014章.体液和电解质平衡
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第14章 体液和电解质平衡
第1节体液和电解质基础知识
体液是以水为溶剂，以一定的电解质和非电解质成份为溶质所组成的溶液。相对于外界大自然环境(机体的外环境)而言，存在于细胞周围的体液，为机体的内环境。内环境的稳定与体液的容量、电解质的浓度比、渗透压和酸碱度等有关。围手术期病人体液容量、电解质浓度和成份等的变化将对手术的成功，病人的康复产生影响。麻醉医师应掌握体液的基础知识，失衡的机制，诊断的要点，治疗的原则，从而在手术创伤等应激条件下，有效地纠正体液紊乱，维护内环境稳定，为病人的生命安全提供相应的保障。
一、体液的总量、分布和组成
(一)体液的总量
水是体液的主要成份。成人的体液约占体重的60%。70kg的成人，其体液量约为42L。年龄、性别及组织不同，体液所占的比例也有所不同。例如，肌肉组织中的体液占75%，脂肪组织中只占10%。胎儿体液含量较高，但在妊娠后期和出生后3~5岁内逐渐降低。出生0~1月的婴儿体液约为体重的76%，1~2月时约为65%。1~10岁小儿的体液则约为体重的62%。男性成人体液含量比女性多，约占体重的61%，女性成人为50%；60岁以上男性为52%，女性为46%。
(二)体液的分布
体液分为细胞内液(ICF)及细胞外液(ECF)两大部分。由细胞膜所分隔，水能自由通过细胞膜(图14-1)。ICF是细胞进行生命活动的基质，约占体重的40%，平均为400~450ml/kg。ECF是细胞进行新陈代谢的周围环境。婴儿的ECF约占体重的45%，随年龄增加逐渐降低，成人约占体重的20%，平均为150~200ml/kg。年轻成年男性的ECF比女性及老年人多。ECF可分为血浆和组织间液两部分，其中血浆约占体重的5%，为30~35ml/kg。组织间液则随年龄增长而变化较大：婴儿约占体重的40%，1岁小儿为25%，2~14岁为20%，成人为15%，相当于120~165 ml/kg 。血容量约60~65ml/kg，其中15%分布于动脉，85%分布于静脉系统。
组织间液的基本成份与血浆类似，只含有少量蛋白质并且不含红细胞。绝大部分的组织间液能迅速与血管内液体或ICF进行物质交换，并取得相互平衡。在维持机体的水和电解质平衡方面起重要作用，称为功能性ECF。尚有部分组织间液不能或仅缓慢地与血浆或ICF进行物质交换，虽有一定的生理功能，但在正常情况下对维持机体的水和电解质平衡所起的作用甚微，称之为非功能性ECF。它们包括结缔组织水和跨细胞(transcellular)液，如胸、腹膜液、房水、淋巴液、脑脊液、关节液、消化道分泌液、尿液、汗液等，约占体重的1~2%。在病理情况下，后者的产生量或丢失量显著增多时，也可致水、电解质代谢紊乱。
临床上体液的分布与转移涉及到"第三间隙"的概念。一般而言，第一间隙是指组织间液。第二间隙是指快速循环的血浆水。血容量的增加或减少主要指血浆水的增加或减少。第一间隙和第二间隙在毛细血管壁侧相互交换成份，处于动态平衡状态，都属于功能性ECF。手术创伤、局部炎症可使ECF转移分布到损伤区域或感染组织中，引起局部水肿；或因疾病、麻醉、手术影响致内脏血管床扩张淤血；或体液淤滞于腔体内(如肠麻痹、肠梗阻时大量体液积聚于胃肠道内)，这部分液体虽均衍生于ECF，但功能上却不再与第一间隙和第二间隙有直接的联系，故称这部分被隔绝的体液所在的区域或部位为第三间隙。
(三) 体液的组成
