v-TAC Software

Die v-TAC Software und Methode basieren auf Forschungen der Universität Aalborg, Dänemark. Die folgenden drei Publikationen erläutern den Hintergrund der v-TAC Software.

• Rees SE et al. (2010). Mathematical modeling of the acid-base chemistry and oxygenation of blood: a mass balance, mass action approach including plasma and red blood cells. Eur J Appl Physiol 108:483-494. doi:10.1007/s00421-009-1244-x
• Rees SE et al. (2006). A method for calculation of arterial acid-base and blood gas status from measurements in the peripheral venous blood. Comput Meth Prog Bio 81(1):18-25. doi:10.1016/j.cmpb.2005.10.003
• Rees SE, Andreassen S. (2005). Mathematical models of oxygen and carbon dioxide storage and transport: The acid-base chemistry of blood. Crit Rev Biomed Eng 33(3):209-264. doi: 10.1615/CritRevBiomedEng.v33.i3.10

In mehreren Studien wurde die Leistung von v-TAC bewertet. Dazu wurden die mit v-TAC berechneten arteriellen Werte mit dem Goldstandard für arterielle Blutgasmessungen verglichen. In einigen Studien wurde auch eine zweite arterielle Probe (ABG2) unmittelbar nach der VBG-Probe entnommen. Ziel war es, die Reproduzierbarkeit arterieller Blutgasmessungen in der klinischen Praxis zu evaluieren.

Die Studienpopulation umfasste ein breites Spektrum an Patienten aus Notaufnahmen, Lungenabteilungen und Intensivstationen mit verschiedenen Diagnosen, einschließlich COPD, Sepsis, Asthma, Pneumonie und Lungenkrebs. v-TAC wurde bei hämodynamisch stabilen Patienten validiert. Patienten, die eine Behandlung erhielten, z. B. nicht-invasive Beatmung (NIV) oder Sauerstofftherapie, wurden ebenfalls untersucht.

Der typische Ansatz bestand darin, eine Referenzprobe (ABG1) zu entnehmen und gleichzeitig die arterielle Sauerstoffsättigung (SpO₂) unter Verwendung eines Pulsoxymeters zu messen und eine periphere venöse Probe zu entnehmen. In der klinischen Praxis ist es nicht möglich, die Schritte gleichzeitig durchzuführen, sodass typischerweise zuerst der SpO₂-Wert gemessen wird, dann erfolgt die Entnahme der arteriellen Probe und im Anschluss daran so schnell wie möglich die Entnahme der venösen (VBG)-Probe. In der Praxis bedeutet das, dass die VGB-Probe oft 1–5 Minuten oder manchmal auch viel später nach der SpO₂-Messung entnommen wird.

Die Reproduzierbarkeit sowohl der arteriellen als auch der venösen Blutgasmessung wird durch präanalytische Fehler in der Zeitspanne von der Entnahme bis zur Analyse der Blutprobe und durch analytische Fehler beeinflusst. Darüber hinaus unterliegen sowohl die arteriellen als auch die venösen Blutgaswerte biologischen Schwankungen. Beim Vergleich zweier Nachmessungen hat die biologische Veränderung (z. B. Hypo- oder Hyperventilation) Einfluss auf das Ergebnis.

Hervorgehobene Veröffentlichungen:

• Shastri L et al. The use of venous blood gas in assessing arterial acid-base and oxygenation status - an analysis of aggregated data from multiple studies evaluating the venous to arterial conversion (v-TAC) method. Expert Rev Respir Med. Juli 2024; 18(7):553-559.
• Davies M et al. (2023). BMJ Open Respir Res 10:e001537. doi:10.1136/BMJRESP-2022-001537
• Shastri L et al. (2021). Mathematically arterialised venous blood is a stable representation of patient acid-base status at steady state following acute transient changes in ventilation. J Clin Monit Comput. doi:10.1007/s10877-021-00764-3.
• Weber M, Cave G. (2021). Trending peripheral venous pCO₂ in patients with respiratory failure using mathematically arterialised venous blood gas samples. BMJ Open Resp 8: e000896. doi:10.1136/ bmjresp-2021-000896.
• Thomas LP et al. (2021). Evaluation of Mathematical Arterialization of Venous Blood in Intensive Care and Pulmonary Ward Patients. Respir 100(2):164-172. doi:10.1159/000512214.
• Ekström et al. (2019). Calculated arterial blood gas values from a venous sample and pulse oximetry: Clinical validation. PLoS ONE 14(4):e0215413. doi:10.1371/journal.pone.0215413

