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1、血液气体分析与酸碱平衡的实验诊断,上海中冶医院检验科 崔邦铨,2012-04-19,一、基本概念,（一）血液气体的分压 1气体分压的单位：国际单位是帕斯卡（Pascal，简称Pa） ，血气分析中采用KPa=mmHg x 0.133，此处仍按习惯，用mmHg。 2：水蒸气的分压：在体温条件下， P H2O=47mmHg，气管内气体中PO2，PCO2，PN2之和为 760-47=713mmHg，气管内PO2=20.93/100 x 713=149.2mmHg，低于干燥空气 中的PO2。 3血液中气体的分压：健康成人在海平面通过呼吸道吸入潮湿空气时，气管内、肺泡及动脉血的各气体分压之和等于大气压。但
2、血液气体分压之和并不一定等于大气压，静脉血中总气体压力总是比动脉血中低50-60mmHg，原因为动、静脉血PO2之差10倍于 PCO2之差。静脉血总气体压力低有利于静脉血带走体内不需要的气体，也有利于经受 低气压的威胁。,一、基本概念,（二）血液中氧的运输 在海平面呼吸空气时，氧在血液中的溶解量只约0.3mL/mL血，远远不能满足 人体的需要。 血液中氧的运输主要依赖O2与血红蛋白（Hb）的结合。按理论计算，每克 Hb能结合O2=（4x22400）/64458=1.39ml（标准状态下），但实际上低于此 数。现多按惯例，以1g Hb结合O2 1.34ml计。Hb为15g/100ml血时，大致能
3、与 20.1ml O2结合，但只有PO2到达250mmHg时，氧饱和度才能达到99.6%。氧 总含量是指物理溶解的O2及与Hb结合的O2（Hb O2）的总和，而氧饱和度 （SO2%）则指血液中Hb带氧的部分，即： SO2%=Hb O2/总Hb（Hb O2+HHb）x 100 血液SO2与PO2的关系，呈“S”形曲线，称为氧结合/解离曲线（过去通称氧 解离曲线），动脉血SO2约98%，混合静脉血约70%，SO2 50%时的PO2（称为 P50）约27mmHg.（参考图一：氧离曲线）,氧离曲线,一、基本概念,（三）血液中二氧化碳的运输 正常成人在安静状态下细胞代谢生成的CO2约200mL/min，
4、肺可有效 的排出CO2，以致动、静脉血pH之差只有0.01-0.03。 CO2能从组织中经过血液运送至肺是因为存在着PCO2梯度，组织中 PCO250mmHg，静脉血PCO2=46mmHg，肺泡气PCO2=40mmHg。 肺是排出酸的最重要的器官，每日约16000mmol，而肾脏每日只能排 出非挥发性酸约40-80mmol。 血液中溶解的CO2，根据Henry定律，溶解的CO2与其分压成正比，大 约1.2mmol/L血浆（即 PCO2=0.03mmol/L/mmHg x 40mmHg）。,一、基本概念,（四）血液缓冲系统 1机体PH调节机理 （1）体液的缓冲作用（2）呼吸的调节作用（3）肾脏的
5、调节作用。 2. pH计算公式： PH=pK+lg (HC03- / H2CO3 ) =pK+lg (HC03-/ PCO2 ) 正常情况下（37），pK=6.10，所以只要知道pH、PCO2及 HCO3-（或TCO2）三个变量中的任何两项，即可算出另一项数据，例如测得PCO2=40mmHg（370C）， HC03- 24mmol/L，则可算出pH，pH=6.10+log（24/0.03 x 40）=6.10+lg（24/1.2）=6.10+lg20=7.40 在正常血浆中HC03-与CO2的mmol数之比为20：1，只要比值不变，血浆pH仍能保持7.40。,表：血液缓冲系统,缓 冲 剂 总缓
