血气分析基础

1血气参数的临床意义简介内容概要血气的基本物理化学原理血气基本参数的临床意义血氧参数的临床意义酸碱平衡和电解质参数的临床意义代谢物参数的临床意义血气分析定义狭义的血气分析，是指测定血液中溶解的氧气和二氧化碳含量（血氧分压，血二氧化碳分压），并用以判断病患对氧气的摄取和二氧化碳排出的机能是否正常在此基础上，随着技术的进步，血气分析仪逐步整合了其他与病患内环境关系密切的血液参数，例如血液酸碱度，各种电解质浓度，各种血红蛋白含量，以及多种生化代谢物在血液中的浓度等。通过这些直测参数，以及多个由此计算而来的间接参数，临床医生可以把握患者的通气、换气、氧气运输、组织氧耗、酸碱平衡、电解质平衡、以及重要脏器（如肾）的机能等情况是否存在异常NOVA各系列血气分析仪的可测参数pHOxpH,pCO2,pO2,Hb,Hct,SO2%pHOxPlusCpH,pCO2,pO2,Hb,Hct,SO2%,Na+,K+,Cl-,Ca++,GlupHOxPlusLpH,pCO2,pO2,Hb,Hct,SO2%,Na+,K+,Cl-/Ca++,Glu,LacCCX1+pH,pCO2,pO2,Hb,Hct,SO2%,Na+,K+,Cl-,Mg++,Ca++,Glu,Lac,BUN,Creat,O2Hb,HHb,COHb,MetHb,tBil血气的物理、化学气体分压按照Dalton定律，几种互相不起反应的混合气体的压力等于组成混合气体的各气体所占容积的压力的总和，也就是各个气体分压的总和。空气是混合气体，由氮、氧、水蒸汽、二氧化碳等气体组成，因此大气压（PB）就等于这些气体分压的总和：PB=PN2+PO2+PH2O+PCO2血气的物理、化学各个气体的分压则可用总压力乘该气体所占的容积%而求得，即PB×F，F系指各气体的容积%。以空气为例，其组成为N278.08%，O220.95%，CO20.03%等。血气的物理、化学以O2为例，假如PB为760mmHg，则吸入气中的氧分压（PIO2）为：PIO2=(PB-PH2O)×0.2095=(760-47)×0.2095=149mmHg吸入气和血液气体分压（单位：mmHg）气体吸入气（干燥）吸入气（37℃）肺泡气动脉血氮（N2）600.7563572564氧（O2）159.015010293二氧化碳（CO2）0.303939水蒸汽（H2O）0474747总计760760760743血气的物理、化学在肺泡和组织中的气体交换是以弥散方式进行的。气体的弥散运动是由于肺泡膜两侧的气体存在着压力的梯度，气体总是从分压高的一侧向分压低的一侧运动。当气体通过肺泡膜进入血液后，气体就从气相成为液相。气相与液相之间的交换与平衡，以及液相气体的分压，也遵循着上述分压概念。呼吸生理呼吸生理与血气分析呼吸的全过程包括以下三个环节：①外呼吸（或称肺呼吸），从空气被吸入肺，在肺泡内气与肺毛细血管血进行交换，系氧进入血液循环，二氧化碳进入肺泡并随呼吸排出到体外的过程；②氧与二氧化碳在血液中的运输；③内呼吸（或组织呼吸），系指气体在血液与组织细胞间的交换，氧从血液中进入组织细胞，而二氧化碳则进入到血液中。外呼吸与血气分析在一般情况下，肺泡气中的CO2分压（PACO2）与动脉血中的CO2分压（PaCO2）是相等的。因此，在VE(每分钟通气)不变或变化较小的情况下，PaCO2反映着肺的通气功能状态。此外，肺通气与肺泡气氧分压（PAO2）也有一定的关系。肺的换气功能指的是肺泡膜两侧气体的交换。在正常状态下，单位时间内气体弥散的量（Vgas）取决于弥散面积（A），肺泡膜的厚度（T）以及气体在肺泡膜两侧的分压差，即D·K（P1-P2），K为常数。因为各种气体的理化性质不同，其弥散力亦各有差异。外呼吸与血气分析例如CO2的弥散力要比O2大20倍左右，因此即使肺泡气与静脉血中的CO2分压差仅6mmHg，CO2仍能很充分地弥散到肺泡中去，所以在一般情况下，PaCO2=PACO2。