怀化医专《病理学与病理生理学》教案 编号 2005学年下学期 授课教师 吴和平 教研室主任审核签名 曹述铁  教学课题 酸碱平衡紊乱 课时 授课时间 11月 14日 11月 15日 11月16日 11月17日 11月18日 月日    4  星期一 星期三 星 期三 星 期四 星 期五 星期  授课对象 04级临床医学专业 班级 9－12 5－8 1- 4 17-20 13-16   目的要求 1.掌握酸碱平衡及酸碱平衡紊乱的概念和机体对酸碱平衡的调节方式与特点。 2.掌握四种单纯性酸碱平衡紊乱的原因、特征和机制。 3.熟悉血液pH值， PaCO2， SB和AB， BE， AG等指标的含义及其意义。 4. 熟悉酸碱平衡紊乱对机体的影响。 5.了解酸碱平衡紊乱的防治原则。  教学重点及难点 1.机体对酸碱平衡的调节方式和血气参数之间的变化关系 2.几个重要概念：酸碱平衡紊乱、阴离子间隙（AG）、反常性碱性尿、反常性酸性尿以及代谢性酸中毒、碱中毒的分类概念。 3.代谢性酸中毒和呼吸性酸中毒。  教法与 学法  提问式、启发式教学，理论联系实际，基础联系临床。  课型 理论课 教学手段 多媒体课件教学  教学 内容 与 时间 分配 1．酸碱平衡的调节。 50min 2．反映酸碱平衡的常用指标及意义。 50min 3．单纯型酸碱平衡紊乱。 60min 4．混合型酸碱平衡紊乱。 40min  复习 思考题 1.什么是酸碱平衡紊乱，机体对酸碱平衡是怎样进行调节的? 2.一个病人的pH等于7.4, 他有没有酸碱失衡? 为什么? 3.一个病人的pH、PaCO2、HCO3-均正常,他有没有酸碱失衡? 为什么? 4.代谢性酸中毒有哪些特点?对机体有何影响? 5.呼吸性酸中毒有哪些特点?对机体有何影响? 6.代谢性碱中毒有哪些特点?对机体有何影响? 7.呼吸性碱中毒有哪些特点?对机体有何影响?  参考资料 1、吴和平、李晓阳主编.《病理学及病理生理学》第一版.湖南科学技术出版社，2004 2、陈主初 主编.病理生理学（七年制）.人民卫生出版社. 2001 3、金惠铭 主编 病理生理学 第六版 人民卫生出版社 2004 4、李玉林主编.病理学.第六版.北京．人民卫生出版社 2004 5、叶任高、陆再英主编.内科学.第六版.北京.人民卫生出版社 2004 6、高英茂主编.七年制组织学与胚胎学.北京．人民卫生出版社 2001  自评 本次课运用启发式教学法，密切联系临床，以提高学生的学习兴趣。结合临床实例讲授，从病例中提出问题，提高同学们解决实际问题的能力。  第 三 章 酸 碱 平 衡 紊 乱 (Acid-base disturbances) 酸碱平衡紊乱：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。 第一节 酸 碱 平 衡 及 其 调 节 (Acid-base balance and its regulation ) 一、酸碱物质的来源 (Sources of acid and base) (一)酸性物质的来源 (Source of acid) 挥发酸 固定酸   (二) 碱性物质的来源 (Sources of base) 碱性氨基酸分解 有机酸盐转变 二、酸碱平衡的调节 (Regulation of acid-base balance) 缓冲系统 肺 肾 (一)体液缓冲系统 (Buffer systems in body fluid) 缓冲系统：弱酸及其共轭碱构成的具有缓冲酸或碱能力的缓冲对。 碳酸氢盐缓冲系统 (bicarbonate / carbon dioxide buffer system)——HCO3-/H2CO3 特点: HCO3-与H2CO3的浓度比决定血pH高低  磷酸盐缓冲系统 (phosphate buffer system)— Na2HPO4/NaH2PO4 特点: 主要在肾和细胞内发挥作用 3. 