第十一章电解质检测与血气分析

第十一章电解质检测与血气分析人体内存在的液体称为体液（bodyfluid）。体液中有无机物和有机物，无机物与部分以离子形式存在的有机物统称为电解质。葡萄糖、尿素等不能解离的有机物称为非电解质。体液以细胞膜为界，可分为两大部分，即细胞内液（intracellulerfluid，ICF）和细胞外液（extracellulerfluid，ECF）。细胞外液因其存在部分不同，又可分为血浆和细胞间液，后者包括淋巴液。各部位体液之间处于动态平衡，其内的水与电解质也处于动态平衡，这种平衡状态，很易受外界或机体内部因素的影响，导致破坏出现代谢紊乱，即水电解质平衡紊乱和酸碱平衡紊乱。第一节钠、钾、氯代谢和检验氯和钠是细胞外液的主要阴阳离子。体内Na约有50％分布于细胞外液，约+40％存在于骨骼，约10％存在于细胞内。机体通过膳食及食盐形式摄入氯和钠，成人每日需要量5-9g，一况下，人体不会缺钠缺氯。Na、CL主要从肾排出，肾排钠量与食入量保持平衡。肾对保持体内钠的含量起般是摄入体内NaCL的量大于其需要量，所以，一般情+－有很重要的作用。当无钠摄入时，肾排钠减少，甚至可以不排钠，而让钠保留于体内，以维持体内钠的平衡。钠的摄入与排出往往伴随有氯的出入，钠与氯还有少部分以出汗形式丢失。体液中Na主要分布在细胞外液，K主要分布在细胞内液。Na有65％-71％是+++可交换的，其中85％存在于细胞外液，15％在细胞内液。用同位素标记Na的实+验证明，Na既能透过细胞膜，还可通过主动转运机制，即细胞上存在的钠钾泵+将Na从细胞内泵出到细胞外，使细胞内的Na+保持在低水平。人体中K约90％是++可交换的，大部分存在于细胞内液。体液中细胞外液的Na+浓度高于细胞内液，高于细胞外液。一、体液电解质及其生理功用血浆中主要电解质有Na、Cl、K。细胞间液是血浆的超滤液，其电解质成分和K是细胞内液++－+浓度与血浆极为相似，不同之处是血浆含有较多的蛋白质，含少量的蛋白质，由于蛋白质是大分子量物质，不易通过细胞膜，故血浆蛋白含量高于细胞间液。由于测定细胞内电解质含量很困难，所以临床都以细胞外液的血浆或血电解质含量作为诊疗的参考依据。细胞内液的电解质浓度是从肌肉活检或红细胞标本中测方法计算。细胞种类不同，其内电解质的种类及含量是有区别的。细胞内液主要阳离子是K和Mg，主要阴离子是蛋白质和有机磷酸盐，而Na、Cl、HCO3－则而细胞间液不含或仅清的得，或以同位素示踪+2++－很少。细胞内高K和低Na的维持，不是依赖细胞膜对这些离子的不同渗透性，++而是依赖膜上的钠钾泵的主动转运。钠钾泵除了维持细胞内外电解质浓度外，有助于肾的Na和K的转动，并在调节细胞内电解质的浓度方面起有重要的作用。按Donnan平衡论，体液中阴离子总数应与阳离子总数相等，并保持电中性，往往是阴离子随阳离子总量的改变而变化，升高或降低阴离子以适应阳离子的变。血浆中Cl、HCO3－－总和与阳离子Na+浓度之间保持有一Na=HCO3－＋Cl－＋12（或10）mmol/L还++改定比例关系，即：+若已知血浆Hco3和－Cl－浓度，Na+浓度可以从上式求得。各体液渗透压均处于同一水平，即渗量摩尔为294-296mOsm/L，理论渗透压为756-760kPa。二、钠、钾的测定方法（一）样品的采集和处理：以血清，肝素化的血浆位常用的标本。及时分离血清是测定钾、钠最需注意的。因为钠在红细胞中的浓度仅为血浆的1/40，明显溶血会使测定结果下降。钾在溶血吼可使结果明显升高，因为红细胞中的的钾比血浆中高25倍。所以钾、钠测定时，样本需严格防止溶血。血浆钾比血清钾低0.1－0.7mmol/L（因为凝血过程中血小板破裂释放钾之故）。全血未及时冷藏或分离均可使血钾升高。血清钠、钾的测定方法有：化学法；火焰光度法；离子选择电极法；原子吸收分光光度法四种。（二）火焰光度法火焰光度法是一种发射光谱分析，利用火焰的热能使原子被激发而发射出特异性的光谱来进行测定的方法。根据使用仪器的结构的不同，可分为内标法和外标法两类。1.内标法用含锂的稀释也稀释样品，溶液中的钠、钾、锂同时发出各自特异的光谱。