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小儿血液气体和酸碱平衡北京大学第三临床医学院李松血液气体和酸碱平衡保持正常是体液内环境稳定的一个重要方面，在严重呼吸，循环和肾功能衰竭时了解它们的情况对诊断和治疗均有重要意义。在儿科许多重要的常见病。如肺炎易于影响血液气体，其他许多疾病，尤其是新生儿时期，也都易于引起呼吸障碍和体液紊乱，导致血气和酸碱平衡的异常。微量快速血液气体分析仪的出现，为在危重病儿连续观察和及时指导治疗提供了可能。对它们的深入了解和掌握已成为儿科医师的重要课题。一、临床常用指标的意义及正常范围：为了直接反映肺脏气体交换情况，酸碱平衡各项指标均以动脉血或热敷后动脉化耳血为标准。1、pH值：pH是表示液体氢离子浓度的指标或称酸碱度，由于氢离子浓度太小，习惯上都以其负对数表示，如每升净水所含氢离子浓度为以0.0000001克，即10—7克，其pH为7。pH值相差1，氢离子浓度即相差10倍；氢离于浓度增或减1倍，PH值相差0．30。体内各种蛋白质与酶的活动，器官正常功能的维持，均有赖于体内环境pH值的稳定，酸碱平衡的最重要目的，就在于维持pH值的正常。由于细胞内和与细胞直接接触的内环境内测定技术上的困难，通常以血液pH测定来间接了解其情况。动脉血正常pH值为7．35～7．45。由于临床工作者不熟悉对数的概念，从pH值的改变不易得到氢离子浓度量的变化的认识，近年也有人主张直接以氢离于浓度表示血液酸硷的改变，单位用毫微当量（nEqnanoequivalent）／L，1nEq＝0．000001mEq（百万分之一毫当量），血液正常氢离子浓度为40（35～45）nEq／L。2、二氧化碳分压（PCO2）：空气中氧浓度为21％，因此，空气氧分压（PO2）＝760（大气压）×21％＝160毫米汞柱。液体内之分压，一般以能与液体中气体分子构成平衡状态的气体分压表示，单位为毫米汞柱（mmHg）。血液的CO2分压（PCO2）代表溶解于血浆中CO2的量，它反映肺泡通气量的水平，正常值为40（35～45）mmHg（婴幼儿偏低）。3、实际碳酸氢根（HCO3—，AB）：即是Henderson-Hassebalch方程式中的HCO3—，它是直接自血浆测得的数据，反应代谢方面的情况，但溶解的二氧化碳有明显增减时对HCO3—有一定影响。正常值24（21～27）mEq／L。目前多数单位用滴定法测定的CO2总量（有时被不确切地称做CO2结合力）主要反映HCO3—水平，同时也受呼吸因素的影响。4、标准碳酸氢根（SB）：系指在38℃，PCO2为40mmHg，血氧饱和度为100％（即呼吸因素完全正常）时所测得血浆中HCO3—之数值，此值仅单纯反映代谢因素的改变。正常值与实际碳酸氢根相同，在呼吸性酸中毒时HCO3—将增加，而SB因不受呼吸因素影响仍可正常。5、缓冲碱（BB）：指血液中有缓冲作用的阴离子总和，血浆之缓冲碱主要为HCO3—，其次为血浆蛋白，正常值为42（40～44）mEq／L，全血之缓冲碱尚包括血红蛋白。正常值为48mEq／L。5、剩余碱（BE）：剩余碱指当血液PH偏离7．40时，在38℃，PCO240mmHg，血氧饱和度100％情况下，—001—用酸或碱将1升血液滴定至pH7．40时所消耗的酸或碱的毫当量数。故剩余碱亦可理解为实际缓冲碱与正常缓冲碱（平均值）的差。BE=实际BB一正常BB剩余碱正常值为0（±3）mEq／L，在血液偏硷时为正值，偏酸时为负值，它基本上不受呼吸影响，只反映代谢的改变，与SB的意义大致相同，但因系反映总的缓冲碱的变化，故较SB更全面些。血红蛋白浓度对BE有直接影响，严重贫血时BE偏低。全血的BE值要根据患者的血红蛋白含量计算。目前应用的标准剩余碱，代表细胞外液的剩余碱，相当于血红蛋白5g％时的剩余碱，故也称BEHb5。应用BEHb5的好处在于：①呼吸性酸中毒时误差较小，②输液治疗时可反映全部细胞外液情况，③计算时不需血红蛋白数值（在血红蛋白正常时）。