课件：酸碱平衡紊乱及分析研究生.ppt

Acid-base Balance and Imbalance,酸碱平衡紊乱及其分析,阎春玲 Department of Pathophysiology,Acid-base balance,The basic meaning of acid-base balance is the stable H+ in the body fluid. pH: 7.357.45 Compatible with life 6.8 - 8.0,因酸碱负荷过度、不足或 调节机制障碍导致体液酸碱度 稳定性失衡的病理过程。,Acid-base disturbance：,In disease, because of overload, loss or deficiency and disorder in regulation of acid and base, the homeostasis can be destroyed.,Normal acid-base balance,Section 1,1. Acid- H+ donor,volatile acid (挥发酸 ) Nonvolatile acid/fixed acid (固定酸 ),daily production ：300-400L/d,volatile acid H2CO3,CO2,H2O,H2CO3,CA,H+ + HCO3-,Reabsorption in kidney,RBC、kidney tubules-epithelium 、alveolar epithelial cell 、gastric mucosa,Source of acid,volatile acid,Pco2 is most important factor in pH of body tissues,Fixed acid (nonvolatile acid ),(50-100mmol/d),Base- H+ acceptor,碱性氨基酸分解 Endogenous： deaminationNH3 Less than acid production 有机酸盐转变 Exogenous input： vegetables, and fruits,Regulation of acid-base balance,Buffer systems (体液缓冲) Respiratory regulation (肺) Renal regulation (肾) Cellular regulation (细胞调节),1. Buffer systems in body fluid,弱酸及其共轭碱构成的具有缓冲酸或碱能力的缓冲对,HCO3-/H2CO3 is the most important buffer pair,the most important buffer pair (50%)。 fixed acid and base buffer system PH is dermatied by HCO3-/H2CO3,特点：Open Buffer System 反应快；但被消耗，不持久； 不彻底，直接受肾、肺调节。,2. Respiratory regulation,PaCO2 (N:40mmHg) pH of CSF to stimulate central chemoreceptor the respiratory centerPulmonary ventilation volume PaCO2 60mmHg (8kPa) Pulmonary ventilation volume 10 times PaCO2 80mmHg (10.7kPa) inhibit respiratory center，named as carbon dioxide narcosis,特点： 作用较快 (数分钟内开始发挥作用，30分钟达到高峰)； 代偿能力大； 只对挥发性酸有效。,3. Renal regulation,“排酸保碱” 起效慢，1224h 作用强大持久,NaHCO3重吸收 (bicarbonate conservation),磷酸盐酸化 (phosphate acidification),氨的排泄 (ammonia excretion),Renal regulation,Bicarbonate conservation (NaHCO3重吸收),Phosphate acidification (磷酸盐酸化),K+,K+,Cl-,Ammonia excretion (氨的排泄),4.Cellular regulation,红细胞 肌细胞,HHb,特点： 缓冲强于细胞外液； 24h起效； 引起血钾改变。,组织细胞,血液,H,K,Na,肝脏细胞,NH3,H,OH-,NH4,NH3,尿素,骨骼,Ca3(PO4)2,H,Ca2,PO43-,Ca2,PO43-,H,H2PO4-,Parameters of acid-base balance,Section 2,1. pH,pH: acidosis pH: alkalosis,7.357.45,kassier,pH正常,No disturbsnce Complete compensation Acidosis + Alklosis,2. PaCO2 -“respiratory factor”. (Partial pressure of carbon dioxide),正常值: 40mmHg (3346mmHg) H2CO3: 40 X 0.03=1.2mmol/L,Higher PaCO2 is due to the inhibition of respiration. Lower PaCO2 is due to overventilation.,PaCO2 是物理溶解在动脉血中的CO2产生的张力。