Treffpunkt Stewart

Zusammenfassung

Ziel der Studie

Entwicklung eines Zwei-Puffer-Modells zur Simulation der Säure-Basen-Eigenschaften des Blutes und zum Vergleich der Anwendung der beiden unterschiedlichen Säure-Basen-Konzepte nach Stewart und nach Siggaard-Andersen.

Methodik

Das Zwei-Puffer-Modell besteht aus verschiedenen wässrigen Lösungen aus Bikarbonat/CO₂ (pCO₂, sCO₂, pK₁), HEPES-Puffer (A_tot, pK_a) und Elektrolyten. Diese wurden benutzt, um aus den unabhängigen Variablen nach Stewart – Differenz der starken Ionen („strong ion difference“, SID), pCO₂ und Gesamtkonzentration der schwachen Säuren (A_tot) – den pH und alle anderen abhängigen Größen (cHCO₃^–, cA^–, BB und BE) zu berechnen und mit der Messung zu vergleichen.

Ergebnisse

Der normale pH (7,408) im Normalpunkt des Zwei-Puffer-Modells ergibt sich aus den Normalwerten von SID (48 mmol/l), pCO₂ (40 mmHg) sowie A_tot (45,2 mmol/l) und wurde in sehr guter Übereinstimmung mit dem gemessenen (7,409±0,001) berechnet. Dies gilt auch für alle berechneten und gemessen pH Werte bei Variation der SID: nichtrespiratorische Alkalose (↑) oder Acidose (↓), des pCO₂:respiratorische Acidose (↑) oder Alkalose (↓) und von A_tot:hyperproteinämische Acidose (↑) oder hypoproteinämische Alkalose (↓) und die Summe der Pufferbasen (BB) ist stets gleich der SID. Und solange A_tot normal ist, sind alle Änderungen ebenfalls gleich und damit BE. Dies gilt jedoch nicht, wenn A_tot vom Normalwert abweicht. Dann entspricht der BE der Differenz zur normalen BB im jeweiligen Referenzpunkt. Während der gemessene pCO₂ im Mittel um 1,74±0,86 mmHg von der Vorgabe abweicht, weicht die aus den gemessenen Ionen (Na, K, Ca, Cl) berechnete SID um −6,18±3,58 mmol/l ab.

Schlussfolgerung

Trotz kontroverser Diskussionen sind die beiden Konzepte nicht so weit voneinander entfernt, wie man vermuten könnte. Während bei Stewart die Analyse von Plasma im Mittelpunkt steht, ist es bei Siggaard-Andersen die Analyse von Blut. Eine Kombination der klassischen Blutgasanalyse (pH, pCO₂, pO₂, sO₂, cHb, BE) und der SIG erscheint daher sinnvoll.

Abstract

Objective

Development of a two-buffer model which simulates the acid-base properties of blood and allows comparison of the different acidbase concepts according to Stewart and to Siggaard-Andersen.

Methods

The two-buffer model consisted of different aqueous solutions of bicarbonate/CO₂ (pCO₂, sCO₂, pK₁), HEPES buffer (A_tot, pK_a) and electrolytes. These were used to calculate the pH from the independent variables according to Stewart – strong ion difference (SID), pCO₂ and total concentration of the weak acids (A_tot) – from which all other dependent variables (cHCO₃^–, cA^–, BB, BE) were obtained and compared with the measured values.

Results

The normal pH (7.408) was calculated from the normal values for SID (48 mmol/l), pCO₂ (40 mmHg) and A_tot (45.2 mmol/l) and agreed perfectly with the measured value (7.409±0.001). This was also valid for all calculated and measured pH values when the SID was varied: non-respiratory alkalosis (↑) or acidosis (↓), pCO₂:respiratory acidosis (↑) or alkalosis (↓) and A_tot:hyperproteinemic acidosis (↑) or hypoproteinemic alkalosis (↓) were varied and the sum of the buffer bases (BB) was always equal to the SID. All changes and hence BE were also equal, providing that A_tot was normal. This was not the case, however, if A_tot was outside the normal range, when BE was then the difference from the normal BB at the respective reference point. Whereas the deviation of the measured pCO₂ was acceptable (1.74±0.86 mmHg), this was not the case for the SID (–6.18±3.58 mmol/l) calculated from the measured ion concentrations (Na, K, Ca, Cl).

Conclusions

Despite controversial discussions, both concepts are much closer than might be expected. Whereas in the Stewart approach the focus of analysis is on plasma, with the Siggaard-Andersen approach it is on blood. Hence, a combined analysis of the blood gases (pH, pCO₂, pO₂, sO₂, cHb, BE) and of the strong ion gap (SIG) may be useful.