background image

 

 

Clinical Aspect of 

Interpretation of Blood 

Gas Analysis

background image

 

 

What Does Arterial 

Blood Gas (ABG) 

Measure

?

background image

 

 

Pulmonary function tests are concern with 
ventilation: the movement of air into and 
out of the lung 

background image

 

 

 MIXED VENOUS BLOOD

pH     7.36
PCO

2

 46 mmHg

PO

2

    40 mmHg

SO

2

    75%

pH     7.40
PCO

2

 40 mmHg

PO

2

    95 mmHg

SO

2

    95%

 ARTERIAL BLOOD

External Respiration

Internal Respiration

background image

 

 

What Information Does 

Arterial 

Blood Gas provide?

Arterial oxygenation

Alveolar ventilation

Respiratory/metabolic acid-base balance

Carboxyhemoglobin levels

background image

 

 

Alveolar Ventilation 

Equation

Inverse relationship between V

A

 and 

P

a

CO

2

 

K

V

V

PCO

A

CO

.

.

2

2

background image

 

 

Arterial Blood Gas 

Analysis

Indications

Evaluate adequacy of lung function

Ventilation, acid-base status

Oxygenation

Determine need for supplemental O

Monitor ventilatory support

Document severity or progression of 
known pulmonary disease

Diagnose the toxicity of CO

background image

 

 

Henderson-Hasselbalch 

Equation

The relationship between pH, P

a

CO

2

 , 

HCO

3

-

1

20

,

,

]

[

log

3

2

3

or

Lungs

Kidneys

or

CO

H

HCO

pK

pH

background image

 

 

Why the assessment of a 

single buffer system is 

adequate despite multiple 

buffer systems?

Bicarbonate buffer system: of primary 
importance, open system in communication with 
external environment via kidneys and lungs

Hemoglobin buffer: of second importance

Phosphate buffer system

Plasma protein buffer system

All buffer systems are linked together through 
H

+

background image

 

 

Why the assessment of 

carbonic  acid is adequate? 

Each day our 
body produces    
large amount   of  
 acid from  
metabolism. 99% 
 of  the  total acid 
is in the form of 
CO

2

.  Only 1% is 

fixed acid

background image

 

 

Henderson-Hasselbalch 

Equation

The relationship between pH, P

a

CO

2

 , 

HCO

3

-

1

20

,

,

]

[

log

3

2

3

or

Lungs

Kidneys

or

CO

H

HCO

pK

pH

background image

 

 

Case 1: normal

0301

.

0

*

]

[

log

2

3

CO

P

HCO

pK

pH

a

background image

 

 

Case 1: normal

0301

.

0

*

40

/

24

log

1

.

6

L

mEq

pH

background image

 

 

Case 1: normal

L

mEq

L

mEq

pH

/

2

.

1

/

24

log

1

.

6 

L

mEq

L

mEq

pH

/

2

.

1

/

24

log

1

.

6 

background image

 

 

Case 1: normal

1

20

log

1

.

6 

pH

background image

 

 

Case 1: normal

4

.

7

3

.

1

1

.

6

pH

background image

 

 

Case 2

Uncompensated Respiratory 

Acidosis

0301

.

0

*

3

.

68

/

3

.

25

log

1

.

6

L

mEq

pH

background image

 

 

Case 2

Uncompensated Respiratory 

Acidosis

L

mEq

L

mEq

pH

/

2

.

1

/

24

log

1

.

6 

L

mEq

L

mEq

pH

/

06

.

2

/

3

.

25

log

1

.

6 

background image

 

 

Case2 

Uncompensated Respiratory 

Acidosis

1

12

log

1

.

6 

pH

background image

 

 

Case 2

Uncompensated Respiratory 

Acidosis

18

.

7

08

.

1

1

.

6

pH

background image

 

 

Case 3

Compensated Respiratory 

Acidosis

0301

.

0

*

3

.

68

/

4

.

36

log

1

.

6

L

mEq

pH

background image

 

 

Case3 

Compensated Respiratory 

Acidosis

1

7

.

17

log

1

.

6 

pH

background image

 

 

Case 3

Compensated Respiratory 

Acidosis

35

.

7

25

.

1

1

.

6

pH

PEARL:  The compensations of either 
the renal system or the respiratory 
system can never be complete.

   

background image

 

 

Clinically Relevant 

Parameters (1) 

Through the years, 

opinions have changed  
regarding  what  are  the most 
clinically relevant parameters.  
Today, for a nearly complete 
description of the oxygenation, 
ventilation, and acid-base 
status,  pH,  PaCO

2

,  PaO

2

  and 

actual HCO

3

-

 are generally 

sufficient.

background image

 

 

Clinically Relevant 

Parameters (2)

Indeed, the literature or text 
book contains literally several   
parameters,  i.e. standard HCO

3

-

,  

 buffer  base (BB),    base  excess 
(BE)  from  in   vitro measures.    
Because intro  and  in  vivo  
changes in response to 
hypercapnia   are   different,   
their actual clinical benefit is 
limited. 

Burton GG, Hodgkin JE, Ward JJ.