钠、钾发生的特异光谱经各自相应的波长滤色片过滤后，照射在光电池或光电管上产生各自的光电流，而锂的特异光谱照射在另一个光电管上也产生光电流。以标本与标准液的Na/Li比值，K/Li比值，再计算钠、钾的浓度。因为锂的浓度恒定，其比值的改变只反映钠，钾浓度的改变，从而测出钠和钾的含量。内标法可减少雾化，火焰波动所引起的误差。2.外标法用去离子水稀释样品，经压缩空气雾化后，与可然气混合燃烧成火焰。样品中的钠离子，钾离子受火焰的激发，有基态转变成激发态（不稳定），再转化未基态的同时放能，发射出该元素特有的波长辐射谱线，钠离子未589nm，钾离子未767，用nm检流计读出，与标准比较，求出钠离子与钾离子的浓度。（三）离子选择电极（ISE）用ISE测钠、钾有两种方法，直接电位法和间接电位法。1.直接电位法血样和标准液不经稀释直接进测定仪器的管道做电位分析，ISE只对水相中的活化离子产生选择型响应，与样品中的脂肪，蛋白质等无关，所以直接法能真实反映血清中的离子活度（因为离子活度的对数与电池的电动势呈线性关系）2.间接电位法：样品和标准液要用一定离子强度和pH的稀释液作定量稀释，再送入一起种测定其电位。这时样品和标准品的pH和离子浓度一致（因为在很稀的溶液中，活度系数为1，离子活度a＝活度系数f×离子浓度c所以间接电位法测定结果就相当于离子浓度，以mmol/L计。第二节氯化物的测定氯离子为细胞外液的主要阴离子，它的代谢与钠离子有密切关系，排出途径同钠离子。血钠的升高或下降常伴有氯离子的升高和下降。测定方法有：滴定法，比色法和电量分析法。1.滴定法Hg+2Cl（可溶但HgCl不解离）当滴定终点达到时，标本中全2+-2部氯离子与汞离子结合，Hg+二苯卡巴腙2+紫红色化合物干扰因素：血中过多的胆红素，血脂，及血红蛋白对结果干扰很大。2.比色法Hg(SCN)+-2Cl23SCN+Fe-3++2-SCHgClN2Fe(SCN)3橙红色影响因素：温度，胆红素，血红蛋白，及高脂血症。3.电量分析法Ag+-ClAgCl（沉淀）+4.离子选择电极法是目前测定氯离子最好的方法正常范围：96－105mmol/L第二节钙、磷、镁及微量元素检测钙、磷、镁是人体的重要组成物质，具有广泛的生理功能，其代谢异常在临床上亦较多见。微量元素（traceelements）在体内具有广泛的生物学作用和临床意义，已引起医学界的重视。一、血血浆（清）钙的60％是可扩散钙，其中占血浆总钙的15％）是复合即是与柠檬酸、重碳酸根等形成不解离的钙。发挥血钙生理作用的部分是离子钙，占总钙的45％，非扩散钙与离子钙之间可以互相转化。血清中离子钙是总钙中具有生理活性的部分。故测定离子钙比测总钙具有更高的临床价值。临床上常测定血清总钙量以观察血清离子钙的变化情况，方法便。已可应用离子选择电极考值为0.94-1.26mmol/L。注意点：1.采血后应放在密闭容器中离二氧化碳的丢失使pH升高，从而导致改例子的下降）使用EDTA，柠檬酸盐，草酸盐合氟化物抗凝。测定时最好用血清钙、磷、镁的测定一部分（钙，简目前等方法直接测定血清中离子钙的浓度，其正常参测定时的心，立即测定。（可避免2.不可清，如急需检测可用肝素抗凝。（一）血清钙的测定测定方法：滴定法，比色法1）邻甲苯胺络合铜法(O-CPC)甲基麝2)香草酚蓝法（MTB）火焰光度法原子吸收分光光度法同位素稀释质谱法(IDMS)决定性方法酶法：1.邻甲酚酞络合铜法(O-CPC)邻甲酚酞络合铜是一种金属络合染料，也是酸碱指示剂。在碱性条件下可与钙鳌合成紫红色的鳌合物，与同样处理的钙标准液比色（波长575nm），可求得血清钙的含量。缺点：邻甲酚酞络合铜可和Ga鳌合的同时亦可与镁鳌合，所以在试剂中加2+入一定量的8－羟基喹啉，以消除标本中镁离子的干扰。8－羟基喹啉与镁离子的结合比钙离子强的多，但受缓冲液pH的影响。PH在10.5以下时，8－羟基喹啉与镁离子的结合增强，而pH在11.0时，仅有8%的钙离子与其络合，而镁离子完全被遮蔽。Ga与O-CPC的络合也仅在碱性环境下才显色，在pH10.5－12时，反应敏感2+型最好，所以，测定时宜选用pH为11最好。3.甲基麝香草酚蓝（MTB）MTB是一种酸碱指示剂和络和剂，在碱性溶液中可与钙鳌合，反应液有淡绿色变成蓝色，在612下nm比色，与同样处理的钙标准液比较，可求得血清总钙的含量。