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1、血气分析和酸碱平衡血气分析和酸碱平衡Blood Gas Analysis and Acid-Base Balance 呼吸内科呼吸内科邓小梅邓小梅例例1.1.王淑珍，女，王淑珍，女，6868岁，岁，H 192185 2004-6-30H 192185 2004-6-30病史：反复咳嗽、咳痰病史：反复咳嗽、咳痰4040年，冬季易发作，持续年，冬季易发作，持续2-32-3个月，个月，胸闷、夜间不能平卧胸闷、夜间不能平卧2 2个月。个月。体征：神清，球结膜水肿，唇紫苷，颈静脉怒张，体征：神清，球结膜水肿，唇紫苷，颈静脉怒张，双肺底水泡音，双肺底水泡音，HR 112/HR 112/分分,双下肢水肿双下
2、肢水肿.PH 7.359 Na+134.2 mmol/LPaO2 30.2 mmHg K+3.22 mmol/LPaCO2 110.1 mmHg Cl 76.5 mmol/LSaO2 45%Hb 13.9g/L BUN 2.1 mmol/L(2.9-8.3)BE 29 mmol/L CRE 38 mol/L(40-100)HCO3 62.6 mmol/LTCO2 66 mmol/LAn gap 2.3 mmol/L 血气血气(Blood Gas):O2，CO2 血气分析血气分析(Blood-gas Analysis):用三用三个电极个电极(PH、O2、CO2)测定血液中具有生测定血液中具有生理
3、效应的气体及理效应的气体及PH。临床意义：临床意义：反映气体代谢状况反映气体代谢状况 推断酸碱平衡状态推断酸碱平衡状态 精密仪器精密仪器 规范操作规范操作 结果推断结果推断 质量限制质量限制 条件条件:标本采集：采血部位，安静状态下，标本采集：采血部位，安静状态下，肝素抗凝，吸氧浓度，肝素抗凝，吸氧浓度，隔离空气隔离空气,海平面，海平面，大气压大气压.Table1：The Relation Between Altitude(m)and PaO2(mmHg)AtmosphericAltitude Pressure PaO2 Sao2 Sea level 760 100 97 760 100 97
4、3190m 512 67 883190m 512 67 884408m 438 40 754408m 438 40 757600m 282 30 557600m 282 30 55（ComaComa）血气分析指标血气分析指标pH BBPaO2 BEP(A-a)O2 T-CO2SaO2 CO2-CPPvO2 AGPaCO2CaO2H2CO3一一 动脉血氧分压（动脉血氧分压（PaO2）(Partial Pressure of Arterial Oxygen)血液中物理溶解的氧分子所产生的压力。血液中物理溶解的氧分子所产生的压力。正常值：正常值：12.6-13.3Kpa（95-100mmHg）（10
5、0 0.33 年龄年龄 5 ）The Oxygen-Hemoglobin Saturation CurvePaO2作用作用:1.1.影响影响SaO2，从而影响血从而影响血 氧含量。氧含量。ExternalrespirationInternalrespiration2.2.确定确定O2O2的驱动压，的驱动压，影响氧在血液与组影响氧在血液与组织间的弥散。织间的弥散。3.3.调整呼吸调整呼吸 Peripheral chemoreceptors Peripheral chemoreceptors(arotic sinus or carotid(arotic sinus or carotid body)
6、body)(Through cranial nerves(Through cranial nerves 9,10).9,10).PaO2下降缘由：下降缘由：肺泡通气不足肺泡通气不足 Hypoventilation V/Q V/Q比例失调比例失调 V/Q ratio mismatch 右右-左分流左分流 Right to left shunting 吸入气的氧分压下降吸入气的氧分压下降 Inhaled PO2 low 弥散功能下降弥散功能下降 Diffusion of O2 low 低氧血症（Hypoxemia）：PaO2低于同龄正常人下限 呼吸衰竭(Respiratory Failure)：P
7、aO260mmHg 缺氧（Hypoxia）严峻缺氧：PaO240mmHg PaO220mmHg，有氧代谢停止。Table2:Partial Pressures(mmHg)of O2 and CO2 Source of Sample PO2 PCO2 Inhaled air 160 0.3 Alveolar air 104 40 Arterial blood 95 40 Venous blood 40 46二二 肺泡肺泡-动脉氧压差动脉氧压差(P(A-a)O2)(Alveolar-Arterial Oxygen Difference)肺泡与动脉血氧分压之差。肺泡与动脉血氧分压之差。产生缘由：产生
8、缘由：肺内生理分流（肺内生理分流（3-5%3-5%）支气管动脉血支气管动脉血 最小静脉血（养分心肌）最小静脉血（养分心肌）正常值：正常值：15-20mmHg15-20mmHg，30mmHg45mmHg(6.0Kpa)PaCO245mmHg(6.0Kpa)呼吸性硷中毒呼吸性硷中毒(Respiratory alkalosis)(Respiratory alkalosis)PaCO2 35mmHg(4.67Kpa)PaCO2 SB AB下降：代酸下降：代酸 AB=SB 呼硷呼硷 AB 30mmol/L 30mmol/L，确定酸中毒。，确定酸中毒。酸碱平衡酸碱平衡Acid-Base BalanceTh
