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1、动脉血气分析40832动脉血气分析：解读指南学习成果 完成本单元后，您应该可以： 采用分步的和符合逻辑的方法解读动脉血气结果，并能够作出正确诊断 了解代谢性和呼吸性酸中毒及碱中毒的病因 了解如何计算肺泡-动脉 (A-a) 血氧梯度，并能够对其作出解释。 关于作者Andrea Benjamin 是 BMJ Learning 的临床编辑。 她之前是一名临床医生， 在呼吸科和普通内科医学领域具备丰富经验。 她尤其对重症医学感兴趣。为什么我要撰写本单元对动脉血气分析结果的错误解读可能导致治疗决策失误。在本单元中，我归纳了一个简单的方法，有助于您正确判读动脉血气分析结果。要点 存在四种主要的酸碱平衡紊乱

2、： o 呼吸性酸中毒 o 代谢性酸中毒 o 呼吸性碱中毒 o 代谢性碱中毒 这些平衡紊乱常常伴有代偿性改变 这些改变很少可以完全代偿原发性平衡紊乱 对于慢性疾病，代偿的幅度会更大，从而更好地维持 pH 值 临床提示 在解读血气结果时，一定要参照临床表现。 控制血液的 pH 值血液的 pH 值略偏酸性（7.35 到 7.45 之间）。为保持正常的功能，人体将血液的 pH 值维持在 7.4 左右。通过以下三个机制，人体可以将血液酸碱平衡维持在这个狭窄的范围之内： 细胞内和细胞外缓冲系统 肾脏的调节作用 肺的调节作用 最重要的 pH 缓冲系统包括血红蛋白，碳酸（是 CO2 溶解后形成的弱酸）和碳酸氢

3、盐（其对应的弱碱）缓冲系统。 碳酸氢盐缓冲系统作用效果好，因为其各组分的浓度可以独立调节。 这一缓冲系统包括两个重要组分，即 CO2 和 HCO3 -. 肺通过调节肺泡通气量对血液中的 CO2 分压 (pCO2) 进行调节 肾脏通过调节碳酸的排泄和碳酸氢盐的重吸收调节 HCO3 - 的浓度 Henderson-Hasselbalch 公式血气分析仪可直接测量 pH 值和 pCO2。 HCO3 - 的浓度可根据 Henderson-Hasselbalch 公式算出。 从公式中可以看出，pH 值取决于 HCO3 - 的浓度与 pCO2 的比值，并非由两者之一单独决定。pH =pK (6.1) +l

4、og HCO 3 - 0.03 x pCO2 以下是该公式的一个简化形式，它明确地表示了三个值之间的关系。如果您能够记住这个简化公式，它有助于您理解本单元后面所讲到的代偿性改变部分。pH HCO 3 - pCO2 定义酸血症当血液的 pH 值 7.45 时，称为碱血症。酸中毒 这是一个使酸性物质在体内蓄积的过程 但并不一定导致 pH 值异常 从 Henderson-Hasselbalch 公式中可以看出，HCO3 - 浓度的降低或 pCO2 的升高均可以诱发酸中毒：pH HCO 3 - pCO2 当两种情况只发生一种时，可以导致酸血症 如果在酸中毒的同时发生碱中毒，那么最后的 pH 值可能等于

5、、高于或低于正常值 碱中毒 这是一个使碱性物质在体内蓄积的过程 但并不一定导致 pH 值异常 从 Henderson-Hasselbalch 公式中可以看出，HCO3 - 浓度的升高或 pCO2 的降低均可以诱发碱中毒：pH HCO 3 - pCO2 当两种情况只发生一种时，可以导致碱血症 如果在碱中毒的同时发生酸中毒，那么最后的 pH 值可能等于、高于或低于正常值 碱剩余发生酸中毒时，负性的碱剩余提示存在代谢性酸中毒。 碱剩余是指当 pCO2 恒定保持在 5.3 kPa 时将 1 升血的 pH 值滴定到 7.4 所需要的碱量或酸量。为什么要测量动脉血气？测量动脉血气的目的是为了： 确定酸碱平