蛋白质缓冲系统 (protein buffer system)— Pr-/HPr 特点: 主要在细胞内缓冲 4. 血红蛋白缓冲对 (hemoglobin buffer system) Hb-/HHb、HbO2-/HHbO2 特点: RBC特有,缓冲挥发酸 缓冲机制 (Mechanism of buffer): 接受H+或释放H+ ，减轻pH变动的程度。 HCl+NaHCO3→NaCl+H2CO3→CO2+H2O NaOH + H2CO3→NaHCO3 + H2O (二) 呼吸的调节机制 (Mechanisms of respiratory control)  (三)肾的调节机制 (Mechanisms of renal regulation) 排泄固定酸,维持血浆HCO3-浓度  第二节 酸碱平衡紊乱的分类及常用检测指标 (Classification of acid-base disturbances and laboratory tests) 一、酸碱平衡紊乱的分类  二、常用检测指标(Laboratory tests) 1. pH 溶液中H+浓度的负对数。正常值:动脉血pH 7.35～7.45 意义: pH↓:失代偿性酸中毒，pH↑:失代偿性碱中毒；pH正常：无酸碱平衡紊乱； 代偿性酸碱平衡紊乱；酸碱中毒并存、相互抵消 2.动脉血二氧化碳分压 (PaCO2) partial pressure of carbon dioxide 概念: 物理溶解在动脉血浆中的CO2分子所产生的张力。 反映肺的通气状态，PaCO2与肺的通气量成反比， 正常值：33～46mmHg(4.39～6.25kPa) 意义：是否为呼吸性酸碱紊乱， 代偿后的代谢性酸碱紊乱。 3.标准碳酸氢盐 (standard bicarbonate SB) 概念: 标准条件下（38 (C、 Hb完全氧合、PCO2 40mmHg） 测得的血浆HCO3- 浓度。 正常值：22～27mmol/L(24mmol/L) 意义：反映代谢性酸碱紊乱； 呼吸性酸碱紊乱后的肾代偿 4.实际碳酸氢盐(actual bicarbomate AB) 概念: 实际条件下（隔绝空气、实际血氧饱和度及PCO2）测得的血浆HCO3-浓度。 意义：受呼吸和代谢两方面的影响 当AB＝SB ＝24mmol/L时，正常 AB 、SB 同时升高或降低，反映代谢因素 AB＞ SB，表示CO2有潴留，合并呼吸因素 AB＜ SB，表示CO2排出过多，合并呼吸因素 5.缓冲碱(buffer base BB) 概念:血液中一切具有缓冲作用的阴离子总量。 正常值：45～52mmol/L(48mm0l/L) 意义：反映代谢性因素的指标 6.碱剩余(base excess BE) 概念: 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。 正常值: 0±3 mmol/L 意义：反映代谢性因素的变化 BE负值增加，代谢性酸中毒 BE正值增加，代谢性碱中毒  第三节 单纯性酸碱平衡紊乱 (Simple acid-base disturbance) 一、代谢性酸中毒(Metabolic acidosis) 概念(concept): 以血浆 [HCO3-] 原发性减少和pH降低为特征的酸碱平衡紊乱类型。 (一) 原因与机制 (Causes and mechanisms) 分型： AG增大型代谢性酸中毒 AG正常型代谢性酸中毒 1. AG增大型代酸(metabolic acidosis with increased anion gap)  特点: 血浆HCO3-减少 AG增大(固定酸增加) 血Cl-含量正常 原因(causes)： 入酸增多：摄入水杨酸类药(固定酸)过多 产酸增多：乳酸酸中毒(lactic acidosis) 、酮症酸中毒(ketoacidosis)。 