Weitere Veröffentlichungen:

• Lumholdt M et al. (2019). Mathematical arterialisation of peripheral venous blood gas for obtainment of arterial blood gas values: a methodological validation study in the clinical setting. J Clin Monit Comput 33:733-740. doi:10.1007/s10877-018-0197-1.
• Lumholdt M et al. (2018). Can routine blood gas screening identify patients with unsuspected acid-base conditions and lead to optimised triage group allocation? BMJ Open 8(Suppl 1):A1-A34. doi:10.1136/10.1136/BMJOPEN-2018-EMS.65. 
• Kamperidis P et al. (2018). Optimising Acute Non-Invasive Ventilation Care in the NHS; the v-TAC approach. BMJ Thorax doi:10.1136/thorax-2018-212555.429.
• Manuel A et al. (2017). A method for calculation of arterial blood gas values from measurements in the peripheral blood (v-TAC): The first UK study. Eur Resp J 50:PA4734. doi:10.1183/1393003.congress-2017.PA4734.
• Kelly AM et al. (2013). Agreement between mathematically arterialised venous versus arterial blood gas values in patients undergoing non-invasive ventilation: a cohort study. Emerg Med J 31:e46-e49. doi:10.1136/emermed-2013-202879.
• Rees SE et al. (2012). Calculating acid-base and oxygenation status during COPD exacerbation using mathematically arterialised venous blood. Clin Chem Lab Med 50(12):2149-2154. doi:10.1515/cclm-2012-0233
• Tygesen G et al. (2012). Mathematical arterialization of venous blood in emergency medicine patients. Eur J Emerg Med 19:363-372. doi:10.1097/MEJ.0b013e32834de4c6.
• Oddershede L et al. (2011). The cost-effectiveness of venous-converted acid-base and blood gas status in pulmonary medical departments. Clinico Economics Outcomes Res (3):1-7. doi:10.2147/CEOR.S14489.
• Rees SE et al. (2009). Converting venous acid-base and oxygen status to arterial in patients with lung disease. Eur Respir J (26):1141-1147. doi:10.1183/09031936.00140408.
• Toftegaard M et al. (2009). Evaluation of a method for converting venous values of acid-base and oxygenation status to arterial values. Emerg Med J (26): 268-272. doi:10.1136/emj.2007.052571.

Die v-TAC Standalone-Softwareanwendung ist eine serverbasierte Anwendung, die nahtlos mit bestehenden Blutgas-Analysesystemen führender Hersteller zusammenarbeitet.

Die v-TAC Standalone-Software wird nicht auf dem Blutgas-Analysesystem selbst installiert. Stattdessen handelt es sich bei v-TAC um eine unabhängige Softwareanwendung, die auf einem virtuellen Windows-Server mit geringem Ressourcenbedarf oder einem speziell dafür vorgesehenen Computer innerhalb der IT-Umgebung des Krankenhauses läuft.

Eine einzige Instanz der v-TAC Standalone-Software ist für alle Blutgas-Analysesysteme im Krankenhaus ausreichend.

Während des Normalbetriebs arbeitet die v-TAC Standalone-Software nahtlos als Hintergrundprozess und erfordert keinerlei Aufmerksamkeit oder Anwendungsmanagement.

In Pilot- und klinischen Studien, in denen arterielle Blutgasmessungen als Referenz dienen, sind die folgenden Empfehlungen und Vorsichtsmaßnahmen zu beachten:

• Gleichzeitige Entnahme von arteriellen und venösen Blutproben
• Bei der Probenentnahme sind hohe Qualitätsanforderungen sicherzustellen
• Proben mit Anzeichen von präanalytischen Fehlern sind von der weiteren Untersuchung auszuschließen
• Vor und während der Probenentnahme ist eine stabile Beatmung des Patienten sicherzustellen
• Für die Bewertung der Ergebnisse sind geeignete statistische Methoden anzuwenden.
• Wenn die Daten manuell eingegeben werden, sind diese vor der Analyse sorgfältig auf Richtigkeit zu überprüfen

Allgemeine Hinweise zur Pulsoxymetrie:¹⁰

Die Anwendung der Pulsoxymetrie zur Schätzung des arteriellen Sättigungsgrades geht mit einer gewissen Variabilität von Patient zu Patient einher. Um die Zertifizierung nach ISO 80601-2-61 zu erhalten, müssen Pulsoxymeter eine Leistung von ± 4 % aufweisen, in der klinischen Praxis kann sie jedoch bis zu 10 % betragen.

