Systematische Interpretation der Blutgasanalyse

Eine Blutgasanalyse liegt in zwei Minuten vor, und genau das ist ihr Risiko. Sie verführt dazu, den pH-Wert anzusehen, eine Maßnahme abzuleiten und den Rest des Ausdrucks zu überblättern. Dabei enthält derselbe Zettel die Antwort auf drei völlig verschiedene Fragen: ob die Ventilation reicht, ob eine Säure im Umlauf ist und ob die Perfusion stimmt. Wer die Zahlen nicht in einer festen Reihenfolge abarbeitet, beantwortet regelmäßig eine Frage, die niemand gestellt hat, und übersieht die, auf die es ankommt.

Zwei Beispiele aus derselben Nacht. Ein Patient mit einem pH-Wert von 7,39 gilt als unauffällig, hat aber ein Bikarbonat von 14 mmol je Liter, einen pCO2 von 23 mmHg und eine albuminkorrigierte Anionenlücke von 21 mmol je Liter; er hat zwei Störungen, die sich im pH-Wert aufheben. Ein anderer hat einen pCO2 von 61 mmHg in einer venösen Probe, und die daraus abgeleitete Beatmungsänderung war überflüssig, weil arterielle und venöse Werte beim Sauerstoff nicht und beim Kohlendioxid nur eingeschränkt austauschbar sind. Eine strukturierte Schrittfolge mit primärer Störung, Kompensationsprüfung, albuminkorrigierter Anionenlücke und Delta-Verhältnis verhindert beide Fehler.¹ Diese Einheit ist deshalb die Synthese der Kachel und arbeitet konsequent am Befund.

Die Auswertung folgt immer derselben Reihenfolge, und die Reihenfolge ist nicht beliebig. Sie beginnt bei der Probe, weil ein falscher Wert keine Deutung verdient. Sie geht dann zum pH-Wert, weil er die Richtung vorgibt. Sie bestimmt die primäre Störung, bevor sie die Kompensation prüft, weil die Kompensation sonst zur Störung erklärt wird. Sie berechnet die Anionenlücke auch dann, wenn der pH-Wert normal ist, weil sich dort die verborgenen Störungen zeigen. Sie setzt das Delta-Verhältnis daneben, um eine zweite metabolische Störung aufzudecken. Und sie endet nicht bei der Zahl, sondern beim Patienten.

Am Patienten heißt das: Arbeiten Sie die sechs Schritte laut und in fester Reihenfolge ab, gerade wenn es eilt. Vier Zahlen brauchen Sie dafür zusätzlich zum Blutgasausdruck, nämlich Natrium, Chlorid, Albumin und Laktat; fordern Sie sie mit an, statt die Auswertung ohne sie zu versuchen. Erkennen Sie den Fehler daran, dass Sie einen Befund in einem Satz erklären können; einfache Erklärungen für schwer kranke Patienten sind meist unvollständig.

Die häufigsten Fehler der Blutgasanalyse entstehen vor der Messung. Eine Luftblase in der Spritze gleicht die Gase mit der Raumluft an: Der Sauerstoffpartialdruck steigt, der pCO2 fällt, und der pH-Wert steigt entsprechend. Schon ein kleiner Luftanteil verschiebt den Sauerstoffwert erheblich, während Bikarbonat und Elektrolyte weitgehend unberührt bleiben; ein unerwartet guter Sauerstoffwert bei unverändertem klinischen Bild ist deshalb ein Präanalytikverdacht. Heparin ist eine Säure und zugleich eine Verdünnung. Wird eine Spritze von Hand aufgezogen und bleibt Flüssigkeit im Totraum, sinken Bikarbonat, Natrium, Chlorid und ionisiertes Calcium, und die berechneten Größen stimmen nicht mehr. Bei der Liegezeit zählt der fortlaufende Stoffwechsel der Zellen: Bei Raumtemperatur fallen der Sauerstoffpartialdruck und der pH-Wert, während pCO2 und Laktat steigen. Besonders ausgeprägt ist das bei hoher Leukozytenzahl. Eine Probe gehört deshalb zügig ins Gerät, und eine Probe, die gelegen hat, wird als solche kenntlich gemacht.

