Praktischer Teil

Vergleich zwischen geräteinterner und externer Berechnung

In den Tabellen 10 bis 13werden die von den Analysatoren ausgegebenen Werte für BEbl, BEecf, HCO3 und sO2 den für die jeweiligen Geräte bei externer Berechnung erhaltenen Ergebnissen gegenübergestellt.

Tabelle 10:      Gegenüberstellung der von den Analysatoren ausgegebenen Werte für den BEbl mit den Ergebnissen bei externer Berechnung (Gl. 1 mit Konstanten aus Tab. 1 bzw. Anhang A) .

Tabelle 11:      Gegenüberstellung der von den Analysatoren ausgegebenen Werte für den BEecf mit den Ergebnissen bei externer Berechnung (Gl. 2 mit Konstanten aus Tab. 2 bzw. Anhang A mit cHb = 3 mmol/L).

Tabelle 12:      Gegenüberstellung der von den Analysatoren ausgegebenen Werte für die Bikarbonatkonzentration mit den Ergebnissen bei externer Berechnung nach dem Algorithmus des jeweiligen Analysators (Gl. 3 und Gl. 4 mit Konstanten aus Tab. 3).

Tabelle 13:      Gegenüberstellung der von den Analysatoren ausgegebenen Werte für die Sauerstoffsättigung mit den Ergebnissen bei externer Berechnung mit dem Algorithmus nach Gl. 7 und Gl. 8.

*Bei diesen beiden Geräten wurde die Sauerstoffsättigung nicht aus pO2, pH und pCO2 errechnet, sondern photometrisch bestimmt. Daher handelt es ich bei diesen Differenzen strenggenommen um einen Methodenvergleich und nicht wie in den anderen Fällen um einen Vergleich der Berechnungsverfahren.

Wiederholungsgenauigkeit

Bei den Patientenmessungen wurden an jedem der Analysatoren durchschnittlich 6,8 Mehrfachbestimmungen durchgeführt. Bei den Messungen mit tonometrierten Proben wurde dieselbe Probe im Mittel 5,5 mal analysiert. Die aus diesen Mehrfachbestimmungen ermittelte Standardabweichung der Differenzen aus den einzelnen gemessenen Werten und dem Durchschnitt aller durch denselben Analysator an derselben Probe gemessenen Werte ist für BE, pH und pCO2 in Tabelle dargestellt.

Tabelle 14:Abfrage PatBEecf eigen SDs; Tono eigene SDs      Streuung  von BE, pH und pCO2 bei Wiederholungsmessungen um den Mittelwert aller Messungen an derselben Probe (Standardabweichung). Bei den Messungen an Patientenblut wurde der von den jeweiligen Geräten errechnete BEecf verwendet. Bei den Messungen an Probandenblut wurde der BEbl mit Hilfe der Durchschnittswerte der Hämoglobinkonzentration für jede Probe nach der Formel des jeweiligen Analysators extern errechnet. Die Mittelwerte und der prozentuale Anteil der Streuung an den Mittelwerten von pH und pCO2 (Variationskoeffizienten) sind ebenfalls aufgeführt.

Ausschluß von Probenpaaren

Die im Vergleich zu den parallel eingesetzten Geräten 4,4-fach (1,79 statt 0,41 mmol/L) größere Streuung des BEecf bei Messungen durch "Nova Stat Profile 9", die im wesentlichen durch die 3,5-fach größere Streuung des pCO2 bedingt wurde (2,70 statt 0,77 mmHg), führte zum Ausschluß der Meßwerte dieses Gerätes aus den Berechnungen und Darstellungen zur arterio-venösen Korrelation (vgl. Tabelle).

Die Probenpaare der Patienten 1, 9, 12, 13 und 14 wurden aufgrund von statistisch signifikanten arterio-venösen Differenzen von > 10% bei einem der zusätzlich gemessenen Parameter (cHb, K+, Ca++ oder Glukose) ebenfalls von den Berechnungen und Darstellungen zur arterio-venösen Korrelation ausgeschlossen (siehe Tabelle).

Tabelle 15:      Probenpaare (je 2 x 7 Messungen), die aufgrund von Hinweisen auf einen Entnahmefehler von den Berechnungen und Darstellungen zur arterio-venösen Korrelation ausgeschlossen wurden. Die angegebenen Differenzen sind im nicht-parametrischen Wilcoxon Vorzeichen-Rang-Test mit p<0,05 signifikant.

