ARCH. MED. S
D. KRYMINOL., 2011, LXI, 75-79 PRACE POGL
DOWE / REVIEW PAPERS
Joanna Nowicka, Teresa Grabowska, Joanna Kulikowska, Rafał Celiński,
Małgorzata Korczyńska, Kornelia Droz
dziok
Metody oznaczania tlenku węgla we krwi sekcyjnej 
zalety i ograniczenia
Methods of carbon monoxide determination in postmortem blood 
advantages and disadvanteges
Z Katedry i Zakładu Medycyny Sądowej i Toksykologii Sądowo-Lekarskiej
ÅšlÄ…skiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach
p.o. Kierownik: dr med. C. Chowaniec
Ze względu na epidemiologię zatruć tlenkiem Key words:
węgla diagnostyka zatruć tym ksenobiotykiem jest carboxyhemoglobin, determination methods,
jednym z podstawowych zadań toksykologii sądo- postmortem blood
wej. W praktyce analitycznej do wykrywania tlenku
węgla wykorzystuje się metody kolorymetryczne,
WST
P
spektrofotometryczne i chromatografii gazowej.
W pracy, w oparciu o własne doświadczenia oraz Diagnostyka zatruć tlenkiem węgla (CO) jest jed-
dane literaturowe, omówiono najczęściej wykorzys- nym z podstawowych zadań toksykologii sądowej
tywane metody analityczne do oznaczania tlenku i klinicznej. W statystyce Zakładu Toksykologii Sądo-
węgla. Wskazano na ich zalety i ograniczenia a tak- wo-Lekarskiej Katedry Medycyny Sądowej Śląskie-
że z
ródła błędów związanych ze specyfiką materia- go Uniwersytetu Medycznego w Katowicach zatru-
łu sekcyjnego. cia śmiertelne tlenkiem węgla zajmują, po alkoholu,
ciągle czołową pozycję. Skalę problemu ilustrują
With respect to epidemiology of carbon monoxide dane statystyczne Katedry: w latach 1976-2010
poisonings, the diagnostic management of poisonings (35 lat) wykonano 4202 analizy na obecność tlen-
caused by this xenobiotic is among the fundamental ku węgla, z których 2530 (60,2%) dały wynik do-
objectives of forensic toxicology. In forensic practice, datni. W sprawach, w których zachodzi podejrze-
to determine carbon monoxide, colorimetric and nie, iż do zgonu doszło na skutek zatrucia tlenkiem
spectrophotometric methods, as well as gas chroma- węgla, opinia sądowo-lekarska opiera się na wyni-
tography are used. Based on literature data and kach oględzin i sekcji zwłok oraz na oznaczonej za-
their own experience, the authors discuss analytical wartości karboksyhemoglobiny (COHb) we krwi.
methods universally applied in determinations of Powszechnie przyjmuje się, iż stężenie we krwi
carbon monoxide in postmortem blood. The advantages COHb powyżej 50% jest stężeniem śmiertelnym.
and disadvantages, as well as the cause of errors Wysycenie krwi CO rzędu 10-50% świadczy o tym,
resulting from the specificity of the examined material iż doszło do inhalacji gazu zawierającego CO, co
(postmortem blood) are indicated. mogło doprowadzić do zgonu, ale także należy roz-
ważyć możliwość stosunkowo szybkiego zgonu, do
Słowa kluczowe: którego doszło w przebiegu pożaru. W takiej sytu-
karboksyhemoglobina, metody oznaczania, acji zgon może mieć również charakter złożony
krew sekcyjna i być związany z działaniem wysokiej temperatury,
* Poszerzona wersja referatu, przedstawionego podczas XV Zjazdu Naukowego PTMSiK, Gdańsk 16-18.09.2010.
