Khí máu là gì? Các công bố nghiên cứu khoa học về Khí máu

Định nghĩa và ý nghĩa lâm sàng

Khí máu động mạch (arterial blood gas – ABG) là xét nghiệm đo lường pH, áp suất riêng phần của oxy (pO₂) và cacbonic (pCO₂), cùng nồng độ bicarbonate (HCO₃⁻) trong mẫu máu động mạch. Xét nghiệm này phản ánh trạng thái cân bằng acid-base và trao đổi khí tại phổi và thận, giúp đánh giá chức năng hô hấp, phát hiện nhanh các rối loạn toan kiềm cấp và mạn tính.

Ý nghĩa lâm sàng của khí máu rất quan trọng trong quản lý bệnh nhân nặng, đặc biệt ở phòng cấp cứu và đơn vị chăm sóc tích cực (ICU). Giá trị ABG hỗ trợ quyết định điều chỉnh thông khí cơ học, hướng dẫn liệu pháp oxy, bù đệm hoặc kiềm hóa và theo dõi hiệu quả điều trị.

Khí máu còn được dùng trong chẩn đoán và phân loại hội chứng toan chuyển hóa, toan hô hấp, kiềm chuyển hóa và kiềm hô hấp, đồng thời giúp phát hiện tình trạng suy hô hấp cấp/mạn qua chỉ số pO₂ và tỉ lệ PaO₂/FiO₂.

Thành phần đo lường

Xét nghiệm ABG bao gồm các chỉ số cơ bản sau:

• pH: mức độ acid-base, bình thường 7,35–7,45.
• pCO₂: áp suất riêng phần CO₂, bình thường 35–45 mmHg, đánh giá hiệu quả thải CO₂ qua phổi.
• pO₂: áp suất riêng phần O₂, bình thường 80–100 mmHg, phản ánh khả năng oxy hóa máu.
• HCO₃⁻: nồng độ bicarbonate, bình thường 22–26 mmol/L, chỉ số bù chuyển hóa qua thận.
• SaO₂: độ bão hòa oxy của hemoglobin, ≥95 %.

Ngoài ra, một số máy phân tích hiện đại còn cung cấp thông tin về:

• Base Excess (BE): cho biết dư hay thiếu base, bình thường –2 đến +2 mmol/L.
• Lactate: chỉ số thiếu oxy mô, bình thường 0,5–1 mmol/L.
• Ionized Calcium (Ca²⁺): phản ánh tình trạng điện giải, bình thường 1,12–1,32 mmol/L.

Thông số	Giá trị bình thường
pH	7,35–7,45
pCO₂ (mmHg)	35–45
pO₂ (mmHg)	80–100
HCO₃⁻ (mmol/L)	22–26
SaO₂ (%)	≥95

Phương pháp lấy mẫu và xử lý

Mẫu máu động mạch thường được lấy từ động mạch quay (radial artery), ít khi dùng động mạch đùi hoặc động mạch cảnh. Trước khi chọc, cần đánh giá tuần hoàn ngoại vi bằng thử nghiệm Allen để đảm bảo tuần hoàn bàng hệ.

Quy trình lấy mẫu:

• Sát khuẩn da tại vị trí chọc và đeo găng tay vô khuẩn.
• Dùng kim tiêm heparin hóa (1.000 IU/mL), lấy 1–2 mL máu, tránh tạo bọt khí.
• Nhanh đóng nắp ống và lắc nhẹ để phân phối heparin đều.

Xử lý mẫu:

1. Bảo quản ống mẫu ở nhiệt độ 0–4 °C.
2. Phân tích trong vòng 15 phút để tránh sai số do CO₂ khuếch tán.
3. Hiệu chuẩn và điều chỉnh theo nhiệt độ mẫu nếu khác 37 °C.

Công thức và chỉ số toán học

Phương trình Henderson–Hasselbalch mô tả mối quan hệ giữa pH, pCO₂ và HCO₃⁻:

$pH = pK_a + \log\frac{[HCO_3^-]}{0.03 \times pCO_2}$

Trong đó pK_a của carbonic là 6,1. Công thức này giúp xác định nồng độ HCO₃⁻ từ pH và pCO₂ hoặc ngược lại.

• Base Excess (BE):
  $BE = [HCO_3^-] - 24$ đánh giá lượng base dư hoặc thiếu.
• Tỉ lệ PaO₂/FiO₂:
  $P/F = \frac{PaO_2}{FiO_2}$ để phân tầng suy hô hấp (ARDS).

