Was wird untersucht?
Die Blutgas-Analyse gibt dem behandelnden Arzt Aufschluss über die Konzentration und das Verhältnis der Atemgase im Blut sowie darüber, ob das Blut des Patienten einen ausgeglichenen pH-Wert aufweist (also nicht zu sauer oder zu alkalisch ist). Bei der Bestimmung der Blutgase erfolgt eine direkte Messung folgender Werte:

• pH als Maß für den Säure-Base-Status. Er berechnet sich als negativer dekadischer Logarithmus der Hydronium (H+) -Ionenonzentration im Blut. Der pH-Wert sinkt (wird also saurer) mit zunehmender Konzentration von CO₂ und anderen säureäquivalenten Stoffwechselprodukten. Dagegen steigt der pH (wird alkalischer), wenn die Konzentration an CO2 im Blut abnimmt bzw. die an HCO₃-Konzentration als Basenäquivalent zunimmt.
• pO₂ als Maß für den Sauerstoffpartialdruck im Blut (entspricht der Menge an gelöstem Sauerstoff im Blut).
• pCO₂: Analog zum pO₂ handelt es sich dabei um den Partialdruck des Kohlendioxids im Blut.

Bei einer Blutgas-Analyse können noch weitere Parameter aus den erwähnten Messwerten berechnet werden:

• O₂-Sättigung: Sie entspricht dem Prozentsatz an oxygeniertem Hämoglobin, d. h. sie gibt an, wieviel Sauerstoff an den Blutfarbstoff Hämoglobin gebunden und auf diese Weise von den Erythrozyten mit dem Blutsrom zu den Zellen transportiert werden kann. Der Wert wird aus dem pH- sowie dem pO₂-Messwert berechnet.
• Bicarbonat: Aus dem pH und dem pCO₂ kann die Bikarbonat-Konzentration (HCO₃-) als wesentliche Zustandsform des im Blut gelösten CO₂ berechnet werden. Die Bikarbonat-Konzentration ist im Gegensatz zu den respiratorischen Konzentrationen ein Maß für die metabolisch bedingten Veränderungen im Säure-Basen-Haushalt. Um diesen in einem ausgeglichenen Zustand zu halten, wird Bikarbonat von den Nieren je nach Erfordernis sowohl sezerniert als auch reabsorbiert. Die Bikarbonat-Konzentration korrelliert direkt mit dem pH. Steigt sie, nimmt auch der pH höhere Werte an, wird also ins Alkalische verschoben.
• Basenabweichung (Überschuss bzw. Verlust, engl.: „base excess“ oder BE): Dieser ebenfalls berechnete Wert repräsentiert den Gesamtbestand an Pufferkapazität in Form von anionischen Basenäquivalenten. Diese umfassen das Hämoglobin, andere Proteine, Phosphat, Bikarbonat als Haupt-Pufferbasen und dienen dem Ausgleich des Blut-pH-Werts, der bei verschiedenen Erkrankungen sowohl in den sauren als auch basischen Bereich verschoben sein kann. Verschiebungen des pH-Werts können auf Funktionstörungen der Lunge (sogenannte respiratorische Alkalose bzw. Azidose), Nieren und anderer am Stoffwechsel beteiligter Organe beruhen (sogenannte metabolische Alkalose bzw. Azidose). Der behandelnde Arzt wird sich bei der Frage nach der Therapie-Entscheidung zur Korrektur einer Störung des Säure-Basen-Haushalts am Basen-Überschuss orientieren, um die Kompensationsfähigkeit des Organismus abschätzen zu können.

Wie wird das Probenmaterial gewonnen?
Eine Blutgas-Analyse erfolgt fast immer mit arteriellem Blut. In speziellen Fällen (z. B. bei Säuglingen) kann auch durch Punktion einer Ferse mit einer Lanzette kapillarisiertes Vollblut verwendet werden. Aufgrund der Tatsache, dass in den Arterien oxygeniertes Blut zu den Geweben  und in den Venen sauerstoffarmes Blut von diesen abtransportiert wird, muss man stets berücksichtigen, dass sich die Blutgas-Konzentrationen von arteriellem, kapillärem und venösem Blut stark unterscheiden.

In der Regel wird für eine arterielle Blutgas-Analyse eine Radialarterie punktiert. Sie ist an der Innenseite eines Handgelenks unterhalb des Daumens lokalisiert. Dies entspricht der Stelle, an der man normalerweise den periphren Puls tastet. Vor der Punktion muss hier noch der Allen-Test durchgeführt werden, um die regelhafte Durchblutung der Hand durch zwei Kollateralkreisläufe zu überprüfen. Dabei werden sowohl die A. radialis auch die A. ulnaris im Handgelenk komprimiert, was zu einer Abblassung der Hand führt und nacheinander wieder dekomprimiert. Bei einem normalen Versorgungstyp füllt die Hand sich nach dem Wiederöffnen jeweils eines der beiden arteriellen Gefässe wieder mit Blut und weist eine rötliche Färbung auf. Hält die Blässe bei Wiedereröffnen der A. ulnaris an, besteht Verdacht auf einen einseitigen Versorgungstyp. Es wird daher in gleicher Weise die andere Hand geprüft. Ausser der A. radialis können auch die A. brachialis in der Ellenbeuge oder die A. femoralis in der Leiste punktiert werden.

Bei Neugeborenen, die direkt im Anschluss an die Geburt respiratorisch insuffizient werden, wird eine Blutgas-Analyse sowohl aus den Nabelarterien als auch aus der Nabelvene durchgeführt.

Bedarf ein Patient einer kontinuierlichen Sauerstoff-Therapie, kann man den Sauerstoff 20-30 Minuten vor der Blutgas-Analyse abstellen, um keine verfälschten Ergebnisse zu erhalten. Toleriert die respiratorische Situation des Patienten dieses Vorgehen nicht, muss die verabreichte Sauerstoffmenge berücksichtigt werden. Diese wird dann als Sauerstoffanteil an der Inspirationsluft in Prozent angegeben (z. B. 30 % bzw. 0,3 FiO₂) oder als Liter O₂ pro Minute.

Nach einer arteriellen Punktion muss die Einstichstelle für mindestens fünf Minuten komprimiert werden. Die Blutstillung kann dabei einige Minuten in Anspruch nehmen, da in den Arterien im Vergleich zu den Venen ein hoher Blutdruck herrscht. Nimmt der Patient Medikamente zur Blutverdünnung ein (z. B. Aspirin oder Marcumar), können auch 15 Minuten bis eine halbe Stunde bis zur definitiven Blutstillung vergehen. Die abnehmende Person ist dafür verantwortlich, dass die Blutung tatsächlich sistiert und der Patient für ca. eine Stunde einen Druckverband erhält.