6、冲能力（%） 全血 100 红细胞 79 血浆 21 蛋白质 13.6 碳酸氢根 6.1 磷酸盐 1.5,二、血气及酸碱分析常用参数含义及参考值,转换因素： 1 mmHg=0.133 kPa 1 kPa=7.5 mmHg,二、血气及酸碱分析常用参数含义及参考值,（一）血红蛋白(Hb) Hb主要功能为运输02及C02，同时又是很重要的缓冲物质。Hb携带氧 (Hb02)时偏酸性，当动脉血流经组织时，氧合血红蛋白放出02而成为 酸性较小的Hb。 由于氧合Hb和Hb的酸性差别才能使组织中生成的HC03-运至肺部，转 变成C02而排出体外。这一生理过程称“匀氢转移”。 在计算BEb、BEecf、SB、S
7、at02等参数时，与Hb值均有关系。 【参考区间】 120160gL(男) 110150gL(女),二、血气及酸碱分析常用参数含义及参考值,（二）酸碱度(pH) 维持血液pH恒定主要取决于HC03- / H2C03缓冲系统，此缓冲系统比值为241.2即201，根据Henderson-Hasselbalch方程(即H-H方程)： pH=pKa+log（HC03- / H2C03） pH=6.1+log（24/1.2） =6.1+log20 =6.1+1.301 =7.401 pKa(碳酸解离常数)在37时为6.1。,二、血气及酸碱分析常用参数含义及参考值,（二）酸碱度(pH) pH7.45为碱血
8、症。 pH7.8。 单独应用pH值有其的局限性： 1.只能决定是否有酸血症或碱血症，pH正常并不能排除酸碱失衡。 2.单凭pH不能区别是代谢性还是呼吸性酸碱失衡。,二、血气及酸碱分析常用参数含义及参考值,（三）无呼吸影响的酸碱度(non respiration pH，pHNR) 设定血样PC02为5.32 kPa(40mmHg)时之pH，此项指标排除 了呼吸因索的干扰因此pHNR是更能反映代谢性酸碱平衡 的一个指标。在正常情况下，pHNR与血液pH应基本一致。 pH大于或小于pHNR，说明pH有呼吸因素介入，为呼吸性 酸中毒或呼吸性碱中毒。,二、血气及酸碱分析常用参数含义及参考值,（四）二氧化
9、碳分压(PC02) 是指物理溶解在血浆中的C02张力，将PC02(为C02在 37时的溶解系数，为0.03)即是H2C03含量。 H-H方程可写成：pH= pKa+logHCO3-/(PC02) PC02增高提示存在肺泡通气不足，可以是原发性的也可以 是继发的(或代偿性的)，表明体内C02滞留。 PC02降低提示 肺泡通气过度，也同样有原发和继发两种，表明体内C02 排除过多。所以，在机械通气以及自主呼吸时， PC02是衡 量肺泡通气量适当与否的一个客观指标。,二、血气及酸碱分析常用参数含义及参考值,（四）二氧化碳分压(PC02) C02分压轻度增高可刺激呼吸中枢，当达到55mmHg时，即 有
10、抑制呼吸中枢形成呼吸衰竭的危险。更高时，出现C02 麻醉，使患者昏迷，甚至危及生命。 动脉血PC02均值为5.32 kPa(40 nmnHg)，参考范围4.65 5.98 kPa(35 45 mmHg)；极值17.29 kPa(130mmHg)；5.98 kPa(45mmHg)为高碳酸血症。,二、血气及酸碱分析常用参数含义及参考值,（五）氧分压(P02) 氧分压是指血浆中物理溶解02的张力。体内氧的需要主要 来自于Hb化学结合的氧： 氧从肺泡进入血液后，除一部分呈物理溶解于血液外，绝 大部分进入红细胞与Hb结合，形或Hb02。Hb02的化学结 合是一种可逆结合：当血液中P02升高时，Hb与02
11、结合形 成HbO2，P02降低时Hb02解离，形成血红蛋白(Hb)。因 此，血液中P02越高，则Hb02的百分比也越高。 动脉血参考区间为l0.64l3.3 kPa(80100 mmHg)，低于 7.31kPa(55mmHg)即为呼吸衰竭。氧分压低，使脑血流量增 加(脑血管扩张)减轻脑组织缺氧，P02低于4 kPa（30mmHg） 以下即有生命危险。,二、血气及酸碱分析常用参数含义及参考值,（六）氧饱和度(Sat02)和血红蛋白50氧饱和度时氧分压(P50) Sat02是指血液在一定的P02下，Hb02占全部Hb的百分比值可用下式表示： Sat02（%）=（血氧含量-物理溶解的氧）/血氧容量
