血气分析及酸碱平衡失调(一)

张洪玉

首都医科大学附属北京红十字朝阳医院

北京呼吸病研究所（100020）

一.血气分析的概念

血气分析通常是指使用血气分析仪对动脉血氧分压（PaO2）和二氧化碳分压（PaCO2）的测定，但PaCO2不仅与PaO2有关，又与血中酸碱成份及电解质有密切不可分割的联系，它们都是机体内环境稳定的重要因素，因此临床上所说的血气分析就包含了血液气体，酸碱平衡和电解质代谢三部分的综合诊断。

血气分析检查所获各项参数不仅对呼吸系统疾病，而且对各科危急重症的诊断、鉴别诊断与指导治疗都是十分重要的，特别对机械通气监测，指导通气参数的合理调节，及指导撤机更是不可缺少的参数。

（一）.血气分析常用指标正常值及临床意义

1.动脉血pH值：实际上是指动脉血的酸碱度，pH表示体液氢离子的负对数，即氢离子为40nmol/L时，pH为7.4。动脉血正常pH值为7.35～7.45，故〔H＋〕的参考值为45～35nmol/L。pH值是酸碱平衡测定中最重要的参数，它反应了体内呼吸因素与代谢因素综合作用的结果。pH＜7.35表示体内有酸中毒；pH＞7.45表示有碱中毒。即使在7.35～7.45之间时，也不能排除体内无代谢和呼吸性酸碱失衡，有可能是酸碱综合作用结果。

2.动脉血氧分压（PaO2）:指溶解于动脉血中的氧分子所产生的压力。氧气是血中有生理效应的气体，根据亨利定律，血中O2的溶解量与其分压的大小成正比，因此测定PaO2就有可能进一步了解血中氧含量，从而分析体内组织代谢情况。

健康人在海平面大气压时PO2的正常值为10.7～13.3kPa， PaO2＜10.7kPa称低氧血症，8～10.7kPa称轻度低氧血症；5.3～8kPa称中度低氧血症；PaO2＜5.3kPa为重度低氧血症。PaO2可随年龄的增长而下降，成年人不同年龄的PaO2可按以下公式计算：

PaO2＝〔102-（0.33×年龄）〕×0.133kPa

PaO2 还受体位因素等影响。

3.动脉血氧饱和度（SaO2）：SaO2 是单位血红蛋白的含氧百分数，正常值为96±3%。氧饱和度仅为浓度之比，血氧饱和度和血氧分压的关系，即氧血红蛋白离解曲线呈S形态，当PaO2＞8kPa，SaO2＞90%时，曲线处于平坦段。当PaO2＜8kPa时曲线变得陡直，PaO2稍下降，SaO2就很快下降，此曲线变化有重要生理意义。

P50：P50是pH＝7.40，PaCO2＝5.3 kPa情况下SaO2为 50%时的PaO2，正常值为3.5kPa（26mmHg），P50增加时表明氧解离曲线右移，反之，氧解离曲线左移。P50增加有利于氧的释放和组织摄取。

4.氧含量（CaO2）:氧含量是指血液实际结合O2总量，它包含了血红蛋白结合氧含量和物理溶解O2的含量之和。由于每克血红蛋白可结合1.34ml，故CaO2的计算为：

CaO2＝1.34×Hb×SaO2%+ PaO2×0.003 ml/L

0.003为氧溶解系数，氧含量可用ml%或mmol/L表示

5.动脉中二氧化碳分压（PaCO2）:指溶解在动脉血中的二氧化碳所产生的压力，它反映了肺泡通气功能是否有障碍。由于CO2弥散力很强，相当于氧弥散系数的20倍，故当血液透过肺泡壁毛细血管时肺泡中的CO2与PaCO2之间很快达到平衡，肺泡气的二氧化碳分压等于动脉血中的二氧化碳分压，故它可反映肺泡通气效果，正常值为4.7～6.0kPa（35mmHg～45mmHg），平均为5.3kPa，PaCO2的变化是判断酸碱失衡的重要指标，例如当PaCO2升高时，可能是原发性呼吸性酸中毒，又可能是代谢性碱中毒时引起的变化。

6. AB-实际碳酸氢根（HCO3-）:AB是直接从血浆中测定的HCO3-的含量，它反映了机体对酸碱调节的代谢因素，但也受呼吸因素影响，当PaCO2增加时，HCO3-相应增高。其正常值为21～27mmol/L，平均为24mmol/L。

7. SB-标准碳酸氢盐:是指隔绝空气的全血标本在38℃，PaCO2在5.3kPa，SaO2100%的饱和情况下测得的HCO3-含量，因除外了呼吸因素故不受其影响。正常值为21-27mmol/L，平均值为24mmol/L，它反映了体内HCO3-储备量，因此SB比AB更准确反应了代谢性酸碱失衡。正常人SB＝AB，当SB增高时示代谢性碱中毒；反之为代谢性酸中毒。当AB＞SB时表示有呼吸性酸中毒存在。因SB是体外标准化条件下测定，故不能准确反映体内情况。