2011 © by Polskie Towarzystwo Medycyny SÄ…dowej i Kryminologii, ISSN 0324-8267
Joanna Nowicka, Teresa Grabowska, Joanna Kulikowska, Rafał Celiński, Małgorzata Korczyńska,
76 Nr 1
Kornelia Droz
dziok
uduszeniem spowodowanym obniżeniem się za- proste metody chemiczne, metody kolorymetrycz-
wartości tlenu, działaniem innych toksycznych ga- ne, spektrofotometryczne i chromatografii gazowej
zów, np. HCN. Stężenia poniżej 10% COHb mogą z różnymi systemami detekcji. Należy podkreślić,
przemawiać za tym, iż do zgonu doszło bardzo szyb- iż krew sekcyjna jest trudnym materiałem badaw-
ko po wznieceniu pożaru, np. na skutek urazu lub czym, często wykazującym cechy fermentacyjno-
zgon nastąpił zanim doszło do pożaru a oznaczony -gnilnego rozkładu z zaznaczonymi przemianami
poziom COHb może być związany z nałogowym barwnikowymi, w którym spontanicznie powstają
paleniem papierosów. Interpretując wyniki analizy methemoglobina i sulfhemoglobina. Ponadto krew
na obecność karboksyhemoglobiny należy uwzględ- pochodząca od ofiar pożarów wykazuje cechy dzia-
nić także takie czynniki, jak wiek i stan zdrowia. łania wysokiej temperatury z charakterystyczną ter-
Osoby starsze, z objawami anemii, ze zmianami cho- mokoagulacją, w wyniku której dochodzi do spadku
robowymi dróg oddechowych, serca, układu krąże- całkowitej, rozpuszczalnej hemoglobiny i pojawie-
nia, alkoholicy a także niemowlęta i dzieci są bar- nia się methemoglobiny. Obecność innych pochod-
dziej wrażliwe i podatne na zatrucia CO. Stężenie nych hemoglobiny oraz produktów jej rozkładu mo-
COHb w takich przypadkach może być relatywnie że stanowić czynnik zmieniający faktyczną wartość
niższe [1, 2]. COHb zwłaszcza w oznaczeniach z użyciem metod
spektrofotometrycznych [3, 4]. Niektóre zachoro-
wania i zatrucia, powodujÄ…ce zaburzenia w barw-
MECHANIZM TOKSYCZNEGO DZIAA
ANIA
nikach krwi, mogą stwarzać pozory obecności
TLENKU W
GLA
COHb, zwłaszcza gdy do analizy wykorzystuje się
Tlenek węgla jest gazem powodującym naj- metody kolorymetryczne [5].
większą liczbę zatruć inhalacyjnych, do których do- Specyfika materiału sekcyjnego niesie za sobą
chodzi w czasie pożarów, w mieszkaniach z nie- ograniczenia a zatem zmusza do wyboru odpowied-
sprawną wentylacją urządzeń grzewczych, gdzie niej metody badawczej. Oceniając działania CO na
z
ródłem CO są piecyki i kuchenki gazowe, piece organizm człowieka przede wszystkim przez pryz-
węglowe, termy, w czasie narażenia na spaliny sil- mat oznaczonej zawartości COHb należy wziąć
nikowe w zamkniętym garażu, w katastrofach gór- także pod uwagę rodzaj zastosowanych metod ana-
niczych, w których w wyniku wybuchu pyłu wę- litycznych.
glowego lub metanu dochodzi do powstania dużej W tabeli I przedstawiono przegląd metod wyko-
ilości tlenku węgla. Mechanizm toksycznego dzia- rzystywanych do oznaczania COHb.
łania CO związany jest z blokowaniem transportu Współcześnie, do ilościowego oznaczania kar-
tlenu przez konkurencyjne wiązanie z atomem że- boksyhemoglobiny, wykorzystuje się głównie me-
laza w czÄ…steczce hemu z utworzeniem karboksy- tody spektrofotometryczne i chromatografii gazo-
hemoglobiny (COHb). Powinowactwo CO do hemo- wej. Zalety i ograniczenia obydwu metod zebrano
globiny, ferrytyny i mioglobiny jest 200-300 razy i porównano w tabeli II.
większe aniżeli powinowactwo tlenu. Oddychanie
powietrzem zawierajÄ…cym CO prowadzi do niedo-
WNIOSKI
tlenienia anemiczno-cytotoksyczno-zastoinowego.