缺点：1）MTB在酸性溶液中pH＜4.0中稳定，在碱性溶液中不稳定。所以显色剂需新鲜配臵。）也2需用8－羟基喹啉消除镁(Mg2+)离子、铬（Cr）和铜离子的干扰）同3样，显色必需控制在pH10-13之间进行。参考范围：2.1－2.7mmol/L（二）血清磷的测定临床实验室进行的无机磷测定实际上只是直人体内的磷元素不能直接测定，接分析磷酸盐阴离子。方法：磷钼酸还原法；磷钼酸非还原法；酶法。1.磷钼酸还原法磷酸盐＋钼酸磷钼酸＋还原剂对甲氨基酚硫酸盐磷钼酸（无色）钼蓝（蓝色）（常用的还原剂：对苯二酚、氨基奈磺酸、氯化亚锡、硫酸亚铁胺、米吐尔）与同样处理的标准液在620－650nm比色。缺点：需采用无蛋白血滤液，需沉淀蛋白（因为蛋白有干扰）不除蛋白需加一些非离子型表面活性剂。2.磷钼酸非还原法这类方法不使用还原剂，直接测定磷钼酸浓度或用染料（孔雀绿，结晶紫）与磷钼酸结合进行定量测定。黄疸、溶血、高脂血症对本法有干扰，需作空白对照。3.酶法特异性好，准确度高。常用嘌啉核苷酸化酶（PNP）和黄嘌碄氧化酶（XOD）偶联＋POD为指示剂参考范围：0.6－1.6mmol/L（三）血清镁的测定镁是体内第四位含量丰富的金属元素，血浆中的镁离子的浓度为0.67－1.23mmol/L。存在形式1）Mg,2+约占血浆总镁量55％；）与血2浆蛋白结合（清蛋白、球蛋白）约占30％）其余315％与重碳酸、柠檬酸、磷酸结合。功能：1.作为酶的辅助因子3.对神经、肌肉有兴奋作用测定方法：原子吸收分光光度法甲基麝香草酚蓝比色法比色Calmagita法（钙镁试剂法）1.MTB法：MTB是一种金属络合剂，在碱性溶液中能与血清Mg、Ca络合，生成蓝紫色复2+2+合物。测镁时加入特殊的钙鳌合剂EGTA（乙二醇双－四乙酸），以掩蔽钙的干扰。EGTA在碱性条件下能络合钙而不络合镁，但EGTA浓度过高也能络合镁离子，所以配臵EGTA浓度要准确。2.钙。镁试剂比色法血清镁＋钙镁试剂在碱性条件下生成紫红色复合物参考范围：0.67－1.23mmol/L（四）铁的测定血清铁的含量很低，均以Fe与运铁蛋白结合，体内的铁常以血清铁和血清3+总铁结合力来表示。正常情况下，体内的运铁蛋白仅有20－55％与血清铁结合，其余的铁处于不饱和状态。如果在血清中加入过量的铁，使之与运铁蛋白结合达到饱和，除掉多余的铁，再按血清铁的测定方法测定的铁就叫总铁结合力（TIBC）。铁饱和度＝血清铁/总铁结合力1.测定血清铁：首先需要使Fe与运铁蛋白分离（3+常常是让铁再酸性环境下与运铁蛋白分离），然后再加还原剂使铁还原成Fe。2+常用的还原剂有：肼、维生素C、盐酸羟胺、巯基乙酸等。铁被还原后再用能与铁结合的显色剂络合Fa2+进行比色测定。2.测定总铁结合力先在血清样本中加足量的铁使之与运铁蛋白饱和，过量的铁用轻质碳酸镁粉去除，离心取上清液，最后按测定血清铁的方法测定总铁结合力。正常参考范围：血清总铁结合力48.3－71.6μmol/L。血清铁9.0－30.4μmol/L。第二节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。追索到上亿年前，生物在进化过程中，逐渐地适应了有氧的环境，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。一、气体在血液中的运输（一）氧的运输1.氧的运输氧的运输主要是指肺部的O通过血液晕倒组织的过程2是：物理溶解1.5％；化学结合98.5％。。O在血液中的存在形式2这是因为O在血液中溶解度很小。所以O主要是以氧合血红蛋白的形式而存在22)。并进行运送，少部分以物理溶解形式存在，随血流送往全身各组织器官。(HbO2血液中O和CO只有极少量以物理溶解形式存在，大部分O以Hb为载体在肺222部和组织之间往返运送。Hb是运输O和Co的主要物质，将O由肺运送到组织，又将CO2从组织运到222肺部，在O2和Co2运输的整个过程中，均有赖于Hb载体对O2和CO亲和力的反2比关系：当PO升高时，促进O与Hb结合，PO2降低时O2与Hb解离。