Die zweite Frage ist die nach der Herkunft. Eine systematische Übersicht zeigt für pH-Wert, pCO2 und Bikarbonat eine gute Übereinstimmung zwischen arterieller und venöser Probe, für den Sauerstoffpartialdruck dagegen nicht; venöse Blutgase reichen bei metabolischen Fragen, bei respiratorischen Fragen und im Schock jedoch nicht.³ Daraus folgt eine brauchbare Regel: Wer wissen will, ob eine Azidose besteht, wie hoch das Laktat ist und wie die Elektrolyte liegen, kommt mit einer venösen Probe aus. Wer die Oxygenierung beurteilen, eine Beatmung einstellen oder einen Schock steuern will, braucht eine arterielle Probe. Im Schock weichen venöse und arterielle Werte zusätzlich systematisch auseinander, weil die verlängerte Kreislaufzeit im Gewebe mehr Kohlendioxid anhäufen lässt; die venöse Probe zeigt dann eine schwerere Azidose, als arteriell besteht.

Ein dritter Punkt ist die Temperaturkorrektur. Die Geräte messen bei 37 Grad Celsius. Ist der Patient kälter, sind der tatsächliche pCO2 und der tatsächliche Sauerstoffpartialdruck niedriger und der tatsächliche pH-Wert höher als angezeigt. In der Praxis wird überwiegend ohne Korrektur gearbeitet, also nach der sogenannten Alpha-stat-Strategie, bei der die bei 37 Grad gemessenen Werte in den Normbereich geführt werden. Wichtig ist nicht die Entscheidung für eine der beiden Strategien, sondern dass innerhalb einer Behandlung nicht gemischt wird und dass allen Beteiligten klar ist, welche Werte auf dem Ausdruck stehen.

Übersetzt in das Handeln: Prüfen Sie jede unerwartete Blutgasanalyse zuerst auf die Probe und nicht auf den Patienten. Entlüften Sie die Spritze sofort, verwerfen Sie das Totraumvolumen bei Entnahme aus einem Zugang, verwenden Sie vorgefertigte Heparinspritzen und analysieren Sie zügig. Legen Sie vorher fest, welche Frage Sie beantworten wollen, und wählen Sie danach arteriell oder venös. Erkennen Sie den Fehler daran, dass eine Kontrollprobe aus derselben Situation deutlich abweicht; das ist fast immer die Präanalytik und nicht die Physiologie.

Der pH-Wert legt die Richtung fest. Unter 7,35 liegt eine Azidämie vor, über 7,45 eine Alkalämie. Ein Wert dazwischen bedeutet nicht Normalität, sondern nur, dass entweder keine oder zwei gegenläufige Störungen vorliegen. Die primäre Störung finden Sie, indem Sie prüfen, welche der beiden Stellgrößen in dieselbe Richtung abweicht wie der pH-Wert. Bei Azidämie mit niedrigem Bikarbonat ist die Störung metabolisch, bei Azidämie mit hohem pCO2 respiratorisch. Sind beide Größen passend verändert, liegt eine kombinierte Störung vor, und das ist immer die schwerere Lage.

Die Kompensation wird gegen die Erwartungsformel geprüft. Bei metabolischer Azidose beträgt der erwartete pCO2 das 1,5-Fache des Bikarbonats plus 8 mit einem Spielraum von 2 mmHg nach beiden Seiten. Bei metabolischer Alkalose steigt der pCO2 um etwa 0,7 mmHg je 1 mmol je Liter Bikarbonatanstieg. Bei respiratorischer Azidose steigt das Bikarbonat akut um etwa 1 und chronisch um etwa 4 mmol je Liter je 10 mmHg, bei respiratorischer Alkalose fällt es akut um etwa 2 und chronisch um etwa 5 mmol je Liter je 10 mmHg. Liegt der gemessene Wert außerhalb, ist das keine ungewöhnliche Kompensation, sondern eine zweite Störung. Genau diese Prüfung ist der Kern der strukturierten Schrittfolge beim Intensivpatienten.¹