Kreuzvergleich der BE-Werte zwischen den Analysatoren

Die Gegenüberstellung der an denselben Proben parallel gemessenen BE-Werte ergibt die in Tabelle dargestellten Werte. Die Reihenfolge der von den Geräten ausgegebenen BE-Durchschnittswerte war bei allen Meßserien gleich, unabhängig davon, ob der BEecf (arterio-venöser Vergleich) oder der BEbl (in vitro Messungen) betrachtet wurde.

Kreuzvergleich der integrierten Barometer

In Tabelle sind Abweichungen eines einzelnen Gerätes durch Vergleich mit dem Durchschnitt der gleichzeitigen Luftdruckmessungen der anderen Geräte dargestellt. Dabei zeigte sich, daß der maximale Unterschied, der während der betrachteten Messungen auftrat, bei 3,3 mmHg lag. Dies entspricht bei atmosphärischem Druck (ca. 740 mmHg) einem maximalen relativen Fehler von weniger als 0,5 %.

Tabelle 16:      Darstellung der an allen Analysatoren parallel durchgeführten BE-Messungen [mmol/L]. Die Geräte sind jeweils nach dem Mittelwert der ausgegebenen BEecf-Werte für die Serien mit Patientenblut bzw. der BEbl-Werte für die Tonometerserien geordnet. Als Maß für die Streuung wurde die Standardabweichung der Differenz zwischen den jeweiligen Meßwerten und dem Mittelwert der anderen Parallelmessungen errechnet. (Dieser Ausschluß der jeweils betrachteten Messung bei der Ermittlung des Referenzwertes führt zu den im Vergleich zu Tabelle 14 höheren Werten dieses Streuungsmaßes.) Versetzt zwischen den Zeilen der jeweiligen Analysatoren ist die Irrtumswahrscheinlichkeit p bezüglich der Ungleichheit der Verteilungen der Meßwerte (Wilcoxon Vorzeichen-Rang-Test) angegeben.

Ergänzender p-Wert: ° p (Ciba-Corning 860; Radiom. ABL 500 oder IL 1620) = 0,0000

Ergänzende p-Werte für die Rangfolge bei der Berechnung nach ZANDER (1995):

* p (Ciba-Corning 860; Radiom. ABL 500) = 0,4275; p (Ciba-Corning 860; IL 1620) = 0,0420

+ p (Ciba-Corning 860; Radiom. ABL 500) = 0,0000

 

pbeedda.sav für Mann-Whitney U-Test, entspricht PatBEecf Ø der anderen; Nova: pbeeddan.sav

tbedda.sav. für Mann-Whitney U-Test, entspricht TonoBE Ø der anderen

PatBEecf alle nebeneinander; pbeanen.sav

TonoBE alle nebeneinander; tbeanen.sav

Tabelle 17:      Dargestellt sind die durchschnittlichen, minimalen und maximalen vorzeichenbehafteten Differenzen [mmHg] aus dem ausgegebenen Barometerdruck und dem Mittelwert der Barometerdrücke der anderen Geräte. Die Geräte von Radiometer konnten wegen fehlender Ausgabe eines Luftdruckwertes nicht berücksichtigt werden. Pat und Tono Barovergleich main


Vergleich zwischen arteriellen und venösen BE-Messungen

Die arteriellen Messungen sind in Abbildung 1 den jeweils zugehörigen venösen Messungen graphisch gegenübergestellt.

Abbildung 1 a und b:

Darstellung der arterio-venösen Vergleichsmessungen als Punktewolke mit Korrelationsgerade und deren 95%-Konfidenzintervall. Der BEecf wurde gerätespezifisch und einheitlich unter Berücksichtigung der Sauerstoffsättigung errechnet (Gleichung 6 mit cHbecf = 1/3 cHbProbe und HCO3 nach Gleichung 3). Den beiden Grafiken liegen je 468 Meßpaare zugrunde. avkorr1/2.cht; PatBEecf Formelvergleich einzeln

Die Abbildung zeigt, daß die Korrelationsgerade bei Berücksichtigung der Sauerstoffsättigung (b) deutlich präziser der Geraden y = x entspricht, daß die Ausreißer näher am Zentrum der Punktewolke liegen, und daß das Zentrum der Wolke dichter erscheint (Anzeichen für eine präzisere arterio-venöse Übereinstimmung).