Giá trị bình thường và giải thích

Giá trị pH động mạch bình thường dao động trong khoảng 7,35–7,45. pH < 7,35 cho thấy tình trạng toan, pH > 7,45 biểu hiện kiềm. Đánh giá đồng thời nồng độ pCO₂ và HCO₃⁻ giúp phân loại rối loạn acid-base:

• Toan hô hấp: pH < 7,35 kèm pCO₂ > 45 mmHg. Thận đáp ứng bằng bù chuyển hóa tăng HCO₃⁻.
• Kiềm hô hấp: pH > 7,45 kèm pCO₂ < 35 mmHg. Thận bù bằng tăng thải HCO₃⁻.
• Toan chuyển hóa: pH < 7,35 kèm HCO₃⁻ < 22 mmol/L. Hô hấp bù bằng tăng thông khí giảm pCO₂.
• Kiềm chuyển hóa: pH > 7,45 kèm HCO₃⁻ > 26 mmol/L. Hô hấp bù bằng giảm thông khí tăng pCO₂.

Base Excess (BE) chuẩn hóa –2 đến +2 mmol/L. BE âm (< –2) khẳng định toan chuyển hóa, BE dương (> +2) đồng nghĩa kiềm chuyển hóa. Tỉ lệ PaO₂/FiO₂ (P/F) bình thường > 400 mmHg, P/F < 300 cho thấy suy hô hấp cấp nhẹ đến trung bình, P/F < 200 định nghĩa ARDS nặng .

Cơ chế sinh lý điều chỉnh

Cân bằng acid-base duy trì nhờ ba cơ chế đệm:

• Đệm huyết tương: hệ bicarbonate (HCO₃⁻/CO₂) đóng vai trò chính, theo phương trình Henderson–Hasselbalch.
• Đệm tế bào: protein và phosphate trong tế bào hấp thụ hoặc giải phóng H⁺.
• Cơ quan điều hòa: phổi điều chỉnh pCO₂ tức thì qua thay đổi thông khí; thận điều chỉnh HCO₃⁻ qua tái hấp thu và tạo mới bicarbonate trong vòng vài giờ đến vài ngày.

Ở toan hô hấp cấp, sự tăng nhanh pCO₂ kích thích trung tâm hô hấp tăng thông khí; thận cần 3–5 ngày để tăng tái hấp thu HCO₃⁻. Trong toan chuyển hóa, hô hấp nhanh (Kussmaul respiration) giảm pCO₂ để bù trừ.

Ứng dụng lâm sàng

Khí máu thường được chỉ định trong các tình huống sau:

• Suy hô hấp cấp/mạn: đánh giá nồng độ oxy, CO₂, hỗ trợ quyết định sử dụng máy thở hoặc ECMO (Mayo Clinic).
• Quản lý toan chuyển hóa: trong sốc nhiễm khuẩn, đái tháo đường toan ceton, sau ngộ độc aspirin, dùng để điều chỉnh bù bicarbonate.
• Theo dõi bệnh lý mạn: COPD, xơ nang, bệnh thận mạn để điều chỉnh điều trị dài hạn.
• Cấp cứu tim mạch: đánh giá thiếu oxy mô, toan lactic trong sốc tim hoặc ngộ độc cấp.

Giá trị ABG hướng dẫn điều chỉnh FiO₂, áp lực dương cuối thì thở ra (PEEP) và thể tích khí lưu thông (Vt) trên máy thở, đồng thời quyết định truyền bicarbonate hoặc điều chỉnh thông số thở máy.

Yếu tố ảnh hưởng và sai số

• Sai số lấy mẫu: bọt khí làm giảm pCO₂ và tăng pO₂ giả tạo.
• Thời gian xử lý: phân tích chậm >15 phút gây tăng pCO₂, giảm pH giả.
• Nhiệt độ mẫu: mẫu không hiệu chuẩn nhiệt độ 37 °C cần điều chỉnh pCO₂ và pH theo bảng chuẩn.
• Heparin hóa quá mức: làm pha loãng mẫu và ảnh hưởng nồng độ điện giải.

Quản lý chất lượng yêu cầu hiệu chuẩn máy định kỳ, tham gia chương trình đánh giá chất lượng bên ngoài (EQA) và tuân thủ ISO 15189. Thông tin lâm sàng phải kết hợp triệu chứng, SpO₂ và EtCO₂ để đưa ra quyết định toàn diện.

Giới hạn và lưu ý

Mặc dù ABG là tiêu chuẩn vàng đánh giá trạng thái acid-base, vẫn tồn tại giới hạn:

• Chọc động mạch đau hơn xét nghiệm tĩnh mạch, dễ gây biến chứng xơ hóa hoặc huyết khối.
• Không đo được chất điện giải ngoại vi hoặc chỉ số hemoglobin.
• Cần kết hợp với SpO₂, EtCO₂ và lâm sàng để tránh quá chẩn đoán hoặc bỏ sót.

Tài liệu tham khảo

1. Mayo Clinic. Arterial Blood Gas (ABG) Test. 2024. Link
2. American Association for Respiratory Care. ABG Interpretation Guide. 2023. Link
3. Pagana KD, Pagana TJ. Diagnostic and Laboratory Test Reference. 14th ed., Elsevier, 2022.
4. Clinical Chemistry Laboratory Standards. Blood Gas Analysis. 2021.
5. World Health Organization. Point-of-Care Testing for Blood Gases. 2023.