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1、血气分析与酸碱失衡,概述,血气分析(Blood gas analysis),系指用血气分析仪测定血中所存在的进行气体交换的氧和二氧化碳以及有关酸碱平衡指标的参数。严格的说，血气分析是指使用血气分析仪对动脉血氧分压和二氧化碳分压的测定。,酸是指能释放出H+的物质，如H2CO3、HCl、H2SO4等。酸 碱 质子 HCl Cl-+H+碱是指能吸收H+的物质，如HCO3-、Cl-、SO42-等。,酸碱的概念,1.生命活动使细胞内外环境的H+升高或降低，生理情况下依靠机体本身的调节机制，体液的H+浓度恒定地维持在ph7.357.45，这个过程称为酸碱平衡。从定义中可以看出：正常人体液是7.40左右，属
2、于弱碱性，而不是中性的。2.如果体内酸或/和碱产生过多或不足，引起血液氢离子浓度的改变，称为 酸碱平衡失常，简称酸碱失衡。,酸碱平衡与酸碱失衡,既往称为代谢性酸中毒伴代偿性呼吸性碱中毒，现称为代谢性酸中毒伴代偿性低碳酸血症或简称单纯代谢性酸中毒，同理，呼吸性酸中毒伴代偿性代谢性碱中毒，现称为呼吸性酸中毒伴代偿性高碱酸血症或简称单纯呼吸性酸中毒。,酸碱平衡失常的命名,体液酸碱物质的来源,1.挥发性酸：代表：碳酸 CO2+H2O H2CO3 H+HCO3 正常成人在安静状态下，每天约生成CO2300400L，如全部生成H2CO3可释放出15L H+，也就是15mol H+。碳酸为体内酸性物质的最主
3、要来源。,两种酸及其来源,碳酸酐酶,2.固定酸：也称非挥发酸。不能变成气体由肺呼出，仅通过肾脏排出。食物在体内转化或经氧化后生成，如：糖酵解:甘油酸、丙酮酸、乳酸 糖氧化:三羧酸 脂肪代谢:-羟丁酸、乙酰乙酸。上述物质分解代谢产生的H+每日仅有0.050.1mol，与挥发性酸的产量相比，可谓“九牛一毛”。,来源一：体内物质代谢产生氨基酸脱氨基 来源二：食物中所含金属元素在体内的氧化产物：柠檬酸盐、苹果酸盐。人体内碱性物质的产量在数十 mol左右，与酸性物质的产量相比，相差甚远。既然人体每天产生的大量的酸而很少的碱，那为什么没有发生酸中毒呢?这是因为机体有酸碱平衡的调节系统。,碱的来源,酸碱平衡
4、调节系统,机体抵御酸碱冲击依靠四大调节系统（四大防线）血液缓冲系统 组织细胞的调节 肺的调节 肾的调节 其中肺和肾是调节系统的主力军。,血液缓冲系统由弱酸及其共轭碱构成，遇强酸时碱来缓冲，把它变成弱酸，减少H+的电离；遇强碱时酸来缓冲，把它变成弱碱，减少OH的电离。如:HCl+NaHCO3 NaCl+H2O+CO2（CO2由肺呼出)血液缓冲系统包括四个小类：碳酸氢盐缓冲系统、血红蛋白缓冲系统、血浆蛋白缓冲系统和磷酸盐缓冲系统。其中最重要的是碳酸氢盐缓冲系统（含量最多，易于调节）其特点是反应迅速，即刻开始，作用不持久，约30分钟结束。,防线一：血液缓冲系统,离子交换：主要是H+K+，ClHCO3
5、交换。,防线二：组织细胞的调节,H+K+交换,2Na+,1H+,细胞外高H+时,3K+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,为什么细胞内是K+被移出而不是其它离子呢？呢？原因有二：一是因为细胞内K+离子浓度高，细胞内集中了98%以上的K+，二是因为细胞膜对K+通透性好。从上面的过程及下图中可以看出，酸中毒往往伴有高K+，而碱中毒往往伴有低K+。,2Na+,1H+,3K+,酸中毒,3K+,Cl HCO3交换,Cl,HCO3,HCO3,红细胞外高HCO3时,红细胞外高Cl时,部位：红细胞。（组织细胞调节时红细胞有ClHCO3交换，但能力较弱；肾脏调节时肾小管也有ClHCO3交换，
