血气分析及酸碱平衡失调

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血气分析及酸碱平衡失调
首都医科大学附属-北京朝阳医院 北京呼吸疾病研究所 张洪玉 教授 主任医师
血气分析的概念


血气分析通常是指使用血气分析仪对动脉血氧 分压(PaO2)和二氧化碳分压(PaCO2)的测 定,但PaCO2不仅与PaO2有关,又与血中酸碱 成份及电解质有密切不可分割的联系,它们都 是机体内环境稳定的重要因素,因此临床上所 说的血气分析就包含了血液气体,酸碱平衡和 电解质代谢三部分的综合诊断。 血气分析检查所获各项参数不仅对呼吸系统疾 病,而且对各科危急重症的诊断、鉴别诊断与 指导治疗都是十分重要的,特别对机械通气监 测,指导通气参数的合理调节,及指导撤机更 是不可缺少的参数。
㈢动脉血氧饱和度(SaO2)
SaO2 是单位血红蛋白的含氧百分数,正常值
为 96±3% 。氧饱和度仅为浓度之比,血氧饱和 度和血氧分压的关系,即氧血红蛋白离解曲线呈 S 形态,当 PaO2 > 8 kPa , SaO2 > 90% 时,曲线 处于平坦段。当PaO2<8 kPa时曲线变得陡直, PaO2 稍下降, SaO2 就很快下降,此曲线变化有 重要生理意义。
pH=pk′+logHCO3-/PaCO2(为溶解系数=0.03)
HCO3-/PaCO2是机体最重要的缓冲对对机体内酸碱平衡起着重 要的调节作用,由于HCO3-是由肾调节,是酸碱调节的代谢因素, PaCO2是由肺调节,是酸碱调节的呼吸因素,因此H-H公式可用以 下公式表达: pH=pk′+log肾/肺
*实例1
慢性肺心病患者其测定血气分析如下:pH7.35,PaCO27.32 kPa(58mmHg), HCO3- 32mmol/L 分析: ⑴确定原发失衡:呼吸系统慢性病
⑵pH在正常范围偏低值,PaCO2↑提示呼酸
1. pH↓,PaCO2↑,提示呼吸性酸中毒;
2. pH↑,PaCO2↓,提示呼吸性碱中毒; 3. pH↓,PaCO2↓,提示代谢性酸中毒; 4. pH↑,PaCO2↑,提示代谢性碱中毒。
临床上常用的单纯性酸碱状态失衡的预计代偿公式
原发失衡 原发改变 代偿反应 预计代偿公式 代偿极限
代谢性酸中毒 HCO3-↓↓ 代谢性碱中毒 HCO3-↑↑ 急性呼酸 慢性呼酸 急性呼碱 PaCO2↑↑ PaCO2↑↑ PaCO2↓↓
BB 是指一升全血(BBb)或一升血浆(BBp)中所具有缓 冲作用的阳离子总和。血浆中缓冲硷主要是 HCO3 - 和血浆蛋 白,正常值为40~44mmol/L,平均为42mmol/L。全血中缓 冲体系还包括有血红蛋白和少量的磷酸盐,其BBb的正常值为 48mmol/L,BB反映了机体在酸碱失衡时总的缓冲能力。
P50:P50是pH=7.40,PaCO2=5.3
kPa情况下 SaO2 为 50% 时 的 PaO2 , 正 常 值 为 3.5kPa ( 26mmHg ), P50 增加时表明氧解离曲线右移, 反之,氧解离曲线左移。 P50 增加有利于氧的释 放和组织摄取。
㈣氧含量(CaO2)
氧含量是指血液实际结合O2总量,它包含了血红蛋白结合氧含量 和物理溶解 O2 的含量之和。由于每克血红蛋白可结合 1.34ml ,故 CaO2的计算为: CaO2=1.34×Hb×SaO2%+ PaO2×0.003 ml/L
㈡动脉血氧分压(PHale Waihona Puke BaiduO2)
指溶解于动脉血中的氧分子所产生的压 力。氧气是血中有生理效应的气体,根据亨利 定律,血中O2的溶解量与其分压的大小成正比, 因此测定PaO2就有可能进一步了解血中氧含量, 从而分析体内组织代谢情况。 健康人在海平面大气压时 PO2 的正常值 为10.7~13.3 kPa, PaO2<10.7kPa称低氧血症, 8 ~ 10.7 kPa 称轻度低氧血症; 5.3 ~ 8kPa 称中 度低氧血症;PaO2<5.3kPa为重度低氧血症。 PaO2可随年龄的增长而下降,成年人不同年龄 的PaO2可按以下公式计算: PaO2=〔102-(0.33×年龄)〕×0.133kPa PaO2 还受体位因素等影响。