6、衡 确定氧合作用（动脉 pO2 可以帮助我们了解气体交换的效率） 诊断和确立呼吸衰竭的严重程度（pCO2 可以帮助我们了解通气情况） 指导治疗，比如，当对慢性阻塞性肺病 (COPD) 患者进行氧疗或无创通气治疗时，或者对糖尿病酮症酸中毒患者进行治疗时。 四种主要的酸碱平衡紊乱是： 呼吸性酸中毒 代谢性酸中毒 呼吸性碱中毒 代谢性碱中毒。 采用分步式方法解读动脉血气结果以下方法有助于您系统而准确地解读动脉血气结果（表 1）。表 1. 解读动脉血气结果的五步法 第一步是否存在酸血症或碱血症？第二步原发性酸碱平衡紊乱是呼吸性的还是代谢性的？第三步如果是代谢性酸中毒，阴离子间隙是否升高？第四步是否存在

7、代偿？ 如果有，代偿是否适度？第五步肺泡动脉氧梯度是多少？ 查看动脉 pO2 时，要结合吸入氧浓度和动脉 pCO2 首先，您需要熟知正常值（表 2）。 请注意，每个医院的值可能有少许不同，因此您要使用自己医院的正常值。表 2：动脉血气正常值 动脉 pCO2 4.5-6.0 kPa动脉 pO2 11.0-13.0 kPaHCO3 - 22.0-28.0 mmol/l碱剩余-2.0 到 +2.0阴离子间隙8.0-16.0 mmol/l氯离子98.0-107.0 mmol/l第一步：是否存在酸血症或碱血症？查看 pH 值，如果 pH 值： 7.45，则患者存在碱血症 如果 pH 值正常，则查看 pC

8、O2 和 HCO3 - 浓度，如果一项或两项异常，则患者可能存在混合型酸碱平衡紊乱。第二步：原发性酸碱平衡紊乱是呼吸性的还是代谢性的？查看 pH、pCO2 以及 HCO3 - 浓度。 如果 pH 值 7.45，则说明碱中毒导致了碱血症，并且： o 如果 pCO2 降低，则说明存在原发性呼吸性碱中毒 o 如果 HCO3 - 浓度升高，则说明存在原发性代谢性碱中毒。 实例 1骨科请您查看一名 60 岁的女性患者，该患者两周前进行了右侧髋关节置换术。 她出现呼吸困难。她的动脉血气结果如下： pH: 7.48 pO2: 8.0 kPa pCO2: 3.2 kPa HCO3 -: 25 mmol/l。

9、她患有哪种类型的酸碱平衡紊乱？ 第一步：该患者存在碱血症。第二步：她的 pCO2 降低，从而判断这是原发性呼吸性碱中毒。该患者有原发性呼吸性碱中毒。 鉴别诊断应包括肺栓塞和医院获得性肺炎。实例 2您在急症科接诊一名 18 岁男性患者。 该患者已经呕吐 24 个小时，自感不适。 他的动脉血气结果如下： Na+: 138 mmol/l K+: 3.0 mmol/l 尿素氮：7.8 mmol/l 肌酐：130 mol/l pH: 7.49 pO2: 12.7 kPa pCO2: 5.0 kPa HCO3 -: 31 mmol/l。 第一步：该患者存在碱血症。第二步：他的 HCO3 - 浓度升高，说明

10、存在原发性代谢性碱中毒。该患者在呕吐时从胃肠道丢失氢离子，导致了原发性代谢性碱中毒。 患者还存在低钾血症，可能也与代谢性碱中毒有关。第三步：如果是代谢性酸中毒，阴离子间隙是否升高？确定酸中毒的类型有助于将潜在病因范围缩小。阴离子间隙是什么？在人体内，阳离子和阴离子的数目是相等的。 化验血液时可以测出大部分的阳离子，但只能测出少量的阴离子。 因此，把所测得的阴离子和阳离子各自相加，两者的差值即为未测出的阴离子（如血浆白蛋白）量。因为 Na+ 是主要测得的阳离子，而 Cl- 和 HCO3 - 是主要测得的阴离子，则阴离子间隙的计算公式为：阴离子间隙 = Na+ - (Cl- + HCO3 -)阴离