,PaCO246mmHg Primary increase: respiratory acidosis Secondary increase: metabolic alkalosis (compensated by lung) PaCO233mmHg Primary decrease: respiratory alkalosis Secondary decrease: metabolic acidosis (compensated by lung),Significance,3. AB (actual bicarbonate),正常值: 2227 mmol/L,AB is measured under “actual condition” in which both respiratory factor and metabolic factor affected the HCO3 . CO2 +H2O=H2CO3=H+HCO3 ,（24mmol/L),4. SB (Standard bicarbonate),意义: 原发性代碱；原发性代酸 反映代谢因素的指标,PCO2不影响其大小,正常值: 2227 mmol/L,only affected by metabolic factor,（24mmol/L),AB 和 SB关系：,Normally ： ABSB： metabolic acidosis ABSB： metabolic alkalosis ABSB (CO2 retention) respiratory acidosis ABSB (CO2 depletion) respiratory alkalosis,5. BB (buffer base),意义:反映代谢因素的指标。 原发性BB 代酸 原发性BB 代碱,正常值: 4552mmol/L(48mmol/L),Sum of all buffer bases in blood 血液中一切具有缓冲作用的阴离子总量。 （标准条件下测定） HCO3-, HPO42-, Hb-, HbO2-, Pr-,6.BE (base excess),正常值: 03 mmol/L,标准条件下，将1升全血或血浆滴定到 pH 7.4所需的酸或碱的量。 用酸滴定称碱剩余（+BE）， 用碱滴定称碱缺失（-BE）,Normal BE= -3.0+3.0 Only metabolic factor determines BE In metabolic alkalosis the positive BE increases. In metabolic acidosis the negative BE increases.,Significance,7. AG (anion gap) (阴离子间隙),血浆中未测定阴离子(UA) 与未测定阳离子(UC)的差值。,AG = UA - UC,AG = Na+ - Cl- - HCO3- = 140-104-24 = 12 (mmol/L),正常范围1014mmol/L,意义：反映代谢因素，区别不同类型代谢性酸中毒和混合型酸碱平衡紊乱。,Na+ + UC = HCO3- + Cl- + UA,常用指标小结,1. 区分酸碱中毒：pH 2. 反映呼吸因素指标：PaCO2 3. 反映代谢因素指标：SB，AB ，BB，BE，AG,Simple acid-base disturbance,Section 3,41,H2CO3 (1),pH ,metabolic,respiratory,Metabolic acidosis,Respiratory alkalosis,Respiratory acidosis,Metabolic alkalosis,1. Metabolic acidosis,Metabolic acidosis is defined as a decrease of pH induced by primary decrease in plasma bicarbonate ( HCO-3)concentration.,案例4-1：,患者女性，46岁，患糖尿病10余年，因昏迷状态入院。体检血压90/40mmHg，脉搏101次/min，呼吸深大，28次/min。生化检验：血糖10.1mmol/L,-羟丁酸1.0mmol/L，, K+5.6mmol/L，Na+160mmol/L，Cl-104mmol/L； pH7.13,PaCO230mmHg, AB9.9mmol/L，SB10.9mmol/L，BE-18.0mmol/L；尿：酮体（+），糖（+），酸性；心电图出现传导阻滞。 思考题：该病人是否发生了酸碱紊乱？哪些指标说明发生了酸碱紊乱？