钠钾氯与酸碱平衡检验.doc

第 11 页 共 11 页 钠、钾、氯和酸碱平衡检验第 十 一 章 钠、钾、氯 和 酸 碱 平 衡 检 验我们知道，人是离不开水的，人体的新陈代谢都是在液体环境中进行的。体内存在的液体称为体液（body fluid）。水与电解质是体液的主要组成成分，参与机体许多重要的理化过程。正常情况下人体有完善的缓冲和调节系统，以维持水、电解质的平衡。一旦这种平衡被打破就会出现相应的水或电解质平衡紊乱，表现不同的病理改变。目前在临床工作中电解质检查已经成为临床医师诊断、治疗很多疾病的重要参考资料。临床电解质主要是检测体液离子成分。体液中 离子成分很多，其中含量最高且较重要的是钠、钾和氯离子，第一节首先学习钠、钾、氯代谢及其检验。第一节钠、钾、氯代谢及其检验一、体液中的电解质及其生理功用（一）体液电解质分布体液是体内存在的液体，以细胞膜为界体液可分为细胞内液与细胞外液（见幻灯4）。体液中存在很多离子成分，这些离子称为电解质。体液中的主要阴阳离子（见幻灯5）。电解质在体液中的分布是不均衡的，（幻灯6）细胞外液的主要阳离子为Na+，主要阴离子为Cl其次是HCO3-；细胞内液主要阳离子是K+，阴离子以有机磷酸根（HPO42-）和蛋白质为主。Na+、K+离子在细胞内外分布的差异，不是依赖细胞膜对这些离子的通透性不同，而是依赖于膜上钠钾泵的主动转运而实现的（注：大分子蛋白质及Na+、K+等电解质均不易自由透过细胞膜）。（二）体液电解质的生理功用1.正常情况下，维持细胞的渗透压及容量：细胞内外液中的无机离子含量发生改变时，渗透压会随之发生改变，导致水的跨膜转移，从而影响体液在细胞内外的分布。其中细胞外液中Na+的含量较高，对于维持细胞的渗透压及容量，起到决定性作用。2.可形成缓冲体系，对体液中的酸、碱起缓冲作用，在维护体液的酸碱平衡中起重要作用：3.电解质对神经-肌肉、心肌兴奋性的影响（见幻灯11）。 低钾-周期性麻痹二、钠、氯的代谢及其平衡紊乱（一）钠、氯代谢1.来源与分布：（1）正常成人钠、氯的来源主要是通过膳食以食盐形式（NaCl）摄入氯和钠，每日需要量约4.5-9g。体内Na+约有50%存在于细胞外液，血清钠为135-145mmol/L，另有40%-45%存在于骨骼中。细胞内液中含钠量较少，约占总量的5%-10%，且主要存在于肌细胞中。（2）氯也主要存在于细胞外液，血清中氯含量为96-105mmol/L。2.吸收与排泄：（1）食物中NaCl 几乎全部一离子态被吸收（2）Na+和Cl-的排泄主要通过肾脏，少量由汗液排出。肾脏对Na+的排泄有严格的调节作用，尿中排出Na+量随摄入Na+量的多少而增减。正常人摄入过量NaCl时，可以很快由肾脏排出体外。当体内Na+减少时，Na+的排泄量可以降至很低，甚至接近于零，这对于维持体内Na+含量的恒定有重要意义。此外，通常摄入体内NaCl的量大于其需要量，所以， 人体一般是不会缺钠缺氯的。（二）钠、氯与体液平衡紊乱体液平衡主要由体液中水和电解质的含量和比例决定。 Na+离子是细胞外液最多的阳离子，对保持细胞外液容量、调节酸碱平衡、维持正常渗透压和细胞生理功能有重要意义。体内可交换的钠总量是细胞外液渗透压的主要决定因素，通过渗透压作用可影响细胞内液量。细胞外液钠浓度的改变可由水、钠任一含量的变化而引起，故钠平衡紊乱常伴有水平衡紊乱。水与钠的正常代谢及平衡是维持人体内环境稳定的重要因素。1.水平衡紊乱可分为两种类型（1）脱水：人体体液丢失造成细胞外液的减少。