Respiratory care: A 

guide to clinical practice. 1997, 260-265.   

background image

 

 

Primary Respiratory 

Acidosis

Initiating event: 
hypoventilation  

Resultant effects: CO

2

 retention

Compensation: HCO

3-

 retention 

via renal system 

background image

 

 

Primary Respiratory 

Alkalosis

Initiating event: hyperventilation  

Resultant effects: CO

2

 elimination

Compensation: HCO

3-

 elimination 

via renal system 

background image

 

 

Primary Metabolic 

Acidosis

Initiating event: renal, extrarenal  

Resultant effects: HCO

3-

 deficit

Compensation: CO

2

 elimination 

via respiratory system 

background image

 

 

Primary Metabolic 

Alkalosis

Initiating event: renal, extrarenal  

Resultant effects: HCO

3- 

increase

Compensation: CO

2

 retention via 

respiratory system 

background image

 

 

Normal Range of Arterial 

Blood Gases

Normal Range

Clinical Indication

pH

PCO

2

HCO

3

-

7.35-7.45

35-45
22-27

Acid-base parameter

Respiratory parameter

Metabolic parameter

background image

 

 

Interpretation of Arterial 

Blood Gases 

background image

 

 

Interpretation Strategies

Step 1

      Was the blood gas specimen 
obtained acceptably? Free of air 
bubbles and clots? Analyzed  
promptly and/or iced properly? 

background image

 

 

Air Contamination of 

Sample

In vivo values Air contamination

PH

PCO

2

PO

2

7.40

40

95

7.45

30

110

background image

 

 

Step 2

   Did the blood gas analyzer  function 
properly?   Was there a recent  
acceptable calibration of all 
electrodes? Was analyzer function  
validated by  appropriate quality 
control?

background image

 

 

Data Quality in Blood 

Gases

Blood collected anaerobically

The specimen adequately anticoagulated

A 2-4 ml sample recommended 

The specimen analyzed in a few minutes, 
otherwise stored in ice within 1 hour

Equipment calibration and quality control

The specimen adequately identified

background image

 

 

Step3 

Determine acid-base 

imbalance

 The normal limits of pH is 7.35 - 7.45.  

    If below 7.35, acidosis is present; If 

above 7.45, alkalosis is present.  
Otherwise look for compensation.   

Is pH within normal 
limits?

background image

 

 

Step 4

the cause of acid-base 

imbalance? 

Respiratory?

If PCO

2

 >45 and pH <7.35, respiratory acidosis.  

If PCO

2

 >45 and pH 7.35-7.45, then 

compensated respiratory acidosis

 If PCO

2

 <35 and pH >7.45, respiratory alkalosis

If PCO

2

 <35 and pH 7.35-7.45, then 

compensated respiratory alkalosis

background image

 

 

Step 4

the cause of acid-base 

imbalance?

Metabolic?

If HCO

3-

 <22 and pH <7.35, metabolic acidosis.

If HCO

3-

 <22 and pH 7.35-7.45, then 

compensated metabolic acidosis

If HCO

3-

 >27 and pH >7.45, metabolic alkalosis

If HCO

3-

 >27 and pH 7.35-7.45, then 

compensated metabolic alkalosis

background image

 

 

Step 5 

Oxygenation?

Is P

a

O

2

 within normal  limits of  80 

to 100 mm Hg?    If P

a

O

2

 < 50 mm 

Hg,   severe hypoxemia is present. 
 

background image

 

 

The Hypoxemic State

Hypoxemia is defined as PaO2 < 80 m
m Hg while  breathing  room  air.   Whe
n  patients are  already  on  oxygen  it  i
s not necessary and may  be  dangerou
s  to  interrupt    the oxygen therapy to 
assess hypoxemia.  

background image

 

 

Step 6

Correlated with clinical 

picture?

   

Are blood gas results consiste

nt with patient's clinical status
?

  

background image

 

 

Case 1

pH 7.35

PCO

2

 30 mm Hg

HCO

3-

  16 mEq/L 

What is your interpretation?

background image

 

 

Case 2

pH 7.45

PCO

2

 30 mm Hg

HCO

3-

  20 mEq/L 

What is your interpretation?

background image

 

 

Case 3

pH 7.55

PCO

2

 27 mm Hg

HCO

3-

  23 mEq/L

PO

2

 104 mm Hg 

Get the plastic bag out!!!

What is your interpretation?

background image

 

 

Case 4

pH 7.30

PCO

2

 34 mm Hg

HCO

3-

  24 mEq/L

Get the technician out!!!  

What is your interpretation?

background image

 

 

Case 5

A patient referred to PFT Lab. for 
shortness of breath

background image

 

 

Case 5

pH 7.28

HCO

3

-

  25.8 

mEq/L 

PCO

2

 51 mm Hg

PO

2

 55 mm Hg 

What is your interpretation?

background image

 

 

Case 6

A 17 y/o diabetic, entered Emergency
with Kussmaul breathing

background image

 

 

Case 6

Interpretation?

pH 7.05

HCO

3

-

  5 

mEq/L 

PCO

2

 12 mm Hg

PO

2

 108 mm Hg 

background image

 

 

Case 7

34 y/o female, entered Emergency
in coma, drug overdose suspected

background image

 

 

Case 7

pH 7.15

HCO

3

-

  28 

mEq/L 

PCO

2

 80 mm Hg

PO

2

 42 mm Hg 

What is your interpretation? 

background image

 

 

Case 8

A 63 y/o male, admitted for 
elective knee surgery

background image

 

 

Case 8 

pH 7.36

BP  

122/84

PCO

2

 46 mm Hg

P   80, 

regular 

PO

2

 41 mm Hg  RR  15/min

Preoperative blood gas

background image

 

 

Suggested panic values of 

ABG

pH < 7.20

pH > 7.60

PaCO

2

 > 65mmHg (check pH and 

HCO

3-

 to see compensation)

PaO

2

 < 50mmHg (exception: 

congenital cardiac malformations)

COHb > 20%

MetHb > 10%

background image

 

 

Summary

Since arterial blood gas 
analysis is the  reflection   
of   efficiency or inefficiency 
 of    several   organ 
systems, proper 
interpretation is essential in 
the care of critically ill 
patients.


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