酸碱平衡的代谢指标包括上述HCO3—，SB，BB，BE数项，虽然其意义各有不同，但在多数情况下有一项（最多两项），即可解决临床诊断问题，通常以BE较为适用，也有人沿用过去习惯的HCO3—，以便于与电解质改变相联系。7、血氧分压（PO2）：系指与物理性溶解手血中之氧达到平衡的气体之氧分任。已知氧分压，便可根据某溶液溶解系数得出该溶液内物理溶解氧的数值。在37℃时血液内氧的溶解系数为0．024，故在正常人氧分压为100毫米汞柱时，血液内溶解的氧量为100／760×0．024×100，约为0．3ml％。高压氧治疗的原理就是通过极大地提高血氧分压而增加血液内物理溶解氧含量，在三个大气压下吸入纯氧时，物理溶解氧量可达6ml％之多。氧分压是决定血氧饱和度的重要因素。在呼吸道疾患时动脉氧分是反映肺病变程度的重要指标。氧分压正常范围大致在80～100毫米汞柱，卧位比坐位略低。随着年龄增长，氧分压逐渐下降，在成人，不同年龄的动脉氧分压可按以下公式计算：动脉PO2＝102－（0．33×年龄）毫米汞柱8、血氧饱和度（SO2）：血氧含量即血红蛋白含氧的百分数，氧饱和度=———————×100血氧结合量在一般情况下，每克血红蛋白最多可与1．34毫升氧相结合，若血红蛋白为15克％，当其中血红蛋白全部与氧结合（氧饱和度为100％），则血氧结合量为15×1．34即约等于20毫升％，若其血氧含量为10毫升％，则血氧饱和度约为10／20，即50％。血氧饱和度的多少与血氧分压和氧血红量白解离曲线有直接关系。氧分压与血红蛋白氧饱和度的关系呈S形曲线，它具有特殊的生理意义，在体温和PH正常时，不同氧分压下血氧饱和度数值如下：氧分压（mmHg）10080604020氧饱和度（%）9795907532由以上数值可看出：在氧分压开始降低时，对氧饱和度影响不大，这对早期缺氧病人是有利的。氧分压在40毫米汞柱以下时，则氧饱和度大幅度下降，这也就是说，在低氧分压环境中，氧分压稍有降低，即可有大量氧自血红蛋白释放，对正常情况下组织中氧的供应极为有利。但若动脉血氧低至如此水平，则危害甚大。血液PCO2，pH及许多因素，对氧解离曲线都有影响，发烧、酸中毒、PCO2增高时均使氧解离曲线向右偏移，此时同样氧分压条件下，氧饱和度偏低，在组织中血红蛋白释放氧较易，有利于氧供应。低温PCO2下降和pH偏碱时曲线左移，此时在组织中血红蛋白释放氧化较困难。—002—9、肺泡一动脉氧差①意义及正常范围：由于正常人在肺动脉系统和肺静脉系统之间即有解剖学上的短路，以及肺的各部分通气与血液的比例不完全一致，正常人肺泡与动脉的氧分压即有一定的差别，此差值即称为肺泡一动脉氧差。正常人呼吸空气时，肺泡-动脉氧差约5～15毫米汞柱，肺泡-动脉氧差增大表示换气功能障碍，它有时较动脉氧分压更为敏感，能较早地反映肺部氧摄取的问题，但应注意心输出量减低和吸氧时肺泡-动脉氧差亦增大。②计算方法：临床应用，可按下列简化的肺泡气方程式计算。动脉PCO2肺泡氧分压＝吸入气氧分压一——————（1）呼吸商呼吸空气时，吸入气氧分压＝［（当日大气压一37℃饱和水蒸气压力）］℃吸入氧浓度＝（76－47）℃21％＝150毫米汞柱为简略计。呼吸商可按平均值0．8计算，将上述结果代人（l）内：则动脉PCO2肺泡氧分压＝150一——————0.8＝150—（1.25×动脉PCO2）（2）根据定义，肺泡一动脉氧差＝肺泡氧分压一动脉氧分压（3）依以上方法，在未吸氧的患者，若已知动脉氧分压及动脉PCO2即可推算出肺泡一动脉氧差的大概数值，应特别指出，上述方法在病理情况下由于呼吸商的改变，可有较大误差，甚至出现负值；在以耳血代替动脉血时，有时肺泡一动脉氧差的结果偏高，但正常人的上限一般不超过30毫米汞柱。二、影响血气分析准确性的因素临床医师在判断血气分析结果的意义时必须了解与临床有关的，可能影响血气改变的因素，才能结合病情做出正确诊断。1、取血部位：（1）动脉血：为了反映呼吸的情况，血液气体分析均采用动脉血，通常可自股动脉，肘动脉或挠动脉采血，新生儿及婴儿可自头皮小动脉取血。