利用碱过剩诊断酸碱平衡失调

作者: 教育资讯  发布:2019-06-22

  近100年来,临床医生一直在努力准确评估酸碱失衡并揭示相关机制。量化酸碱失衡的三种最常用的三种方法是:基于肾和肺酸碱相互作用的生理学方法、基于强离子和pH变化相关的弱离子的物理化学方法(也称为Stewart方法)、基于对代谢酸碱状态变化的量化的碱过剩方法。在急性病治疗情况下用于创伤患者评估的预后标志物中,标准碱过剩是研究最广泛的预后标志物之一。尽管大多数商用血气分析仪在全球范围内提供标准碱过剩,但许多医生并未意识到其相关性以及如何使用该标记物。本综述讨论了标准碱过剩的重要意义。

  要了解标准碱过剩(SBE)的发展,应该熟悉20世纪50年代和60年代酸碱评估的历史。1952年,哥本哈根暴发了一场毁灭性的脊髓灰质炎疫情。在4个月内约3000例患者住院,大多数人被送往大型传染病医院。大约345名患者患有延髓脊髓灰质炎,这会影响呼吸和吞咽肌。当流行病开始时,只有一种酸碱平衡的实验室检测:血液中的二氧化碳总浓度。由于无法测定二氧化碳分压(Pco2),医生认为高二氧化碳(或碳酸氢盐 )值是不明原因的碱中毒,而不是慢性呼吸性酸中毒。在疫情高峰期,1个月内31例患者中有27例死亡。

  随后医院召开了会议,麻醉医生Ibsen注意到明显的二氧化碳潴留引发血液产生高水平碳酸氢盐,这些数据并不说明出现不明原因的碱中毒。根据Ibsen之前的经验,一例患有破伤风的儿童接受了箭毒治疗并通过气管切开术人工通气,他推断人工通气可能有助于脊髓灰质炎患者。在布莱丹医院,Ibsen使用人工球囊通气治疗一例12岁女孩,她的肢体瘫痪并且发绀、呼吸急促。在进行气管切开术后,她通过带气囊的气管导管成功通气。随后,招募了1500名医学和牙科学生为布拉格达医院的脊髓灰质炎患者提供通气,进行了总共165,000小时的通气支持,最终挽救了约100例患者的生命。

  哪些患者适合进行支持性通气主要基于血液中Pco2的测量。当地公司提供了一个小型pH计,使用Henderson-Hasselbalch方程,根据pH和碳酸氢盐,可以使用图表推断Pco2,这预示着一个新的临床酸碱时代即将到来。1958年,为了找到评估酸碱状态代谢成分的简单方法,来自哥本哈根的Astrup和SiggaardAndersen在检查人体血液滴定结果后提出了碱过剩的概念。他们的想法源于1948年Singer和Hastings提出的全血缓冲的基础概念,用于描述酸碱平衡的代谢紊乱。缓冲碱被认为是血浆中弱酸(缓冲)阴离子的总和,包括血红蛋白、血浆蛋白、磷酸盐和碳酸氢盐。血液碱过剩被认为是独立于呼吸成分以及可替代血浆碳酸氢盐的测量。碱过剩是需要在1L体外完全氧合的全血中加入强酸的量(mmol/L),使样品恢复到标准条件(pH 7.40,Pco2 40 mmHg,温度37℃)。根据定义,在这些标准条件下的碱过剩为0mmol/L。

  碱过剩被认为是酸碱平衡非呼吸成分的第一准确指数。然而,由Schwartz和Relman领导的一个美国专家组质疑碱过剩的有效性,导致所谓的“跨大西洋酸碱争论”。他们认为,由于在体内血浆与组织间液相连,缓冲能力有限,因此血液样本在体外获得的血浆碱过剩是不准确的。Siggaard-Andersen通过估算每升50克的血红蛋白浓度来回答这一挑战,这将降低体外血液样本明显的缓冲能力。该策略提供了现在称为标准碱过剩的评估,反映了血红蛋白作为细胞外液中缓冲剂的作用。根据所使用的算法,标准碱过剩计算为30~50 g/L,这基本上是细胞外液中血红蛋白浓度的估算值(血红蛋白浓度的1/3)。与此不同的是,美国专家提出了六步法来计算Pco2或碳酸氢盐水平的变化(表1),并支持从化验单中去除碱过剩的数据。尽管如此,大多数血气仪仍然提供标准碱过剩,并且在全世界的临床研究和实践中广泛使用。