,主要原因： HCO3- 丢失； 固定酸过多,(1) Etiology,H增多或 HCO3 -减少,Excessive production of fixed acids 1）Lactic acidosis: shock, heart failure, respiratory failure, severe anemia，carbon monoxide poisoning etc. 2） ketoacidosis: diabetes, starvation, alcohol poisoning,(2) Disorders in the excretion of acidic metabolites Renal failure:,GFR -fixed acids,2) Type I renal tubular acidosis (RTA-I):,(3) Excessive loss of HCO3- 1) Loss from intestinal juice:,diarrhea; intestinal suction intestinal fistula biliary fistula,型远端肾小管性酸中毒（Distal RTA）。 是远端小管排H障碍引起的,2) Kidney loss of HCO-3 : Type II renal tubular acidosis（RTA-II）: 型-近端肾小管性酸中毒（Proximal RTA). 是近端小管重吸收HCO3-障碍引起的。 Depressant of C.A,(4) Excessive intake of exogenous acids,水杨酸中毒 含氯药物摄入过多,(5） Blood dilution 大量输入生理盐水，引起HCO3- 稀释 (6） Hyperkalemia,H,Na +,肾小管,H,K,K,H,H,K,Na +,K,高钾血症和反常性碱性尿,反常性 碱性尿,肾小管性酸中毒,酸中毒患者排碱性尿称为反常性碱性尿。,Acid-Base Disturbance,（2）Classification,Normal AG metabolic acidosis High AG metabolic acidosis,AG增大型代酸,特点: 血浆HCO3减少 AG增大(固定酸增加) 血Cl含量正常,1）缺氧、严重肝病乳酸生成，转化处理障碍乳酸； 糖尿病、饥饿等脂肪动员酮体生成。,2）严重肾衰竭 GFR 固定酸排出,3）固定酸摄入过多（水杨酸中毒）,Acid-Base Disturbance,AG正常型代酸,特点: AG正常 血浆HCO3减少 血Cl含量增加,1）腹泻：大量碱性肠液丢失,3）肾保碱功能障碍：近端肾小管泌H+障碍导致HCO3-丢失；远端肾小管泌H+障碍使HCO3-生成，同时尿铵及可滴定酸排出；大量应用CA抑制剂。,2）大量输入生理盐水稀释体内HCO3-,4）含氯的酸性盐（NH4Cl）输入过多，在体内代谢生成HCl。,Acid-Base Disturbance,缓冲作用即刻发生，HCO3-被不断消耗,特点,(3) Compensation,Buffer System:,Respiratory regulation:,特点,H,颈动脉体 主动脉体的 化学感受器,反射,呼吸 中枢 兴奋,增加呼吸 频率 幅度,排出CO2,数分钟后启动，30分钟见效，12-24小时达高峰,HCO3-,PaCO2,pH,加强泌H 、泌NH4，回吸收HCO3-,H ,HCO3-,pH,HCO3-,PaCO2,特点,起效慢，3-5天达高峰， 有一定的局限性， 如对肾脏疾病引起的代酸代偿作用差,renal regulation,Compensation by cells and bone,慢性骨损伤-Chronic metabolic acidosis,(佝偻病),（骨质疏松症） (骨营养不良）,(4) Changes of parameters and electrolytes,原发性 SB AB BB BE 继发性: PaCO2 血K,负值,PH 失代偿型代谢性酸中毒,pH正常,代偿型代谢性酸中毒,案例4-1：,K+5.6mmol/L，Na+160mmol/L，Cl-104mmol/L； pH7.13,PaCO230mmHg, AB9.9mmol/L，SB10.9mmol/L，BE-18.0mmol/L；,pH, SB, AB , PaCO2, BE-, K+, AG, Cl-正常 高AG型代酸（酮症酸中毒）,(5）Alterations of metabolism and function,抑制心肌收缩力 Negative inotropic action,心律失常 Arrhthmias,Cardiovascular system,抑制心肌兴奋收缩偶联,K+,抑制钙内流； 抑制肌浆网释放钙,2019/8/24,Ca2+与肌钙蛋白结合障碍,troponin,shock？,Vasodilatation: Acidosis blunt the vasomotor response to catecholamines。 血管对儿茶酚胺的反应性降低-血管扩张,血压,CNS-“抑制”,Depression of mental activity,slowness, tired, confused, coma,gamma-aminobutyric acid -氨基丁酸,Respiratory system,Deep and rapid respiration 深大呼吸,Osseous system (Chronic) rickets、 osteodystrophy,案例4-1：,患者女性，46岁，患糖尿病10余年，因昏迷状态入院。体检血压90/40mmHg，脉搏101次/min，呼吸深大，28次/min。