Ilttransport

Levering og forbrug af ilt ved anæmi, hypoksi, lav minutvolumen og sepsis.

Weiskopfs udgangsværdier hos 23 raske frivillige: cardiac index 3,05 L/min/m², SvO₂ 77,1 %, ekstraktion 23 %, laktat 0,77 mmol/L. Modellen giver DO₂ 13,7 mL/kg/min mod publicerede 13,5 og SvO₂ 77,1 % — tabellen reproduceres, hvilket er kontrollen af, at enhederne er rigtige.

DO₂/VO₂-planet. Skråningen har ekstraktionskapacitetens hældning og slutter i hjørnet ved kritisk DO₂; til højre for hjørnet styres forbruget af behovet og ikke af leveringen. Det tonede felt er den leveringsafhængige zone, det smalle bånd Roncos målte kritiske interval hos mennesker. Ligger punktet på skråningen, er den lodrette strækning op til plateauet iltunderskuddet. Skalaen er fast med vilje, så forvalgene kan sammenlignes med hinanden.

Iltlevering mod hæmoglobin ved aktuel minutvolumen og saturation. Den vandrette linje er denne patients kritiske DO₂, og skæringen er det kritiske hæmoglobin. De stiplede kurver er den samme patient med 0,6 og 1,5 gange minutvolumen, med hver sine skæringer. Stregerne langs nederkanten er transfusionsstudiernes tærskler, som ikke flytter sig, når patientens gør det.

Kritisk hæmoglobin

34g/L

Margin: 3,64 ×
Kritisk DO₂: 263 mL/min
Pr. kilo: 3,75 mL/kg/min

Iltlevering

956DO₂ mL/min

Pr. kilo: 13,7 mL/kg/min
Arterielt indhold: 173,8 mL/L
Bundet til hæmoglobin: 170,7 mL/L
Opløst i plasma: 3,1 mL/L

Forbrug og ekstraktion

77,1SvO₂ %

VO₂: 210 mL/min
Pr. kilo: 3,00 mL/kg/min
Krævet ekstraktion: 22,0 %
Faktisk ekstraktion: 22,0 %

Forbruget styres af behovet og ikke af leveringen: marginen er 3,64 gange tærsklen. Patienten bliver først leveringsafhængig ved 34 g/L, alt andet uændret.

Hæmoglobin130 g/LEn transfusionsenhed hæver omkring 10 g/L, så beslutningen træffes i praksis i tiere. Den øvre grænse er den højeste værdi, der er målt hos en rask voksen — Everestbestigernes 193 g/L i gennemsnit.Arteriel saturation98 %Det, pulsoximeteret og blodgassen leverer. Hele det dokumenterede menneskelige spænd er inden for skyderen: 34 % er det laveste, der nogensinde er målt hos et vågent menneske på omgivende luft.Minutvolumen5,5 L/minMed kompensationen slået til er dette værdien ved Hb 130 g/L, og den faktiske minutvolumen står i aflæsningen ved siden af.Iltbehov3,0 mL/kg/minHvile er omkring 3,0 mL/kg/min. Feber lægger cirka 10 % oven i pr. grad og kulderystelser næsten det tredobbelte, mens hypotermi med sedation trækker ned mod 2,0.Ekstraktionskapacitet80 %Den højeste ekstraktionsratio vævet klarer. Ronco målte 0,80 hos ikke-septiske og 0,74 hos septiske patienter. Det er den eneste skyder uden modstykke i en journal.Legemsvægt70 kgFindes, fordi litteraturens tærskler alle er angivet pr. kilo. VO₂ følger den fedtfri masse og ikke totalvægten, så tallet pr. kilo er systematisk misvisende i den øvre del af intervallet.

Hjertet kompensererFra: minutvolumen står stille uanset hæmoglobin — den betablokerede, den sederede, den aortastenotiske. Til: den følger Weiskopfs potenslov hos raske frivillige, med loft ved 12 L/min.

Indlæser modellen…

Modellen

Blodets iltindhold er hæmoglobinets last plus det, der er fysisk opløst i plasma. Enhederne er SI hele vejen igennem, og hæmoglobinet står i g/L, hvilket ikke er en smagssag: skrives CaO₂ i mL/dL, kræver leveringen en faktor 10, og netop den faktor er den hyppigste fejlkilde, når nogen kontrolregner mod en lærebog. Hüfners tal er sat til 1,34 mL O₂ pr. gram, hvilket er det, der måles in vivo; 1,39 er den teoretiske værdi for rent HbA₀, og forskellen er fire procent på hvert eneste DO₂-tal i hele simuleringen.