外呼吸与血气分析氧和二氧化碳运输组织呼吸与血气分析当氧通过肺毛细管壁进入到血液以后，大部份与血红蛋白结合后进行运输。血红蛋白与氧的结合称为氧合。与氧结合的血红蛋称为氧合血红蛋白（HbO2）。氧在血液中的存在形式有两种，一种是溶解在血浆中的氧（PaO2），另一种是与血红蛋白结合的氧（HbO2），其总量C-O2=PaO2×0.00315+Hb×1.34×SaO2%（ml/dl）。氧和二氧化碳运输组织呼吸与血气分析由此可见血液中的氧含量主要取决于血红蛋白量（g/dl）和血氧饱和度（SaO2），PaO2×0.00315代表着溶解在血浆中的氧量，其量甚微。虽然PaO2在氧的运输中所占比重很极小，但是，在组织利用氧方面，PaO2的作用是很重要的，因为氧从毛细血管内向组织中弥散的动力取决于PaO2与组织氧分压（PtO2）的差（Pa-tO2）。此外，血红蛋白与氧结合的程度也与PaO2直接相关血气分析的指标及其临床含义氧分压（PO2）血氧分压系指溶解在血浆中的氧所产生的压力。在吸入空气的情况下，以溶解状态存在于血中的氧是很少的，每100ml血液中仅能溶解氧约0.3ml，而绝大部分氧是以与血红蛋白相结合的形式存在，并被运输的。氧分压（PO2）氧在血液中的溶解量随吸入氧分压（PIO2）升高而增多。而在通常情况下，PIO2=（PB-PH2O）×FiO2，故PIO2的高低直接受FiO2的影响。提高FiO2可提高PaO2。在不同大气压的情况下，PO2的高低与大气压呈正相关（表86-4）。是PaO2不仅是反映组织氧合状态的指标，而且与FiO2一起考虑可反映肺氧交换效率。如PaO2/FiO2＞300mmHg，提示肺氧交换效率正常。如PaO2/FiO2≤300mmHg提肺的氧弥散功能受损。大气压对氧分压和血液氧含量的影响（Hb：150g/L）氧指标1个大气压2个大气压（纯氧）3个大气压（纯氧）空气纯氧PIO2(mmHg)15071314262139PaO2(mmHg)10060013132026PvO2(mmHg)394868360CaO2(容积％)19.321.323.425.5CvO2(容积％)14.316.318.420.5Ca-vO2(容积％)5555氧分压（PO2）另外，PaO2的高低也受到PACO2或PaCO2的影响，即PaCO2升高，PaCO2将相应降低。在临床上由于面对的是病人，因此在分析影响PaO2因素中还必须考虑到先前肺部疾病的影响。基于上述情况，在临床上解释病人PaO2时，通常必须考虑以下四个因素：即PIO2（主要是FiO2），患者年龄，PaCO2水平和先前肺部疾病状态。氧分压（PO2）血氧分压与组织供氧情况有直接关系，即氧向组织中释放（供氧）并不直接取决于血氧饱和度的高低，而是直接取决于PaO2的高低。因为氧从毛细血管向组织方向弥散的动力为Pa-tO2。当PaO2＜20mmHg时，组织就失去了从血液中摄取氧的能力。动脉二氧化碳分压PaCO2PaCO2是衡量肺通气效果的唯一指标，也是判断呼吸性酸碱平衡的主要指标，正常值为4.7～8.0kPa(35.25-60mmHg).如PaCO26.0kPa(45mmHg)表示肺通气不足，可引起呼吸性酸中毒，如PaCO24.6kPa(33.75mmHg)提示肺泡通气过度。另外，PaCO2降低，氧解离曲线左移，不利于组织对氧的利用。总之，PaO2，PaCO2，A-aDO2或Shunt对低氧血症的病因诊断很有帮助。血氧饱和度（SO2）所谓血氧饱和度系指血红蛋白被氧饱和的程度，以百分比表示，亦即血红蛋白的氧含量与氧容量之比乘以100。血氧饱和度根据所测定血液的不同可分为动脉血氧饱和度（SaO2）和静脉血氧饱和度（SvO2）。临床常见的是SaO2。NOVA血气使用的是直接测量血氧饱和度,符合NCCL标准C-25A的建议100HbHbSO2氧容量氧含量）＝血氧饱和度（血氧饱和度（SO2）通常SaO2可作为组织氧供的一个指标，因为在正常情况下，SaO2与PaO2存在相关性，如SaO290%，PaO2常低于60mmHg。