前已述及，组织间液与血浆的电解质浓度类似，区别在于前者的蛋白质含量明显少于血浆。由于血浆富含蛋白，故血浆胶体渗透压明显高于组织间液。ECF的电解质浓度与ICF的差异很大。ECF中主要阳离子为高浓度的Na+、阴离子为Cl- 、HCO3-。ICF中主要阳离子为K+，其次为Mg2+，阴离子以磷酸根和蛋白质为主(见图14-1及表14-1)。
机体总水量(42L)
溶 质 (mmol/L) 溶质 (mmol/L)
Na+10 HPO42- Na+140Cl-114
K+150 SO42- 150K+ 4HCO3- 30
红细胞血浆
(2L) (3L)Mg2+ 40 HCO3-
蛋白质45
血容量(5L)
水(40%体重)水(20%体重)细胞内液容量 细胞外液容量
(28L)(14L)
图14-1细胞内液与细胞外液水、电解质构成示意图(以70kg成人为例)
表14-1 不同部位体液内电解质浓度(mmol/L)
电解质 血浆细胞内液(骨胳肌)组织间液阳离子Na+14210 145
K+ 4159 4.1
Mg2+1 40 1
Ca2+2.5<1 2.4
总计149.5 209 152.5
阴离子Cl- 104 3117
HCO3-24 7 27.1
蛋白质 14 45<0.1
其它7.5 154 8.4
总计149.5 209 152.5
(四)有关电解质的基础知识
下列与电解质有关的基础知识，有助于临床诊断及治疗水、电解质紊乱。
1、电解质含量的表示方法常用表示方法有以下几种：毫克/
分升(mg/dl)、毫当量/升(mEq/L)、毫摩尔/升(mmol/L)。现多以国际单位制表示，以毫摩尔/升(mmol/L)表示体液中电解质含量。它们之间的相互换算公式如下：
(1) 由mg/dl转变成mmol/L：mmol/L=(mg/dl×10) ÷原子量
例：已知血钙值为9.0mg/dl,试将其转换为mmol/L?
因为钙的原子量为40将其代入上述公式，则为：9×10÷40=2.25mmol/L
即：9.0mg/dl的血钙值转换后为2.25mmol/L。
(2) 由mEq/L转变成mmol/L：mmol/L=mEq/L÷原子价。
例：已知血钙为5mEq/L，试将其转换为mmol/L
因为钙的原子价是2，故将其代入上述公式，则为：
5 mEq/L÷2=2.5mmol/L
即：5mEq/L的血钙转值换后为2.5mmol/L。
2、常用于补充电解质的盐制剂单位之间的换算
1g 氯化钠=17mEq钠=17mmol钠 1mmol钠=58.5mg氯化钠
1g 乳酸钠=9mEq钠=9mmol钠 1mmol钠=112mg乳酸钠
1g 碳酸氢钠=12mEq钠=12mmol钠 1mmol钠=84mg碳酸氢钠
1g 氯化钾=13.4mEq钾=13.4mmol 1mmol钾=74.5mg氯化钾
1g 氯化钙=18mEq钙=9 mmol钙1mmol钙=111mg氯化钙
1g 葡萄糖酸钙=5mEq钙=2.5 mmol钙1mmol钙=448mg葡萄糖酸钙
1g 硫酸镁=8.3mEq镁=4.15mmol镁1mmol镁=240mg硫酸镁
3. 血清电解质及非电解质正常浓度范围和异常改变程度见表14-2
二、 机体对水、电解质的调节
每人每天从饮食中摄入的盐和水是有差异的，但ECF在正常人却维持在较小的波动范围，这说明机体有精细的调控系统不断地监控和调节体液、电解质的平衡。这一系统内含有感知渗透压、容量改变的感受器，存在各种信息物质的交换过程。肾脏是这一系统中主要的效应器官。它通过对尿液的稀释和浓缩及对各种电解质的排出与重吸收，从而发挥调节水、电解质平衡的作用(见图14-2)。