Ein praktischer Zusatz betrifft den Basenüberschuss beziehungsweise die Basenabweichung. Sie beschreibt, wie viel Säure oder Base rechnerisch zugeführt werden müsste, um bei einem pCO2 von 40 mmHg einen pH-Wert von 7,4 zu erreichen, und ist damit ein von der Atmung bereinigtes Maß der metabolischen Seite. Ihr Wert liegt im Verlauf, nicht im Einzelwert: Eine Basenabweichung, die unter laufender Behandlung von minus 12 auf minus 6 mmol je Liter steigt, sagt mehr über die Wirksamkeit der Maßnahme aus als jeder einzelne pH-Wert. Ebenso gilt das für das Laktat, das als Verlaufsgröße aussagekräftig, als alleinige Steuergröße aber nicht validiert ist und die Übertherapie fördert.⁴

Am Patienten heißt das: Sprechen Sie die drei Schritte in einem Satz aus, etwa so: Azidämie, primär metabolisch, Kompensation adäquat. Rechnen Sie den Erwartungswert wirklich aus, statt ihn zu schätzen; die Rechnung dauert zehn Sekunden und ändert häufiger die Entscheidung als jede weitere Messung. Tragen Sie Basenabweichung und Laktat in eine Verlaufskurve ein, nicht in ein Einzelfeld. Erkennen Sie den Fehler daran, dass eine Behandlung begonnen wird, weil ein Wert schlecht ist, und nicht, weil er sich in die falsche Richtung bewegt.

Die Anionenlücke ist die Differenz aus Natrium und der Summe aus Chlorid und Bikarbonat. Mit modernen Analysatoren liegt ihr Referenzbereich bei 3 bis 9 mmol je Liter statt der früher gelehrten 8 bis 16.² Sie wird immer berechnet, auch bei normalem pH-Wert, denn sie deckt Säuren auf, die im Bikarbonat allein nicht sichtbar sind. Die entscheidende Ergänzung ist die Albuminkorrektur: Je 1 g je Deziliter Albuminabfall unter 4 g je Deziliter sind 2,5 mmol je Liter zur berechneten Lücke zu addieren.² Der Intensivpatient hat regelhaft ein Albumin um 2 g je Deziliter, und damit verschiebt sich sein Referenzpunkt um 5 mmol je Liter. Ohne diese Korrektur blieben in einer Untersuchung von 500 Blutgasanalysen bei 128 Intensivpatienten 11,6 Prozent der Störungen unentdeckt, mit Korrektur nur 1,6 Prozent.⁵ Die Grenzen der Anionenlücke und ihre Verbesserung durch die Albuminkorrektur sind seit Langem beschrieben.⁶

Ist die korrigierte Lücke erhöht und bleiben Laktat, Ketone und Retentionswerte unauffällig, folgt die Osmolücke. Sie ist die Differenz aus gemessener und berechneter Osmolalität; berechnet wird sie näherungsweise als zweimal Natrium plus Glukose plus Harnstoff, jeweils in mmol je Liter. Eine deutlich erhöhte Osmolücke spricht für ein kleines, osmotisch wirksames Molekül im Plasma, also für Methanol, Ethylenglykol, Ethanol oder auch für Trägersubstanzen wie Propylenglykol aus Dauerinfusionen. Zwei Fallstricke gehören dazu. Erstens schließt eine normale Osmolücke eine Intoxikation nicht aus, denn nach Verstoffwechslung der Muttersubstanz ist sie normal, während die Anionenlücke dann maximal ist. Zweitens gibt es keinen einheitlichen Normwert, weshalb ein Wert über etwa 10 mosmol je Kilogramm als auffällig gilt und der klinische Verdacht schwerer wiegt als die Zahl.

Das Delta-Verhältnis schließt die metabolische Analyse ab. Es setzt die Abweichung der korrigierten Anionenlücke vom Referenzwert ins Verhältnis zur Abweichung des Bikarbonats von 24 mmol je Liter. Liegt es zwischen 1 und 2, erklärt die zugeführte Säure den Bikarbonatverlust vollständig, und es liegt eine reine Azidose mit erhöhter Lücke vor. Liegt es deutlich unter 1, ist mehr Bikarbonat verschwunden, als Säure dazugekommen ist; dann besteht zusätzlich eine Azidose mit normaler Lücke, typischerweise hyperchlorämisch nach großen Mengen Kochsalzlösung oder nach Verlusten über den Verdauungstrakt. Liegt es deutlich über 2, ist weniger Bikarbonat verschwunden als erwartet; dann besteht zusätzlich eine metabolische Alkalose oder eine vorbestehende chronische respiratorische Azidose mit ihrem erhöhten Ausgangsbikarbonat.