Leveringen er indholdet gange flowet. To tal, der hver for sig kan se normale ud, danner et produkt, som ikke kan aflæses af nogen af dem alene — det er hele grunden til, at simuleringen findes. Det opløste led angives for sig, fordi det er 3,1 af 173,8 mL/L i normaltilfældet: hundrede procent ilt lægger otte mL pr. liter oven i, mens firs gram hæmoglobin er hundrede værd.

Saturationen er inputparameter, og ilttrykket udledes, ikke omvendt. Klinisk fordi saturationen er det, pulsoximeteret og blodgassen leverer; modelmæssigt fordi PaO₂ kun går ind i det opløste led. Udledningen sker med Severinghaus' standardkurve og dens eksakte inverse via Cardanos formel — ingen iteration, ingen toleranceparameter. Kurvens position står stille med vilje: pH, temperatur og 2,3-DPG hører til simuleringen iltdissociationskurven.

Sammenhængen mellem levering og forbrug er bifasisk med et loft for ekstraktionen og ikke en blød mætningskurve. Cain viste i 1977, at andelen af opretholdt VO₂ følger en lineær sammenhæng mod DO₂, uanset om manglen er anæmisk eller hypoksisk, og Ronco målte hjørnet direkte i mennesker i 1993. En min-konstruktion gengiver præcis den geometri og giver desuden kritisk DO₂ i lukket form. En logistisk udglatning ville have set smukkere ud og skjult, at hjørnet er hele pointen.

Den blandvenøse saturation er implicit: det opløste led står på begge sider af lighedstegnet, fordi CvO₂ indeholder PvO₂, og PvO₂ er en funktion af SvO₂. Modellen løser det med to gennemløb. At springe korrektionen over giver 0,5 til 1,6 procentpoints fejl afhængigt af tilfældet, hvilket er mere end forskellen mellem en normal SvO₂ og en, der ligger på grænsen, i en diskussion om Rivers' mål.

Hjertets kompensation er et valg og ikke en automatik. Eksponenten 0,65 er målt: Weiskopf fandt cardiac index 3,05 L/min/m² ved Hb 129,5 g/L og 5,71 ved 49,5 hos 32 vågne, hvilende frivillige. At kompensationen er en knap, er den kliniske tese — Cain slukkede det samme respons med propranolol hos hund, og Villanuevas cirrosepatienter får ikke-selektive betablokkere for deres varicer. Potensloven har et loft ved 12 L/min, som er skyderens eget maksimum: uden loft giver den 46 L/min ved Hb 5 g/L og sletter da det kritiske hæmoglobin helt.

Kritisk hæmoglobin er den aflæsning, simuleringen findes for. Med kompensationen slået fra findes den i lukket form; med den slået til afhænger minutvolumen selv af hæmoglobinet, og svaret søges da med bisektion. Mangler den helt — den opløste ilt rækker alene — vises en streg og ikke et negativt tal, og ligger den uden for skyderens område, skrives den som under eller over i stedet for som en værdi, du kan indstille.

CaO₂ = 1,34 · Hb · SaO₂ + 0,03 · PaO₂ [mL O₂/L], Hb i g/LDO₂ = CO · CaO₂ VO₂(behov) = vægt · behovVO₂ = min( VO₂(behov) , ERmax · DO₂ )DO₂krit = VO₂(behov) / ERmax margin = DO₂ / DO₂kritSvO₂ = ( CaO₂ − VO₂/CO − 0,03 · PvO₂ ) / (1,34 · Hb)P³ + 150·P = 23400 · S/(1 − S) (Severinghaus; den inverse via Cardano)Hbkrit = ( VO₂(behov)/(ERmax · CO) − 0,03 · PaO₂ ) / (1,34 · SaO₂)CO(Hb) = min( 12 ; CO₀ · (130/Hb)^0,65 )