8. BE-剩余碱:是在标准条件下，即血红蛋白充分氧合，温度在38℃，PaCO2为5.3kPa，将1升全血用酸或碱滴定使pH=7.4时所需酸或碱的量，滴酸为正，滴碱为负。BE正常值为-3～＋3mmol/L。＜-3mmol/L为代谢性酸中毒，＞3mmol/L为碱中毒。其意义与SB基本相同。

9. BB-缓冲碱：BB 是指一升全血（BBb）或一升血浆（BBp）中所具有缓冲作用的阳离子总和。血浆中缓冲碱主要是HCO3-和血浆蛋白，正常值为40～44mmol/L，平均为42mmol/L。全血中缓冲体系还包括有血红蛋白和少量的磷酸盐，其BBb的正常值为48mmol/L，BB反映了机体在酸碱失衡时总的缓冲能力。

（二）．血清主要电解质及阴离子间隙（AG）

血清电解质参与了机体酸碱状态平衡的调节，它们与血气分析指标和酸碱成份互相影响，相互依赖。

1.血清Na+：为细胞外液最重要的阳离子，44%在细胞外液，9%在细胞内液，47%在骨骼中，正常血钠浓度为135～145mmol/L。钠主要由肾脏排出，少量由皮肤和粪便中排出，体内低钠时，血Na排出减少。

2.血清K+：为细胞内主要阳离子，98%的钾存在于细胞内，正常人血清K+浓度3.5～5.5mmol/L。成人每日钾需要量为80mmol／L，由食物中摄取，约85～90%的钾由肾排出。当钾摄入不足时，钾仍以30～50mmol／L／日排出，最终导致低钾性碱中毒。肾脏对K+、 Na+的排泄和再吸收，对调节体内的酸碱平衡起着重要作用。

3.血清Cl-：是细胞外液主要阴离子，正常血清Cl-浓度为95～106mmol/L。成人每日氯需要量相当于NaCl约3.5～5g，当大量丧失胃液情况下，可使Cl-大量丧失，机体便通过HCO3-来代偿，以维持体内阴、阳离子平衡。反之，当血清Cl-↑HCO3-便代偿性减少，这种代偿又是依靠肾小管选择性再吸收与排泄来调节的。

4.阴离子间隙（anion gap，AG）:是指血清中所测定的阴阳离子总数之差。根据电中性原理，人体血清中的阳离子与阴离子的总数是相等的，各自为148 mmol/L，阴阳离子中又各分为可测定和未测定离子两部分。在阳离子中Na+为可测定阳离子（占94.6%）；K+ 、Ca2+、Mg2+为未测定阳离子（Unmeasured Cation，UC）。因此阳离子总量＝Na+ ＋UC。在阴离子中Cl-和HCO3-为可测定阴离子（占86.5%），而SO24-、HPO24-，有机酸带有负电荷的蛋白质为未测定阴离子（Unmeasured  Anion，UA）、故阴离子总量可写成Cl-＋HCO3-＋UA，根据上述原理：

Na+＋UC＝（Cl-＋HCO3-）＋UA

∴Na+ -（Cl-＋HCO3-）＝UA-UC

∴AG＝UA-UC = Na+-(Cl- + HCO3-）

根据上述方程式推理，临床上可通过同步测定血清中Na+ 、Cl- 、 HCO3-的值来计算AG，AG的正常范围是12±4mmol/L，AG＞16mmol/L，称高AG代谢性酸中毒，表明机体内有机酸（如乳酸、丙酮酸）浓度升高。从计算公式中可以看出，影响血钠的各种因素均可影响AG值，因此临床上判断时必须排除导致血钠升高的其它原因。例如使用高钠盐水治疗，脱水治疗，使用大量含有钠盐的抗生素或大量输血带入大量枸缘酸纳等所致高钠，及低K+、低Cl- 性碱中毒，HCO3-尚未能成比例升高也可引起AG值增高，而引起AG降低的因素有：低蛋白血症，高钾高钙血症等。AG升高对判断代酸特别是三重酸碱失衡有十分重要价值，但由于影响AG因素较多，故需结合病因、临床表现，同步血气分析和血中乳酸、丙酮酸测定，并要排除实验室误差后应用。

（三）．体内酸碱平衡的调节机制：

当酸碱失衡时，机体所有的调节功能均来缓冲纠正，这些调节功能与器官分别依次为：⑴缓冲系统 ⑵细胞内外液间的离子交换 ⑶肺的调节 ⑷肾的调节。在众多的因素中，pH、 PaCO2 、HCO3-是最重要的参数，它们之间的关系可使用Henderson-Hassalbach(简称H-H公式)来表达：             

对机体内酸碱平衡起着重要的调节作用，由于HCO3-是由肾调节，是酸碱调节的代谢因素，PaCO2是由肺调节，是酸碱调节的呼吸因素，因此H-H公式可用以下公式表达：

临床上常用的血气分析中评价酸碱代谢紊乱的主要指标有pH、PaCO2 、HCO3- 及BE。在我国HCO3-常作为代偿公式中常用的参数，比BE值应用普遍。