Für die Praxis heißt das: Rechnen Sie Anionenlücke, Albuminkorrektur und Delta-Verhältnis als festen Dreierschritt, sobald das Bikarbonat unter 22 mmol je Liter liegt oder der Patient schwer krank ist. Fordern Sie das Albumin an, wenn es fehlt, denn ohne diesen Wert ist die Lücke beim Intensivpatienten nicht zu beurteilen. Und denken Sie bei einer erhöhten Lücke ohne Erklärung an die Osmolücke, bevor Sie sich mit einer unklaren Laktatazidose zufriedengeben. Erkennen Sie den Fehler daran, dass eine Azidose sich unter Volumengabe nicht bessert, obwohl das Laktat normal ist.

Der klassische Zugang betrachtet Bikarbonat und pCO2 als die bestimmenden Größen. Der physikalisch-chemische Zugang dreht die Perspektive um: Bestimmend sind danach drei unabhängige Größen, nämlich die Differenz der starken Ionen, also im Wesentlichen Natrium minus Chlorid, die Gesamtmenge der schwachen Säuren, praktisch Albumin und Phosphat, und der pCO2. Bikarbonat und pH-Wert sind in dieser Sicht abhängige Größen, die sich aus den drei unabhängigen ergeben. Der Vorteil liegt auf der Hand: Eine hyperchlorämische Azidose ist dann keine rätselhafte Bikarbonatsenkung, sondern die unmittelbare Folge einer verkleinerten Ionendifferenz, und eine Hypalbuminämie erscheint als das, was sie ist, nämlich als alkalisierender Faktor.

In der praktikablen Fassung wird der Standard-Basenüberschuss in drei Anteile zerlegt: einen Anteil, der auf die starke Ionendifferenz entfällt, einen Anteil des Albumins und einen Rest, der ungemessenen Ionen zugeschrieben wird. Diese Zerlegung ist am Bett rechenbar, gilt aber ausdrücklich nur innerhalb eines pH-Bereichs von 7,30 bis 7,50 und wird außerhalb davon unzuverlässig.⁷ Ihr Nutzen liegt dort, wo mehrere Störungen einander überlagern und der Basenüberschuss allein null ergibt, obwohl in beide Richtungen kräftige Abweichungen bestehen, etwa bei gleichzeitiger Hyperchlorämie, Hypalbuminämie und Laktatazidose.

Die Frage, ob dieser Aufwand nötig ist, ist untersucht. In 500 Blutgasanalysen von 128 Intensivpatienten übersah die unkorrigierte Anionenlücke 11,6 Prozent der Störungen, nach Albuminkorrektur nur noch 1,6 Prozent; die korrigierte Anionenlücke war dem physikalisch-chemischen Ansatz damit praktisch gleichwertig.⁵ Daraus folgt eine klare Empfehlung für den Alltag: Rechnen Sie routinemäßig mit der albuminkorrigierten Anionenlücke und dem Delta-Verhältnis. Greifen Sie zum zweiten Zugang, wenn diese Rechnung den Befund nicht erklärt, wenn mehrere Störungen zusammentreffen oder wenn der Verlauf unter Behandlung nicht zur Deutung passt.

Am Patienten heißt das: Halten Sie die Standardrechnung für den Regelfall und den zweiten Zugang für die Ausnahme. Bestimmen Sie beim Intensivpatienten Albumin und Phosphat, weil beide in jeder Zerlegung auftauchen. Und beachten Sie die Grenze des Verfahrens: Bei einem pH-Wert unter 7,30 oder über 7,50, also gerade bei den bedrohlichen Befunden, ist die vereinfachte Zerlegung unzuverlässig.⁷ Erkennen Sie den Fehler daran, dass eine rechnerisch elegante Deutung zu einem Patienten gehört, dessen Verlauf ihr widerspricht.