22肺部PO(13.3kPa)高，Hb与O2结合而释放CO2；相反，组织中PCO高，22低，CO与Hb作用使O从HbO中释放到组织细胞供利用。222PO(2.66-7.32kPa)21L血浆仅能溶解O22.3ml，而97％-98％的O是与Hb分子可逆性结合而运输，2含140gHb，则能携带O2188ml，其携带O能每gHb能结合O21.34ml，若1L血液2力要比血浆溶解的量高81倍。若不是依赖Hb运送氧，单靠血浆溶解状态的氧运输，血液就得循环81次才能达到与Hb载体同等的运输O2的能力，这是不现实的。测定动脉血和静脉血中存在的这种形式的O含量及其差值，可以说明血液的2O2运输状况。血液中Hb并未全部与O2结合，如将血液与大气接触，因为大气PO为221.147kPa(159mmHg)，远高于肺泡气的PO213.566kPa(102mmHg)，此时血液中所含的O2总量称为氧决定于Hb量的多少。Hb与O2可逆结合的的气体接触，待平衡时，其中与O结合成为HbO的量也不同，PO越高，变成HbO容量，其中与Hb结合的部分称为氧结合量，氧结合量的多少本质及解离程度主要取决于血液的PO。血液与不同的PO222222量就越多，反之亦然。血液中HbO2量与Hb总量(包括Hb和HbO)之比称为血氧2饱和度：血氧饱和度=HbO/(Hb＋HbO)22若以PO2值为横座标，血氧线，称为HbO2解离曲线。血氧饱和度达到50％时相应的PO2称为P50，如图5-5所示。饱和度为纵座标作图，求得血液中HbO2的O2解离曲P是表明Hb对O2亲和力大小或对O2较敏感的氧解离曲线的位臵。P正常参5050考值为3.54kPa。⒉影响O运输的因素2⑴pH值：当血液pH值由正常的7.40降至7.20时，Hb与O2的亲和力降低，氧解离曲线右移，释放O2增加。pH上升至7.6时，Hb对O2亲和力增加，曲线左移，这种因pH值改变而影响Hb携带O2能力的现象称为Bohr效应。反应式如下：上述两方面因素增加了H+浓度，产生Bohr效应，影响Hb对O2的亲和力，并通过影响HbO2的生成与解离，来影响O的运输。2⑶温度：当温度升高时，Hb与O2亲和力变低，解离曲线右移，释放出O2；当温度降低时，Hb与O2结合更牢固，氧解曲线左移。⑷2，3二磷酸甘油酸（2，3-DPG）：2，3-DPG是红细胞糖酵解中2，3-DPG侧支循环的产物。2，3-DPG浓度高低直接导致H的构象变化，从而影响Hb对O2亲和性。因为脱氧hb中各亚基间存在8个盐键，使Hb分子呈紧密型（taut或tenseform，Tform，）即T型，当氧合时（HbO），这些盐键可相继断裂，使HbO22呈松驰型（relaxedform,Rform）即R型，这种转变使O2与Hb的结合表现为协同作用（coordination）。Hb与O的结合过程称为正协同作用2（positivecooperation），当第一个O2与脱氧Hb结合后，可促进第二O2与第二个亚基相结合，依次类推直到形成Hb(O)4为止。第四个O2与Hb的结合速度比2第一个O的结合速度快百倍之多。同样，O与Hb的解离也现出负协同作用，反2应式如下：2上式表明，H、2,3DPG或CO2等物质浓度的变化对Hb氧合作用有相同的影+响，其中任一物质浓度的变化都将影响Hb的R型与T型之间的平衡，从而改变Hb与O2的亲和力，反应式如下：（二）CO2的运输血液中CO2的存在形式有三种，即：①物理溶解；②HCO3－结合；③与Hb结合成氨基甲酸血红蛋白（HbNHCOO3－）。CO2在血液中的这三种存在形式，实际上也是其三种运输方式。动脉血中CO2含量比静脉血低，二者之差为2.17mmol/L，与O2恰好相反。因为组织细胞代谢过程中产生的CO2自细胞进入⑵PCO2：PCO2对O2运输的影响与pH作用相同，一方面是CO可直接与Hb分子2的某些基团结合并解离出H：+也可以是CO与HO结合形成HCO并解离出H+：2223血液的静脉端毛细血管，使血浆中PCO2升高，其大部分CO2又扩散入红细胞，在红细胞内碳酸酐酶（carbonicanhydrase，C.A）的作用下，生成H2CO3，再解离成H+和HCO3－形式随循环进入肺部。