生化检验：血糖10.1mmol/L,-羟丁酸1.0mmol/L，, K+5.6mmol/L，Na+160mmol/L，Cl-104mmol/L； pH7.13,PaCO230mmHg, AB9.9mmol/L，SB10.9mmol/L，BE-18.0mmol/L；尿：酮体（+），糖（+），酸性；心电图出现传导阻滞。 思考题：该病人是否发生了酸碱紊乱？哪些指标说明发生了酸碱紊乱？,治疗原发病 (treatment of primary disease),应用碱性药物 (Administration of NaHCO3),(6) Principles of prevention and treatment,K+ Ca2+ ?,乳酸钠、 三羟甲基氨基甲烷（THAM）,16mM,2. Respiratory acidosis,Respiratory acidosis is defined as a decease of pH induced by primary increase in plasma carbonic acid(H2CO3) concentration.,案例4-2：,患者：男，15岁，因溺水窒息。查血气：PH 7.15，PaCO2 80mmHg，HCO3- 27mmol/L。 问题：该患者发生何种了酸碱平衡紊乱？,(1) Etiology,Decreased elimination of CO2 Excessive inspiration of CO2,Trauma, infection of brain, excessive sedatives, narcotics, alcohol, etc.,poliomyelitis,Hypokalemia Amyosthenia gravis .,Trauma , Pneumothorax, Chest deformity .,Drowning, foreign bodies, edema ,COPD,Pulmonary disease,（2）Classification,Acute respiratory acidosis （24小时以内） Chronic respiratory acidosis （持续24h以上的CO2潴留）,(3) Compensation,Acute respiratory acidosis: cells,RBC,plasma,CO2+H2OH2CO3,CO2 ,chronic respiratory acidosis Renal regulation,泌H+ 泌氨 HCO3-重吸收 尿pH,Acute: pH PaCO2 AB SB PaCO2 10mmHg HCO3代偿性 1 mmol/L,Chronic: pH PaCO2 AB SB PaCO2 10mmHg HCO3代偿性 3.5 mmol/L,(4)Changes of parameters and electrolytes,案例4-2：患者：男，15岁，因溺水窒息。查血气：PH 7.15，PaCO2 80mmHg，HCO3- 27mmol/L。 分析？,与代酸相同，但CNS症状更明显,?,Why ?,(5）Alterations of metabolism and function,CO2 直接弥散进入脑组织,Carbon dioxide narcosis: PaCO2 80 mmHg,Celebral vascular dilation cerebral blood flow increase,Hypoxia,肺性脑病,(Pulmonary encephalopathy),intracranial hypertension and brain edema.,增加肺泡通气量 (Increase alveolar ventilation),应用碱性药物 (supplement of base),(6) Principles of prevention and treatment,Be careful to alkaline drug(NaHCO3) THAM,85,案例4-3：,一男性患者，60岁，因进食即呕吐10天而入院。近20天明显消瘦，卧床不起。精神恍惚，嗜睡，皮肤干燥松弛，眼窝深陷，呈重度脱水征。呼吸17次/min，血压120/70mmHg，诊断为幽门梗阻。血液生化检验：K+3.4mmol/L, Na+158mmol/L，Cl-90mmol/L；血气：pH7.50，PaO262mmHg，PaCO249mmHg，BE8.0mmol/L，HCO3-45mmol/L。 思考题： 该患者属于何种类型的酸碱平衡紊乱？ 原因和机制如何？ 该患者有无水电紊乱？,3. Metabolic alkalosis,Metabolic alkalosis is defined as an increase of pH induced by primary increase in plasma bicarbonate ( HCO-3).,(1) Etiology,1) H loss,vomiting ( HCl ),Loss from stomach：,Loss from kidney:,长期应用袢利尿剂（抑制髓袢升支对Cl-、Na+和H2O的重吸收）远端肾小管 H+-Na+交换排H+ 、排Cl- ，HCO3-重吸收 血HCO3-、Cl- Diuretics- furosemide 低氯性碱中毒 醛固酮增多或糖皮质激素使用过多 肾排H+、K+ -重吸收NaHCO3 ,Primary hyperaldosteronism Secondary hyperaldosteronism caused by: hypovolemia Cushings syndrome,低氯性碱中毒,利尿剂,2) Excessive intake of alkaline substances,3) Hypokalemia / hypochloremia 低钾/低氯性碱中毒 paradoxical acidic urine,Excessive intake of NaHCO3 or stored blood,4)Misuse of mechanical ventilation in chronic respiratory acidosis,原因呕吐丢失HCl；脱水造成浓缩性HCO3；低钾碱中毒,案例4-3： 一男性患者，60岁，因进食即呕吐10天而入院。