Stanovení pO2 v biologických materiálech (arteriální nebo smíšená žilní krev) je základním postupem pro hodnocení oxygenace organismu. Stanovení v arteriální krvi však ukazuje pouze schopnost plic vychytávat kyslík, bez informace o tom, jak je kyslík transportován krví a utilizován tkáněmi.
Preanalytické podmínky
Stanovuje se v kapilární krvi (ušní lalůček, prst, patička u novorozenců, vždy po hyperemizaci), v arteriální krvi, v centrální nebo (lépe) smíšené žilní krvi. Odběr z periferní žíly postrádá jakýkoli smysl a informuje pouze o situaci v dané končetině. Je nutné použít protisrážlivé činidlo (heparin), v případě současného stanovení iontů je nutné použít titrovaný (balancovaný, iontově vyvážený) heparin. Odběr musí být anaerobní, bez bublin, dokonalé promíchání krve s protisrážlivým činidlem je nutností. Analýza je nutná do 15 min od odběru, je-li vzorek uchováván při teplotě +20 až +25 °C. Transport musí být na ledu a pak je stabilita analytu při +4 až +8 °C až 2 h. Některé plastové odběrové nádobky jsou propustné pro krevní plyny a výsledky analýzy mohou být zkreslené.
Metodiky stanovení
Polarografie
Tento princip používají klasické pO2 elektrody,
čipové pO2 elektrody i transkutánní kyslíkové elektrody.
V klasickém uspořádání měří ampérometr proud procházející elektrickým
obvodem. Elektrolyt
poskytuje kontakt mezi katodou a anodou; obsahuje pufr udržující konstantní pH a také chloridy k odstranění stříbrných iontů z roztoku. Katodu pro redukci kyslíku tvoří platinový drát. Membrána propustná pro O2 umožňuje jeho transport ze vzorku ke katodě. Vzorek je v kontaktu s membránou elektrody. Platinová čerň katalyzuje převedení H2O2 na kyslík a vodu v případě neúplné redukce kyslíku. Vrstva AgCl je výsledkem odstranění Ag+ iontů z roztoku při reakci s Cl-. Na stříbrné tyči dochází k anodické oxidaci a vložené přepětí odpovídá redukčnímu potenciálu O2. Polarografie sleduje závislost intenzity proudu a napětí (potenciálu). Vložené přepětí (580 – 650 mV) odpovídá půlvlnovému potenciálu kyslíku a umožňuje selektivně kvantifikovat jeho množství na základě měření intenzity proudu. Katodická redukce probíhá jako kompletní:
O2 + 4H+ + 4e- è 2H2O
nebo neúplná:
O2 + 2H+ + 2e- è H2O2
dokončená na platinové černi (amorfní Pt):
2H2O2 è 2H2O + O2
a kyslík je opět redukován na katodě. Při redukci kyslíku se spotřebovávají volné elektrony, tj. elektrický proud:
I = SenspO2 . pO2 + I0
kde SenspO2 je citlivost pO2 elektrody, pO2 je parciální tlak O2 ve vzorku a I0 je nulový proud procházející obvodem při pO2 = 0 kPa. Zdrojem elektronů je anodická oxidace stříbra.
Clarkova elektroda používaná pro měření kyslíku
v elektrochemických analyzátorech je uspořádána tak, že je od měřící
komůrky oddělena polypropylenovou membránou. Platinový drátek (katoda) je
zataven ve skle, které je chráněno plastovým pláštěm. Stříbrná anoda je ponořena
do fosfátového pufru a mezi elektrody je vloženo přepětí (např. 0,65 V). Kyslík
difunduje membránou do fosfátového pufru (vytékání pufru z elektrody
zabraňuje gumový prstenec) a intenzita proudu spotřebovaného na jeho redukci
odpovídá pO2. Odezva měrné elektrody je lineární a při dvoubodové
kalibraci lze měřit v rozsahu 0 – 100 % kyslíku. Kromě pO2
v krvi lze také měřit kyslík ve směsi plynů (např. při výdechu pacienta).
Kyslíková elektroda má delší životnost než samotný elektrochemický analyzátor.
Odolnost elektrody zajišťují také pozlacené elektrodové kontakty. Kromě
mechanického poškození ji může ohrozit pouze to, když zaschne polypropylenová
membrána. Pak už nelze uvést elektrodu do funkčního stavu.
Čipové pO2 elektrody využívají technologie
hustého filmu . Vrstvy jsou postupně nanášeny na keramickou podložku, přičemž
se materiál vybírá podle svých elektrických 
vlastností (vodič,
izolant). Každá vrstva se nanáší přes specifickou šablonu s dutinami pro čidla
a elektrody. Tloušťka vrstev je 10 – 70 μm. Čip může tvořit až 28 různých
vrstev. Technologie umožňuje do jedné základní vrstvy umístit až 16
elektrodových senzorů pro různé analyty. Čipová kyslíková elektroda se od
klasické liší tím, že má zlatou katodu a je podstatně menší. Proto má spojovací
otvory vrtané laserem. K dispozici jsou i kazety s elektrodami na jedno
použití pro POCT.