根据失水和失Na+的比例不同，可将脱水分为高渗性脱水（hypertonic dehydration）等渗性脱水（isotonic dehydration）低渗性脱水（hypotonic dehydration） （2）水肿：当机体摄入水过多或排出减少，使体液中水增多时， 也称为水中毒 三、钾的代谢及其平衡紊乱（一）钾的代谢1.来源与分布：人体K+主要来自食物。蔬菜、果品、肉类均含有丰富的K+。成人每日约需K+23g，一个60kg重的成人体内K+总量120g左右，其中98%存在于细胞内液，仅有2%存在于细胞外液。因而血清K+浓度很低，3.55.5mmol/L，而细胞内液中K+浓度为150mmol/L左右。女性由于脂肪较多，体钾总量相对较少。2.吸收与排泄：食物中所含的钾90%在消化道以离子的形式吸收。由于食物中K+含量很丰富，很少出现K+的缺乏。K+的排泄主要通过肾脏随尿排出 ，约80-90经肾脏排泄。肾脏排K+量可根据K+的摄入量和其它排出途径的排泄情况而变化，但对K+的控制能力不如保Na+能力强。还有10左右经粪便排出。皮肤通常排出少量的钾，约5mmol/L，大量出汗时可排出较多的钾。机体有完整调节血K+水平的机制（幻灯图片）。（三）钾平衡紊乱钾平衡紊乱与否，要考虑钾总量和血钾浓度，二者既有区别又有联系。血钾浓度是指血清钾含量。钾总量是指体内钾的总含量，由于钾主要分布在细胞内（约占总量的98），所以说血钾浓度并不能准确地反映体内总量状况。影响血钾浓度的因素有：某种原因引起K+自细胞内移出到细胞外液时，则血钾浓度会增高，相反，细胞外液的钾进入细胞是时则血钾浓度会降低；细胞外液受到稀释时，则血钾浓度降低，反之，细胞外液浓缩时，血钾浓度会增高；钾总量是影响钾浓度的主要因素，如钾总量过多，往往血钾过高，缺钾则伴有低血钾。当细胞外液的钾大量进入细胞内或血浆受到过分稀释时，钾总量即使正常，甚至过多时，也可能出现低血钾，若细胞内钾向细胞外大量释放或血浆明显浓缩的情况下，钾总量即使正常甚至缺钾时也可能出现高血钾；体液酸碱平衡紊乱，必定会影响到钾在细胞内外液的分布以及肾排钾量的变化。四、钠、钾、测氯的测定（一）标本的采集和处理血浆钾浓度要比血清钾浓度低0.5mmol/L左右。因为血液凝固成血块时，血小板及其它血细胞中钾释放少量入血清之故，临床以测血清钾为准。检测Na+、K+的标本主要是血清（浆）。标本应注意及时处理及时检测。在贮存过程中，Na+会进入红细胞内，而K+会从红细胞进入血浆，所以测定标本要求采血后20min内分离出血清。在室温标本下可贮存数日，冰室内贮存数周，低温保存数月之久。（注意：Ca+也会移入细胞内尿液样品：收集24h尿并加防腐剂或冷藏保存。（二）钠、钾的测定方法 1火焰光度法 1950年可是使用并一直沿用至今，可检测血清、尿液、CSF及胸腹水的Na+和K+，是一种发射光谱分析法。精密度高、特异性好、成本低廉，准确可靠的好方法，广为临床使用。测定方法分为内标法和外标法两种，。 外标法：用不同浓度的钠、钾标准液制成标准曲线，然后对标本进行测定并从标准曲线上查得钠、钾的浓度。外标法操作误差较大，一般不采用。现在主要使用内标法，即标本及标准液采用加进相同浓度的内标元素锂或铯进行测定。操作时，将样本用含有一定浓度参比元素如锂（Li+）或铯（Cs+）的溶液稀释后，同时测定K+、Na+和Li+（Cs+）的浓度，以标本与标准液的Na/Li与K/Li比值，计算Na、K浓度。由于血清稀释倍数大，血清蛋白质粘性的影响几乎可忽略不计。国产的火焰光度计，广为临床使用。内标法标本稀释度大，钠、钾测定与标准元素锂（铯）的测定同时进行，可减少由于雾化速度、火焰温度波动所引起的误差，其准确性和精密度均较外标法好，多数实验室采用内标法。 