9、e number of H+in the body:2400 nmol (an adult male,60Kg)The production of H+:Nearly 55,000,000nmol/dayType of Acids in the Body Fixed acids:(the catabolism of amino acids and compounds like phospholipids and nucleic acids)Sulfuric acid Phosphoric acid Organic acids:Lactic acid(anaerobic metabolism)K
10、etone bodies(starvation or excessive lipid catabolism)A volatile acid(H2CO3)Table3:Range of H+in Plasma in Clinical ConditionsCondition H+nmol/L pH ImportanceAcidemia 100 7.00 Can be lethalAcidemia 50-80 7.10-7.30 Clinically importantNormal 40 5 7.40 0.05 NormalAlkalemia 20 36 7.44 7.69 Clinically i
11、mportantAlkalemia 7.70 Can be lethalLines of Defense:一一 The buffer system二二 The respiratory system三三 The renal system Table4：Whole blood buffers Buffer type Buffering capacity of whole blood(%)Bicarbonate plasma 35 erythrocyte 18 total 53 Nonbicarbonate Hemoglobin 35 Plasma proteins 7 Organic phosph
12、ate 3 Inorganic phosphate 2 total 47 一一 缓冲系统缓冲系统2.HCO3/H2CO3 ratio decides blood pH.1.The carbonic acid-bicarbonate buffer system2.is the most importmant(53%).Protein buffer systemsR-COO-+H+RCOOH R-COOH NH2 NH2NH3+pH pH In alkaline medium,amino acid acts anacid and releases H+Neutral pHIn acidic med
13、ium,amino acid acts abase and absorbs H+The phosphate buffer system H2PO4-H+HPO42-二二 肺调整：肺调整：Respiratory Respiratory CompensatiCompensationon 排出排出COCO2 2(挥发酸挥发酸)(3-6(3-6小时达高峰小时达高峰)Respiratory controlPeripheral Chemoreceptorsat Carotid and Aortic bodiespH,PaO2 of blood changesCentral chemoreceptorsat
14、 medulla oblongataPco2,pH of CSF changesCSF Cerebrospinal Fluid三三 肾的调整肾的调整Renal Renal CompensationCompensationAn Overview ofUrine FormationActive transport Exchange pumpCountertransportCotransportSecretion of H+HCO3-/H2CO3 system Phosphate system AmmoniaReabsorption of bicarbonateSecretionReabsorpti
15、onCountertransport Active transportSecretionReabsorptionpH of Urine:6.0(4.5-8)四四 细胞内外离子交换（细胞内外离子交换（24-3624-36小时）小时）3K+H+2Na+酸中毒酸中毒98%of Potassium of the human body is In the ICF.血气分析的临床应用血气分析的临床应用一一 确定呼吸衰竭的类型及程度确定呼吸衰竭的类型及程度二二 推断酸碱失衡推断酸碱失衡 表表6：呼吸衰竭的程度：呼吸衰竭的程度 指标指标 轻度轻度 中度中度 重度重度 PaO2mmHg(Kpa)60(8.0)5