SaO290%常提示低氧血症。但将SaO2作为组织缺氧的指标没有PaO2敏感，这与SaO2是一个浓度比值及其高低受诸多因素影响有关。血氧饱和度（SO2）血氧饱和度的高低与血红蛋白和氧的结合能力（或称亲和力）有关。前已提及，氧与血红蛋白的结合与氧分压直接有关，亦受到体温、二氧化碳分压、H+浓度（即pH）的影响，还与红细胞中有机磷酸盐以及代谢产物形成的脂含量多少有关SaO2与PaO2相应对照表（pH=7.4,T=37℃）SaO2（%）5060708090919293949596979899PaO2(mmHg)273137445761636669748192110159P50血氧饱和度为50%时的PO2称为P50。正常人在pH＝7.40，PCO2＝5.3kPa，BE＝0，T（体温）＝37℃下，血红蛋白氧饱和度为50%的PO2值是26.6mmHg。由于P50位于氧离曲线的陡直部位，它的变化可反映氧离曲线位移方向和血红蛋白与氧亲和力的高低。氧离曲线SO2%PO2P50若氧离曲线左移，则P50减少，亲和力增大，氧合血红蛋白就不易释放氧供组织利用，此时血氧饱和度虽较高，组织细胞仍有缺氧的可能；若P50增大，氧离曲线右移，则亲和力减少，血红蛋白在肺中氧合不全，此时虽然血氧饱和度稍低，而组织细胞仍可能无明显缺氧。影响P50的因素影响对象影响因素影响血红蛋白氧亲和力的因素①pH；②温度；③2,3-DPG；④CO2；⑤CO；⑥正铁血红蛋白；⑦血红蛋白浓度；⑧离子浓度*；⑨药物和化学性化合物；⑩血红蛋白结构；⑾ATP*影响红细胞DPG含量的因素①pH，②血红蛋白-氧血红蛋白之平均比；③血清磷酸盐；④影响红细胞酶的作用物；⑤激素；⑥红细胞酶缺陷*这些变化仅对P50产生微小改变P50在临床上，对于用氧后PO2仍无明显提高的病人，应疑有P50过大。相反如病人PO2并不低，而表现有组织缺氧的症状，应疑有P50过小。若供氧稍差而病人PO2尚好，则可能是P50偏小，此时PO2虽正常，亦难免发生组织细胞的缺氧；反之，病人PO2较低而耐受良好，无明显组织缺氧，则P50肯定偏大。上述情况在临床处理中应经常予以注意，并结合其它血气指标进行必要处理肺泡-动脉血氧分压差（A-aDO2）A-aDO2是判断换气功能以及心肺复苏时判断预后的一个重要指标，A-aDO2虽是一个非特异性指标，但有助于低氧血症病理生理过程的了解和判断。A-aDO2增高，主要原因为：①解剖分流；②通气/血流比例失调；③弥散障碍。吸入纯氧20～30min，观察A-aDO2改善与否，临床可对病因进行判断。肺泡-动脉血氧分压差（A-aDO2）当A-aDO24kPa,PaO25.32kPa时，吸入纯氧不能纠正，一般是由于肺内分流引起，如肺不张、成人型呼吸窘迫综合症（ARDS）等。A-aDO2中度增大的低氧血症吸入纯氧可望得到纠正，一般由弥散障碍引起，如肺间质纤维化。如PaCO2增高，A-aDO2正常，提示原发病变不在肺部，很可能是中枢神经系统或神经肌肉病变引起的肺泡通气不足。肺泡-动脉血氧分压差（A-aDO2）PaO2降低而PaCO2，A-aDO2皆正常，可能是吸入氧浓度不足引起，如高原性低氧血症。36氧合状态和血氧指标血氧的基础理论空气中的氧气含量：约20.95%氧气在血液中的溶解度很低，1L血液中约能溶解3ml绝大部分氧在血液中以与血红蛋白结合的形式存在血红蛋白的质量和数量决定了血液携氧能力的强弱高压氧的作用大大提高氧的物理溶解量血红蛋白的结构血红蛋白携氧的结构基础亚基肽链的正确折叠亚铁血红素结构正常无拮抗剂、阻断剂的存在（一氧化碳，氰离子等）总血红蛋白浓度（ctHb）定义为每100ml血液中所含有的血红蛋白量，单位为g/dl。ctHb是各类血红蛋白（包括异常的血红蛋白种类）含量的总和，即ctHb=cO2