血浆渗透压升高 低血压、低血容量
渗透压感受器兴奋 肾脏压力感受器兴奋
ADH释放醛固酮 AGⅡ形成增加
抑保钠潴水 抑
制 抗利尿作用口渴制
作 作
用 饮水用
图14-2 血浆渗透压、血容量等对水钠代谢的影响
参与水钠代谢调节的因素如下：
1.心房钠尿肽(ANP) 是心房肌合成的多肽类激素,由28个氨基酸组成。它能明显促进钠和水的排出。当它与集合管上皮细胞的心房钠尿肽受体结合时,激活鸟苷酸环化酶, 造成细胞内cGMP含量增加，后者使集合小管基底侧膜上的Na+通道关闭，抑制Na+重吸收，从而促使Na+排出。ANP可使肾血管平滑肌舒张，增加肾血流量和肾小球滤过率，并能抑制肾素、醛固酮和抗利尿激素的分泌。除此之外，ANP可使所有血管壁对水的通透性明显增加，使血管内容量下降，起到调节ECF的作用。
2.抗利尿激素(ADH)又称血管加压素(AVP) 由9个氨基酸残基所组成的短肽。它是下丘脑的视上核及室旁核神经元分泌的一种激素，能提高远曲小管和集合管上皮细胞对水的通透性，从而增加水的重吸收，使尿液浓缩，尿量减少。ADH还增加髓袢升支粗段对NaCl的主动重吸收和提高内髓部集合管对尿素的通透性，从而增加髓质组织间液的溶质浓度，提高髓质组织间液的渗透浓度，利于浓缩尿液。引起ADH合成及分泌的因素有渗透性及非渗透性两类(如图14-2所示)。血浆渗透压升高可刺激ADH的释放。非渗透性刺激因素是指血管内容量的变化，在血容量相对不足时，可刺激ADH释放。
3.醛固酮(肾素-血管紧张素-醛固酮系统) 在调节水、钠、钾平衡中起重要作用。详见下一节有关钠代谢调节的章节。
4.前列腺素 前列腺素按分子结构的差别，可以分为多种类型，如前列腺素E2(PGE2)有强烈的舒血管作用，前列腺素F2(PGF2)则使静脉收缩。前列腺素可使血管对去甲肾上腺素和血管紧张素的敏感性降低。血管平滑肌生成的前列腺素在神经-平滑肌接头间隙作用于交感神经纤维末梢的前列腺素受体，使交感神经末梢释放递质减少。在低血容量时前列腺素使肾血管舒张, 对维持肾血流量有重要意义。
5.口渴机制 为正常机体最有效的补充失水的机制。各种原因致ECF渗透压增高时，刺激下丘脑视上神经核和室旁核的渗透压感受器。当兴奋传至大脑即感口渴，从而引起机体饮水的欲望。大量饮水后，血浆渗透压恢复正常，渴感解除，从而调节水、盐平衡。
6.交感神经 肾交感神经由T6-12脊髓侧角发出，当其兴奋时，引起入球小动脉和出球小动脉的收缩，肾小管周围血流量减少，肾小球滤过率减少，从而刺激近球小体中的颗粒细胞释放肾素，致体循环中的血管紧张素和醛固酮含量增加，增加肾脏对Na+和水的重吸收。Na+在近端小管的重吸收增加也与β肾上腺素能受体的作用有关。肾交感神经的兴奋可以提高钠泵活力，有利于Na+的重吸收。
7.多巴胺受体 小剂量多巴胺可扩张肾血管，增加肾血流量，从而增加尿量。
第2节 水、电解质平衡与管理
一、水和钠
(一)水的生理作用与代谢
水的生理作用生命起源于水，生命活动离不开水。水作为溶剂，溶解电解质和非电解质成份形成体液。因此，水是机体内环境的最基本要素，在调节体温，润滑各关节、器官，物质转运等生命活动过程中起重要作用。
水的摄入与排出水的平衡主要由适当的水的摄入与排出来维持(图14-3)。肾脏是水排出的主要器官，每天约60%的水经尿排出。若环境温度增高，运动量增加，汗液增加可达正常水平的50倍之多，通过呼吸道的不显性挥发量也随之增加。在此情形下，由肾脏排出的水份将随之减少，以补偿经汗液和不显性失水所丢失的量(表14-3)。......（后略) ......