16、0(6.67)70(9.33)90(12.0)SaO2%80 80-40 40 神智神智 清清 半昏迷半昏迷 昏迷昏迷 紫绀紫绀 无无 有有 有有一一 确定呼吸衰竭的类型及程度确定呼吸衰竭的类型及程度 二二 推断酸碱失衡：推断酸碱失衡：结合临床，确定有无引起酸碱失衡的缘由结合临床，确定有无引起酸碱失衡的缘由 推断有无酸碱平衡紊乱推断有无酸碱平衡紊乱 进一步确定原发失衡因素进一步确定原发失衡因素 选用合适的代偿预料公式，选用合适的代偿预料公式，推断酸碱失衡推断酸碱失衡 表表7 7：常用单纯性酸碱失衡的预料公式：常用单纯性酸碱失衡的预料公式原发原发 原发原发 代偿代偿 预料代偿公式预料代偿公式 代
17、偿代偿 代偿极限代偿极限失衡失衡 变更变更 反应反应 时限时限呼酸呼酸 PaCO2 HCO3 PaCO2 HCO3 急性急性 HCO3 HCO3=PaCO2 PaCO2 0.070.071.5 1.5 数数min 30mmol/L(4.0Kpa)min 30mmol/L(4.0Kpa)慢性慢性 HCO3 HCO3=PaCO2 PaCO2 0.350.355.58 3-55.58 3-5天天 45mmol/L(6.0Kpa)45mmol/L(6.0Kpa)呼硷呼硷 PaCO2 HCO3 PaCO2 HCO3 急性急性 HCO3 HCO3=PaCO2 PaCO2 0.20.22.5 2.5 数数m
18、in 18mmol/L(2.4Kpa)min 18mmol/L(2.4Kpa)慢性慢性 HCO3 HCO3=PaCO2 PaCO2 0.50.52.5 3-52.5 3-5天天 12mmol/L(1.6Kpa)12mmol/L(1.6Kpa)代酸代酸 HCO3 HCO3 PaCO2 PaCO2=HCO3 PaCO2 PaCO2=HCO3 1.5+81.5+82 2 12-24h 10mmHg(1.3Kpa)12-24h 10mmHg(1.3Kpa)代硷代硷 HCO3 HCO3 PaCO2 PaCO2 PaCO2=PaCO2=HCO3HCO3 0.90.95 5 12-24h 55mmHg(7.
19、3Kpa)12-24h 55mmHg(7.3Kpa)酸碱变更规律酸碱变更规律:肺肾间相互代偿肺肾间相互代偿 代偿有确定极限代偿有确定极限 代偿有时限代偿有时限 代偿只能使代偿只能使PH值向正常方向移动值向正常方向移动 代偿过头或不足均提示可能存在另一种失调。代偿过头或不足均提示可能存在另一种失调。过头：提示有与之相反的另一种失调；过头：提示有与之相反的另一种失调；不足：提示有与之相同的另一种失调。不足：提示有与之相同的另一种失调。（一）代谢性酸中毒一）代谢性酸中毒 (Metabolic acidosis)Mechanisms:An increase of acid(not carbonic a
20、cid)A decrease of base Both Table8.Common Causes of Metabolic AcidosisIncrease of AcidKetoacidosis(diabetes mellitus,starvation,alcoholism)Severe infectionBurnsShockTissue anoxiaRenal failureIntake of acids or precursorsDecrease of BaseDiarrheaGastrointestinal fistulaIntestinal decompressionRenal tu
21、bular acidosis代酸代酸HH+血液缓冲系统血液缓冲系统(HCO(HCO3 3-/H/H2 2COCO3 3)血血PHPH值下降值下降呼吸中枢呼吸中枢呼吸加深加快呼吸加深加快COCO2 2排出排出PaCO2HCO3肾代偿肾代偿排排H+回吸取回吸取HCO3HCO3HCO3H2CO3=201The signs and symptoms:Increased rate and depth of respiration Headache Central nervous system depression Confusion,lethargy,coma.Cardiovascular system
22、 dysfunction Ventricular arrhythmia,Decreased cardiac contractility.Death(brain stem dysfunction or cardiovascular dysfunction)血气分析特点：血气分析特点：pH N or 、HCO3 、AB=SB 、BE负值负值 PaCO2正常或正常或 AG AG 尿呈酸性尿呈酸性 高高K K+血症时，尿呈硷性血症时，尿呈硷性。例：女，例：女，6262岁，糖尿病昏迷。岁，糖尿病昏迷。血气分析：血气分析：PH 7.17 PaCOPH 7.17 PaCO2 2 25mmHg25mmHg K
23、 K+4.4mmo Na4.4mmo Na+144mmol/L 144mmol/L Cl Cl 107mmol/L HCO 107mmol/L HCO3 3 12mmol/L 12mmol/L 代偿代偿 PaCO2=HCO3 1.5+8 2 =12 1.5 +8=26(二二)代硷代硷 Metabolic AlkalosisMechanisms:An increase in base A decrease of acid Both Table9.Common Causes of Metabolic AlkalosisIncrease of baseIntake of bicarbonate or
