artikel
Inleiding
De alveolaire-arteriële (A-a)-zuurstofgradiënt geeft het verschil weer tussen de partiële druk van zuurstof in de alveoli en de partiële druk van zuurstof in het bloed. Deze gradiënt kan onder andere bij longaandoeningen toegenomen zijn. Wij beschrijven een 41-jarige patiënte met buikpijn als belangrijkste symptoom van een acute pneumonie, bij wie berekening van de A-a-zuurstofgradiënt vroegtijdig had kunnen bijdragen aan het stellen van de juiste diagnose. Daarnaast presenteren we een nomogram dat een gemakkelijke en snelle interpretatie van de A-a-zuurstofgradiënt mogelijk maakt.
Ziektegeschiedenis
Patiënt A, een 41-jarige vrouw, werd door de huisarts ingestuurd vanwege de verdenking op een acute cholecystitis. De vrouw had een blanco voorgeschiedenis en gebruikte geen medicatie. Zij gaf aan sinds 1 dag progressieve pijn te hebben midden bovenin de buik die toenam bij diep doorzuchten en die uitstraalde naar de rug. Ze had koorts tot 39˚C gehad, ze was misselijk en braakte. De tractusanamnese leverde, met name wat betreft de tractus respiratorius, geen bijzonderheden op.
Bij lichamelijk onderzoek zagen we een evident zieke vrouw die tachypnoïsch was met een ademfrequentie van 24/min, een saturatie van 99% en een temperatuur van 38,7˚C. Haar bloeddruk bedroeg 110/60 mmHg en polsfrequentie was 115/min. Onderzoek van hart en longen was niet afwijkend. Het abdomen was soepel. Er bestond drukpijn in epigastrio en rechts bovenin de buik.
Differentiaaldiagnostisch werd gedacht aan een acute cholecystitis, gastritis, pancreatitis en hepatitis, waarvoor een echo van het abdomen werd aangevraagd. In eerste instantie werd een acute pneumonie minder waarschijnlijk geacht, gezien de afwezigheid van pulmonale symptomen in de anamnese en bij lichamelijk onderzoek. De pijn bij diepe inspiratie werd geduid als diafragmaprikkeling door een hoog-abdominaal ontstekingsproces, de tachypneu als secundaire hyperventilatie. Het sepsisprotocol werd ingezet.
Analyse van de arteriële bloedgaswaarden liet een metabole acidose en een respiratoire alkalose zien (tabel). Laboratoriumonderzoek liet geen afwijkingen zien behoudens een leukocytose (23,1 x 109/l; referentiewaarde: 4,0-11,0 x 109/l) en een verhoogd CRP (80, referentiewaarde: < 5 mg/l).
In afwachting van de echo ontstonden in de loop van een aantal uren lichte hoest- en kortademigheidsklachten, waarbij de zuurstofsaturatie daalde tot 83%. Er werd alsnog een thoraxfoto aangevraagd. Hierop was een infiltraat met volumeverlies van de rechter onderkwab te zien (figuur 1). Op grond van deze bevinding werd de diagnose ‘acute pneumonie’ gesteld. De echo van het abdomen liet geen afwijkingen zien.
Patiënte werd opgenomen en behandeld met intraveneuze antibiotica. Na 10 dagen werd zij in goede conditie uit het ziekenhuis ontslagen.
Beschouwing
De A-a-zuurstofgradiënt helpt om te bepalen of de ventilatie van een patiënt in overeenstemming is met de mate van oxygenatie. Een verhoogde A-a-zuurstofgradiënt wijst per definitie op een probleem in de zuurstofoverdracht van de longen (alveoli) naar het bloed (arteriën) en treedt op bij een diffusiestoornis of ventilatie-perfusiemismatch door dode-ruimteventilatie of fysiologische shunt. Deze kan ook worden gevonden bij een diepe anemie.1 Uiteraard stijgt de gradiënt ook bij rokers en patiënten met een chronische longziekte. Bij een zuivere hypo- of hyperventilatie is er niets aan de hand met de longen en is de A-a-zuurstofgradiënt normaal.2
Berekening De A-a-zuurstofgradiënt kan met een formule worden berekend met behulp van de waarden van de P a O2 en de P a CO2 , die verkregen kunnen worden uit de arteriële bloedgasanalyse (zie uitlegkader).2
Referentiewaarden De verwachte A-a-zuurstofgradiënt is afhankelijk van de leeftijd en kan onder standaardcondities (op zeeniveau en bij een atmosferische druk van 760 mmHg (= 110,33 kPa)) met de volgende formule worden geschat: A-a-zuurstofgradiënt (in kPa) = (2,5 + 0,21 x leeftijd in jaren) / 7,5.2
Interpretatie Door de berekende A-a-zuurstofgradiënt van een patiënt te vergelijken met zijn of haar verwachte waarde krijgt men een indruk over de mate waarin er een probleem bestaat met de zuurstofoverdracht. De A-a-zuurstofgradiënt van onze patiënt, berekend op basis van de uitslag van haar arteriële bloedgaswaarden, was 5,4 kPa, terwijl de verwachte waarde op basis van haar leeftijd 1,5 kPa bedroeg. Voor een relatief jonge vrouw die niet rookt en geen pre-existente longafwijkingen heeft, spreken we van een fors toegenomen A-a-zuurstofgradiënt.