11、子间隙的正常值为：8-16 mmol/l。有些医院在计算阴离子间隙时将 K+ 也计算在内。 因此：阴离子间隙 = (Na+ + K+) - (Cl- + HCO3 -)如果计算时包括 K+，阴离子间隙的正常值为 12-20 mmol/l。表 3 中给出了高阴离子间隙酸中毒 (16 mmol/l) 的主要病因。表 3. 高阴离子间隙酸中毒 (16 mmol/l) 的主要病因 内源性酸性产物增多 酮症酸中毒（比如饮酒、饥饿或患糖尿病时） 乳酸酸中毒 A 型：组织的氧合作用受损 o 当灌注不足时（比如休克时），组织进行缺氧代谢，致使乳酸生成增多 B 型：组织的氧合作用未受损： o 比如肝衰竭时，乳酸

12、代谢减少 外源性酸性物质增多 甲醇 乙二醇（防冻剂） 阿司匹林 机体对酸性物质的排泄能力下降 慢性肾衰 正常阴离子间隙酸中毒 (8-16 mmol/l) 的主要病因一般和血浆 Cl- 的增加有关，如表 4 所示。表 4 正常阴离子间隙酸中毒 (8-16 mmol/l) 的主要病因 碳酸氢盐丢失 经胃肠道： o 腹泻 o 回肠造口术 o 胰瘘、胆汁瘘、肠瘘 经肾： o 2 型（近端）肾小管酸中毒 服用碳酸酐酶抑制剂 肾脏排酸能力下降 1 型（远端）肾小管酸中毒 4 型肾小管酸中毒（醛固酮减少症） 对于低白蛋白患者，如何纠正阴离子间隙在阴离子间隙 (8-16 mmol/l) 中，11 mmol/l

13、 往往由白蛋白组成。 所以，白蛋白浓度的下降可以降低阴离子间隙的基础值。 如果患者的白蛋白浓度低，当出现酸碱平衡紊乱时，反而会表现为正常的阴离子间隙，因为酸碱平衡紊乱通常会导致阴离子间隙升高。白蛋白浓度每下降 10 g/l，阴离子间隙就会降低 2.5 mmol/l。实例 3一名 61 岁的男性酒精性肝病患者因上消化道出血收入院。 他的血压是 90/40 mm Hg。 他的动脉血气结果如下： 白蛋白：20 g/l (n = 40 g/l) Na+: 135 mmol/l K+: 3.5 mmol/l Cl-: 100 mmol/l pH: 7.30 pCO2: 3.3 kPa HCO3 -: 2

14、0 mmol/l 乳酸浓度：5 IU/l。 他的阴离子间隙是多少？他存在哪种类型的酸碱平衡紊乱？ 首先计算阴离子间隙：Na+ - (HCO3 - + Cl-) = 135 - (100 + 20) = 15 mmol/l。 所得结果位于正常值 8-16 mmol/l 范围之内。然后根据降低的白蛋白浓度纠正阴离子间隙： 阴离子间隙 = 15 mmol/l 白蛋白浓度下降了 20 g/l 白蛋白浓度每下降 10 g/l，阴离子间隙降低 2.5 mmol/l 因此，该患者的阴离子间隙总共降低了 5 mmol/l 校正后的阴离子间隙值为 15 + 5 = 20 mmol/l。 从而看出，该患者存在高阴

15、离子间隙代谢性酸中毒。 鉴于患者存在高乳酸血症和低血压，所以该酸中毒可能继发于 A 型乳酸酸中毒（见表 3）。实例 4一名 20 岁的男性自感不适， 诉口渴并进饮大量液体。 他的动脉血气结果如下： 葡萄糖：30 mmol/l pH: 7.32 pO2 : 11.5 kPa pCO2: 3.0 kPa HCO3 -:18 mmol/l Na+: 148 mmol/l K+: 3.5 mmol/l Cl-: 100 mmol/l。 该患者存在哪种酸碱平衡紊乱？ 第一步：该患者存在酸血症。第二步：他的 HCO3 - 浓度降低，则说明存在原发性代谢性酸中毒。第三步：阴离子间隙 = (Na+ - (Cl