24、 bicarbonate precursorsMassive transfusion with citrated blood Decrease of Acid Emesis Gastric suction Hyperaldosteronism Hypokalemia 代硷代硷H+血液缓冲系统血液缓冲系统(HCO3/H2CO3)血血PH值值 呼吸中枢呼吸中枢呼吸浅慢呼吸浅慢CO2排出排出 PaCO2 HCO3 肾代偿肾代偿排排H+回吸取回吸取HCO3 HCO3 HCO3H2CO3=201The signs and symptoms:Shallow breathing Postural hypot
25、ention(ECF depletion)Muscle weakness(hypokalemia)Increased neuromuscular irritability Figuers and toes tingle,Signs of tetany,Seizures,Central nervous system depression,(Confusion,lethargy,coma)Death(brain stem dysfunction).血气分析特点：血气分析特点：pH N or 、HCO3 、AB=SB、BE正正值值 PaCO2 尿呈碱性尿呈碱性 低低K K+血症血症。例：男，例：男，
26、45岁，严峻溃疡病呕吐一周。岁，严峻溃疡病呕吐一周。血气分析：血气分析：PH 7.50 PaCO2 53mmHg K+2.2mmol/L Na+140mmol/L Cl 86mmol/L HCO3 42mmol/L 代偿代偿 PaCO2 =HCO3 0.95 =(42-24)0.9=16.2 PaCO2=40+16.2=56.2(三三)呼吸性酸中毒：呼吸性酸中毒：Respiratory AcidosisMechanism:HypoventilationTable10.Common Causes of Respiratory AcidosisImpaired Gaseous ExchangeCh
27、ronic obstructive pulmonary diseasePneumoniaSevere asthma Pulmonary edemaARDSObstructive sleep apneaImpaired neuromuscular function Guillain-Barre syndromeChest injury or surgeryHypokalemiaRespiratory muscle fatigueRespiratory depressant drugs(barbiturates,narcotics)Central sleep apneaThe signs and
28、symptoms:Headache(cerebral vasodilation)Cardiovascular dysfunction Tachycardia,cardiac arrythmias,hypotention.Neurologic abnormalities Blurred vision,tremors,vertigo,disorientation,lethargy,coma.血气分析特点：血气分析特点：pH N or 、HCO3 (acute 32mmol/L,chronic 24+PaCO2 0.35 5.58 HCO3 45mmol/L(极限极限)血血 K+Cl 2.呼酸呼酸+
29、代酸代酸 缺氧、休克、糖尿病，肺泡通气不足。缺氧、休克、糖尿病，肺泡通气不足。血气特点：血气特点：PaCO2 实测实测HCO3 24+PaCO2 0.35 5.58 AG 血血K+Cl 3.呼硷呼硷+代碱代碱 医源性多见，如肺心病人通气过快。医源性多见，如肺心病人通气过快。血气特点：血气特点：PH PH PaCO2 PaCO2 HCO3 HCO3 正常、下降正常、下降,上升。上升。血血 K+K+Cl Cl 血气特点：血气特点：PaCO2 HCO3 24+PaCO2 0.35 5.58 AG 例：血气分析：例：血气分析：PH 7.35 PaO2 40mmHg PaCO2 90 mmHg K+3.
30、6mmol/L Na+142mmol/L Cl 70mmol/L HCO3 37mmol/L AG=142 37 70=35 AG=35 12=23 潜在潜在HCO3=37+23=60 预料预料HCO3=24+PaCO2 0.355.58 =24+(90-40）0.35=41.5 例例1.1.王淑珍，女，王淑珍，女，6868岁，岁，H 192185 2004-6-30H 192185 2004-6-30PH 7.359 Na+134.2 mmol/LPaO2 30.2 mmHg K+3.22 mmol/LPaCO2 110.1 mmHg Cl 76.5 mmol/LSaO2 45%Hb 13.9g/L BUN 2.1 mmol/L(2.9-8.3)BE 29 mmol/L CRE 38 mol/L(40-100)HCO3 62.6 mmol/L(45)总结总结血气分析指标正常值血气分析指标正常值各种酸碱平衡紊乱的常见缘由和血气分各种酸碱平衡紊乱的常见缘由和血气分析特点析特点