  表1.标准碱过剩(SBE)或碳酸氢盐(HCO3-)水平显示的酸碱失衡的继发(“代偿”)反应

  *根据列出的算式,对于动脉二氧化碳分压(PaCO2)或SBE代偿反应以及PaCO2或HCO3-代偿反应,预计在原发性酸碱失衡中会有一些变化。如果对原发过程的代偿反应超出预期范围,则可以诊断混合性紊乱(例如,如果计算的SBE或HCO3-大于或小于预测,则可以诊断呼吸性酸中毒合并代谢性碱中毒或酸中毒的情况)。呼吸性酸中毒和呼吸性碱中毒的代偿性反应是代谢性的,代谢性酸中毒和代谢性碱中毒的代偿反应是呼吸性的。要将PaCO2的值从毫米汞柱转换为千帕斯卡,除以7.5006。 Δ符号表示“改变”。

  碱过剩的命名可能令人困惑(表2)。术语“碱过剩”用于临床实践,但可用的血气装置计算标准碱过剩(SBE),也称为细胞外液碱过剩(BEECF),或血液碱过剩(BEB)。化验单显示BEECF、BEB或两者都有。因此,国家临床实验室标准委员会建议使用通过单一算法计算标准碱过剩的装置,并注意标准碱过剩不应与血碱过剩混淆。文献中另一个流行的术语是碱缺乏,它是碱过剩的负面形式,计算为-1×SBE或-1×BEB. 术语“碱缺乏”和“碱过剩”通常可互换使用,但应该认识到,在代谢性酸中毒的患者中,6mmol/L的碱缺乏等于-6mmol/L的标准碱过剩。由于血气仪不提供碱缺乏,因此本综述使用标准碱过剩。为了计算标准碱过剩,常用的市售动脉血气分析仪使用的算法根据制造商略有不同,但主要基于VanSlyke方程(表2)。

  为了诊断酸碱失衡,使用碱过剩方法可以采用三步法。第一步是评估与pH和Pco2相关的标准碱过剩(图1和2以及表1)。就本综述而言,pH值为7.40,动脉二氧化碳分压(Paco2)为40 mm Hg,标准碱量过量为0±2 mmol /L.对于个体患者,这些基线测量可能不同。

  下一步是确定代偿反应(图1和2以及表1)。四种主要的酸碱失衡(呼吸性酸中毒,呼吸性碱中毒,代谢性酸中毒和代谢性碱中毒)如表1所示。在存在pH改变的酸碱失衡情况下,发生的生理过程倾向于将pH恢复至正常。这些变化被认为是代偿性的。例如,代谢性酸中毒导致立即的过度通气,并且在数小时内达到新的稳态Paco2。当呼吸异常存在时,代谢代偿缓慢发生,血浆碳酸氢盐水平或标准碱过剩需要2至5天才能达到新的稳态水平。根据标准碱过剩的代偿变化是否符合特定标准,呼吸变化被标记为“急性”或“慢性”(表1和图1和2)。混合的酸碱失衡是代偿反应不同于预期的反应。例如,患有糖尿病酮症酸中毒和严重呕吐的患者具有混合的代谢性酸中毒和碱中毒。

  呼吸失代偿应区分为急性、慢性或混合性。患者的病史在这方面特别重要(例如,孕妇应该患有慢性呼吸性碱中毒),但通常不能根据患者的描述确定特定的时间范围。在这种情况下,我们假设计算将有助于确定呼吸失代偿的持续时间,尽管这些计算可能并不总是正确的。

  第三步是区分(分割)标准碱过剩或评估阴离子间隙,以考虑混合性代谢酸碱失衡(图1和2以及表3)。区分方法在表3附带的案例小插图中说明。更简单可以取代全面区分计算的诊断方法,是评估阴离子间隙。混合的酸碱失衡经常发生,因此如果阴离子间隙增加,应该总是可以排除混合的代谢酸碱失衡。

