How to Determine and Use Base Excess (BE) in Perinatal Medicine

Abstract

Background: Foetal hypoxia may lead to multi-organ failure and cerebral injury. Usually this process is accompanied by severe metabolic acidosis. The base excess (BE) determined in umbilical artery (UA) blood is the most appropriate parameter to evaluate metabolic acidosis. The correct determination of BE therefore is of paramount importance both for the jeopardised foetus and the obstetrician in litigation. In blood, BE is dependent on the oxygen saturation [sO₂ (%)] of haemoglobin (cHb). Due to the normally low foetal pO₂ values in UA blood (median: ca. 18 mmHg) sO₂ is low as well; therefore computational correction of BE to - by definition - 100 % oxygen saturation seems to be mandatory. This paper presents an analysis of this complex problem in obstetrics. Methods: pH, pCO₂, pO₂ and cHb were measured in UA blood of 6 302 term infants delivered spontaneously using equipments from Radiometer (Copenhagen). BE was computed according to the equation of Siggaard-Andersen [3] actually used in many blood-gas analysers. sO₂ (%) was computed for HbF using the algorithm of Ruiz et al. [8]. The numerical correction of BE was achieved with an equation given again by Siggaard-Andersen [5] [6]. APGAR indices after 1 minute were used. Results: Median BE in UA was - 4.6 and the mean was - 4.9 ± 3.0 mmol / L, respectively. Correction of BE (BE_oxy.) to the actual (calculated) oxygen saturation (%) leads (always) to lower values: a median BE_oxy. in UA of - 7.4 and a mean of - 7.6 ± 3.2 mmol / L, respectively. There is no correlation between BE and sO₂ in UA blood: r = 0.0078, p = 0.532, n = 6 302 (mean oxygen saturation: 27.7 ± 18.3 % ). The median cHb amounted to 15.2 and the mean to 15.0 ± 2.6 g %, respectively. The median Δ-BE,UA(BE - BE_oxy.) amounts to 2.74 mmol / L; the maximum Δ-BE reached 5.2 mmol / L in this sample. Correction of BE to 100 % oxygen saturation based on the (calculated) real oxygen saturation (%) leads to significantly (p = 0.0099) higher correlations with the APGAR index (1 min) and pCO₂ in UA (p << 10^-4) as well. Conclusion: Correction of BE in UA, i. e., correction of BE to 100 % oxygen saturation using the (calculated) actual oxygen saturation (%) of the blood sample is mandatory in perinatal medicine. Correction uniformly leads to lower BE values (median: 2.7 mmol / L) and significantly higher correlation coefficients with important clinical variables (e. g., the APGAR index).

Zusammenfassung

Hintergrund: Hypoxie kann beim Feten zu einer Enzephalopathie und zum Multiorganversagen führen. Häufig kommt es dabei zu einer schweren, meist metabolischen Azidose. Der Basenexzess (BE, mmol / l) aus der Nabelarterie (NA) gilt als geeignetster Parameter zur Erfassung einer metabolischen Azidose. Die richtige Berechnung des BE ist daher sowohl für den gefährdeten Fetus wie für den beteiligten Geburtshelfer, der im Nachhinein angeklagt werden kann, von großem Interesse. Im Vollblut hängt der BE von der Sauerstoffsättigung (%) des Hämoglobins (cHb [g %]) ab. Infolge der generell tiefen pO₂-Werte (median ca. 18 mmHg im NA-Blut) ist auch die Sauerstoffsättigung (%) gering. Eine rechnerische Korrektur des BE auf (definitionsgemäß) hundert Prozent O₂-Sättigung erscheint daher unumgänglich. In dieser Arbeit wird diese Problematik für die Geburtsmedizin genauer analysiert. Methodik: Mit verschiedenen Geräten der Firma Radiometer (Kopenhagen) wurden bei 6 302 Neonaten im NA- und Venen-(NV)-Blut pH, pCO₂, pO₂ und Hämoglobingehalt (g %) bestimmt. Alle Kinder waren termingerecht, vaginal-spontan aus Schädellage auf die Welt gekommen. Der BE wurde in Anlehnung an O. Siggaard-Andersen berechnet. Die O₂-Sättigung (%) wurde nach Ruiz et al. [8] für HbF rechnerisch ermittelt. Die Korrektur des BE d. h. die Umrechnung auf 100 % Sättigung erfolgte nach einer Beziehung die im Wesentlichen auch auf Siggaard-Andersen zurück geht. Die APGAR-Zahl nach einer Minute wurde verwandt. Ergebnisse: Der mediane BE, NA betrug - 4,6 und der Mittelwert - 4,9 ± 3,0 mmol / l. Die Korrektur des BE (BE_oxy.) an Hand der aktuellen, (berechneten) Sauerstoffsättigung (%) führt immer zu einer numerischen Absenkung: BE_oxy., median - 7,4 und im Mittel - 7,6 ± 3,2 mmol / l. Es besteht keine Korrelation zwischen dem BE und der Sauerstoffsättigung (%) im NA-Blut: r = 0,0078, p = 0,532, n = 6302 (mittlere Sättigung: 27,7 ± 18,3 %). Der mediane Hämoglobingehalt betrug 15,2, im Mittel 15,0 ± 2,6 g%. Der mediane Delta-BE (BE - BE_oxy.), NA errechnete sich zu 2,74 mmol / l; der höchste Wert lag bei 5,2 mmol / l in dieser Stichprobe. Die Korrektur des BE auf hundert Prozent Sauerstoffsättigung nach Berechnung der aktuellen Sättigung führt zu signifikant besseren Korrelationen mit dem APGAR-Index nach 1 min und dem pCO₂, NA (p << 10^-4). Schlussfolgerungen: Die Korrektur des BE, NA - d. h. die Umrechnung auf (definitionsgemäß) 100 % Sauerstoffsättigung unter Berücksichtigung der (rechnerisch) ermittelten, aktuellen Sättigung des Hämoglobins - ist in der Perinatalmedizin unerlässlich. Diese Korrektur führt generell zu einem tieferen BE (Delta: median 2,7 mmol / l) und zu signifikant besseren Korrelationen mit rein klinischen Variablen (z. B. mit der APGAR-Zahl); dies spricht für die Richtigkeit des Konzeptes.

Key words

base excess - delta base excess - umbilical cord blood - haemoglobin - APGAR score - oxygen saturation

Schlüsselwörter

Basenexzess - Delta-Basenexzess - Nabelschnurblut - Hämoglobingehalt - APGAR-Zahl - Sauerstoffsättigung

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