6、能力相对较强。）,Cl,Cl,HCO3,肺的调节是通过调节CO2呼出量实现的。一是CO2通过血脑屏障，刺激中枢化学感受器，兴奋或抑制呼吸中枢；二是刺激外周化学感受器（颈动脉窦和主动脉体），反射性兴奋或抑制呼吸中枢。,防线三：肺的调节,延髓化学感受器,颈动脉窦,主动脉体,泌H+排酸：H+浓度 肾小管内碳酸酐酶活性 H2CO3 H+和HCO3 泌氨中和酸 NH3+H+NH4+HCO3再吸收（主要是肾小管泌H+、泌氨同时重吸收HCO3，还有通过ClHCO3交换的方式）,防线四：肾的调节,亨德森-哈塞尔巴尔赫方程式（Henderson-Hasselbalch equation）（简称HH公式）,HH公
7、式,pKa=6.1，是一个常数，=0.03 是CO2的溶解系数，HH公式就可以简化为：,HCO3,PaCO2,ph,上图可以看出，PH值和HCO3成正比，和PaCO2成反比，正常情况下HCO3和PaCO2的比值时为3:5（24:40的简化结果）,H2CO3,HCO3,因为HCO3由肾调节，是酸碱调节的代谢因素；PaCO2由肺调节，是酸碱调节的呼吸因素。因此HH公式可以表达为：,肾,肺,代谢因素,呼吸因素,由此可以引申出四种最基本的酸碱失衡类型:PaCO2 呼吸有关 原发呼酸 原发呼碱 HCO3 代谢有关 原发代碱 原发代酸,HCO3是体内碱性物质的代表，PaCO2是体内酸性物质的代表，因此又可
8、以将HH公式形象的表达为：,由上可以看出，HCO3升高表示代碱，PaCO2升高表示呼酸，PaCO2决定呼酸或呼碱，HCO3决定代酸或代碱。,血气分析仪的构成,血气分析仪的结构基本一致，一般包括电极（pH、PO2、PCO2）、进样室、CO2空气混合器、放大器元件、数字运算显示器和打印机等部件。它由专门的气敏电极分别测出O2、CO2和pH三个数据，并推算出一系列参数。,血气分析的步骤,1.根据pH判断是酸血症或碱酸血症：pH 7.45 碱血症,2.根据BE与PaCO2的变量关系分析：1）当BE（HCO3）与PaCO2呈反向变量时，一定为复合型酸碱平衡失常。BE（HCO3）、PaCO2为代谢性酸中毒
9、合并呼吸性酸中毒，BE（HCO3）、PaCO2 为代谢性碱中毒合并呼吸性碱中毒。,2）当BE（HCO3）与PaCO2呈同向变量时，有两种判断，一是单纯性酸碱平衡失常，两者的关系为原发过程和继发代偿改变；二是复合型酸碱平衡失常。鉴别的要点是pH的倾向性、代偿速率、幅度和限度。凡超越代偿速率、幅度或限度者为复合型酸碱平衡失常。,pH的倾向性 是指pH改变与BE（HCO3）或 PaCO2改变的关系。在单纯性酸碱平衡失常中，如pH变化与一个分量（BE/（HCO3）或 PaCO2）的数值相一致，则相一致的分量常为原发过程，而另一个分量则可能是代偿改变。,代偿速率、幅度和限度 如从病因、病程、临床表现及实
10、验室检查已能确认其原发疾病，那么，若与原发分量（BE或 PaCO2）的数值相对应的另一个分量（PaCO2或BE）的数值变化超越了代偿的速率、幅度和限度，应判断为复合型酸碱平衡失常。,代偿速率是指“肺快肾慢”,即肺调节起效快，肾调节来的慢。代偿幅度是指由于代偿所造成的分量改变应随原发分量的改变而变化，其幅度不应超过20:1，即不改变pH倾向于原发分量的规律。,代偿速率与代偿幅度,代偿幅度公式1）代酸（原发异常为HCO3）的呼吸代偿（PaCO2）：HCO3每减少1，PaCO2减少1.2。2）代碱的呼吸代偿：HCO3 每增加1，PaCO2约升高0.6。3）慢性呼酸的肾代偿：PaCO2每升高10，HC