Nomogram Voor een eenvoudigere interpretatie van de A-a-zuurstofgradiënt stelden wij een nomogram op (figuur 2). Dit nomogram maakt het mogelijk om per leeftijdscategorie de reële A-a-zuurstofgradiënt te schatten ten opzichte van de normale A-a-gradiënt. Bij deze interpretatie wordt de gemeten P a CO2 -waarde van de patiënt vergeleken met de P a CO2 -waarde die op basis van de gemeten P a O2 -waarde van de patiënt was te verwachten. Hoe lager de gemeten P a CO2 -waarde is ten opzichte van de verwachte P a CO2 -waarde, hoe groter de toename van de A-a-gradiënt zal zijn.
Het nomogram gaat uit van een ingeademde zuurstoffractie (F i O2 ) van 0,21. Wanneer het nomogram gebruikt wordt bij een patiënt die extra zuurstof toegediend krijgt, zal het nomogram een onderschatting van de werkelijke A-a-zuurstofgradiënt geven. Wanneer namelijk de zuurstoffractie in de ingeademde lucht stijgt, stijgt de P A O2 (alveolaire zuurstofspanning) disproportioneel ten opzichte van de P a O2 (arteriële zuurstofspanning) waardoor de A-a-zuurstofgradiënt toeneemt.2,4
Klinische toepassingen Het is bij elke beoordeling van bloedgaswaarden gewenst om de P a CO2 -waarde in relatie tot de P a O2 -waarde te beoordelen. Berekening van de A-a-zuurstofgradiënt is het meest van belang bij patiënten met een hoge ademfrequentie en een niet afwijkende P a O2 -waarde.
De A-a-zuurstofgradiënt is vooral van diagnostisch belang zoals de ziektegeschiedenis van de patiënt laat zien. Daarnaast wordt in de literatuur een relatie tussen de A-a-zuurstofgradiënt en de ernst van longaandoeningen beschreven. Zo correleert de A-a-zuurstofgradiënt sterk met de ‘pneumonia severity index’ (PSI) die gebruikt wordt voor het inschatten van de ernst van een ‘community acquired’ pneumonie (CAP) en lijkt de A-a-zuurstofgradiënt de klinische uitkomsten, de opnameduur en de overleving net zo goed te voorspellen als de PSI.5 Ander onderzoek laat zien dat de A-a-zuurstofgradiënt van diagnostisch belang is bij het stellen van de diagnose ‘longembolie’ en tevens correleert met de ernst van de longembolie.6,7
Conclusie
De ziektegeschiedenis van patiënt A onderstreept de diagnostische waarde van de alveolaire-arteriële-zuurstofgradiënt. Met behulp van het in dit artikel beschreven nomogram is de interpretatie van de A-a-zuurstofgradiënt snel en gemakkelijk. In de toekomst kan er wellicht meer gebruik worden gemaakt van dit waardevolle hulpmiddel.
Uitleg
Alveolaire-arteriële zuurstofgradiënt De A-a-zuurstofgradiënt kan worden berekend aan de hand van de volgende formule:
A-a-zuurstofgradiënt = alveolaire zuurstofspanning (P A O2 ) – arteriële zuurstofspanning (P a O2 )
Waarbij:
P A O2 = resultaat alveolaire gasvergelijking
= (F i O2 x [P atm – P H2O]) – P a CO2 / R*
*Hierbij is:
F i O2 = ingeademde zuurstoffractie (0,21 op zeeniveau)
P atm = atmosferische druk (760 mmHg op zeeniveau ≈ 101 kPa)
P H2O = partiële waterdruk (47 mmHg bij 37 graden ≈ 6,3 kPa)
R = respiratoire quotiënt (0,8 bij ‘steady state’)
De A-a-zuurstofgradiënt kan onder standaardcondities (bij atmosferische druk op zeeniveau) worden berekend met de volgende formule: A-a-zuurstofgradiënt (in kPa) = 20 - (P a CO2 / 0,8) - P a O2 .