2离子选择电极（ion selective electrode，ISE）法：ISE法采用灵敏的特定专用电极，在专用仪器上进行血清和尿液等标本中Na+和K+的测定，因标本用量少，快速准确，几乎有取代其他方法的趋势。原理、分类 。直接法的标本不经稀释直接进行检测，ISE只对水相中的活化离子产生选择性响应，与标本中脂肪、蛋白质所占据的体积无关，故能真实反映符合生理意义的血清中的离子活度。间接法可造成测定值较标本中Na+、K+实际活度低的结果。Na离子电极离子交换膜主要成分是硅酸锂，它对Na的选择性高于对K数千倍，而且在pH对于1时，对pH的变化不敏感。K+电极事业的是含缬氨霉素的中性载体膜，尽管血清中Na/K比值大约30倍，但由于K电极具有很高的K选择性，所以不受Na的干扰。上述电极均有一定的寿命，使用一段时间会自动老化，有效期长短不一。（三）氯的测定氯测定可用血清、血浆、尿液、CSF等样本。体液中Cl以离子形式存在，几乎全与Na+平衡增减。测定Cl-的方法有多种。库仑电量分析法：属于物理学方法。在恒定的电流下，以银电极置于标本中，从电极释放的Ag+与Cl-反应开始生成不解离的AgCl沉淀开始计时，当Cl-全部与Ag+作用完毕，游离的Ag+出现，其溶液电导明显增加，使仪器传感器和计时器立即切断电流并计算滴定所需的时间作为完成测定过程。氯的浓度与滴定时间和电流的乘积成正比，以此计算出标本中Cl-的含量。离子选择电极法ISE法是目前测定Cl-的最好方法，因为测定Cl-的电极均与K+、Na+电极配套，仅需100l全血即可测出标本中K+、Na+和Cl-的含量。该电极寿命较短，一般有效期仅4-6个月。Na+电极有效期8-10个月，K+电极6-8个月。近几年已出现长有效期（2年）的K+、Na+、Cl-电极，为临床的使用提供了方便。第二节酸碱平衡与血气分析生命的基本特征是不断地从环境中摄入营养物、水、无机盐和氧气，同时又不断地排出废物、呼出二氧化碳。机体需要氧气，用于体内的氧化过程，并主要用于能量代谢。高等生物在有氧环境下，才能让其体内代谢物释放出大量能量，以维持生命活动。有无氧或少氧状态下，能量释放不完全，O2被机体利用的过程中，产生了CO2并排出体外，这种消耗O2产生CO2的过程中，均有赖于机体的气体交换系统，血液在气体交换中起有重要的作用。一般而言，血气（blood gas）是指血液中所含的O2和CO2气体。血气分析是评价病人呼吸、氧化及酸碱平衡状态的必要指标。它包括血液的pH、PO2、PCO2的测定值，还包括经计算求得如TCO2、AB、BE、SatO2、ContO2等参数。血气分析的有关数据对临床疾病的诊断和治疗发挥着重要的作用。酸碱平衡：机体将体液酸碱度维持在一定的狭小范围内，称为酸碱平衡。血液pH值通常稳定在7.357.45之间。超出上述范围机体即处于酸碱平衡紊乱状态，包括酸中毒（acidosis）和碱中毒（alkalosis）。一、气体在血液中的运输（二）氧的运输氧在血液中的运输是以与Hb化学结合的形成进行的，血标本总氧(ctO2)是血红蛋白结合氧和溶解在血液中的氧(ctO2)的总和。物理溶解的氧含量很少，仅占1.5。Hb是血液中气体运输的工具，它将O2从肺部运送至组织，将CO2从组织运到肺部，完成气体的交换。血液中的O2与Hb结合形成O2Hb运输，因此血PO2会影响O2与Hb的结合。PO2越高，二者的结合就多，生成的O2Hb量越多，反之亦然。血液中HbO2的量与Hb总量（包括Hb和HbO2）之比称为血红蛋白氧饱和度（SO2） SO2 = 氧含量 / 氧容量=HbO2/(HbHbO2)如果以血氧饱和度，以PO2值为横座标作图，求得血液中Hb O2的O2解离曲线，称为氧解离曲线（Oxygen dissociation curve）。 