Die folgenden vier Befunde durchlaufen dieselbe Schrittfolge. Die Anionenlücke ist jeweils berechnet und, wo nötig, um das Albumin korrigiert; der Referenzwert für das Delta-Verhältnis ist 6 mmol je Liter in der Mitte des Bereichs von 3 bis 9.²

Ein fünfter Befund zeigt den Weg über die Osmolücke. Ein 44-jähriger Mann wird somnolent aufgefunden. Der pH-Wert beträgt 7,19, der pCO2 19 mmHg, das Bikarbonat 7 mmol je Liter, Natrium 142 und Chlorid 106 mmol je Liter, das Albumin 4,2 g je Deziliter. Die Anionenlücke beträgt 142 minus 113, also 29 mmol je Liter, eine Korrektur ist nicht nötig. Der erwartete pCO2 ist das 1,5-Fache von 7 plus 8, also 16,5 bis 20,5 mmHg; die Kompensation ist adäquat. Das Delta-Verhältnis beträgt 23 zu 17, also 1,4 und damit im Bereich einer reinen Azidose mit erhöhter Lücke. Das Laktat liegt bei 2,1 mmol je Liter, Ketone sind negativ, Kreatinin und Harnstoff sind normal, es fehlt also die Erklärung. Die gemessene Osmolalität beträgt 348, die berechnete 295 mosmol je Kilogramm; die Osmolücke von 53 führt zur Verdachtsdiagnose einer Intoxikation mit einem Alkohol und damit zu Antidot, Giftinformationszentrum und der Vorbereitung eines Nierenersatzverfahrens.

Übersetzt in das Handeln: Legen Sie sich diese fünf Muster als Vergleichsschablonen zurecht, denn fast jeder Befund auf der Intensivstation ist eine Abwandlung davon. Schreiben Sie die Deutung in einem Satz in die Kurve, mit primärer Störung, Kompensationsurteil und korrigierter Anionenlücke. Und prüfen Sie zum Schluss immer, ob die Deutung zum Patienten passt; passt sie nicht, fehlt eine Störung. Erkennen Sie den Fehler daran, dass eine Behandlung den pH-Wert verbessert, ohne dass sich Perfusion, Bewusstsein und Urinausscheidung ändern.

Denken Sie die Blutgasanalyse als Verhör mit sechs Fragen an denselben Zeugen, in fester Reihenfolge gestellt. Die erste Frage lautet, ob der Zeuge überhaupt glaubwürdig ist, also ob die Probe messgültig entnommen und rechtzeitig analysiert wurde. Die zweite fragt nach der Richtung, die dritte nach dem Täter, die vierte nach dem Alibi, also ob die Kompensation zu Ausmaß und Dauer passt. Die fünfte fragt nach dem Mittäter, den die Anionenlücke aufdeckt, und die sechste danach, ob die Geschichte insgesamt zum Patienten passt. Wer die Reihenfolge ändert, kommt regelmäßig zu einem falschen Ergebnis, weil er die Kompensation für die Störung hält.

Der zweite Gedanke betrifft die Bedeutung des normalen Werts. In diesem Modell ist ein normaler pH-Wert kein Freispruch, sondern lediglich eine ausgeglichene Bilanz. Erst die Einzelposten zeigen, ob überhaupt etwas gebucht wurde. Genau deshalb wird die Anionenlücke auch dann berechnet, wenn der pH-Wert stimmt, und genau deshalb ist das Delta-Verhältnis mehr als eine Rechenübung: Es findet die zweite metabolische Störung, die sich hinter einem unauffälligen Bikarbonat versteckt.

Der dritte Gedanke ist die Zeitachse. Jeder Einzelwert ist ein Standbild, jede Behandlung eine Bewegung. Basenabweichung, Laktat und Chlorid gewinnen ihre Aussagekraft erst im Verlauf, und die Frage lautet nie, ob ein Wert schlecht ist, sondern ob er sich unter der eingeleiteten Maßnahme in die erwartete Richtung bewegt. Eine Blutgasanalyse ohne Vorwert beantwortet deshalb nur die halbe Frage.

Was verändert die Anästhesie?