Tips

Tag Hyperdynamisk septisk shock og læs iltleveringen pr. kilo: 10,4 mL/kg/min, altså normalt — og marginen alligevel 0,99. Tag derefter Ekstrem højde, 8 400 m: saturation 54 % og næsten normal levering. En normal DO₂ udelukker ingenting, og en lav saturation beviser ingenting. Begge fejl bliver begået.
I Øvre GI-blødning ved tærsklen trækker du Minutvolumen fra 6,8 til 4,5 L/min — ikke-selektiv betablokade. Kritisk hæmoglobin flytter sig fra 34 til 52 g/L, uden at hæmoglobinet har rørt sig. Det er den samme manøvre, Cain lavede med propranolol på hund i 1977.
I Hyperdynamisk septisk shock trækker du Ekstraktionskapacitet fra 40 op til 80 %. Intet i blodet ændrer sig — leveringen bliver stående på 10,4 mL/kg/min — men kritisk hæmoglobin falder fra 86 til 42 g/L. Tærsklen sidder i vævet, ikke i posen.
Slå Hjertet kompenserer til med Rask voksen i hvile. Den nederste kurve skifter form fra ret linje til konkav, og det kritiske hæmoglobin falder fra 34 til under 30 g/L. Slå så den samme knap til i Kardiogent shock, og overvej, om netop det hjerte kan gøre det, knappen påstår.
Læs Opløst i plasma i Rask voksen i hvile: 3,1 af 173,8 mL/L. Træk Arteriel saturation til 100 %, og det opløste led bliver 8,6. Træk derefter Hæmoglobin til 50 g/L — indholdet er 75,6 mL/L med hundrede procent ilt, mod 173,8 med normalt blod og luft. Ilten redder ingen fra anæmi.
Tag Kardiogent shock og læs SvO₂: 53,6 % trods hæmoglobin 128 g/L og margin 1,74. Læg Reinharts syv procentpoint til, og journalen ville have vist ScvO₂ omkring 61 %. Modellen beregner den blandvenøse; det er den centralvenøse, der måles, og forskellen er den mellem at nå og at ramme ved siden af et mål.

Forenklinger. Transfusionsstudierne målte ikke det, modellen beregner, og det er den vigtigste begrænsning. TRICC, Villanueva, TRISS og MINT sammenlignede overlevelse, ikke iltlevering. Udfaldene blev lige så meget drevet af transfusionens skader — TRALI, TACO, immunmodulation — og hos Villanueva af, at portatrykket steg i den liberale arm, som af leveringen. En model, der kun beregner levering, vil altid foreslå mere blod, end studierne understøtter: i det septiske forvalg lukker den underskuddet, hvis du trækker hæmoglobinet til 100 g/L, og TRISS viste, at den manøvre ikke ændrede dødeligheden hos 998 patienter. Begge dele kan være sande. Modellen er global, mens patienten er regional: den beregner ét eneste tal for hele kroppen, og ingen patient tager skade af et gennemsnit. Myokardiet ekstraherer allerede 60–75 % i hvile og har dermed næsten ingen ekstraktionsreserve — det er det organ, der er helt overladt til flow og indhold, og modellen ser det ikke. Ranucci fandt nyreskade efter koronarkirurgi under en DO₂ langt over det niveau, hvor hele kroppen bliver anaerob; organer tager skade, før kroppen gør det, og den afstand kan modellen ikke bygge bro over. Ekstraktionskapaciteten kan ikke måles og er den eneste skyder uden modstykke i en journal. Koblingen til sepsis er desuden omstridt: De Backer viste, at 48 % af de små kar var perfunderede ved svær sepsis mod 90 % hos raske, men Ronco fandt ingen forskel i kritisk DO₂ eller maksimal ekstraktion mellem septiske og ikke-septiske patienter. Oversættelsen fra perfunderede kapillærer til en global ekstraktionskapacitet er modellens egen, ikke litteraturens. Modellen lader dig sænke kapaciteten; den beviser ikke, at du har ret. Der beregnes ingen laktat, med vilje: laktat afhænger lige så meget af elimination som af produktion, og en stor del af hyperlaktatæmien ved sepsis er adrenergt drevet aerob glykolyse og ikke iltmangel. Modellen angiver et underskud i mL/min og stopper dér. Blodet i posen er ikke blodet i karret — lagrede erytrocytter har tømt deres 2,3-DPG og er stivere, så aritmetikken lover en stigning, som cellerne ikke nødvendigvis leverer med det samme. Der findes ingen tidsakse og intet volumen: alle skydere virker øjeblikkeligt, hæmoglobinet stiger først efter udligning og slet ikke under en igangværende blødning, og en væskebolus fortynder hæmoglobinet, før den hæver minutvolumen. Dissociationskurven står stille. Saturationen er inputparameter og ikke en følge af pH, temperatur og 2,3-DPG; Grocotts bestigere havde SaO₂ 54 % ved PaO₂ 24,6 mmHg, mens standardkurven giver 28,5, og hele forskellen er respiratorisk alkalose med pH 7,53. Ved saturation 100 % har Severinghaus' ligning en pol, og modellen klipper dér mod PaO₂ 286 mmHg. Dyshæmoglobiner mangler helt: ved kulilteforgiftning viser pulsoximeteret 99 %, mens indholdet kan være halveret, og modellen tror på den saturation, du taster ind. Ingen diffusion og ingen heterogenitet — Cain viste, at forbruget blev begrænset ved et blandvenøst PO₂ på 45 Torr ved anæmi, men først ved 17 ved hypoksisk hypoksi, mens modellen behandler al DO₂ som ligeværdig. Ingen reflekser: minutvolumen rører sig ikke af sig selv, medmindre du slår kompensationen til, og kompensationen er en potenslov tilpasset 32 vågne, hvilende, euvolæmiske raske frivillige, hvor volumen blev holdt konstant med albumin. Den gælder ikke den blødende, den sederede, den aortastenotiske eller den septiske, og dens loft ved 12 L/min er modellens egen beslutning og ikke Weiskopfs måling. Hyperbar ilt ligger uden for, fordi ilttrykket udledes af saturationen, og loftet er omgivelsestrykkets. Endelig er alt dette en voksenmodel: børn, gravide og fostre har andre hæmoglobiner, andre kurver og andre normalværdier, og intet her er valideret for dem.