近20天明显消瘦，卧床不起。精神恍惚，嗜睡，皮肤干燥松弛，眼窝深陷，呈重度脱水征。呼吸17次/min，血压120/70mmHg，诊断为幽门梗阻。血液生化检验：K+3.4mmol/L, Na+158mmol/L，Cl-90mmol/L；血气：pH7.50，PaO262mmHg，PaCO249mmHg，BE8.0mmol/L，HCO3-45mmol/L。,(2) Clasification,Chloride-responsive alkalosis 盐水反应性碱中毒 Chloride-resistant alkalosis 盐水抵抗性碱中毒,(3) Compensation,4) Renal regulation,Secrete H+ Secrete NH3 Reabsorb HCO3- Urine pH ,细胞外液H,肾小管腔,碱中毒低血钾,3) Intracellular regulation,原发性: pH SB AB BB BE 继发性: PaCO2 血K,正值,(4) Changes of parameters and electrolytes,案例4-3,血气：pH7.50，PaO262mmHg，PaCO249mmHg，BE8.0mmol/L，HCO3-45mmol/L 分析：患者幽门梗阻呕吐丢失HCl等而导致HCO3-pH，BE正值，继发性PaCO2，PaO2，属于失代偿型代谢性碱中毒。 患者低Cl-、脱水应属于盐水反应性碱中毒,(1) Central Nervous System,-氨基丁酸(GABA),(5）Alterations of metabolism and function,restlessness，mental derangement，delirium,2) Neuromuscular excitability (神经肌肉应激性升高),机制: pH， 血中游离Ca2+,手足搐搦 (Carpopedal Spasm),3) Hypoxia (left-shift of oxygen-Hb dissociation curve),4) Hypokalemia,治疗原发病 (treatment of primary disease),saline-responsive alkalosis KCl saline-resistant alkalosis,(6) Principles of prevention and treatment,Replenish 0.9% NaCl Na+ Cl-( mmol/L) - 0.9%NaCl 154 154 Plasma 140 104 - a) Dilute the HCO3- b) Increase the blood volume, reduce the reabsorption of HCO3-. c) increased Cl- in distal tubule leads to increased excretion of HCO3- in collecting duct.,103,案例4-4,4. Respiratory alkalosis,Respiratory alkalosis is defined as an increase of pH induced by Primary decrease in plasm H2CO3 Concentration.,(1) Etiology,CO2排出过多,Psychogenic factors: Nervousness, anxiety, hysteria, etc. (2) Brain diseases: Encephalitis, meningitis, etc. (3) Reflective stimulation: Hypoxemia, fever, pain, NH3, salicylate etc. (4) Misuse of mechanical ventilation,案例4-4 原因发热、肺炎、肺水肿、低氧血症等刺激呼吸频率CO2呼出过多,(2) Classification and Compensation,Acute respiaratory alkalosis 24h,血H2CO3,血K,1）Acute respiaratory alkalosis,RBC,plasma,2）Chronic respiaratory alkalosis,泌H+ 泌氨 HCO3-重吸收 尿pH ,急性: pH PaCO2 AB SB PaCO2 10 mmHg HCO3代偿性 2 mmol/L,慢性: pH PaCO2 AB SB PaCO2 10mmHg HCO3代偿性 4 mmol/L,(4) Changes of parameters and electrolytes,案例4-4 血气：pH7.52, PaCO230mmHg，PaO257mmHg，BE-1.2mmol/L，HCO3-23.3mmol/L，K+、Na+、Cl-正常。 