排酸减少：急、慢性肾衰排泄固定酸减少 2. AG正常型代酸 (metabolic acidosis with normal anion gap)  特点: 血浆HCO3-减少 AG正常 血Cl-含量增加 原因(causes)： 入酸增多：摄入含氯酸性药过多 HCO3－丢失：严重腹泻、小肠及胆道瘘管、肠吸引术等 排酸减少：急、慢性肾衰泌H＋减少 (二) 机体的代偿调节(Compensation) 1.血浆的缓冲: H++ HCO3-(H2CO3 2.呼吸调节: [H＋] ((肺通气量( CO2排出(  4. 肾的代偿(renal compensation) 泌H＋( 泌氨( 重吸收HCO3-( 尿呈酸性 高血钾性酸中毒时: 肾小管 K+-Na+交换增加 肾小管H+-Na+交换减少，泌H+减少 反常性碱性尿(paradoxical baseuria)  代偿范围公式： PaCO2=1.5×HCO3-+8±2 △PaCO2=△HCO3- ×1.2±2 意义： 单纯性酸中毒，实测PaCO2应在公式计算范围内。 合并呼酸时，实测PaCO2应大于计算范围。 合并呼碱时，实测PaCO2应小于计算范围。 常用指标的变化趋势： 通过代偿调节，若能使NaHCO3/H2CO3的比值接近 20：1，血液pH可在正常范围内，此时称为代偿性代谢性酸中毒。 如经代偿血浆NaHCO3/H2CO3的比仍降低， pH下降，称为失代偿性代谢性酸中毒。 其他指标的原发性变化是：SB降低，AB降低，BB降低，BE负值增加。 继发性变化是：PaCO2降低，血K＋升高。 (三)对机体的影响(Effects) 1. 心血管系统(cardiovascular system) 抑制心肌收缩力 心律失常 血管对儿茶酚胺的反应性降低 原因：高钾血症、H＋升高、钙代谢障碍 2.中枢神经系统(central nervous system) 脑能量生成( 脑血管扩张,供血不足 γ-氨基丁酸( 谷氨酸 γ-氨基丁酸( 谷氨酸脱羧酶 (+) 抑制状态：乏力，倦怠、嗜睡，意识障碍、昏迷，死亡 (四) 防治的病理生理基础(Pathophysiological basis of prevention and treatment) 1.治疗原发病(treatment of primary disease) 2.纠正水、电解质紊乱。 3.应用碱性药物(supplement of base) 碳酸氢钠：迅速、确切，较为理想 乳酸钠：慢。肝功不良、乳酸酸中毒时，不宜用。 三羟甲基氨基甲烷（THAM） THAM+H2CO3→THAM.H+ + HCO3-。呼酸、代酸均可用，但可抑制呼吸中枢，引起低血压、低血糖，需慢滴入。 二、呼吸性酸中毒 (Respiratory acidosis) 概念(concept): 血浆H2CO3浓度原发性增高为特征的酸碱平衡紊乱类型。 （一）原因和机制 CO2排出障碍（基本机制） 1.呼吸中枢抑制：颅脑损伤、脑炎、药物等 2.胸廓病变：创伤、积液、畸形 3.呼吸肌麻痹：急性脊髓灰质炎、低钾、有机磷中毒等 4.呼吸道阻塞：喉痉挛、水肿、异物等，使上呼吸道狭窄 5.肺疾患：广泛的肺组织病变 CO2吸入过多（通风不好） 急性呼吸性酸中毒 分类 慢性呼吸性酸中毒 呼吸性酸中毒的代偿调节(Compensation of respiratory acidosis) 急性呼吸性酸中毒的代偿调节：主要靠细胞内外离子交换及细胞内缓冲；慢性呼吸性酸中毒的代偿调节：主要为肾脏的代偿调节。  急性呼酸时体液缓冲有限，常失代偿。 