第14章 体液和电解质平衡
第1节体液和电解质基础知识
体液是以水为溶剂，以一定的电解质和非电解质成份为溶质所组成的溶液。相对于外界大自然环境(机体的外环境)而言，存在于细胞周围的体液，为机体的内环境。内环境的稳定与体液的容量、电解质的浓度比、渗透压和酸碱度等有关。围手术期病人体液容量、电解质浓度和成份等的变化将对手术的成功，病人的康复产生影响。麻醉医师应掌握体液的基础知识，失衡的机制，诊断的要点，治疗的原则，从而在手术创伤等应激条件下，有效地纠正体液紊乱，维护内环境稳定，为病人的生命安全提供相应的保障。
一、体液的总量、分布和组成
(一)体液的总量
水是体液的主要成份。成人的体液约占体重的60%。70kg的成人，其体液量约为42L。年龄、性别及组织不同，体液所占的比例也有所不同。例如，肌肉组织中的体液占75%，脂肪组织中只占10%。胎儿体液含量较高，但在妊娠后期和出生后3~5岁内逐渐降低。出生0~1月的婴儿体液约为体重的76%，1~2月时约为65%。1~10岁小儿的体液则约为体重的62%。男性成人体液含量比女性多，约占体重的61%，女性成人为50%；60岁以上男性为52%，女性为46%。
(二)体液的分布
体液分为细胞内液(ICF)及细胞外液(ECF)两大部分。由细胞膜所分隔，水能自由通过细胞膜(图14-1)。ICF是细胞进行生命活动的基质，约占体重的40%，平均为400~450ml/kg。ECF是细胞进行新陈代谢的周围环境。婴儿的ECF约占体重的45%，随年龄增加逐渐降低，成人约占体重的20%，平均为150~200ml/kg。年轻成年男性的ECF比女性及老年人多。ECF可分为血浆和组织间液两部分，其中血浆约占体重的5%，为30~35ml/kg。组织间液则随年龄增长而变化较大：婴儿约占体重的40%，1岁小儿为25%，2~14岁为20%，成人为15%，相当于120~165 ml/kg 。血容量约60~65ml/kg，其中15%分布于动脉，85%分布于静脉系统。
组织间液的基本成份与血浆类似，只含有少量蛋白质并且不含红细胞。绝大部分的组织间液能迅速与血管内液体或ICF进行物质交换，并取得相互平衡。在维持机体的水和电解质平衡方面起重要作用，称为功能性ECF。尚有部分组织间液不能或仅缓慢地与血浆或ICF进行物质交换，虽有一定的生理功能，但在正常情况下对维持机体的水和电解质平衡所起的作用甚微，称之为非功能性ECF。它们包括结缔组织水和跨细胞(transcellular)液，如胸、腹膜液、房水、淋巴液、脑脊液、关节液、消化道分泌液、尿液、汗液等，约占体重的1~2%。在病理情况下，后者的产生量或丢失量显著增多时，也可致水、电解质代谢紊乱。
临床上体液的分布与转移涉及到"第三间隙"的概念。一般而言，第一间隙是指组织间液。第二间隙是指快速循环的血浆水。血容量的增加或减少主要指血浆水的增加或减少。第一间隙和第二间隙在毛细血管壁侧相互交换成份，处于动态平衡状态，都属于功能性ECF。手术创伤、局部炎症可使ECF转移分布到损伤区域或感染组织中，引起局部水肿；或因疾病、麻醉、手术影响致内脏血管床扩张淤血；或体液淤滞于腔体内(如肠麻痹、肠梗阻时大量体液积聚于胃肠道内)，这部分液体虽均衍生于ECF，但功能上却不再与第一间隙和第二间隙有直接的联系，故称这部分被隔绝的体液所在的区域或部位为第三间隙。
(三) 体液的组成
前已述及，组织间液与血浆的电解质浓度类似，区别在于前者的蛋白质含量明显少于血浆。由于血浆富含蛋白，故血浆胶体渗透压明显高于组织间液。ECF的电解质浓度与ICF的差异很大。ECF中主要阳离子为高浓度的Na+、阴离子为Cl- 、HCO3-。ICF中主要阳离子为K+，其次为Mg2+，阴离子以磷酸根和蛋白质为主(见图14-1及表14-1)。