Transkutánní kyslíková elektroda je Clarkova polarografická elektroda přizpůsobená k použití na povrchu kůže. V anodě je zabudovaný malý termostatem řízený ohřívač, způsobující překrvení kůže na kterou je přiložen. Transkutánní kyslíkovou elektrodu tvoří m, které jsou obklopené vyhřívanoutři platinové mikrokatody o průměru 15 m obsahující tenkou vrstvuanodou a pokryté teflonovou membránou o tloušťce 25 roztoku elektrolytu. Anoda je vyhřívaná na 45 °C. Elektroda se kalibruje na dva body in vitro. Vlastní měření se pak provádí tak, že se na kůži kápne kapka destilované vody a přiloží se elektroda s adhesivním kroužkem. Přiložení musí být vodotěsné bez vzduchových bublin. Nejčastěji se měření provádí na kůži nad bicepsy. Výstup z transkutánní elektrody je digitální nebo analogický.
Korelaci mezi PtcO2 a PaO2 vykazuje transkutání index, jenž je u novorozenců roven téměř 1,0 , u pediatrických pacientů 0,9, u dospělých mladších jedinců 0,8 a u seniorů 0.6-0,7.
Spektrofotometrie
Oxymetr v elektrochemických analyzátorech měří koncentrace oxyhemoglobinu, deoxyhemoglobinu, celkového hemoglobinu, methemoglobinu, karboxyhemoglobinu (některé registrují také sulfhemoglobin) a % saturace hemoglobinu kyslíkem. Oxymetry mohou měřit jen několik pro analýzu nejdůležitějších vlnových délek nebo poměrně rozsáhlé spektrum až 128 vlnových délek (478 – 672 nm). Základní optický systém sestává ze světelného zdroje, kyvety, hemolyzátoru, optického vlákna a detektoru. Zdrojem světla je obvykle halogenová žárovka vybavená infračerveným (tepelným) filtrem. Kvalitní oxymetry mají ještě druhý světelný zdroj – neonovou žárovku – která slouží ke generování referenčního paprsku pro detekci driftu primárního zdroje a jeho softwarovou korekci. Optickou dráhu paprsku usměrňují čočky. Kyveta ultrazvukového hemolyzátoru je vyhřívaná na 37 °C a hemolýza probíhá pod tlakem 200 kPa. Jednoduchý optický systém obsahuje filtry a fotonku, sofistikovaný systém je vybaven konkávní mřížkou a detektorem diodového pole (až 128 diod).
Pulzní oxymetr získává signál z pulzující arteriální
krve při měření in vivo a tak 
potřebuje měřit saturaci
kyslíkem jen při dvou vlnových délkách a to v červené a infračervené
oblasti. Levný monitor je tak jednoduchý, že ho mohou používat při monitorování
hypoxie i chronici v domácí léčbě. V místě měření je absorpce
konstantní s výjimkou absorpce, která vzniká ze zvětšeného objemu krve
v důsledku arteriální pulzace. Pulzující složka signálu je izolována,
zesílena a filtrována simultánně v červené i infračervené oblasti.
Konstantní (nepulzující) signály, např. z kostí, lipidů, tkání, venózní a
nepulzující arteriální krve jsou sumarizovány a využity k normalizaci
pulzujících signálů. Zdrojem světla jsou dvě světlo emitující diody. Detektorem
je fotonka, která poskytuje proud odpovídající intenzitě dopadajícího světla.
Analogově- digitální převodník převádí signály z filtrů na číslicové signály
ke stanovení saturace kyslíkem v měřené arteriální krvi.
Příbuzná technologie reflektační spektrofotometrie se využívá při měření Sv´O2 (v plícnici) nebo SCVO2 (v horní duté žíle) optickými plícnicovými nebo centrálními žilními katetry. Fibrooptická vlákna na špici katetru emitují a zpětně přijímají monochromatické světlo o 2-3 vlnových délkách. Předností systémů pracujcích s třemi vlnovými hodnotami je nezávislost měření na hodnotě hemoglobinu. Problémem je výskyt artefaktů, pokud optický konec katetru naléhá na cévní stěnu, výsledný signál ukazuje zkreslenou hodnotu SpO2 85-90%.
Fluorimetrie
Optody využívající fluorimetrického principu detekce se
používají zejména v analyzátorech POCT v práci rychlé záchranné
služby. Senzor pO2 obsahuje fosforeskující barvivo rozpuštěné
v PVC membráně. Barvivo (NPT7) tvoří komplex porfyrinu s paladiem a
přístroj detekuje zhášení fosforescence způsobené kyslíkem.
Intraarteriální optody , které jsou součástí speciálních
arteriálních kanyl, umožňují kontinuální on line měření krevních plynů PaO2
a PaCO2 spolu s pH krevním tlakem (systém PARATREND
7). Širšímu rozšíření jinak perspektivní technologie dosud brání vysoká cena.
Referenční metoda
Ke stanovení kyslíku v krvi je z r. 1976 . Kyslík vázaný v krvi se uvolní tím, že se oxyhemoglobin převede na methemoglobin. Kyslík na uhlíkových zrnech přechází při 1120 °C na CO a dále na CO2 při 300 °C za katalýzy CuO. Oxid uhličitý se stanovuje v prostředí BaCl2. Přitom vzniká BaCO3 a uvolněné H+ ionty se titrují roztokem hydroxidu sodného s definovanou koncentrací. Nepřesnost metody je 0,65 %.
Interpretační poznámky se vztahem k analytice
Kontaminace vzorku vzduchem (bublinami) vede k ekvilibraci mezi krví a vzduchem a pO2 se zvyšuje (pokud není pO2 ve vzorku extrémně vysoké). Diluce vzorku tekutým antikoagulačním činidlem také zvyšuje pO2.
Další informace
Postupy pro hodnocení vnitřního prostředí
Petr Štern (2008-07-09)