16、- + HCO3 -) 148 - 118 = 30 mmol/l。 阴离子间隙升高。该患者存在高阴离子间隙代谢性酸中毒，很可能是由糖尿病酮症酸中毒引起的。实例 5一名 44 岁的男性溃疡性结肠炎患者，剧烈腹泻两天。 他的动脉血气结果如下： 肌酐：200 mol/l 尿素氮：17 mmol/l pH: 7.31 pO2 : 12.5 kPa pCO2: 4.0 kPa HCO3 -:16 mmol/l Na+: 136 mmol/l K+: 3.1 mmol/l Cl-: 121 mmol/l。 该患者存在哪种酸碱平衡紊乱？ 第一步：该患者存在酸血症。第二步：他的 HCO3 - 浓度降低，则说

17、明存在原发性代谢性酸中毒。第三步：阴离子间隙 = (Na+ - (Cl- + HCO3 -) 136 - 121 = 15 mmol/l。 此结果正常。该患者存在正常阴离子间隙代谢性酸中毒，很可能是由于剧烈的腹泻导致 HCO3 - 丢失而引起的。第四步：是否存在代偿？代偿是指人体为纠正酸碱平衡紊乱而进行的一系列应答。 正常的代偿途径包括： 缓冲系统，其中包括血红蛋白、血浆蛋白、碳酸氢盐以及磷酸盐。 这一应答可在数分钟内发生 呼吸应答，可在数分钟到数小时内发生 肾脏应答，可能需要一周的时间。 为什么识别代偿如此重要？通过识别代偿可以帮助您将原发性酸碱平衡紊乱和继发的动脉血气改变区分开来。例如，当

18、患者存在代谢性酸中毒时，他可能会出现过度通气，其唯一目的是通过降低 pCO2 来代偿代谢性酸中毒，从而产生部分代偿性代谢性酸中毒，而不可将其误认为原发性代谢性酸中毒和原发性呼吸性碱中毒。对于存在单一酸碱平衡紊乱的患者，如果酸碱平衡紊乱不严重，则可以完全代偿，最终也可以获得一个正常的 pH 值 (7.35-7.45)。尽管 pH 值正常，但 HCO3 - 和 pCO2 异常，也会提示您考虑混合型酸碱平衡紊乱。您可能觉得判别某一酸碱异常是混合性还是单一代偿性是一件很难的事情。 但有一点非常有用，即记住原发性平衡紊乱的预期代偿程度。 如果某一参数的变化超出了预期的代偿程度，则很可能是混合型酸碱平衡紊

19、乱（见表 5）。 和呼吸性酸碱平衡紊乱相比，代谢性酸碱平衡紊乱的代偿反应更难以预测。表 5. 总结：代偿反应 酸碱平衡紊乱 初始的化学改变 代偿反应 代偿程度 呼吸性酸中毒pCO2 HCO3 - 急性呼吸性酸中毒时，以 5.3 kPa 为基础，pCO2 每升高 1.3 kPa：HCO3 - 浓度增加 1.0 mmol/l pH 值降低 0.07 慢性呼吸性酸中毒时，以 5.3 kPa 为基础，pCO2 每升高 1.3 kPa：HCO3 - 浓度增加 3.5 mmol/l pH 值降低 0.03 呼吸性碱中毒pCO2 HCO3 - 急性呼吸性碱中毒时，以 5.3 kPa 为基础，pCO2 每降低

20、 1.3 kPa：HCO3 - 浓度减少 2.0 mmol/l pH 值增加 0.08 慢性呼吸性碱中毒时，以 5.3 kPa 为基础，pCO2 每降低 1.3 kPa：HCO3 - 浓度减少 5.0 mmol/l pH 值增加 0.03 代谢性酸中毒HCO3 - pCO2 代谢性碱中毒HCO3 - pCO2 代偿反应的方向和初始的化学变化方向始终一致。 这是因为，代偿反应的基础是维持 HCO3 - 浓度和 pCO2 的比值。 请记住 Henderson-Hasselbalch 公式中三者之间的关系：pH HCO3 -/pCO2。对于慢性疾病，代偿的幅度会更大，从而更好地维持 pH 值。 原发