  为了确定酸碱失衡的组合,SBE可以分为四个不同的组分。在区分方程中,假设患者最初的钠水平为140mmol/l,氯化物水平为104 mmol/l,白蛋白水平为40 g/l。区分方法由以下案例说明。一名患有1型糖尿病的48岁男子因呕吐入院。血浆钠水平为144 mmol/l,氯化物水平为93 mmol/l。动脉血气值如下:pH7.53;Paco2,32mmHg; HCO3-,27mmol/l; 和SBE4.7mmol/l. 其他血浆值包括葡萄糖水平448mg/l(24.9mmol/l)和白蛋白水平30g/l。尿酮值超过每分升80mg. 经白蛋白校正的阴离子间隙(Na + -Cl- -HCO3-)为26.5mmol/l。增加的pH和SBE表明代谢性碱中毒。然而,尽管pH值高于7.4,但高阴离子间隙显示出合并代谢性酸中毒。在这种情况下,存在两种代谢紊乱:糖尿病酮症酸中毒和因呕吐引起的代谢性碱中毒。由于碱性成分占主要,pH>7.4,表明酮症碱中毒。在该患者中,SBE的成分如下:SBEFW = 0.3×(Na -140)= 0.3×(144-140)=1.2; SBEC1 = 104-(Cl×140÷Na)=104-(93×140÷144)= 13.6; SBEalb= 0.296×(40-白蛋白,以克/升计)= 0.296×(40-30)=2.96; 未测量的阴离子引起SBE=4.7-1.2-13.6 -2.96 = -13.06mmol /l. 大的阴性值表明高水平的阴离子,表明除了代谢性碱中毒之外的代谢性酸中毒,尽管pH高于7.4并且SBE阳性。阴离子间隙的评估可以代替这些综合计算。 校正白蛋白的阴离子间隙为26.5mmol/l.如果患者的初始阴离子间隙约为12mmol/l,则增加14.5mmol/l(由于未测量的阴离子,接近于SBE以上计算的-13.06mmol/l); 这种增加很可能是由于糖尿病酮症酸中毒的β-羟基丁酸水平增加。

  该患者高pH、低Paco2和标准碱过剩低于-2mmol/L表明存在慢性呼吸性碱中毒(表1)。校正白蛋白的阴离子间隙为10.8mmol/L。这些结果可能表明慢性呼吸性碱中毒,因为阴离子间隙是正常的,预计标准碱过剩-4mmol/L,计算为0.4×(PaCO2-40),接近于测得的标准碱过剩-3.8 mmol/L。慢性过度通气可能是肝脏对黄体酮代谢减少的影响,中枢神经系统中活化的孕酮受体导致通气增加。低氧血症可能由肝肺综合征引起,特别是当患者直立时,出现体位性呼吸困难和低氧血症的症状,而躺卧时症状缓解。

  病例2:一名86岁的女性,因卒中导致呼吸衰竭入院。pH为7.33,PaCO2为86 mmHg,碳酸氢盐水平为43.3mmol/ L. 标准碱过量为16.6mmol/L. 血钠水平为146mmol / L,氯化物水平为96mmol / L。低pH、高Paco2和标准碱过剩超过2mmol / L表明存在慢性呼吸性酸中毒(表1)。因此,预期标准碱过剩(计算为0.4×(Paco2-40))为0.4×(86-40),或18.4mmol/L。患者的标准碱过剩16.6 mmol/L接近此值,但低于预期的标准碱过剩可能是由于合并代谢性酸中毒。

  新生儿和儿童,包括窒息相关脑病的新生儿和创伤儿童,也广泛研究了标准碱过剩的使用。关于儿科环境中标准碱过剩的补充说明超出了本综述的范围。

  总之,标准碱过剩一直是重症监护病房中最常用的标志物之一,既可用于诊断代谢性酸中毒,又可可用于指导复苏或治疗。在创伤治疗中,标准碱过剩可以快速获得,已经得到很好的研究,并且似乎优于生命体征或pH作为复苏终点,但是,单独的任何单一酸碱值都不能用作终点。随着医疗机构中血气分析的可用性增加,可以简单地评估标准碱过剩,并可在患者进入急诊室后几分钟进行测量。标准碱过剩的测量通常需要动脉血,这在急诊环境中可能难以获得。静脉血可以更容易且更快速地获得,并且静脉标准碱过剩的值通常与动脉值相关性较好。相关的原因是动脉碳酸氢盐水平仅略低于静脉碳酸氢盐水平,并且动脉和静脉pH之间的差异很小,不足于引起标准碱过剩出现明显的改变。

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