代偿公式：△HCO3-＝△PaCO2×0.07±1.5 慢性呼酸的主要代偿方式是肾脏代偿： 肾小管上皮泌H+和NH3增多，NaHCO3重吸收增加，从而使大量的H+随尿排出，尿液呈酸性。 代偿公式：△HCO3-＝△PaCO2×0.4±3 常用指标的变化趋势： 当HCO3- / H2CO3 低于20：1时，pH降低，为失代偿性呼吸性酸中毒；当HCO3- / H2CO3 接近20：1时，pH在正常范围内，为代偿性呼吸性酸中毒。 PaCO2原发性升高（＞47mmHg）； AB＞SB（升高）， HCO3-继发性升高，BE 、BB变化不大或增加； 血钾升高。 举 例： pH 7.34，HCO3- 31mmol/L，PaCO2 60mmHg pH↓，PaCO2↑ HCO3-=24+0.4×△PaCO2±3 =24+0.4×(60-40) ±3=28~35mmHg 结论：呼吸性酸中毒 (三) 对机体的影响(Effect of respiratory acidosis) 受PaCO2升高的影响，主要对心血管、中枢神经影响大; 急性明显。 直接作用： 扩张血管 脑血管扩张 头痛 对血管 间接作用： 刺激血管运动中枢 缩血管 中枢神经系统的功能改变：头痛，不安，震颤，精神错乱，嗜睡，昏迷 肺性脑病 (四) 防治的病理生理基础 (Pathophysiological basis of prevention and treatment) 1.病因治疗 2.改善肺泡通气是关键: 肾脏已发生明显代偿作用时，切忌过急、过度地使用人工呼吸机，以免代碱、呼碱。 3.适当补碱：慎用，病情严重时才考虑，避免引起代碱，必须保证有足够的通气功能。可选用: 碳酸氢钠，乳酸钠（缺氧不宜用），三羟甲基氨基甲烷（THAM） 4.维护中枢神经系统和心功能，改善供氧。 三、代谢性碱中毒(Metabolic alkalosis) 概念(concept): 以血浆 [HCO3-] 原发性增加为特征的酸碱平衡紊乱。 原因与机制 (Causes and mechanisms) 根据发病机制和生理盐水疗效，分为两类： 盐水反应性碱中毒 盐水抵抗性碱中毒  (二) 机体的代偿调节(Compensation) 1.血浆的缓冲: HCO3-+HPr H2CO3+Pr- 代偿有限 2.呼吸调节: [H+]( 肺通气量( CO2排出( 3. 细胞内缓冲(intracellular buffering) 碱中毒→低血钾 (低钾性碱中毒——反常性酸性尿 4. 肾的代偿(renal compensation) 泌H+↓ 泌氨↓ HCO3-重吸收↓ 尿pH ( 常用指标的变化趋势: AB 、SB、BB均升高，AB＞ SB，BE正值加大，pH升高 PaCO2继发性升高 代偿公式: PaCO2=正常PaCO2+0.7×△HCO3-±5 代偿极限为55mmHg 举 例: pH 7.49，HCO3- 36mmol/L，PaCO248mmHg, pH↑，HCO3-↑ PaCO2=40+0.7×(36-24)±5=48.4±5 结论:代谢性碱中毒 (三) 对机体的影响 (Effects) 轻度无明显症状，可伴有病因带来的症状 严重时：    低钾血症: 肌肉无力、心律失常 4.氧离曲线左移 缺氧 (四) 防治的病理生理基础(Pathophysiological basis of prevention and treatment) 1.治疗原发病(treatment of primary disease) 2.合理用药纠正碱中毒。 (1)盐水反应性碱中毒 轻症患者，口服或静滴等张或半张的盐水;重症患者可静脉缓输0.1mol/L的盐酸(含氯酸性药)。 补钾 (2)盐水抵抗性碱中毒 抗醛固酮药物 补钾 碳酸酐酶抑制剂 四、呼吸性碱中毒(Respiratory alkalosis) 概念(concept): 以血浆H2CO3原发性减少为特征的酸碱平衡紊乱类型。 (一)原因与机制 (Causes and mechanisms) 呼碱的基本机制是过度通气 精神性过度通气：小儿持续哭闹 乏氧性缺氧：刚入高原、胸廓或肺疾患 机体代谢亢进：高热、甲亢 人工通气过度 其它：水杨酸药物、颅脑疾病、严重肝病 (二) 呼吸性碱中毒的代偿调节(Compensation of respiratory alkalosis) 分类：急性呼碱 慢性呼碱 急性呼碱代偿调节：细胞内外离子交换 乳酸缓冲 红细胞氯—碳酸氢盐交换 慢性呼碱代偿调节：肾脏代偿（泌H+、泌NH4+减弱HCO3-重吸收减弱）和细胞内缓冲。 急性呼碱代偿公式：HCO3-=24+0.2×△PaCO2±2.5 代偿限度一般不超过6mmol/L。 慢性代偿公式：HCO3- =24+0.5×△PaCO2±2.5 代偿极限为12~15mmol/L 呼吸性碱中毒的判定（血气分析）：PaCO2↓、AB<SB；肾脏代偿后，AB、SB、BB均↓，BE负值↑。 举 例： pH 7.42，HCO3- 19mmol/L，PaCO2 29mmHg pH↑，PaCO2 ↓ HCO3-=24+0.5×(29-40)±2.5 =24-5.5±2.5=16~21 结论：慢性呼吸性碱中毒 (三)对机体的影响(Effect of respiratory alkalosis) （1）中枢神经系统 PaCO2↓→脑血管收缩→脑血流量↓→脑组织缺氧→头疼、头晕、易激动 神经肌肉 血浆pH↑→血Ca2+降低→肌肉应激症状 低钾血症：细胞内外离子交换、肾脏排钾增加。 血红蛋白氧离曲线左移——氧在组织中不易释放 (四) 防治的病理生理基础(Pathophysiological basis of prevention and treatment) 以病因治疗为主 必要时吸入含5%CO2的氧混合气 对症处理 反复抽搐→补钙 明显缺钾→补钾 明显缺氧→吸氧 常用化验指标的变化 原发改变 继发改变 pH 代酸 HCO3-↓↓ PaCO2↓ ↓ 代碱 HCO3-↑↑ PaCO2↑ ↑ 呼酸 PaCO2↑↑ HCO3-↑ ↓ 呼碱 PaCO2↓↓ HCO3-↓ ↑ 第四节 混合型酸碱平衡紊乱 (Mixed acid-base disturbance) 同一病人体内有两种或两种以上的酸碱平衡紊乱同时存在。 1.双重性酸碱平衡紊乱 （1）呼吸性酸中毒合并代谢性酸中毒 （2）代谢性碱中毒合并呼吸性碱中毒 （3）呼吸性酸中毒合并代谢性碱中毒 （4）代谢性酸中毒合并呼吸性碱中毒 （5）代谢性酸中毒合并代谢性碱中毒 2.三重性酸碱平衡紊乱 （1）呼吸性酸中毒合并代谢性酸中毒和代谢性碱中毒 （2）呼吸性碱中毒合并代谢性酸中毒和代谢性碱中毒 酸碱平衡紊乱判定步骤 （参金惠铭主编《病生》（第六版）P73～75 在酸碱平衡紊乱时，机体的代偿调节有一定的规律性，即有一定的方向性、有一定的代偿范围（代偿预计值）和代偿的最大限度。符合规律者为单纯型酸碱平衡紊乱，不符合规律者为混合型酸碱平衡紊乱。 (一)单纯型酸碱平衡紊乱的判断 1.根据pH判定是酸中毒还是碱中毒 2.根据病史、HCO3-和PaCO2原发改变判断是代谢性还是呼吸性 3.根据代偿公式判断是单一性还是混合性 代偿的规律是代谢性酸碱失衡主要靠肺代偿,而呼吸性酸碱失衡主要靠肾代偿。单纯型酸碱失衡继发性代偿变化与原发性失衡同向（如代谢性酸中毒原发性变化为[HCO3-] , 继发性代偿变化为PaCO2也 ），但继发性代偿变化一定小于原发性失衡，代偿公式见下表：  (二)混合型酸碱平衡紊乱的判断 1.代偿调节的方向性 （1）PaCO2与HCO3-变化方向相反者为酸碱一致型混合型酸碱平衡紊乱，即两种酸中毒并存或两种碱中毒并存。 （2）PaCO2与HCO3-变化方向一致者为酸碱混合型酸碱平衡紊乱，即一种酸中毒与一种碱中毒并存。