Eine Unterschätzung des SpO₂-Wertes ist nicht ungewöhnlich, z. B. wenn das Pulsoxymeter aufgrund von mangelhafter peripherer Perfusion, fehlerhafter Positionierung des Sensors o. ä. nur ein schwaches Signal empfängt. 

Zusammenfassung zur v-TAC-Sensitivität gegenüber ungenau gemessener SpO₂:¹⁰

Für pH und pCO₂ zeigen Simulationen, dass SpO₂-Änderungen von ± 10 % zu Änderungen des pH-Wertes im Bereich von 0,02 pH-Einheiten und des pCO₂-Wertes im Bereich von 3,5 mmHg führen. v-TAC korrigiert in hohem Maße die durch den aeroben Metabolismus verursachte Differenz zwischen arteriellen und venösen Werten.

Für pO₂ hängt die Genauigkeit des berechneten pO₂-Wertes von der Genauigkeit der SpO₂-Messung und des spezifischen SpO₂-Wertes ab, wobei pO₂ ab ca. 95 % und darunter weniger empfindlich gegenüber ungenauen SpO₂-Werten und ab ca. 96 % und darüber empfindlicher gegenüber ungenauen SpO₂-Werten ist.

Um beurteilen zu können, ob die Leistung von v-TAC als möglicher Ersatz für arterielle Blutgastests bei bestimmten Patientengruppen akzeptabel ist, ist es wichtig, die Vergleichbarkeit zweier wiederholter arterieller Blutgastests zu verstehen. Wir fanden drei Studien, die dieser Frage nachgingen.^11-13

Alle drei Studien von Mallat, Toftegaard und Daher haben gemeinsam, dass die Daten von Patienten mit einem liegenden arteriellen Katheter erhoben wurden, wodurch das Risiko der Entnahme von arteriellem Blut mit einer Mischung aus venösem Blut beseitigt wird.

Schlussfolgerung: Die Studien zur Leistung von v-TAC zeigen, dass die Leistung von v-TAC gegenüber einem arteriellen Referenzblutgastest mit der Reproduzierbarkeit aufeinanderfolgender arterieller Blutgastests vergleichbar ist.

Eine Studie von Shastri et al. aus dem Jahr 2021 zeigt, wie sich die arteriellen Säure-Basen-Werte bei fluktuierenden Atemmustern schneller verändern als die venösen Säure-Basen-Werte.¹

Die Schlussfolgerung war: „Diese Studie bestätigt die Zuverlässigkeit des physiologiebasierten mathematischen Modells für die Umwandlung des Säure-Basen-Status von venösem Blut in arterialisierte Äquivalente. Darüber hinaus zeigt sie, dass arterialisiertes venöses Blut ein stabilerer Repräsentant für arterielle Steady-State-Blutgaswerte nach akuten, vorübergehenden Veränderungen der Beatmung ist.“

• Shastri L et al. (2021). Is venous blood a more reliable description of acid-base state following simulated hypo- and hyperventilation? Scand J Trauma Resusc 29: 35. doi:10.1186/s13049-021-00848-8
• Thomsen LP et al. (2020). Arterial and transcutaneous variability and agreement between multiple successive measurements of carbon dioxide in patients with chronic obstructive lung disease. Respir Physiol Neurobiol 280:103486. doi:10.1016/j.resp.2020.10348
• Schütz N et al. (2019) Can venous blood gas be used as an alternative to arterial blood gas in intubated patients at admission to the emergency department? A retrospective study. Open Access Emerg 11:305–312. doi:10.2147/OAEM.S228420
• McKeever TM et al. (2016). Using venous blood gas analysis in the assessment of COPD exacerbations: a prospective cohort study. Thorax 71:210–215. doi:10.1136/thoraxjnl-2015-207573
• Mallat J et al. (2015). Repeatability of Blood Gas Parameters, pCO₂ Gap, and pCO₂ Gap to Arterial-to-Venous Oxygen Content Difference in Critically Ill Adult Patients. Medicine 94(3):e415. doi:10.1097/MD.00000000000000415
• Byrne AL et al. (2014). Peripheral venous and arterial blood gas analysis in adults: are they comparable? A systemic review and meta-analysis. Respirology 19:168–175. doi:10.1111/resp.12225
• Kelly AM. (2013). Agreement between arterial and venous blood gases in emergency medical care: a systematic review. Hong Kong J Emerg Med 21:166-171. doi:10.1177/102490791302000307