血清主要电解质及阴离子间隙(AG)
㈠血清Na+:为细胞外液最重要的阳离子, 44% 在细胞外液, 9% 在细胞内液, 47% 在骨 骼中,正常血钠浓度为135~145mmol/L,钠 主要由肾脏排出,少量由皮肤和粪便中排出, 体内低钠时,血Na+排出减少。 ㈡血清 K+ :为细胞内主要阳离子, 98% 的 钾 存 在 于 细 胞 内 , 正 常 人 血 清 K+ 浓 度 3.5 ~ 5.5mmol / L ,成人每日钾需要量为 80mmol / L ,由食物中摄取,约 85 ~ 90% 的钾由肾排出。 当钾摄入不足时,钾仍以30~50mmol/L/日 排出,最终导致低钾性碱中毒。 肾脏对K+、 Na+的排泄和再吸收,对调节体内 的酸碱平衡起着重要作用。
㈥AB-实际碳酸氢根(HCO3-)
AB 是直接从血浆中测定的( HCO3 - )的含量,它反 映了机体对酸碱调节的代谢因素,但也受呼吸因素影响, 当PaCO2增加时,(HCO3-)相应有增高。其正常值为 21~27mmol/L,平均为24mmol/L。
㈦SB-标准碳酸氢盐
是指隔绝空气的全血标本在 38℃, PaCO2 在 5.3 kPa , SaO2在100%的饱和情况下测得的HCO3-含量,因除外 了呼吸因素故不受其影响。正常值为 21-27mmol / L , 平均值为 24mmol / L ,它反映了体内 HCO3 - 储备量, 因此 SB比 AB更准确地反应了代谢性酸碱失衡。正常人 SB=AB,当SB增高时示代谢性碱中毒;反之为代谢性 酸中毒。当AB>SB时表示有呼吸性酸中毒存在。因SB 是体外标准化条件下测定,故不能准确反映体内情况。
㈧BE-剩余碱
是在标准条件下,即血红蛋白充分氧合,温度在 38℃, PaCO2为5.3 kPa,将1升全血用酸或碱滴定使pH=7.4时所需酸 或碱的量,滴酸为正,滴碱为负。BE正常值为- 3~+3mmol /L。<3mmol/L为代谢性酸中毒,>3mmol/L为碱中毒。 其意义与SB基本相同。
㈨BB-缓冲硷
1.33 kPa 7.33 kPa 30mmol/L 42mmol/L 18mmol/L
慢性呼碱
注:
PaCO2↓↓
HCO3-↓
12~15mmol/L
①“↑↑” “↓↓”为原发改变, “↑” “↓”为继发
②有“Δ ”者为变化值 ③代偿极限:指单纯型酸碱失衡代偿可达到的最小值或最大值。
单纯性酸碱失衡实例分析:
0.003为氧溶解系数,氧含量可用ml%或mmol/L表示
㈤动脉中二氧化碳分压(PaCO2)
指溶解在动脉血中的二氧化碳所产生的压力,它反映了肺泡通 气功能是否有障碍。由于二氧化碳弥散力很强,相当于氧弥散系数 的 20 倍,故当血液透过肺泡壁毛细血管时,肺泡中的二氧化碳与 PaCO2之间很快达到平衡,肺泡气的二氧化碳分压等于动脉血中的 二氧化碳分压,故它可反映肺泡通气效果,正常值为 4.7~6.0 kPa (35 mmHg~45 mmHg),平均为5.3 kPa,PaCO2的变化是判断 酸碱失衡的重要指标,例如当PaCO2升高时,可能是原发性呼吸性 酸中毒,又可能是代谢性碱中毒时引起的变化。
血气分析常用指标正常值 及临床意义
㈠动脉血pH值
实际上是指动脉血的酸碱度, pH 表示体 液氢离子的负对数,即氢离子为 40nmol/L时, pH 为 7.4 。动脉血正常 pH 值为 7.35 ~ 7.45 ,故 〔H + 〕的参考值为 45 ~ 35nmol / L 。 pH 值是 酸碱平衡测定中最重要的参数,它反应了体内 呼吸因素与代谢因素综合作用的结果。 PH < 7.35表示体内有酸中毒; pH> 7.45表示有碱中 毒。即使在 7.35 ~ 7.45 之间时,也不能排除体 无代谢和呼吸性酸碱失衡,有可能是酸碱综合 作用结果。
四.体内酸碱平衡的调节机制:
当酸碱失衡时,机体所有的调节功能均来缓冲纠正,这些调 节功能与器官分别依次为:①缓冲系统②细胞内外液间的离子交换 ③肺的调节④肾的调节。在众多的因素中,PH、PaCO2、HCO3-是 最重要的参数,它们之间的关系可使用 Henderson-Hassalbach(简 称H-H公式)来表达:
㈣阴离子间隙(AG)
是指血清中所测定的阴阳离子总数之差。根据电中性原理,人 体血清中的阳离子与阴离子的总数是相等的,各自为148 mmol/L, 阴阳离子中又各分为可测定和未测定离子两部分。在阳离子中Na+ 为可测定阳离子(占94.6%);K+ 、Ca2+、Mg2+为未测定阳离子 (Unmeasured,UC)。因此阳离子总量=Na+ +UC。在阴离子中 Cl-和HCO3-为可测定阴离子(占86.5%),而SO42—、HPO42—, 有机酸带有负电荷的蛋白质为未测定阴离子( Unmeasured, UA)、 故阴离子总量可写成Cl-+HCO3-+UA,根据上述原理:
∵Na+ -(Cl-+HCO3-)=UA-UC
∵AG=UA-UC=Na+-(Cl - + HCO3-)
根据上述方程式推理,临床上可通过同步测定血清中Na+ Cl- HCO3 - 的值来计算 AG , AG 的正常范围是 12±4mmol / L , AG > 16mmol/L,称高 AG代谢性酸中毒,表明机体内有机酸(如乳酸、 丙酮酸)浓度升高。从计算公式中可以看出,影响血钠的各种因素 均可影响 AG值,因此临床上判断时必须排除导致血钠升高的其它 原因。例如使用高钠盐水治疗,脱水治疗,使用大量含有钠盐的抗 生素或大量输血带入大量枸缘酸钠等所致高钠,及低K+,低Cl—性 碱中毒, HCO3 - 尚未能成比例升高也可引起 AG 值增高,而引起 AG降低的因素有:低蛋白血症,高钾高钙血症等。AG升高对判断 代酸特别是三重酸碱失衡有十分重要价值,但由于影响 AG因素较 多,故需结合病因,临床表现,同步血气分析和血中乳酸,丙酮酸 测定,并要排除实验室误差后应用。
H-H公式体现了机体酸碱失调调节的关键内容, 但也应注意到机体对酸碱平衡的调节方式于时相是 很不相同的,例如缓冲系统作用机制为一种化学反
应,对酸碱调节为立即反应,不作为机体酸碱失衡
的最终调节。而肺脏调节其作用方式为排出体内二
氧化碳,需要2~3天时间;肾脏调节其作用是排出
H+而回收HCO3-,完成酸碱调节,需要一周左右。 临床上常用的血气分析中评价酸碱代谢紊乱的 主要指标有 pH 、 PaCO2 、 HCO3 - 及 BE 。在我国 HCO3 - 常作为代偿公式中常用的参数,比 BE 值应 用普遍。
PaCO2↓ PaCO2↑ HCO3-↑ HCO3-↑ HCO3-↓
PaCO2=1.5×HCO3-+8±2 PaCO2=40+0.9×Δ HCO3-±5 HCO3-=24+Δ PaCO2×0.07±1.5 HCO3-=24+Δ PaCO2×0.35±5.58 HCO3-=24+Δ PaCO2×0.2±2.5 HCO3-=24+Δ PaCO2×0.5±2.5
㈢血清Cl-
是细胞外液主要阴离子,正常血清Cl-浓度为95~106mmol/L, 成人每日氯需要量相当于NaCl约3.5~5g,当大量丧失胃液情况下, 可使Cl-大量丧失,机体便通过HCO3-来代偿,以维持体内阴、阳 离子平衡。反之,当血清Cl-↑HCO3-便代偿性减少,这种代偿又 是依靠肾小管选择性再吸收与排泄来调节的。
五. 酸碱失衡的类型:
㈠单纯性酸碱失衡:
单纯性酸碱失衡共有四种情况。即呼吸性酸中毒(简称呼酸), 呼吸性碱中毒(呼碱),代谢性酸中毒(代酸),代谢性碱中毒 (代碱)。当机体发生呼吸性或代谢性原发失衡以后,机体必然 通过一系列机制进行代偿,以保持pH在正常范围内,此时称为代 偿性酸碱失衡。临床上要分清原发失衡和继发代偿的变化是十分 重要的,一般在单纯性酸碱失衡中,原发失衡取决于pH的高低, 当pH>7.45时,原发失衡为碱中毒,当pH<7.35时,原发失衡为 酸中毒。还可根据pH与PaCO2变化来判断原发失衡,可能有以下 几种情况,例如:
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