Leerpunten
De alveolaire-arteriële(A-a)-zuurstofgradiënt geeft het verschil weer tussen de partiële druk van zuurstof in de alveoli en de partiële druk van zuurstof in het bloed.
Een verhoogde A-a-gradiënt wijst op een probleem in de zuurstofoverdracht in de longen en treedt op bij een diffusiestoornis of ventilatie-perfusiemismatch.
Bij een zuivere hypo- of hyperventilatie is de A-a-zuurstofgradiënt niet afwijkend.
Door de berekende A-a-zuurstofgradiënt van een patiënt te vergelijken met de verwachte waarde ontstaat een indruk over de mate waarin er een probleem is met de zuurstofoverdracht in de longen.
De A-a-zuurstofgradiënt kan snel en gemakkelijk geïnterpreteerd worden met behulp van een nomogram.
Literatuur
Ryan JM, Hickam JB. The alveolar-arterial oxygen pressure gradient in anemia. J Clin Invest. 1952;31:188-91 Medline. doi:10.1172/JCI102589
Mellemgaard K. The alveolar-arterial oxygen difference: its size and components in normal man. Acta Physiol Scand. 1966;67:10-20 Medline. doi:10.1111/j.1748-1716.1966.tb03281.x
Nun JF. Nunn’s Applied Respiratory Physiology. Fourth edition. Stoneham: Butterworth-Heinemann; 1993.
Allingham JD. A clinically oriented nomogram for the derivation and interpretation of alveolar-arterial oxygen gradients. Ann Emerg Med. 1980;9:323-6 Medline. doi:10.1016/S0196-0644(80)80069-2
Moammar MQ, Azam HM, Blamoun AI, et al. Alveolar-arterial oxygen gradient, pneumonia severity index and outcomes in patients hospitalized with community acquired pneumonia. Clin Exp Pharmacol Physiol. 2008;35:1032-7 Medline. doi:10.1111/j.1440-1681.2008.04971.x
McFarlane MJ, Imperiale TF. Use of the alveolar-arterial oxygen gradient in the diagnosis of pulmonary embolism. Am J Med. 1994;96:57-62 Medline. doi:10.1016/0002-9343(94)90116-3
Jones JS, Neff TL, Carlson SA. Use of the alveolar-arterial oxygen gradient in the assessment of acute pulmonary embolism. Am J Emerg Med. 1998;16:333-7 Medline. doi:10.1016/S0735-6757(98)90121-8
Artikelinformatie
Citeer dit artikel als
Het concept van de alveolo-arteriële zuurstofgradiënt
De casus die in het artikel "Belang van de alveolaire-arteriële zuurstofgradiënt" van Weinans et al. (NTvG 2012;156:861-84;A4482) wordt besproken is een mooie illustratie van de toepassing van deze gradiënt bij de interpretatie van de arteriële bloedgaswaarden.
De definitie van de alveolo-arteriële zuurstofgradiënt, P(A-a)O2, als ‘het verschil tussen de partiële druk van O2 in de alveoli en de partiële druk in het bloed’ is echter enigszins verwarrend. Bij een ventilatie-perfusiestoornis (de meest voorkomende gaswisselingsstoornis) is namelijk geen sprake van ‘de’ alveolaire zuurstofdruk. Deze varieert afhankelijk van de ventilatie-perfusie (V/Q)-ratio: in alveoli met een hoge V/Q-ratio is de PO2 hoog, in alveoli met een lage V/Q-ratio is de PO2 laag. De alveolaire PO2 in de gebruikte vergelijking is de ‘ideale’ alveolaire PO21: de hypothetische alveolaire PO2 die zou bestaan wanneer de long een perfecte gaswisselaar is en de arteriële PCO2 gelijk is aan de gemeten waarde. In dat hypothetische geval is de alveolaire PO2 gelijk aan de arteriële. Een lagere arteriële PO2 dan de ‘ideale’ alveolaire waarde duidt dus op een intrapulmonale gaswisselingsstoornis.
Joost van den Aardweg, longarts, MCA