分析：患者发热、肺炎、肺水肿并缺氧，引起呼吸急促，使PaCO2原发性pH，继发性HCO3-，属于失代偿型呼吸性碱中毒。,眩晕、四肢感觉异常、意识障碍、抽搐等碱中毒症状,(5）Alterations of metabolism and function,CNS dysfunction：GABA，cerebral blood flow ,(6) Principles of prevention and treatment,Treatment of primary disease Prevent mis-operation of mechanical ventilator 5CO2 mixtrue gas inhalation or mask,115,各型酸碱平衡紊乱指标的变化,代酸,呼酸,代碱,呼碱,小结,117,单纯型ABD小结 1、概念： 根据原发变化因素及方向命名。 2、代偿变化规律： 代偿变化与原发变化方向一致。 3 、血气特点： 呼吸性ABD，血液pH与其它指标变化方向相反； 代谢性ABD，血液pH与其它指标变化方向相同。 4、原因和机制： 代酸：固定酸生成及HCO3-丢失HCO3-降低。 呼酸：CO2排出减少吸入过多，使血浆H2CO3升高。 代碱：丢失，过量负荷，血增多。 呼碱：通气过度CO2呼出过多，使血中H2CO3降低。,118,5、对机体的影响： CNS 离子改变 其它 酸中毒 抑制性紊乱 血钾增高 血管麻痹，心律失常 收缩力降低 碱中毒 兴奋性紊乱 血钾降低 肌肉痉挛 6、代偿调节 (1) 代谢性ABD,各调节机制都起作用，尤其是肺和肾； 呼吸性ABD,细胞内外离子交换是急性紊乱的主要机制（两对离子交换），肾调节是慢性紊乱的主要机制。 （2）代偿是有限度的。 （3）pH值取决于代偿能否维持HCO3-/H2CO3比值为20/1。,例一、患者腰痛3月入院，诊断为肾盂肾炎，血液生化测定 pH = 7.32, PaCO2 = 20 mmHg, BE=-15.3mmol/L， SB= 19.2mmol/L。 该病人发生何种酸碱平衡紊乱？,代酸,例二、糖尿病患者，血液生化测定 pH = 7.30, PaCO2 = 34 mmHg, SB= 16mmol/L， Na+= 140 mmol/L, K+=4.5 mmol/L CL- =104 mmol/L ， HCO3- = 21mmol/L 该病人发生何种酸碱平衡紊乱？,AG增高性代酸,综合举例,例三某溃疡病患者,因反复呕吐入院,血气分析为 pH 7.49，PaCO2 48mmHg，HCO- 36mmol/L。 该病人酸碱失衡类型为： A 代酸 B 代碱 C 呼碱 D 呼碱 例四某肝性脑病患者, 血气分析为pH 7.47， PaCO2 26.6mmHg，HCO- .3mmol/L。 应诊断为： A 代碱 B 呼碱 C 呼酸 D 代酸,Mixed acid-base Disturbance,Section 4,A mixed acid-base disturbance is defined as the simultaneous existance of two or more simple acid-base disturbance in the same patient.,Concept,酸碱一致型（相加型） 酸碱混合型（相消型）,Double acid-base disturbance (二重性),呼吸心跳骤停 肺疾患并心衰或休克,pH PaCO2 HCO3-,Respiratory acidosis + metabolic acidosis,Causes,Characteristics,通气障碍（CO2潴留）伴有产酸（固定酸潴留）。,高热合并呕吐 肝硬化应用利尿剂,pH PaCO2 HCO3-,Respiratory alkalosis + metabolic alkalosis,Causes,Characteristics,慢性肺疾患应用利尿剂或合并呕吐,pH PaCO2 HCO3-,Respiratory acidosis plus metabolic alkalosis,Causes,Characteristics,(-)、,水杨酸中毒或肾衰合并通气过度,Metabolic acidosis + respiratory alkalosis,Causes,Characteristics,pH PaCO2 HCO3-,(-)、,肾衰伴呕吐 酮症酸中毒伴呕吐 呕吐伴有腹泻,Metabolic acidosis + metabolic alkalosis,Causes,Characteristic,pH 、PaCO2 、HCO3- 不定,呼酸+代酸(AG)+代碱 呼碱+代酸(AG)+代碱,Triple acid-base disturbance （三重性),Section 5,Judgment of acid-base disorders,“一划五看”简易判断法,一划：将多种指标简化成三项，并用箭头表示其升降,SB AB BB，BE(-),HCO3-,H2CO3,PaCO2,pH ,H+,五看：一看pH定酸碱,1. pH升高：失偿型碱中毒 p