氧解离曲线呈S型具有重要的生理意义: 曲线上段比较平坦，表明此时PO2的变化对SO2影响不大。当PO2由100mmHg降至80mmHg时，SO2仅下降2。曲线中段比较陡峭，表明当PO2在此范围内时，只要PO2稍有下降，就会引起HbO2的迅速解离。这种变化在血液气体交换中具有重要意义。当血液流经肺时，由于肺部PO2较高，此处当PO2在一定范围内变化时，对SO2的影响不大一，也就是几乎不会发生Hb与O2的分离，血液就可以将大量的O2从肺部运输出去。携带大量O2的血液到达组织时，由于这里PO2的变动恰好相当于氧离曲线中段，组织中PO2稍有变化，就可以引HbO2起解离增加，大量的释放出来，以供给组织细胞足够的O2。影响氧解离曲线的主要因素二、血气分析的测定原理及方法最早的血气分析仪是由丹麦Radiometer公司设计的。最具代表性的产品是该公司70年代出品的BME系列。其后许多国家不同的厂家陆续改进，经过几代人的努力而使血气分析仪更加完善，更加自动化。目前血气分析仪型号虽然很多，然而都是测定血液pH、PCO2和PO2三项基本数据，再参考Hb及体温的数据计算出其他诊断参数。测定血气的仪器主要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。血气分析仪生产厂家的型号很多，自动化程度也不尽相同，但其结构组成基本一致，一般包括电极（pH、PO2、PCO2）、进样室、CO2空气混合器、放大器元件、数字运算显示屏和打印机等部件，进行自动化分析，其所需样品少，检测速度快而准确。（一）血液pH、PCO2、PO2电极的基本结构及工作原理pH测定系统：pH测定系统包括pH测定电极即玻璃电极、参化电极及两种电极间的液体介质。pH电极是利用电位法原理测量溶液的H+浓度，其电极是一个对H+敏感的玻璃电极，同时必须用另一个电位值已知的参比电极配套（通常与甘汞电极）。玻璃电极的玻璃膜厚度仅0.05-0.1mm，电极内部有pH恒定的溶液，与玻璃膜接触。玻璃电极内部还有Ag/Agcl参比电极，浸在pH恒定液中，电极线连接伏特计，测量血样H+所产生的电位差，并以数字显示再打印结果。当电极浸如入血液标本时，玻璃膜处于H+活度恒定的内参比液和未知pH的标本之间，玻璃膜内外侧就产生一个跨膜电位差，并与血样的H+浓度成正比，二者之间存在着对数关系。PCO2电极： PCO2电极属于CO2气敏电极，主要由特殊玻璃电极和Ag/Agcl参比电极及电极缓冲液组成。这种特殊的玻璃电极是在pH敏感的玻璃膜外包围着一层碳酸氢钠溶液，溶液的外侧再包一层气体可透膜。此膜是以聚四氟乙烯或硅胶为材料，可选择性让电中性CO2通过，带电荷的H+及带负电荷的HCO3不能通过。当标本与此膜接触时，血液中溶解的CO2透过此膜扩散入电极内，与电极里的碳酸氢钠溶液发生一系列变化；使其中的NaHCO3、NaCl溶液的pH值发生改变，产生电位差，由电极套内的pH电极检测。pH值的改变与PCO2数值呈线性关系，根据这一关系即可测出PCO2值。PO2电极： 电极膜不能透过离子，仅O2可透过。当样品中的O2透过聚丙烯膜到达Pt阴极表面时，O2不断地被还原，产生一系列化学变化，导致阴阳极之间产生电流，其强度与氧的扩散量或PO2成正比，以此测出PO2值。PO2电极可测定范围为0-106kPa。（二）血气分析测量方法血气分析标本的收集是极为重要的，若处理不当，将产生很大的误差，甚至比仪器分析的误差还大，因此必须引起足够的重视。1.血液标本的采集和保存（1）采血前让病人处于安静舒适状态，卧床5分钟后采血。病人应呼吸稳定。