机体总水量(42L)
溶 质 (mmol/L) 溶质 (mmol/L)
Na+10 HPO42- Na+140Cl-114
K+150 SO42- 150K+ 4HCO3- 30
红细胞血浆
(2L) (3L)Mg2+ 40 HCO3-
蛋白质45
血容量(5L)
水(40%体重)水(20%体重)细胞内液容量 细胞外液容量
(28L)(14L)
图14-1细胞内液与细胞外液水、电解质构成示意图(以70kg成人为例)
表14-1 不同部位体液内电解质浓度(mmol/L)
电解质 血浆细胞内液(骨胳肌)组织间液阳离子Na+14210 145
K+ 4159 4.1
Mg2+1 40 1
Ca2+2.5<1 2.4
总计149.5 209 152.5
阴离子Cl- 104 3117
HCO3-24 7 27.1
蛋白质 14 45<0.1
其它7.5 154 8.4
总计149.5 209 152.5
(四)有关电解质的基础知识
下列与电解质有关的基础知识，有助于临床诊断及治疗水、电解质紊乱。
1、电解质含量的表示方法常用表示方法有以下几种：毫克/
分升(mg/dl)、毫当量/升(mEq/L)、毫摩尔/升(mmol/L)。现多以国际单位制表示，以毫摩尔/升(mmol/L)表示体液中电解质含量。它们之间的相互换算公式如下：
(1) 由mg/dl转变成mmol/L：mmol/L=(mg/dl×10) ÷原子量
例：已知血钙值为9.0mg/dl,试将其转换为mmol/L?
因为钙的原子量为40将其代入上述公式，则为：9×10÷40=2.25mmol/L
即：9.0mg/dl的血钙值转换后为2.25mmol/L。
(2) 由mEq/L转变成mmol/L：mmol/L=mEq/L÷原子价。
例：已知血钙为5mEq/L，试将其转换为mmol/L
因为钙的原子价是2，故将其代入上述公式，则为：
5 mEq/L÷2=2.5mmol/L
即：5mEq/L的血钙转值换后为2.5mmol/L。
2、常用于补充电解质的盐制剂单位之间的换算
1g 氯化钠=17mEq钠=17mmol钠 1mmol钠=58.5mg氯化钠
1g 乳酸钠=9mEq钠=9mmol钠 1mmol钠=112mg乳酸钠
1g 碳酸氢钠=12mEq钠=12mmol钠 1mmol钠=84mg碳酸氢钠
1g 氯化钾=13.4mEq钾=13.4mmol 1mmol钾=74.5mg氯化钾
1g 氯化钙=18mEq钙=9 mmol钙1mmol钙=111mg氯化钙
1g 葡萄糖酸钙=5mEq钙=2.5 mmol钙1mmol钙=448mg葡萄糖酸钙
1g 硫酸镁=8.3mEq镁=4.15mmol镁1mmol镁=240mg硫酸镁
3. 血清电解质及非电解质正常浓度范围和异常改变程度见表14-2
二、 机体对水、电解质的调节
每人每天从饮食中摄入的盐和水是有差异的，但ECF在正常人却维持在较小的波动范围，这说明机体有精细的调控系统不断地监控和调节体液、电解质的平衡。这一系统内含有感知渗透压、容量改变的感受器，存在各种信息物质的交换过程。肾脏是这一系统中主要的效应器官。它通过对尿液的稀释和浓缩及对各种电解质的排出与重吸收，从而发挥调节水、电解质平衡的作用(见图14-2)。
血浆渗透压升高 低血压、低血容量
渗透压感受器兴奋 肾脏压力感受器兴奋
ADH释放醛固酮 AGⅡ形成增加