12、100% 每克Hb结合的氧达到饱和时，可结合氧1.39ml。当P02降低时，Sa02也随之降低；当P02增加时，Sat02也相应增加。氧离解曲线为“s”形，P02由13.3 kPa（l00 mmHg)逐渐下降至7.98 kPa(60 mmHg)其SatO2变化不大。但P02 798 kPa(60 mmHg)正处在曲线陡直位置，P02稍有下降，可导致Sat02急剧下降，此时可以出现严重缺氧状态。,二、血气及酸碱分析常用参数含义及参考值,（六）氧饱和度(Sat02)和血红蛋白50氧饱和度时氧分压(P50) “S”形曲线受各种因素的影响而发生左移或右移的改变，观 察曲线左移右移的指标为P50。P50
13、是指血红蛋白50氧饱 和度时的氧分压。在正常情况下，当T 37，pH 7.40， PC02 5.5 kPa(40mmHg)时，查氧解离曲线，P50等于3.5 kPa （26.6mmHg)。 P50可反映血液运输氧的能力以及血红蛋白对氧的亲和力。 P50增加，提示氧离解曲线右移，氧与Hb亲和力降低，Hb 易释放氧。P50降低，提示氧离解曲线左移，氧与Hb亲和 力增加，Hb易结合氧，但不易释放氧。因此P50降低时， 尽管Sat02较高，实际上组织同样缺氧。,二、血气及酸碱分析常用参数含义及参考值,（六）氧饱和度(Sat02)和血红蛋白50氧饱和度时氧分压(P50) 影响P50的因素很多，凡能影响氧
14、与Hb结合的因素均可影 响P50，主要有以下几种（见图二）。 （） 温度：体温高右移，体温低左移。 （） PC02：pC02增高右移，降低左移 （） PH：增高左移，降低右移 （） 2,3DPG(2，3-二磷酸甘油酸)：增高右移，减少左移。 Sat02参考区间为91.999。 P50参考区间为3.5 kPa(26.6 mmHg)。,图二：影响P50的因素,二、血气及酸碱分析常用参数含义及参考值,（七）二氧化碳总量(TC02) TC02是指血浆中所有各种形式存在的C02的总量，其中大部分(95)是HC03-结合形式，少量是物理溶解的C02 (5)还有极少量是以碳酸、蛋白质氨基甲酸酯及C032-等
15、形式存在。TC02在体内受呼吸及代谢两方面因素的影响，但主要还是代谢因素的改变，其实际计算公式： TC02=HC03-+ PC02 0.03 mmol/L 【参考区间】健康人：二氧化碳总量2432 mmolL，均值28mmol/L。 TC02与二氧化碳结合力(carbon dioxide combining power，C02-CP)不同，C02-CP是指血浆中以HC03-形式存在的C02含量，即当室温为25，PC02为5.32 kPa(40 mmHg)时，在l00 ml血浆中，以HC03-形式存在的C02量。测定时将健康人的肺泡气吹入血浆标本中，使其与肺泡气平衡，其时HC03-含量接近PC0
16、2为5.32 kPa(40 mmHg)时的量。在此条件下，测得的血浆C02含量，减去已知溶解于血浆中C02量(1.2mmol/L)，即为C02-CP。,二、血气及酸碱分析常用参数含义及参考值,（八）实际碳酸氢根(AB)和标准碳酸氢根(SB) AB是指病人实际血浆中的HC03-含量。 SB是指体温37时PC02在5.32 kPa(40 mmHg)、Hb在100氧饱和条件 下所测出的HC03-的含量，即排除呼吸因素的影响。 HC03-主要由碳酸氧盐解离而来。当其他阴离子缺乏时，HC03-增 多，代替其他阴离子而与阳高子保持平衡，因此， HC03-具有重要意 义。AB的增减可直接影响pH的稳定。当发生代谢性酸碱失衡时，由 于缓冲作用，体内较多的固定酸或