21、性呼吸性酸碱平衡紊乱可以出现代谢性代偿，熟知这些预期的变化值有助于您诊断混合型酸碱平衡紊乱。代谢性代偿代谢性代偿需要数天时间。 它分为两步：1. 细胞缓冲作用，数分钟到数小时内发生。 这只能导致血浆碳酸氢盐 (HCO3 -) 轻度升高 2. 肾脏代偿作用，发生在 3 到 5 天内。 因而，急性和慢性酸碱平衡紊乱可出现不同的代偿反应。 呼吸性酸中毒时，肾脏对碳酸的排泄以及对碳酸氢盐的重吸收增多。 呼吸性碱中毒时，肾脏通过减少碳酸氢盐的重吸收及氨的排泄发挥代偿作用。 呼吸性代偿呼吸性代偿需要数小时。 代谢性酸碱平衡紊乱的呼吸性代偿最长可达 12 到 24 个小时。 此代偿反应在酸碱平衡紊乱出现后一

22、小时开始，经过 12 到 24 个小时后终止。 代谢性酸中毒时，控制呼吸的中枢性和周围性化学感受器受到刺激后，可以导致肺泡通气量的增加。这也继而导致代偿性呼吸性碱中毒 代谢性碱中毒很难通过减少通气量来代偿。而且通气不足还可以降低氧合作用。因此呼吸系统很少将 pCO2 保持在 7.5 kPa 以上。如果 pCO 2 超过这一数值，则说明存在混合型酸碱平衡紊乱，也即代谢性碱中毒合并呼吸性酸中毒，而不是代偿性代谢性碱中毒。 混合型酸碱平衡紊乱混合型酸碱平衡紊乱是指同时出现不只一种的原发性酸碱平衡紊乱。这在住院患者中常见。熟知代偿机制和代偿程度有助于您辨别这些酸碱平衡紊乱。请注意，呼吸性碱中毒和呼吸性

23、酸中毒不可能同时存在。当出现以下情况时，您应该考虑混合型酸碱平衡紊乱： 代偿反应出现，但存在代偿不足或代偿过度 pCO2 和 HCO3 - 浓度出现异常，且两者变化方向相反（一者升高，一者降低）。 单一酸碱平衡紊乱时，代偿反应的方向和初始异常变化的方向始终一致 pH 值正常，但 pCO2 或 HCO3 - 浓度异常。 单一酸碱平衡紊乱时，代偿反应很少将 pH 值恢复到正常水平，如果代偿后的 pH 值恢复正常，则考虑存在混合型酸碱平衡紊乱。 就经验而言： 当 pCO2 升高且 HCO3 - 浓度降低时，呼吸性酸中毒和代谢性酸中毒同时存在 当 pCO2 降低且 HCO3 - 浓度升高时，呼吸性碱中

24、毒和代谢性碱中毒同时存在。 实例 6一名 30 岁有抑郁症病史的女性患者服用了过量的苯二氮卓类药物。 她的动脉血气结果如下： pH: 7.3 pO2: 11 kPa pCO2: 8 kPa HCO3 -: 25 mmol/l。 她患有哪种酸碱平衡紊乱？ 第一步：该患者存在酸血症。第二步：患者的 pCO2 升高，从而判断这是原发性呼吸性酸中毒。第四步：患者的 HCO3 - 浓度是正常的，说明没有代偿。这是因为患者起病急， 代谢性代偿需要数天时间。患者由于服用了过量的苯二氮卓类药物，使呼吸中枢受抑制而导致急性呼吸性酸中毒。实例 7一名 78 岁的男性患者，患有重症慢性阻塞性肺病 (COPD)，其动