抑保钠潴水 抑
制 抗利尿作用口渴制
作 作
用 饮水用
图14-2 血浆渗透压、血容量等对水钠代谢的影响
参与水钠代谢调节的因素如下：
1.心房钠尿肽(ANP) 是心房肌合成的多肽类激素,由28个氨基酸组成。它能明显促进钠和水的排出。当它与集合管上皮细胞的心房钠尿肽受体结合时,激活鸟苷酸环化酶, 造成细胞内cGMP含量增加，后者使集合小管基底侧膜上的Na+通道关闭，抑制Na+重吸收，从而促使Na+排出。ANP可使肾血管平滑肌舒张，增加肾血流量和肾小球滤过率，并能抑制肾素、醛固酮和抗利尿激素的分泌。除此之外，ANP可使所有血管壁对水的通透性明显增加，使血管内容量下降，起到调节ECF的作用。
2.抗利尿激素(ADH)又称血管加压素(AVP) 由9个氨基酸残基所组成的短肽。它是下丘脑的视上核及室旁核神经元分泌的一种激素，能提高远曲小管和集合管上皮细胞对水的通透性，从而增加水的重吸收，使尿液浓缩，尿量减少。ADH还增加髓袢升支粗段对NaCl的主动重吸收和提高内髓部集合管对尿素的通透性，从而增加髓质组织间液的溶质浓度，提高髓质组织间液的渗透浓度，利于浓缩尿液。引起ADH合成及分泌的因素有渗透性及非渗透性两类(如图14-2所示)。血浆渗透压升高可刺激ADH的释放。非渗透性刺激因素是指血管内容量的变化，在血容量相对不足时，可刺激ADH释放。
3.醛固酮(肾素-血管紧张素-醛固酮系统) 在调节水、钠、钾平衡中起重要作用。详见下一节有关钠代谢调节的章节。
4.前列腺素 前列腺素按分子结构的差别，可以分为多种类型，如前列腺素E2(PGE2)有强烈的舒血管作用，前列腺素F2(PGF2)则使静脉收缩。前列腺素可使血管对去甲肾上腺素和血管紧张素的敏感性降低。血管平滑肌生成的前列腺素在神经-平滑肌接头间隙作用于交感神经纤维末梢的前列腺素受体，使交感神经末梢释放递质减少。在低血容量时前列腺素使肾血管舒张, 对维持肾血流量有重要意义。
5.口渴机制 为正常机体最有效的补充失水的机制。各种原因致ECF渗透压增高时，刺激下丘脑视上神经核和室旁核的渗透压感受器。当兴奋传至大脑即感口渴，从而引起机体饮水的欲望。大量饮水后，血浆渗透压恢复正常，渴感解除，从而调节水、盐平衡。
6.交感神经 肾交感神经由T6-12脊髓侧角发出，当其兴奋时，引起入球小动脉和出球小动脉的收缩，肾小管周围血流量减少，肾小球滤过率减少，从而刺激近球小体中的颗粒细胞释放肾素，致体循环中的血管紧张素和醛固酮含量增加，增加肾脏对Na+和水的重吸收。Na+在近端小管的重吸收增加也与β肾上腺素能受体的作用有关。肾交感神经的兴奋可以提高钠泵活力，有利于Na+的重吸收。
7.多巴胺受体 小剂量多巴胺可扩张肾血管，增加肾血流量，从而增加尿量。
第2节 水、电解质平衡与管理
一、水和钠
(一)水的生理作用与代谢
水的生理作用生命起源于水，生命活动离不开水。水作为溶剂，溶解电解质和非电解质成份形成体液。因此，水是机体内环境的最基本要素，在调节体温，润滑各关节、器官，物质转运等生命活动过程中起重要作用。
水的摄入与排出水的平衡主要由适当的水的摄入与排出来维持(图14-3)。肾脏是水排出的主要器官，每天约60%的水经尿排出。若环境温度增高，运动量增加，汗液增加可达正常水平的50倍之多，通过呼吸道的不显性挥发量也随之增加。在此情形下，由肾脏排出的水份将随之减少，以补偿经汗液和不显性失水所丢失的量(表14-3)。......（后略) ......
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