Der durchschnittliche Unterschied zwischen dem arteriellen und venösen BEecf der Paarmessungen betrug nach den Geräteangaben -0,60 mmol/L bei einer Standardabweichung von 0,82 mmol/L (vgl. Tabelle) und einem Korrelationskoeffizienten von 0,970. Durch einheitliche Berechnung des BEecf unter Verwendung der für den BEecf modifizierten Formel nach ZANDER (Gleichung 6 mit cHCO3 nach Gleichung 3) ergab sich eine arterio-venöse Differenz von -0,10 mmol/L bei einer Standardabweichung von 0,73 mmol/L und einem Korrelationskoeffizienten von 0,973. Die Formel für die Regressionsgerade in Tabelle a) lautet BE(venös) = BE(arteriell) · 0,9889 + 0,5883, jene für Tabelle b) lautet BE(venös) = BE(arteriell) · 0,9746 + 0,0715.

Die arterio-venösen Differenzen waren nach dem Kolmogorov-Smirnov-Test mit einer Wahrscheinlichkeit von 34 % normalverteilt. Es fand sich eine signifikante Wölbung (Kurtosis) von 0,939 (Standardfehler 0,225) und eine Schiefe von 0,285 (Standardfehler 0,113; BEecf -Berechnung nach ZANDER (1995) mit sO2-Korrektur, variablem pK’ und variabler cHb; wesentliche Verteilungsunterschiede bei Verwendung anderer Berechnungsmethoden traten nicht auf).

Tabelle 18:      Gegenüberstellung der Durchschnitte der Differenzen zwischen den arteriellen und venösen Paarmessungen (n=468) für den auf unterschiedliche Weise berechneten BEecf.PatBEecf Formelvergleich

Veränderung des BE durch Variation des pCO2 und pO2 in vitro mittels Tonometrie

Die Meßergebnisse für pH, pCO2, pO2 und cHb der beiden Tonometermeßserien sind in Tabelle und Tabelle dargestellt. Mittelwerte ohne Unterscheidng zwischen den Geräten finden sich in Tabelle. Die BEbl-Werte wurden sowohl nach der jeweils gerätespezifischen Formel als auch einheitlich unter Berücksichtigung der errechneten Sauerstoffsättigung (Gleichungen 4, 6, 7 und 8) bestimmt. Die venöse Sauerstoffsättigung (berechnet nach Gleichung 7 und 8) betrug in der ersten Serie durchschnittlich 30,2 %, in der zweiten hingegen 55,5 %.

Der Mittelwert des einheitlich berechneten BEbl an tonometriertem Blut war in der ersten Serie 2,21 mmol/L (95-%-Konfidenzintervall nach t-Test 1,7 bis 2,7 mmol/L) niedriger als der Mittelwert aller venösen Messungen; in Serie 2 betrug diese Differenz 2,13 mmol/L (1,7 bis 2,6 mmol/L).

 

Tabelle 19:     Ergebnisse beider Meßserien mit tonometriertem Blut (vgl. Tab. 19 und 20) ohne Unterscheidung zwischen den Analysatoren. Zusätzlich sind die Mittelwerte von pH, pCO2 [mmHg] und pO2 [mmHg] angegeben, aus denen sich die BE-Werte (mit der cHb) errechnen. Die Sollwerte für pCO2 und pO2 wurden mit folgender Formel errechnet: Sollwert = Partialdruck im trockenen Gas · (Barometerdruck – Wasserdampfdruck). Der Wasserdampdruck bei 37° beträgt etwa 47 mmHg. In Serie 1 lag der mittlere Barometerdruck bei 746,1 mmHg, in Serie 2 bei 733,6 mmHg.

                         Die Differenz der gerätespezifisch und einheitlich errechneten BE-Werte des tonometrierten Bluts zum Mittelwert aller venöser BE-Werte am Blut desselben Probanden, die Differenz der venösen Schlußmessungen zu den Anfangsmessungen und jene der arteriellen Messungen zu den unmittelbar zuvor durchgeführten venösen Messungen sind mit dem 95-%-Konfidenzintervall des t-Tests für unabhängige Stichproben und ungleiche Varianzen unter DBE* bzw. DBE** angegeben. BEP 3; TonoBE Grup. Ein.

BE*  = Mittelwert des nach der jeweils gerätespezifischen Formel (s. Gl. 1 bzw. Anhang A) errechneten BEbl;
BE**   = Mittelwert des unter Berücksichtigung der sO2 errechneten BEbl [ZANDER, 1995] (vgl. Gl. 6).