Zwolnieniu ulegajÄ… oksydacyjne procesy metabo- 1. Metody chromatografii gazowej, kosztowne
liczne, w komórkach gromadzą się kwaśne meta- i wymagające specjalistycznej aparatury i wykwali-
bolity, zmniejsza się napięcie ścian naczyń móz- fikowanego personelu, charakteryzujące się wysoką
gowych z następowym rozszerzeniem tętnic. Do- czułością, precyzją, specyficznością, będą prefero-
chodzi do przekrwienia mózgu, rozwija się ciężka wane:
hipoksja tkankowa i kwasica mleczanowa [1, 2]. " w badaniach naukowych,
" w seryjnych, rutynowych badaniach osób
narażonych na działanie CO, np. w pracy zawodowej
METODY OZNACZANIA COHb
(konieczność oznaczenia zmiennych, niskich stężeń
W praktyce toksykologii sÄ…dowej do wykrywa- CO),
nia karboksyhemoglobiny znalazły zastosowanie " w badaniach krwi sekcyjnej zmienionej gnilnie.
2011 © by Polskie Towarzystwo Medycyny SÄ…dowej i Kryminologii, ISSN 0324-8267
METODY OZNACZANIA TLENKU W
GLA WE KRWI SEKCYJNEJ  ZALETY I OGRANICZENIA
Nr 1 77
2. Metody spektrofotometryczne, tańsze, cha- 3. Możliwość równoległego zastosowania me-
rakteryzujące się prostotą, szybkością wykonania tody chromatografii gazowej i metody spektrofo-
oraz akceptowaną powszechnie, dostateczną czu- tometrycznej pozwoliłaby na spełnienie podsta-
łością, będą preferowane: wowego wymogu badań toksykologicznych wykony-
" w szybkiej diagnostyce sądowej i klinicznej, wanych dla potrzeb wymiaru sprawiedliwości, tj. za-
" w badaniach nie zmienionej, świeżej krwi, pewnienia weryfikacji otrzymanych wyników ozna-
" w laboratoriach w których COHb oznacza się czeń za pomocą dwóch różnych metod.
sporadycznie, które nie są wyposażone w chroma-
tografy gazowe.
Tabela I. Metody oznaczania karboksyhemoglobiny [4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14].
Table I. Methods of carboxyhemoglobin determination.
Lp. Metoda Granica oznaczalności Dane z
ródłowe
No Method Detection limit [% COHb] Literature data
1 Spektroskopowa (spektroskop ręczny z redukcją) 15-30 May 1937
Spectroscopic test (manual spectroscope with reduction) Skramovsky 1947
2 Taninowa (1% tanina) 4-20 May 1937
Tannin test (1% tannin) Skramovsky 1937
3 Taninowa (3% tanina) 8-12 May 1937
Tannin test (3% tannin) Wikoff-Carson 1948
4 Taninowa Wachholza-Sieradzkiego 4-7 Wachholz-Sieradzki
Wachholz-Sieradzki s tannin test
5 Z kwasem pirogalusowym 12-15 Krauland 1940
Pyrogallic acid test
6 Wolffa (w połączeniu z badaniem spektrofotometrycznym) 2-3 Wolff 1941
Wolff s test (combined with spectrophotometric analysis) Rejsek-Skramovsky 1947
7 Spektroskopia rewersyjna 3 Harrison 1947
Reversion spectroscopy
8 Spektrofotometryczna Fretwursta-Meinecke Fretwurst 1959
Fretwurst-Meinecke s spectrophotometric test
9 CO-oksymetry 1 Katsumata1981
CO-oximetry Mahoney 1993
10 Chromatografia gazowa z detektorem płomieniowo-joniza- 0,1 Guillot 1981 Buszewicz 1997
cyjnym GC/FID KÅ‚ys 2000
Gas chromatography - flame ionization detector GC/FID
11 Chromatografia gazowa z detektorem przewodnictwa 0,02 Goldbaum 1986, Wachowiak 1997
cieplnego GC/TCD Lewis 2004
Gas chromatography - thermal conductivity detector GC/TCD
12 Chromatografia gazowa ze spektrometriÄ… mas GC/MS 0,005 Oritani 2000
Gas chromatography - mass spectrometry GC/MS Walch 2010
2011 © by Polskie Towarzystwo Medycyny SÄ…dowej i Kryminologii, ISSN 0324-8267
Joanna Nowicka, Teresa Grabowska, Joanna Kulikowska, Rafał Celiński, Małgorzata Korczyńska,
78 Nr 1
Kornelia Droz
dziok
Tabela II. Porównanie metod spektrofotometrycznych i chromatografii gazowej [4, 7, 9, 15].