此时，单靠pH、病史及PaCO2与HCO3-的变化方向难以区别是单纯型酸碱平衡紊乱，还是酸碱混合型酸碱平衡紊乱，需要从代偿预计值和代偿限度来进一步分析判断。 2. 代偿预计值和代偿限度 代偿公式能简便有效地区别单纯型酸碱平衡紊乱与混合型酸碱平衡紊乱。单纯型酸碱平衡紊乱时，机体的代偿变化应在一个适宜的范围内，如超过代偿范围即为混合型酸碱平衡紊乱。 举 例： 某肾功能衰竭患者因无尿放置了导尿管，两天后出现了低血压和发热，尿中含有大量的白细胞和细菌。血气检查为：pH7.32、PaCO220mmHg、[HCO3-]10mmol/L。该患者为肾功能衰竭继发尿路感染，试分析其酸碱平衡紊乱的类型。 （1）从血气分析看，pH、PaCO2、HCO3-均降低。pH降低表明为酸中毒，引起pH降低的原发因素可以是PaCO2升高或HCO3-降低。该患者有肾功能衰竭及HCO3-降低，故可判断是代谢性酸中毒。是否存在混合型酸碱平衡紊乱呢？则： . （2）根据单纯型酸碱平衡紊乱的代偿公式，[HCO3-]每降低1 mmol/L，PaCO2降低1.2mmHg。该患者[HCO3-]降低24－10＝14 mmol/L，PaCO2应降低14×1.2＝16.8±2 mmHg。患者如果是单纯型酸中毒，其PaCO2应为（40－16.8）±2＝21.2～25.2 mmHg,该患者PaCO2为20 mmHg,低于代偿预计值,表明患者是混合型酸碱平衡紊乱,为代谢性酸中毒合并呼吸性碱中毒。 机体对单纯型酸碱平衡紊乱的代偿能力并不是无限的，而是受到多种应素的制约，因此具有代偿极限。例如，代谢性碱中毒时，代偿性呼吸抑制使PaCO2升高，但PaCO2升高的极限是55 mmHg（代偿极限）。这是因为升高的PaCO2和缺氧会刺激呼吸中枢，维持一定的肺通气量。因此，在单纯型酸碱平衡紊乱时，机体的代偿反应不会超过代偿限值。 3.以AG值判断代谢性酸中毒的类型及混合型酸碱平衡紊乱 AG值是区分代谢性酸中毒类型的标志，也是判断单纯性酸碱平衡紊乱及混合型酸碱平衡紊乱的重要指标。在病情较为复杂的患者，计算AG值能将潜在的代谢性酸中毒显露出来。例如： 某肺心病、呼吸衰竭合并肺性脑病患者，用利尿剂、激素等治疗。血气及电解质检查为：pH7.43、PaCO261mmHg、［HCO3-］ 38mmol/L，［Na+］140 mmol/L，［Cl-］74 mmol/L，［K+］3.5 mmol/L。该患者PaCO2原发性升高，为慢性呼吸性酸中毒，计算［HCO3-］代偿预计值应为31.4±3 mmol/L，实测值为38 mmol/L，表示有代谢性碱中毒存在。计算AG值，AG＝140―38―74＝28，明显升高，提示患者还有代谢性酸中毒存在，故患者为三重性酸碱平衡紊乱。 病 例 讨 论 患者，女，60岁，3年前确诊为Ⅱ型糖尿病，经治疗血糖控制在10mmol/L左右。 2003年11月15日出现下腹疼痛，伴头痛、恶心、呕吐，来院就诊。查体：T38℃，BP175/95mmHg。实验室检查：GLU19.6mmol/L，WBC12×109/L，N89%、L11%，RBC4.7×1012/L，PLT1.64 ×109/L。BUN9.59mmol/L，Cr152μmol/L，UA 379μmol/L，血气分析：pH7.3，PaCO2 32mmHg，PaO264mmHg，BE为-0.6，乳酸（LAC）7.71 mmol/L，立即给予小剂量胰岛素静滴，抗感染及大量补液。 次日23时病情加重，持续高热，血压下降至80/50mmHg，烦躁、意识不清，ECG提示心肌梗塞，转入ICU治疗，经营养心肌、降压、抗休克、抗感染、控制血糖等治疗后出院。 问 题 1.患者血气分析的指标说明了什么？ 2.患者酸中毒的原因有哪些？ 3.患者为什么会有缺氧的症状？