Modellen bygger på

Cain SM. Oxygen delivery and uptake in dogs during anemic and hypoxic hypoxia. J Appl Physiol Respir Environ Exerc Physiol 1977.
Severinghaus JW. Simple, accurate equations for human blood O2 dissociation computations. J Appl Physiol 1979.
Archie JP Jr. Mathematic coupling of data: a common source of error. Ann Surg 1981.
Ralley FE m.fl. The effects of shivering on oxygen consumption and carbon dioxide production in patients rewarming from hypothermic cardiopulmonary bypass. Can J Anaesth 1988.
Reinhart K m.fl. Comparison of central-venous to mixed-venous oxygen saturation during changes in oxygen supply/demand. Chest 1989.
Ronco JJ m.fl. Identification of the critical oxygen delivery for anaerobic metabolism in critically ill septic and nonseptic humans. JAMA 1993.
Manthous CA m.fl. Effect of cooling on oxygen consumption in febrile critically ill patients. Am J Respir Crit Care Med 1995.
Weiskopf RB m.fl. Human cardiovascular and metabolic response to acute, severe isovolemic anemia. JAMA 1998.
Hébert PC m.fl. A multicenter, randomized, controlled clinical trial of transfusion requirements in critical care (TRICC). N Engl J Med 1999.
Rivers E m.fl. Early goal-directed therapy in the treatment of severe sepsis and septic shock. N Engl J Med 2001.
De Backer D m.fl. Microvascular blood flow is altered in patients with sepsis. Am J Respir Crit Care Med 2002.
Reinhart K m.fl. Continuous central venous and pulmonary artery oxygen saturation monitoring in the critically ill. Intensive Care Med 2004.
Ince C. The microcirculation is the motor of sepsis. Crit Care 2005.
Ranucci M m.fl. Oxygen delivery during cardiopulmonary bypass and acute renal failure after coronary operations. Ann Thorac Surg 2005.
Grocott MPW m.fl. Arterial blood gases and oxygen content in climbers on Mount Everest. N Engl J Med 2009.
Villanueva C m.fl. Transfusion strategies for acute upper gastrointestinal bleeding. N Engl J Med 2013.
Vincent JL, De Backer D. Circulatory shock. N Engl J Med 2013.
Holst LB m.fl. Lower versus higher hemoglobin threshold for transfusion in septic shock (TRISS). N Engl J Med 2014.
Carson JL m.fl. Restrictive or liberal transfusion strategy in myocardial infarction and anemia (MINT). N Engl J Med 2023.
Roubinian NH, Carson JL. Acute myocardial infarction and blood transfusion: lessons learned from animal models and clinical studies. Blood Transfus 2023.

← Alle simuleringer