11、O3可增加3.5。4）慢性呼碱的肾代偿：PaCO2每降低10，HCO3可减少5.6。,代偿限度是指代偿不是无限的，肾或肺代偿均有极限，凡超越其极限者也应诊断为复合型酸碱平衡失常。一般以PaCO2为15-20或60和BE为15作为极限值。,代偿限度,阴离子隙,阴离子隙（AG）:是指血清中所测阳离子和所测阴离子总数之差；即：AG（Na+K+）(HCO3-Cl-)。由于血清中K+较低，且变化较小，对AG影响不大，故上式可简化为：AGNa+(HCO3-Cl-)，AG正常值是8-16mmol/L。,人体血清中阳离子总数=Na+UC，阴离子总数=HCO3-Cl-UA。依电中性原理，细胞外液阴离子总数必然等
12、于阳离子总数，虽然各种离子成分的浓度会有变化，但阴阳离子总数始终相等。即：Na+UCHCO3-Cl-UA，移项并代入上式得：AG=UAUC。即AG的真正含义为未测定阴、阳离子浓度的差。,根据AG是否升高，可将代酸分为高AG（正常血Cl-）性代酸及正常AG（高血Cl-）性代酸。高AG代酸时，AG HCO3-,潜在HCO3-,当高AG性代酸时，AG的升高数恰好等于HCO3-的下降值时，既AG=HCO3-，于是由AG派生出一个潜在 HCO3-的概念。潜在HCO3-=AG+实测HCO3-。当潜在HCO3-预计HCO3-时表明有代硷存在。,“潜在”HCO3-,正常AG,实测AG,AG,实测HCO3-,潜
13、在HCO3-示意图,三重性酸碱失衡,一种呼吸性酸碱失衡与代酸和代碱同时存在于同一患者体内称为三重酸碱失衡。分为两型：呼碱+代酸+代碱称为呼碱型三重酸碱失衡，呼酸+代酸+代碱称为呼酸型三重酸碱失衡。,如上所述，三重酸碱失衡是在呼酸或呼碱基础上合并代酸与代碱，那么为什么不是在代酸或代碱基础上合并呼酸与呼碱呢？大家知道，呼酸是各种原因使CO2排出过少形成CO2潴留所致；而呼碱则是由于CO2排出过多，体内CO2减少引起。一个人不可能在CO2排出过多的同时又存在CO2排出过少，故呼酸和呼碱不可能同时存在于同一患者。,呼碱+代酸+代碱,见于慢性呼衰急性发作期由于严重代酸，在通过呼碱代偿的基础上又给予过量补
14、碱；或由于严重代碱，高度烦躁不安，或其它原因引起通气过度发生呼碱的基础上，又合并重度低氧血症所致的代酸。其血气特点：PH，PaCO2，Cl，HCO3-，AG,血气：pH 7.47，PaCO2 28mmHg,HCO3-20mEq/L，AG 22mEq/L 分析1：HCO3-20 24mEq/L，提示代酸存在 预计1：PaCO2=1.5 HCO3-+8 2=1.5 20+8 2=30+8 2=38 2 实测1：PaCO2 28(38 2)mmHg，提示呼碱,举例1,举例1,分析2：AG=2212mEq/L，提示代酸。AG升高数=HCO3-下降数=22 12=10mEq/L 预计2：HCO3-=24
15、-10=14mEq/L 实测2：HCO3-2014mEq/L，提示代碱。结论：结合pH 7.47，可诊断为呼碱+代酸+代碱。,见于严重的肺心病呼吸衰竭时，在呼酸的基础上给予过量补碱；又因严重缺氧、肝、肾功能衰竭或休克等而发生代酸。其血气特点：PH，PaCO2，Cl-，HCO3-，AG,呼酸+代酸+代碱,血气：pH 7.34，PaCO2 66mmHg,HCO3-39mEq/L，AG 29mEq/L 分析1：PaCO26640mmHg，提示呼酸。预计1：HCO3-=正常HCO3+0.35PCO25.58=24+0.35(66-40)5.58=24+9.15.58=38.6827.52 实测1：HCO3-3938.6mEq/L，提示代碱,举例2,分析2：AG=2912mEq/L，提示代酸。AG升高数=HCO3-下降数=29 12=17mEq/L 预计2：HCO3-=24-17=7mEq/L 实测2：HCO3-397mEq/L，提示代碱。结论：结合pH 7.34，可诊断为呼酸+代酸+代碱。,举例2,