在病人进行治疗过程中采血要特别注意：若进行辅助或人工呼吸时，采血前至少要等20分钟，让其在完全控制自如的人工呼吸状态下采血。若病人进行氧气吸入时，作血气测定，应注意氧气流量，以备计算出该病人每分钟吸入的氧含量。若是体外循环病人，应在血液得到混匀后再进行采血。血气标本 ：只有动脉血才能真实反映体内代谢氧化作用和酸碱平衡的状况，对O2检测的有关指标必须采集进入细胞之前的动脉血，也就是血液中从肺部运氧到组织细胞之间的动脉血，才能真正反映体内氧的运输状态。动脉血液的气体含量几乎没有部位差异，从主动脉到末梢循环都是均一的。对PCO2和pH的检测也以采集动脉血为好。血液循环无障碍的病人，静脉血的这两项指标基本也可反映体液酸碱状况。（2）动脉血采集：肱动脉、股动脉、前臂动脉以及其他任何部位的动脉都可以进行采血。使用玻璃注射器采血，抗凝剂为肝素钠。取1-2ml全血即可，拔针后，注射器不能回吸，只能稍外推，使血液充满针尖空隙，并排出第一滴血弃之，让空气排尽，将塑料嘴或橡皮泥封住针头，隔绝空气，再把注射器来回搓滚，混匀抗凝血，立即送检。或者采用微量取样器采集血标本。（3）动脉化毛细血管血： 概念 。 采血部位以手指、耳垂或婴儿的手足跟及拇趾为宜。未充分动脉化的毛细血管血的PO2测定值偏低，对pH、PCO2和HCO3的测定结果影响不明显。注意：（5）标本贮存：采出的全血中有活性红细胞，其代谢仍在继续进行，O2不断地被消耗，CO2不断地产生。有报道标本于体外37保存，每10分钟PCO2约增加1mmHg，pH值降低约0.01单位。血样于4保存1小时内，其中pH、PCO2值没有明显变化，PO2值则有改变。按要求，采取的血标本应在30分钟内检测完毕，如30分钟后不能检测，应将标本置于冰水中保存，最多不超过2小时，在30分钟到2小时之间，血PO2值是个怀疑值，仅供参考。注意防止血标本与空气接触，应处于隔绝空气的状态。因为：空气中PO2高（21.17kPa或150mmHg）于血液，PCO2低（0.040kPa或0.3mmHg）于血液，一旦血液与空气接触，大气中O2会从高压的空气中进入血液，造成血液PO2高的误差；CO2又会从高压的血液弥散到大气中，使血液PCO2测出结果偏低。大于标本10的空气气泡会明显影响PO2值。与空气接触，易造成空气污染血标本。三、血气分析仪常用指标与参考值1.血液的酸碱度：用pH表示，pH=-lgH+。参考值：动脉血pH 7.357.45，平均7.4。临床意义：（1）pH7.35为酸血症，pH7.45为碱血症。（2）血液pH值正常：正常人；有单纯性酸碱平衡紊乱但经调节使HCO3-和H2CO3 比值不变；有混合性酸碱平衡紊乱存在，pH变化相互抵消。pH值局限性：pH受呼吸和代谢因素、原发和代偿因素的共同作用，不能判断是代谢性或呼吸性酸碱平衡紊乱；pH正常不能排除酸碱平衡紊乱。2.二氧化碳分压（PCO2）：物理溶解在血液中的CO2所产生的张力。PaCO2是衡量肺泡通气和反映呼吸性酸碱紊乱的重要指标。参考值： 3545mmHg（4.676.0kPa），平均40mmHg（5.3kPa） 临床意义: （1）判断呼吸性酸碱紊乱的性质：PCO245mmHg为高碳酸血症：肺通气不足，CO2潴留。PCO250mmHg（6.65kPa）：呼吸衰竭PCO2达到7080mmHg（9.3110.64Pa）引起肺性脑病。（2）判断代谢性酸碱失衡的代偿情况：代酸时HCO3-的消耗，代偿性的呼吸加深加快，PCO2下降，可出现继发性低碳酸血症；代碱时，出现继发性高碳酸血症。3. 氧分压（PO2）氧分压：血浆中物理溶解的O2所产生的张力，是判断缺氧程度和呼吸功能的敏感指标。