Badanie gazometryczne polega na ocenie pH, PO₂, CO₂, wodorowęglanów, nadmiaru zasad, stężenia CO₂ oraz wysycenia hemoglobiny tlenem. Próbka krwi pobierana jest z tętnicy, choć czasem używa się krwi włośniczkowej arterializowanej z opuszki palca. Należy jednak pamiętać, że może to zaburzyć wyniki, zwłaszcza prężności dwutlenku węgla, dlatego zaleca się pobieranie krwi tętniczej. Wyniki badania są dostępne po kilku minutach, a pacjent nie musi specjalnie się do niego przygotowywać.

Gazometryczne badanie możliwe jest także u niemowląt. Wykonywane jest jedynie w sytuacjach medycznych. Decyzję o przeprowadzeniu gazometrii podejmuje lekarz neonatolog odpowiedzialny za opiekę nad noworodkiem.

Prawidłowe wyniki gazometrii krwi:

• pH – 7,35–7,45,
• ciśnienie parcjalne dwutlenku węgla (PaCO₂) – 32–45 mm Hg
• ciśnienie parcjalne dwutlenku węgla we krwi żylnej (PaCO₂) – 45–47 mm Hg
• stężenie wodorowęglanów w osoczu (HCO₃) – 21–27 mmol/l
• nadmiar zasad we krwi (BE) –2,3 do +2,3 mEq/l
• ciśnienie parcjalne tlenu we krwi tętniczej (PaO₂) 75–100 mm Hg
• ciśnienie parcjalne tlenu we krwi żylnej (PaO₂) 35–40 mm Hg
• wysycenie tlenem hemoglobiny we krwi tętniczej (SaO₂) 95–98%.

W ocenie sprawności oddechowej kluczowa jest ocena prężności gazów oddechowych. Spadek ciśnienia parcjalnego tlenu (PaO₂) poniżej 60 mm Hg wskazuje na niewydolność oddechową i z reguły jest sygnałem do tlenoterapii. Jeśli badanie jest wykonywane u pacjenta w stanie stabilnym, poza okresem zaostrzeń, PaO₂ poniżej 55 mm Hg wymaga tlenoterapii przewlekłej, a u osób z PaO₂ 55–60 mm Hg tlenoterapia przewlekła jest zalecana przy obecności nadciśnienia w tętnicy płucnej, poliglobulii lub niewydolności prawej komory serca.

Kolejnym istotnym parametrem jest ciśnienie parcjalne dwutlenku węgla. Jego obniżenie wskazuje na nadmierne oddychanie – u chorych na POChP zazwyczaj towarzyszy temu spadek ciśnienia parcjalnego tlenu.

Nadmierne oddychanie jest mechanizmem adaptacyjnym – płuca pacjenta w warunkach spoczynkowych nie zapewniają odpowiedniego stężenia tlenu we krwi, dlatego konieczne jest intensyfikacja oddychania w celu utrzymania właściwej ilości tlenu, co prowadzi do obniżenia stężenia dwutlenku węgla. Bardziej groźne jest zwiększenie ciśnienia parcjalnego dwutlenku węgla, które świadczy o całkowitej niewydolności oddechowej. Ten stan obserwuje się podczas zaostrzeń POChP i u niektórych pacjentów z bardzo ciężkim POChP.

Wysoki poziom dwutlenku węgla jest niebezpieczny dla życia i może prowadzić do śpiączki hiperkapnicznej, czyli utraty przytomności z powodu dużej ilości dwutlenku węgla. Wymaga to interwencji intubacyjnej i wspomagania wentylacji. Wzrost stężenia dwutlenku węgla u pacjentów z zaostrzeniem POChP wymaga ostrożności w podawaniu tlenu, gdyż nadmierne tlenu jest dla nich niebezpieczne, mogące hamować napęd oddechowy. W przypadku braku postępów zalecana jest wentylacja mechaniczna (najczęściej nieinwazyjna). Trwałe zwiększenie stężenia dwutlenku węgla we krwi stwierdza się u najbardziej chorych; należy zachować szczególną ostrożność przy stosowaniu tlenoterapii domowej (należy ściśle przestrzegać zaleceń lekarza odnośnie przepływu tlenu).

W zdrowym organizmie pH krwi wynosi od 7,35 do 7,45, co odpowiada stanowi równowagi kwasowo-zasadowej. Gdy pH jest wyższe, oznacza to obecność zasadowości krwi, czyli zasadowicę, natomiast gdy pH jest niższe, występuje kwasica. W przypadku niewielkich nieprawidłowości organizm aktywuje mechanizmy kompensacyjne w celu przywrócenia równowagi kwasowo-zasadowej. Najważniejszymi organami zaangażowanymi w ten proces są płuca (które wpływają na usuwanie dwutlenku węgla) oraz nerki (które regulują wydalanie lub zatrzymywanie wodorowęglanów). Silne zaburzenie równowagi kwasowo-zasadowej może prowadzić do obumarcia komórek.

Podział zaburzeń równowagi kwasowo-zasadowej uwzględnia pierwotną przyczynę:

1. Zaburzenia oddechowe, spowodowane zmianą stężenia dwutlenku węgla pCO₂:
• Kwasica oddechowa - wzrost pCO₂ i H⁺, spadek pH krwi
• Zasadowica oddechowa - spadek pCO₂ i H⁺, wzrost pH krwi.
2. Zaburzenia nieoddechowe, wynikające z zmiany stężenia wodorowęglanów [HCO₃^-]:
• Kwasica nieoddechowa - wzrost H⁺, spadek pH krwi i HCO₃^-
• Zasadowica nieoddechowa - spadek H⁺, wzrost HCO₃^- i pH krwi.
3. Zaburzenia mieszane, będące wynikiem zmian zarówno pCO₂, jak i HCO₃^- - oddechowo-nieoddechowe.

Stężenie H+ (czyli pH) we krwi nie ulega zmianie w przypadku wyrównanej zaburzenia równowagi kwasowo-zasadowej, mimo zmian pCO₂ i HCO₃^-. Zaburzenia nieoddechowe mogą ulec kompensacji oddechowej, podobnie odwrotnie.

Równoczesne występowanie różnych typów zaburzeń ma istotne znaczenie dla podejmowania decyzji terapeutycznych. Znalezienie pCO₂ w granicach oczekiwanych sugeruje skompensowaną kwasice lub zasadowicę nieoddechową, podczas gdy wartości spoza zakresu wskazują na zaburzenia mieszane. Warto również zauważyć, że w przypadku kwasicy nieoddechowej pCO₂ powyżej oczekiwanej wartości wskazuje na obecność kwasicy oddechowej, a wartość niższa - na zasadowicę oddechową. Podobnie, w zasadowicy nieoddechowej, odpowiednio wysoka wartość pCO₂ sugeruje kwasicę oddechową, a niska - zasadowicę oddechową.