• Unter kontrollierter Beatmung ist der pCO2 eine eingestellte Größe und keine Antwort des Patienten. Die Kompensationsprüfung bekommt damit eine andere Bedeutung: Sie prüft die Einstellung des Geräts und nicht die Reserve der Atempumpe.
• Bei der Einleitung eines Patienten mit vorbestehender metabolischer Azidose entfällt die Hyperventilation; wer das Atemminutenvolumen nicht entsprechend anhebt, erzeugt innerhalb von Minuten eine schwere Azidämie.
• Große Volumenmengen aus chloridreicher Lösung senken die starke Ionendifferenz und erzeugen eine Azidose ohne jede Grunderkrankung; die Umstellung auf balancierte Kristalloide vermeidet das und war in der größten Einzelstudie mit einem kleinen Vorteil beim kombinierten Nierenendpunkt verbunden.⁹
• Bei der Blutentnahme aus einem arteriellen Zugang entscheidet das verworfene Totraumvolumen über die Gültigkeit der Elektrolyte; zu wenig verworfen bedeutet Verdünnung mit Spüllösung und damit falsch niedriges Bikarbonat und Chlorid.
• In der Aufwachphase beantwortet eine venöse Probe die metabolische Frage, nicht aber die nach der Oxygenierung und nicht die nach einer Hypoventilation bei Restwirkung von Opioiden oder Relaxanzien.³

Wann wird diese Physiologie klinisch sichtbar?

• Der scheinbar normale Befund beim septischen Patienten mit normalem pH-Wert, niedrigem Bikarbonat und niedrigem pCO2, bei dem erst die albuminkorrigierte Anionenlücke die Störung zeigt.
• Die verpasste Erschöpfung bei metabolischer Azidose, erkennbar an einem pCO2 oberhalb des Erwartungswerts, lange bevor die Atemfrequenz fällt.
• Die Intoxikation ohne Anamnese, bei der eine unerklärt erhöhte Anionenlücke und eine erhöhte Osmolücke die einzige frühe Spur sind.
• Die hyperchlorämische Azidose nach langem Eingriff mit großen Volumenmengen, die als Perfusionsstörung fehlgedeutet wird und zu weiterer Volumengabe führt.
• Die falsche Probe, bei der eine Luftblase oder eine lange Liegezeit eine Therapieentscheidung auslöst, die der Patient nicht braucht.
• Die palliative Situation, in der ein Blutgasbefund erhoben wird, ohne dass eine daraus folgende Maßnahme dem Behandlungsziel entspricht; dann ist die sinnvollste Entscheidung, die Untersuchung nicht zu wiederholen.

• Ein normaler pH-Wert bedeute einen unauffälligen Säure-Basen-Haushalt. Zwei gegenläufige Störungen heben sich auf; erst die Einzelgrößen und die korrigierte Anionenlücke decken sie auf.
• Eine venöse Probe sei immer ein ausreichender Ersatz. Für pH-Wert, pCO2 und Bikarbonat besteht gute Übereinstimmung, für den Sauerstoffpartialdruck nicht; bei respiratorischen Fragen und im Schock genügt sie nicht.³
• Eine normale Anionenlücke schließe eine zugeführte Säure aus. Bei einem Albumin von 2 g je Deziliter verschiebt sich der Referenzpunkt um 5 mmol je Liter, und die Störung bleibt ohne Korrektur unentdeckt.^{2, 5}
• Die Zerlegung nach starker Ionendifferenz sei dem klassischen Vorgehen grundsätzlich überlegen. Die albuminkorrigierte Anionenlücke ist ihr praktisch gleichwertig, und die vereinfachte Zerlegung gilt nur zwischen pH 7,30 und 7,50.^{5, 7}
• Ein sinkendes Laktat beweise eine erfolgreiche Behandlung. Laktat ist ein prognostischer Marker und kein validiertes Steuerungsziel; die alleinige Steuerung nach dem Wert fördert die Übertherapie.⁴

Merksätze

• Erst die Probe, dann der Patient. Ein nicht messgültiger Befund darf nicht gedeutet werden.
• Primär ist die Größe, die in Richtung des pH-Werts abweicht. Alles andere ist Antwort, bis die Erwartungsformel etwas anderes sagt.
• Die Anionenlücke wird immer gerechnet und immer um das Albumin korrigiert, 2,5 mmol je Liter je 1 g je Deziliter.
• Das Delta-Verhältnis findet die zweite metabolische Störung: unter 1 zusätzlich hyperchlorämisch, über 2 zusätzlich alkalotisch.
• Basenabweichung und Laktat sind Verlaufsgrößen. Die Frage lautet nicht, ob der Wert schlecht ist, sondern wohin er sich bewegt.

Aufgaben