Table II. Comparison of spectrophotometric methods and gas chromatography.
Metody spektrofotometryczne Chromatografia gazowa
Spectrophotometric methods Gas chromatography
Zalety Advantages
1. A
atwe i szybkie przygotowanie próby do analizy 1. Specyficzna dla CO
Easy and fast sample preparation for analysis Specific for CO
2. Krótki czas analizy 2. Nieczuła na chemiczne i spektralne interferencje
Short analysis time Non-sensitive to chemical and spectral interference
3. Akceptowana dla potrzeb toksykologii sądowej czułość 3. Precyzyjna i bardzo czuła (granica wykrywalności 0,005%)
(granica wykrywalności 1%) Precise and very sensitive (detection limit 0.005%)
Sensitivity acceptable for forensic toxicology purposes 4. Mała objętość próbki
(detection limit 1%) Small sample volume
4. Dają możliwość równoległego pomiaru innych pochodnych 5. Dokładna w całym zakresie oznaczanych stężeń
hemoglobiny Accurate within all concentration ranges
Possible simultaneous measurement of various hemoglobin 6. Pomiar może być zautomatyzowany
derivatives Possible automatic measurement
5. Pomiar może być zautomatyzowany 7. Może być wykorzystana do innych analiz
Possible automatic measurement Can be used for other analyses
6. Niski koszt analizy
Low cost
7. Mogą być użyte do innych analiz
Can be used for other analyses
Ograniczenia Disadvantages
1. Czułe na spektralne i chemiczne interferencje 1. Wymaga uważnego i bardzo dokładnego przygotowania próbki
Sensitive to chemical and spectral interference Requires careful and precision sample preparation
2. Mało dokładne w przypadku niskich stężeń (< 5% COHb) 2. Długi czas analizy
Not precise for low COHb concentrations Long analysis time
3. Stężenia >30% COHb mogą być zawyżone 3. Wymaga specjalistycznej, wykwalifikowanej obsługi
Concentrations >30% COHb can be overestimated Requires specialized and qualified operators
4. Preferowane dla czystej, świeżej krwi 4. Znacznie wyższy koszt analizy
Preferable for use with clean and fresh blood  mało przydatna do rutynowych, szybkich analiz