（2）毛细血管血：由于血气分析微量电极的应用，可采用动脉化的耳垂或手指的毛细血管血，酸碱平衡的各项指标毛细血管血基本可反映动脉血情况，多数临床情况下，动脉化毛细血管血氧分压亦可代表动脉血，但在严重休克，低血压患者和吸氧时（尤其当动脉氧分压在100毫米汞柱以上时）毛细血管血的氧分压数值较动脉血偏低。新生儿时期影响毛细血管血氧分压的因素更多。正常新生儿毛细血管血的氧分压比动脉血低6～10毫米汞柱，在用氧或循环不良时差值还将更大。（3）静脉血：外周静脉血由于受局部淤血等循环因素影响，波动范围较大，只能做诊断参数。安静时前臂静脉血pH值较动脉约低0．01～0．03，PCO3—较动脉约高1～7毫米汞柱，HCO3一约高至1～3mEq／L。外周静脉血氧变化范围更大，CO2约25～40毫米汞柱，氧饱和度约40～70％。2、取血操作的影响血标本的采取和处理是否得当，直接影响测量的结果，有关注意事项如下：—003—（1）采血前耳垂或手指以45～50℃，便达到轻度充血的程度（动脉化）；（2）将血液收集于经肝素（浓度为1毫克／毫升）处理的干燥毛细玻璃管内，用注射器取动脉血时，可不必干燥（抗凝）。（3）血标本要与空气隔绝，取血过程尽量减少血液与空气接触机会，取血后应密封，否则血液内CO2外逸，空气中氧气进入血内。（4）采血后应立即进行测定，以免白血球耗氧，使氧分压下降，乳酸堆积，使pH减低。如不能立即测定，应保存干冰水内，但不宜超过2小时。（5）温度对血气影响极大，血气分析一般在38℃进行，病人的体温亦对氧分压数值有很大影响。3、哭闹的影响：通过经皮氧电极连续观察得知，婴儿啼哭，吃奶后生理活动对血氧分压有明显影响，通常是开始啼哭时氧分压上升后即下降，但个体可有很大差别。哭闹时由于深呼吸与屏气，二氧化碳分压可高可低，变化不规律。故采血时所得数值，仅能反映采血瞬时的血气情况。根据我们对同一小儿不同哭闹情况时血气分析结果的比较，大哭时PCO2可略升高，pH值可略降低，从均值看无明显影响；但大哭对氧分压有显著影响，9例大哭的正常婴幼儿，其均值较小哭时减少14．8mmHg之多，其中3例氧分压低至50mmHg以下，最低者为40．1mmHg，较小哭时减少44．1mmHg之多。4、测定误差：包括取血的误差在内，耳血血气分析同时测定双份的误差（均值+标准差）pH约为0．02，PCO2约为4mmHg，PO2约为8mmHg，故作临床诊断时，两次测定结果在以上范围内者无重要意义。新生儿两次取血的误差比上述者更大些。通常血气分析时直接测定的项目为pH、PCO2、PO2三项，其他参数均由此三项根据线图查得，故还可能有计算的误差。三、酸碱平衡紊乱的诊断：1、酸碱平衡紊乱的基本类型：基本类型有四，即代谢性酸中毒，代谢性减中毒，呼吸性酸中毒，呼吸性硷中毒。根据Henderson-Hasselbalch方程式，不论原发的为代谢性或呼吸性变化，HCO3—HCO3—20若另一因素无相应的改变，——————的比例将改变，——————＞——时，pH＞7．40；0.03×PCO20.03×PCO21HCO3—20HCO3——————＜——时，pH＜7．40；若另一因素发生相应的改变，—————的比例维持在0.03×PCO210.03×PCO220近于——时则pH在正常7．40，此种改变称做继发性的代偿改变。12、酸碱平衡紊乱的代偿问题，病人代偿的情况，可从两方面讨论：（1）依血液pH改变的情况分为三类：a、完全代偿：血液pH在正常范围。b、未代偿：除原发因素外，另一因素在正常范围，出有明显改变。c、部分代偿：除原发因素外，另一因素有相应的改变，pH较原来有所恢复，但尚未达到正常。（2）依病人是否达到最大代偿能力区分：最大代偿是指除原发改变外，其他系统基本正常情况下，机体可能有的代偿能力。不同类型的酸碱平衡紊乱达到最大代偿所需的时间不同。代谢性改变时，呼吸的代偿（肺）比较快，几乎是立即开始，12至24小时内即可达到—004—最大程度。呼