参考值：PaO275100mmHg（10.013.3kPa）。临床意义：（1）PaO2下降：见于肺部通气和换气功能障碍。PaO255mmHg(7.32kPa)：呼吸衰竭；PaO230mmHg(4.0kPa)：生命危险。（2）PaO2升高：主要见于输O2治疗过度。 4.二氧化碳总量（TCO2）（1）TCO2：血浆中各种形式的CO2的总含量，其中大部分（95%）是HCO3-形式，少量是物理溶解的CO2（5%），还有极少量以碳酸、蛋白氨基甲酸酯及CO32-等形式存在。TCO2是反映代谢性酸碱中毒的指标之一 。动脉血TCO2的变化受呼吸及代谢两方面因素的影响，但主要是代谢因素的影响。TCO2（mmol/L）= HCO3-（mmol/L）+PCO2（mmHg）0.03(2)参考值： 2330mmol/L，平均28 mmol/L。四、酸碱平衡紊乱正常人血液的酸碱度即pH始终保持在一定的水平，变动范围很小。血液酸碱度的相对恒定是机体进行正常生理活动的基本条件之一。机体每天在代谢过程中，均会产生一定量的酸性或碱性物质并不断地进入血液，都可能影响到血液的酸碱度，尽管如此，血液酸碱度仍恒定在pH7.35-7.45之间。之所以能使血液酸碱度如此稳定，是因为人体有一整套调节酸碱平衡的机制。酸碱平衡概念、 调节机制 。 即使在疾病过程中，尽管有酸碱物质的增减变化，一般不易发生酸碱平衡紊乱，只有在严重情况下，机体内产生或丢失的酸碱过多而超过机体调节能力，或机体对酸碱调节机制出现障碍时，才导致酸碱平衡失调。酸碱平衡紊乱概念 。血液缓冲系统中以cHCO3/cdCO2最为重要，根据H-H方程，如果cHCO3/cdCO2比值维持在20/1，血浆pH就维持在7.4左右。若血浆cHCO3/cdCO2比值20/1，则pH值有低于正常下限（7.35）的倾向或7.35，称为酸中毒（Acidosis）。由于血浆cHCO3/cdCO2比值20/1，pH高于正常上限（7.45）或7.45，称为碱中毒（Alkalosis）。根据酸碱紊乱产生的原因，又可进一步分类，因血浆cHCO3-水平下降造成的酸中毒，称为代谢性酸中毒（Metabolic acidosis），cHCO3-增多产生的碱中毒，称为代谢性碱中毒。如因cdCO2增多使血浆pH值下降者，称为呼吸性酸中毒（respiratory acidosis）。因cdCO2减少所造成的碱中毒称为呼吸性碱中毒。（一）代谢性酸中毒（Metabolic acidosis），常见原因有：各种原因造成有机酸产生超过排出速度（如乳酸、酮体等产物）；酸性物质排泌减少，如肾功能不全，酸性物质堆积消耗cHCO3-；cHCO3-丢失过多，如腹泻或重吸收HCO3-障碍。2.调节：过多代谢产物如乳酸、酮体进入血液后，机体通过多种途径进行调节，首先是血浆缓冲对cHCO3-/cdCO2的缓冲作用： 缓冲结果使血浆中cHCO3-含量减少、CO2增多、PCO2升高，经肺调节，刺激呼吸中枢，呼吸加快加深，排出过多的CO2，以适应cHCO3-的减少。与此同时，肾也进行调节，肾脏需数小时到数天时间，通过远曲小管的H+-Na+交换、泌NH4+作用以及有机酸排泄，使尿液酸化，排酸保碱，以增加HCO3-的重吸收，其结果是：代偿：血浆中cHCO3-降低，cdCO2也随之降低，在低水平维持cHCO3-/ cdCO2=20/1，pH值仍在正常范围内，即为代偿性代谢性酸中毒。如果酸性产物继续增加，并超过肺和肾的调节能力，造成cHCO3-的减少超过cdCO2的减少程度，使二者比值20/1，血浆pH值降至7.35以下，称为失代偿型代谢性酸中毒。（二）代谢性碱中毒（Metabolic Alkalosis）血浆中HCO