Significantly higher cost of analysis
 low usefulness in routine and quick analyses
5. Inne pochodne hemoglobiny trzeba oznaczyć przy użyciu
innych metod
Other hemoglobin derivatives should be determined using
other methods
2011 © by Polskie Towarzystwo Medycyny SÄ…dowej i Kryminologii, ISSN 0324-8267
METODY OZNACZANIA TLENKU W
GLA WE KRWI SEKCYJNEJ  ZALETY I OGRANICZENIA
Nr 1 79
9. Buszewicz G., MÄ…dro R.: Chromatographic
PIÅšMIENNICTWO
determination of carbon monoxide and carboxyhe-
1. Seńczuk W. (red.): Toksykologia współczesna. moglobin by the head-space technique using
PZWL, Warszawa 2006. a catalytic microreactor with FID detector. Problems
2. Kołaciński Z. (red.): Ostre zatrucia cz. I. Za- of Forensic Science. 1997, 36: 132-144.
trucia gazami. IMP, A
ódz
1996. 10. Goldbaum L. R., Chace D. H., Lappa N. T.:
3. Kała M., Chudzikiewicz E.: The influence Determination of carbon monoxide in blood by gas
of post-mortem changes in biological material on chromatography using a thermal conductivity
interpretation of toxicological analysis results. detector. J Forensic Sci. 1986, 31: 133-142.
Problems of Forensic Science. 2003, 54: 132-144. 11. Wachowiak R., Tobolski J.: Wykorzystanie
4. Kłys M., Klementowicz W., Gomułka E., chromatografii gazowej w toksykologicznej analizie
Opidowicz A., Kurowska W.: Badania nad przydat- lotnych związków nieorganicznych w materiale bio-
nością metod spektrofotometrycznej i chromato- logicznym. Arch. Med. Sąd. Kryminol. 1997, 47:
grafii gazowej (GC/FID) z metanizerem do oznaczeń 237-243.
tlenku węgla we krwi sekcyjnej. Arch. Med. Sąd. 12. Lewis R. J., Johnson R. D., Canfield D.V.: An
Kryminol. 2000, 50: 235-247. accurate method for determination of carboxyhe-
5. Jerzykowski T., Józ
kiewicz S., Spett K.: moglobin in postmortem blond using GC-TCD.
Metody oznaczania tlenku węgla we krwi dla użytku Journal of Analytical Toxicology. 2004, 28: 59-62.
lekarskich pracowni analitycznych. Arch. Med. SÄ…d. 13. Oritani S., Zhu B. L., Ishida K., Shimotouge
Kryminol. 1957, 9: 73-81. K., Quan L., Fujita M.Q., Maeda H.: Automated
6. Katsumata Y., Aoki M., Sato K., Oya M., Yada determination of carboxyhemoglobin contents in
S., Suzuki O.: A simple spectrophotometric method autopsy material using head-space gas chromato-
for the determination of carboxyhemoglobin in graphy/mass spectrometry. Forensic Sci Int. 2000,
blood. Forensic Sci Int. 1981, 18: 175-179. 113: 375-379.
7. Mahoney J. J., Vreman H. J., Stevenson D. K., van 14. Walch S. G., Lachenmeier D. W., Sohnius
Kessel A. L.: Measurement of carboxyhemoglobin E. M., Madea B., Musshoff F.: Rapid determination
and total hemoglobin by five specialized of carboxyhemoglobin in postmortem blood using
spectrophotometers (CO-oximeters) in comparison fully-automated hedspace gas chromatography with
with reference methods. Clin Chem. 1993, 39: methaniser and FID. The Open Toxicology Journal.
1693-1700. 2010, 4: 21-25.
8. Guillot J. G., Weber J. P., Savoie Y.: Quantitative 15. Boumba V. A., Vougiouklakis T.: Evaluation
determination of carbon monoxide in blood by head of the methods used for carboxyhemoglobin analysis
spacegas chromatography. J Anal Toxicol. 1981, 5: in postmortem blood. International Journal of
264-266. Toxicology. 2005, 24: 275-281.
Adres do korespondencji:
Joanna Nowicka
Katedra i Zakład Medycyny Sądowej
i Toksykologii SÄ…dowo-Lekarskiej
ul. Medyków 18
40-752 Katowice
e-mail: [e-mail]
2011 © by Polskie Towarzystwo Medycyny SÄ…dowej i Kryminologii, ISSN 0324-8267