因肺部PCO2低，PO2高，红细胞中HCO3－＋H+→H2CO3→CO2＋H2O的方向生成CO2，并通过呼吸排出CO2到体外。红细胞中一部分CO2以R-NHCOO－形式运送，约占CO2运输总量的13％-15％，溶解状态运送的CO2仅占8.8％。组织缺O2时，糖酵解加强，致使红细胞中2，3-DPG的亲和力，使HbO2在组织中释放出更多的O2，以适应机体的需要。CO2可以通过H+参与Bohr效应，还直接与Hb结合形成HbNHCOO－，有助于稳定T型构象，并在增加，降低了Hb与O2运输CO2中起有一定作用。（三）PO2、PCO2、pH、2，3-DPG对Hb运输气体的影响血红蛋白除作为O2及CO2的运载体外，还控制CO2运输过程中H+量的多少，作为缓冲CO2产生的H2CO3中起有重要的作用。H2CO3的60％是在Hb运载O2及CO2过程中释放出H+，进而成为弱碱以完成缓冲H2CO3的作用，即：上式表明，Hb与O2或CO2发生的反应互相协调，并通过Bohr效应恰当地处理了来自CO2的H+，使pH值衡定在很狭小的范围。这一过程称为CO2的等氢（isohydric）运输，如图所示。图5-6和O2CO2的等氢运输二、血气分析仪分析方法（一）血标本采集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。血气标本以采动脉血或动脉化毛细血管血为主，静脉血也可供作血气测定。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动脉血，才能真正反映体内氧的运输状态。动脉血液的有间的气体含量几乎无部位差异，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。⒈标本采取方法⑴动脉血：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。每支肝素钠每亳升含12500U，相当于100mg，用20ml生理盐水稀释，分装成40支，消毒备用（4℃贮存）。临用时，注射器吸取肝素钠溶液一支，而后将肝素液来回抽动，使针筒局部湿润，多余肝素液全部排出弃之，注射器内死腔残留的肝素液即可抗凝。针刺动脉血管，让注射器内芯随动脉血进入注射器而自动上升，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。⑵动脉化毛细血管血：所谓动脉化的毛细血管血就是指局部组织末梢经45℃温水热敷，使循环加速，血管扩张，局部毛细血管血液中PO2和PCO2值与毛细血管动脉端血液中的数值相近，此过程称为毛细血管动脉化。采血部位以手指、耳垂或婴儿的手足跟及拇趾为宜。用45℃热水敷局部，5-15min后或直至皮肤发红，而后穿刺，穿刺要深，使血液快速自动流出，弃去第一滴血。不能挤压，挤出的血液的测定结果不可信。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。用肝素锂抗凝比肝素钠好，因为锂含量（3.5％-4.5％）比钠（9.5％-12.5％）少，可减少血中微纤维形成的可能；同时可排除了同一样本测定钠时出现错误的危险，特别是现在一些仪器将血气与电解质测定配套进行，即一份全血既测定血气又测定钠钾氯等电解质。⑶静脉血：静脉血所测结果不适用于了解体内O2的运输状态，故PO2及有关推算数据仅供参考，对pH及PCO2等酸碱平衡指标是适用的。采静脉血尽可能不使用止血带。⒉注意事项⑴让病人处于安定舒适状态，卧床5分钟后采血。⑵在病人进行治疗过程中采血要特别注意：①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。②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。例如病人吸氧速度为6L/min，吸氧器的呼吸循环纯氧气为3L/min,其余3L为周围空气（PCO2=0.209），因此病人每分钟得到3L纯氧及3×0.21=0.63L来自周围空气的氧气，因此6L总体积中含有3.6L氧气，含量为60％，此时PO2=0.6。③若是体外循环病人，应在血液得到混匀后再进行采血。⑶抗凝剂以肝素锂为好。对于同