25、脉血气结果如下： pH: 7.34 pO2: 9.0 kPa pCO2: 7.9 kPa HCO3 -: 32 mmol/l。 他患有哪种酸碱平衡紊乱？ 第一步：该患者存在酸血症。第二步：他的 pCO2 和 HCO3 - 浓度均升高。这是属于：a. 慢性呼吸性酸中毒伴有适度的代谢性代偿？b. 代谢性碱中毒合并呼吸性代偿？c. 混合型的呼吸性酸中毒和代谢性碱中毒？第四步：a. pCO2 高出正常值 2.6 kPa。 代偿性改变的方向和初始变化的方向始终一致。 慢性呼吸性酸中毒时，预期的代偿性改变为：HCO3 - 每升高 7.0mmol/l，pH 值降低 0.06（即 pH 为 7.34，而 HC

26、O3 - 浓度为 32 mmol/l）。b. 由于呼吸系统很少将 pCO2 保持在 7.5 kPa 以上，且该患者的 pH 值低于 7.35， 其病史也不符合原发性代谢性碱中毒的特征。c. 该病例中 pH 值呈酸性，且代谢性代偿符合 pCO2 的变化。由此看出，患者存在继发于严重 COPD 的慢性呼吸性酸中毒。实例 8一名 20 岁男性进行性肌营养不良患者，因尿路感染收入院，其体温是 39C。 患者自感发热，其周围血管扩张，血压为 90/60 mm Hg。 自 1 个小时前开始导尿，现已排尿 5 ml。 他的动脉血气结果如下： pH: 7.28 pO2: 10.8 kPa pCO2: 6.0

27、kPa HCO3 -: 18 mmol/l Na+: 146 mmol/l K+: 4.5 mmol/l Cl-: 101 mmol/l。 患者存在哪种酸碱平衡紊乱？ 第一步：该患者存在酸血症。第二步：他的 pCO2 升高且 HCO3 - 浓度降低。第三步：其阴离子间隙升高 (146 - 101 + 18) = 27 mmol/l。第四步：如果是代谢性酸中毒，pCO2 应该降低。 如果是呼吸性酸中毒，HCO3 浓度应该升高。 因而可见，他存在混合型酸碱平衡紊乱。 可以肯定他患有高阴离子间隙代谢性酸中毒合并呼吸性酸中毒，前者很可能由感染性休克引起，后者则由进行性肌营养不良导致。第五步：肺泡动脉血

28、氧梯度（A-a 梯度）是什么？A-a 梯度是指肺泡 pO2 计算值和动脉 pO2 测量值之间的差值。 动脉 pO2 是一个关于气体交换和吸入空气中的 O2 浓度分数 (FiO2) 的函数。 因而，其正常值并非恒定不变。通过计算 A-a 梯度，您可以确定某一动脉血氧测量值对患者的以下情况而言是否正常： 海拔 吸入氧浓度 呼吸频率。 这为评估气体交换提供了一个途径，且可以在床边进行。您还可以用它计算氧气从肺泡内弥散到动脉循环时的效率。 肺泡 pO2 永远高于动脉 pO2。 对于正常人，A-a 梯度介于 2 到 4 kPa 之间。 该梯度的升高意味着气体交换不足，当它超过 4 kPa 时即为不正常。

29、计算 A-a 梯度当在海平面水平呼吸空气时，吸入的氧分压是 21 kPa。 进入气道后，由于上呼吸道的水蒸气饱和作用，吸入氧分压（即 PiO2）降为 20 kPa。 到达肺泡后，肺泡细胞摄取 O2，取而代之的是 CO2，从而进一步降低肺泡 pO2，变为 13 到14 kPa。pCO2 产量和 pO2 消耗量的比值由呼吸商决定。 据估算，该比值为 0.8。 因此，肺泡 pO2 等于 PiO2 和肺泡 pCO2 的差值。 pCO2 的值通过除以呼吸商稍微增加。肺泡 pO2 = 吸入 pO2 - 肺泡 pCO2 / 0.8= 吸入 pO2 - 肺泡 pCO2 x 1.2因为肺泡 pCO2 约等于动脉 pCO2，所以：肺泡 pO2 = 吸入 pO2 - 动脉 pCO2 x 1.2。因为 A-a 梯度是肺泡 pO2 计算值和动脉 pO2 测得值的差值，所以，从动脉 pO2 计算值中减去肺泡 pO2，即可得出 A