. Equilíbrio ácido-base. Medicina (Ribeirão Preto). 2008; 41(3):301-11 Referências • West JB. Respiratory physiology: the essentials, ed 7, Baltimore: Lippincott Williams & Wilkins, 2004. • Guyton AC, Hall JE. Textbook of medical physiology, ed. 11, Philadelphia: Elsevier Saunders, 2006. • Filley GF. Acid-base and blood gas regulation. Philadelphia: Lea & Febiger, 1971. • Swenson ER. 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