 

Tabelle 20:      Durchschnittliche BEbl-Meßwerte [mmol/L] an nativem venösem und tonometriertem Blut (Meßserie 1). Zusätzlich sind pH, pCO2 [mmHg], pO2 [mmHg] und cHb [g/dL], aus denen sich die BE-Werte errechnen, sowie die jeweiligen Standardabweichungen (SD) angegeben.  BEP 3

BE*  = Mittelwert des nach der jeweils gerätespezifischen Formel (s. Gl. 1 bzw. Anhang A) errechneten BEbl;
BE**   = Mittelwert des unter Berücksichtigung der sO2 errechneten BEbl [ZANDER, 1995] (vgl. Gl. 6).

Tabelle 21:      Durchschnittliche BEbl-Meßwerte [mmol/L] an nativem venösem, nativem arteriellem und tonometriertem Blut (Meßserie 2). Zusätzlich sind pH, pCO2 [mmHg], pO2 [mmHg] und cHb [g/dL], aus denen sich die BE-Werte errechnen, sowie die jeweiligen Standardabweichungen (SD) angegeben. BEP 3

BE*            = Mittelwert des nach der jeweils gerätespezifischen Formel (s. Gl. 1 bzw. Anhang A) errechneten BEbl;
BE**  = Mittelwert des unter Berücksichtigung der sO2 errechneten BEbl [ZANDER, 1995] (vgl. Gl. 6).

Zur besseren Übersicht sind die Ergebnisse für die Basenabweichung nach den in Tabelle 19 und 20 verwendeten Berechnungsmethoden in Abbildung 6 und 7 als Boxplotts dargestellt.

Abbildung 6 a und b:        

Boxplots der Messungen an tonometriertem und nativem Blut (8 x venöser Leerwert, 6 Messungen je Prüfgas, 3 x venöse Kontrollmessung) der Meßserie 1 (vgl. Tab. 5); n = 35 Messungen pro Analysator.

Die Abbildung zeigt, daß der Einfluß der betreffenden Gaszusammensetzung abnimmt, wenn die BE-Berechnung (BEbl) die Sauerstoffsättigung mitberücksichtigt (insbesondere bei Betrachtung des sauerstofffreien Gases 3), und daß das Tonometrieren an sich den BE im Vergleich zu den unbehandelten Blutproben (Leer- und Kontrollwert) verringert.

Gas 1 =   5% CO2, 95% O2         Gas 2 = 5% CO2, 20% O2, 75% N2
Gas 3 = 10% CO2, 90% N2        Gas 4 = 8% CO2, 92% O2. tbebox1(o).cht

Die über den Geräten angegebenen Zahlen geben die Anzahl der jeweils verwendeten und gültigen Messungen aus den jeweils 35 geplanten an (Leerwert, Prüfgas, Kontrolle). Die fett durchgezogene Linie innerhalb der Box entspricht dem Median der Messungen, die Ober- und Unterränder der Box der 25ten und 75ten Perzentile; zusätzlich dargestellt sind die regulären Maximal- und Minimalwerte (T, ^) sowie eventuelle Ausreißer (o = Ausreißer von mehr als 1,5 Boxlängen, * = mehr als 3 Boxlängen).

Abbildung 7 a und b:        

Boxplots der Messungen an tonometriertem und nativem Blut (8 x venöser Leerwert, 5 x arterieller Leerwert, 6 Messungen je Prüfgas, 3 x venöse und 5 x arterielle Kontrollmessung) der Meßserie 2 (vgl. Tab. 5); n = 45 Messungen pro Analysator.

Die Abbildung zeigt, daß das Tonometrieren an sich den BE im Vergleich zu den unbehandelten Blutproben (Leer- und Kontrollwert sowohl arteriell als auch venös) verringert, der Einfluß des Sauerstoffgehalts des Äquilibriergases (vgl. Gas 3 mit den übrigen Gasen) und des Probenmaterials (venös / arteriell) aber abnimmt, wenn die BE-Berechnung (BEbl) die Sauerstoffsättigung mitberücksichtigt.

Gas 1 =   5% CO2, 95% O2         Gas 2 = 5% CO2, 20% O2, 75% N2
Gas 3 = 10% CO2, 90% N2        Gas 4 = 8% CO2, 92% O2. tbebox1(o).cht

Die über den Geräten angegebenen Zahlen geben die Anzahl der jeweils verwendeten und gültigen Messungen aus den jeweils 45 geplanten an (Leerwert, Prüfgas, Kontrolle).

Die fett durchgezogene Linie innerhalb der Box entspricht dem Median der Messungen, die Ober- und Unterränder der Box der 25ten und 75ten Perzentile; zusätzlich dargestellt sind die regulären Maximal- und Minimalwerte (T, ^) sowie eventuelle Ausreißer (o = Ausreißer von mehr als 1,5 Boxlängen, * = mehr als 3 Boxlängen).