Point-of-care analysis of intraosseous samples

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-5947-2
Title: Point-of-care analysis of intraosseous samples
Author: Jousi, Milla
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Medicine
Doctoral Program in Clinical Research
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2020-04-24
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-5947-2
http://hdl.handle.net/10138/313460
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Background Clinical decisions in prehospital critical care are often based on limited information about the patient’s medical history and the events preceding the acute illness. In addition to physical examination, point-of-care (POC) laboratory diagnostics can provide information for decision-making. Unfortunately, obtaining blood samples for POC analysis from critically ill patients can sometimes be difficult, thus diminishing the usefulness of POC analyses in prehospital critical care. Intraosseous (IO) access is used as an optional vascular route for fluid and medication administration for emergency patients when difficulties with venous access are encountered. Using IO access as a source of POC laboratory samples is interesting; however, evidence regarding the feasibility and agreement of these samples with arterial and venous samples is scarce. We therefore designed a series of studies to obtain more information on the POC analysis of IO samples. Materials and methods First, we performed a systematic literature review of the studies addressing the POC analyses of IO samples (Study I). We included all publications using POC or conventional laboratory methods to compare IO samples with venous or arterial samples for the parameters relevant to emergency care. Second, we performed an observational study within 31 healthy volunteers (Study II). We evaluated the feasibility of IO analyses with an i-STAT® POC device and the agreement of IO values with arterial and venous values. The agreement was evaluated using the Bland–Altman method. In addition, we examined the necessity to draw waste blood before taking the actual IO sample for POC analysis. Third, we studied the usability of IO POC values under unstable haemodynamic conditions with an experimental porcine (n = 23) resuscitation model (Study III). The model simulated a real-life course of cardiac arrest (CA) and cardiopulmonary resuscitation (CPR). Four repeated samples were simultaneously drawn from the IO access, artery and central vein during CA and CPR, and were instantly analysed with an i-STAT® POC device. The laboratory values were plotted as a function of time to demonstrate their development during CA and CPR. The arterial, venous and IO samples which were taken during CPR were compared with the arterial baseline samples to observe how they resemble the pre-arrest state. Last, in an observational study, we analysed the agreement between IO and arterial samples obtained from 35 critically ill prehospital patients, using the Bland–Altman method (Study IV). Moreover, we administered a questionnaire about acceptable biases in clinical practice to 16 experienced emergency physicians and compared our results with their responses. Results The 27 reviewed studies had heterogeneous populations: healthy volunteers, haemodynamically stable and unstable animals, adult and paediatric haematologic patients, and emergency patients. Only three of these studies followed the recommended guidelines for method comparison studies. The sample sizes were relatively small (n = 14–20) and the populations were heterogeneous in these three studies precluding the combining of results for meta-analysis. However, in IO samples, potassium values were generally higher than in arterial or venous samples. In the observational studies, we found that the POC analyses of IO samples were often feasible. Higher failure rates were associated with higher age. Agreement of IO values with arterial values appeared acceptable for base excess, pH, standard bicarbonate, lactate, glucose, ionised calcium and sodium within healthy volunteers and critically ill emergency patients. Potassium values from IO samples were systematically higher than arterial and venous values (biases 1.8–2.2 mmol/l). Agreement within haemoglobin and haematocrit measurements showed very large variety (95% limits of agreement in the bias of haemoglobin up to 95 g/l). However, the sample sizes were too small to unequivocally prove the agreement. Using the resuscitation model, we discovered that IO, arterial and venous values changed differently from one another during CA and CPR. Acidaemia was detectable in IO samples during untreated ventricular fibrillation, but in arterial samples the acidaemia was evident only after the initiation of CPR. The average potassium values during CPR from IO, arterial and venous samples were 4.4, 3.3, and 2.8 mmol/l higher than the pre-arrest arterial values, respectively. Conclusions When obtaining vascular access is challenging, IO access can be used for emergency POC analyses; however, the results of IO POC analyses should be interpreted with care. Waste blood does not need to be taken before the sample. POC analyses of IO samples may fail for older patients. In general, potassium values from IO samples are usually higher than those from arterial and venous samples, haemoglobin and haematocrit measurements from IO access are not reliable, and partial pressure measurements of oxygen and carbon dioxide from IO samples represent venous rather than arterial values.Päätöksenteko ensihoidossa perustuu usein niukkaan tietoon potilaan sairauksista ja tapahtumista ennen akuuttia ongelmaa. Potilaan tutkimisen lisäksi verinäytteiden vierianalyysin avulla voidaan saada hyödyllistä tietoa päätöksenteon tueksi. Verinäytteiden saaminen kriittisesti sairaalta potilaalta voi kuitenkin olla vaikeaa vähentäen vierianalytiikan mahdollisuuksia ensihoidossa. Luuydinyhteyttä käytetään yleisesti vaihtoehtona neste- ja lääkehoidon toteuttamiseen hätätilapotilailla, mikäli laskimoyhteys ei onnistu. Luuydinyhteyden käyttö vierianalyysiin vaikuttaa kiinnostavalta, mutta sen onnistumisesta ja näytteiden yhtäpitävyydestä verinäytteisiin on hyvin vähän tutkimustietoa. Väitöskirjatutkimus koostuu systemaattisesta kirjallisuuskatsauksesta sekä kolmesta havainnoivasta työstä. Ensimmäisessä työssä tutkitaan luuydinyhteyden käytettävyyttä vierianalyysiin 31 terveellä vapaaehtoisella koehenkilöllä. Toisessa työssä arvioidaan koe-eläinmallin (n=23) avulla epävakaan verenkierron, sydänpysähdyksen sekä elvytyksen vaikutuksia luuydinnäytteiden ja verinäytteiden yhtäpitävyyteen. Kolmannessa työssä tutkitaan luuydinnäytteiden ja valtimoverinäytteiden yhtäpitävyyttä 35:llä kriittisesti sairaalla ensihoitopotilaalla. Yhtäpitävyyden arviointiin käytetään Bland–Altman menetelmää. Systemaattiseen kirjallisuuskatsaukseen valikoituneiden 27 julkaisun aineistot olivat hyvin heterogeenisia ja vain kolme tutkimusta noudatti menetelmävertailututkimuksille suositeltuja tilastollisia menetelmiä. Näiden kolmen tutkimuksen aineistot olivat niin pieniä ja heterogeenisiä, että tuloksista ei voida tehdä johtopäätöksiä koskien kriittisesti sairaita ensihoitopotilaita. Havainnoivien tutkimusten perusteella voidaan todeta, että luuydinnäytteiden vierianalyysi on usein mahdollista, joskin vanhemmilla potilailla epäonnistumisen todennäköisyys on suurempi. Luuydinnäytteiden yhtäpitävyys vaikuttaa hyväksyttävältä emäsylimäärän, pH:n, bikarbonaatin, laktaatin, glukoosin, ionisoidun kalsiumin ja natriumin osalta. Kalium-määritys luuydinnäytteestä osoittaa systemaattisesti korkeampia arvoja verrattuna valtimo- ja laskimoverinäytteisiin. Hemoglobiinimääritys luuydinnäytteistä ei ole luotettava. Sydänpysähdyksen ja elvytyksen aikana laboratorioarvot luuytimestä, laskimoverestä ja valtimoverestä muuttuvat eri tahtiin. Väitöskirjatutkimuksen johtopäätöksenä voidaan todeta, että mikäli verinäytteen saaminen kriittisesti sairaalta potilaalta on ongelmallista, luuydinyhteydestä voidaan ottaa vierianalyysinäytteitä, joskin niiden tuloksia pitää tulkita kriittisesti ja menetelmän rajoitukset ymmärtäen.
Subject: lääketiede
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record