015章.酸碱平衡
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参见附件(289kb)。
第15章 酸碱平衡及其失常
酸碱平衡是体液内稳态的重要组成部分，与麻醉和复苏的关系非常密切。自三电极系统仪器问世以来，临床医师已能很快获得动脉血pH和血气、酸碱分析的各项数据，但对参数的理解与判断至今仍较混淆。本章拟以实用和简单的方式介绍有关基本理论和临床问题。
第1节 基本理论
一、酸与碱的概念
早年Van Slyke提出的阳离子是碱、阴离子是酸的概念，是与近代生化、生理概念相矛盾的，是对酸碱的理解错误。因而必须重新阐述酸与碱的定义， Br?nsted和Lowry所提出的酸与碱正确的定义是：凡能释放H+ 的物质称为酸(H+ 的供者)，凡能接受H+ 的物质则称为碱(H+的受者)。按照这个定义，可以列出如下各种酸和碱：
酸 H++碱 K值
(盐酸) HCl H++Cl- 约107
(碳酸) H2CO3 H++HCO3- 10-6.1
(水) H20 H++OH- 10-10
(铵) NH4+ H++NH3 10-9.3
(蛋白酸)HPr H++Pr- 10-6.6～-7.8
从上可以看出，一种酸必然相应地伴有一种碱，酸的强弱取决于释放H+ 的多少，而碱的强弱则取决于与H+ 结合的牢固程度，一个酸在水溶液中释放H+多少取决于各个酸的性质，可用离解常数K表示。K值愈大，能离解出H+ 愈多，即为强酸；反之则为弱酸。
HCl是一种强酸，因它能高度离解为H+ 和Cl-；OH-是强碱，因为OH-能与H+牢固地结合成不易离解的H20。
既然酸与碱的定义是以能否释放出或结合H+来区分的，所以体液的酸碱平衡实质上就是体液[H+]的平衡。
切勿将阳离子如Na+、K+ 、Ca2+、Mg2+ 等称为碱，亦不能将阴离子如Cl-、HCO3-、SO42-、PO42-等称为酸。恰恰相反，血浆中所有阴离子大多是碱，因为它们都能不同程度地接受H+。
二、酸碱平衡
酸碱平衡由呼吸和代谢两个部份组成。机体新陈代谢可产生两种酸，即呼吸酸(H2CO3)和代谢酸。呼吸酸(H2CO3)来自CO2，又可分解成CO2和H20，由于CO2可由肺排出，因而称为挥发性酸。代谢酸一般均来自氨基酸、脂肪和碳水化合物的中间代谢产物(乳酸等有机酸；还有磷酸及硫酸等无机酸)，它们均由肾脏排出。由此可以看出，酸碱平衡与机体的呼吸、代谢状态以及肺、肾功能有着直接的关系。
三、Henderson-Hasselbalch方程式
碳酸(H2CO3)和碳酸氢盐(BHCO3)是体液中最重要的一个缓冲对(buffer pair)。体液中H+ 浓度([H+])＝，K是碳酸的离解常数，此即Henderson公式。
根据pH是[H+]负对数(即pH＝-㏒[H+])的定义，上式写成：
因为pH=-log[H+]，如再以pK代替-logK，则上式可写成：
若将-log变成+log，则：
此公式就是Henderson-Hasselbalch方程式(以下称H-H公式)。
现已证实,分母部分的[H2CO3]实际上可以用α·PCO2来代表，因此上式又可写成：
式中pK是常数，相当于溶质50%离解时的pH值；α是CO2的溶解系数，即在每1mmHg PCO2下，1L血浆中CO2的溶解量为0.66ml。如将ml换算成mmol，则：＝0.0301mmol，故α=0.0301。在正常情况下，动脉血液中[HCO3-]为24mEq/L，而PaCO2为40mmHg，a·PCO2为40×0.03=1.2mEq/L。因此，＝6.1+1.3＝7.4。
H-H公式显示了血液的pH取决于血液中[HCO3-]与PCO2的比值。不论[HCO3-]或PCO2发生什么变化，只要其比值保持20/1不变，pH亦将保持7.40不变。这就揭示了临床上何以有的病例存在有代谢性酸中毒(以下简称代酸),或代谢性碱中毒(以下简称为代碱),或呼吸性酸中毒(以下简称呼酸),或呼吸性碱中毒(以下简称呼碱)时，pH仍可维持在正常范围的道理。
H-H公式中的分子部分[HCO3-]反映的是代谢性酸碱平衡及其失常的情况，因此称之为代谢分量，其调节主要通过肾脏；公式中的分母部分是PCO2，反映着呼吸性酸碱平衡及其失常的情况，因此称之为呼吸分量，主要通过肺调节。基于上述分析，从生理学概念来认识问题，pH值受到代谢和呼吸因素的共同影响，即与肾和肺的功能密切相关。因此，H-H公式又称为肺-肾相关公式，或代谢分量-呼吸分量相关公式。代谢性酸碱失衡是由[ HCO3-]发生原发性变化而引起，呼吸性酸碱失衡是由PCO2发生原发性变化而引起的。
在H-H公式中，pH、HCO3-、PCO2三量相关，此公式又称三量相关公式。只要测出其中两个数值,就可根据该公式计算出第三个数值。兹举例如下：假设病人的血pH=7.40，PaCO2= 40mmHg，试计算出[HCO3-]值。按照，则7.4＝6.1+1og,[HCO3-]应等于24mmol/L。现代血液酸碱分析已可提供很多参数，但事实上直接测得的参数仅两项，即pH与PCO2，其他参数均是以H-H公式为基础计算所得。熟悉此公式对理解参数、认识真伪均是十分重要的。
四、酸碱平衡的调节
正常人体血液pH是相当恒定的，即动脉血pH=7.40，其波动范围甚小，为7.36～7.44。这是由于机体具有完善酸碱平衡调节机制。人体对酸碱平衡的调节主要有三种方式，即缓冲、代偿和纠正。离子转移仅影响H+的分布，可对细胞外液的pH产生影响，但不属于调节的范畴。下面分别叙述缓冲、代偿和纠正的概念和特点。
(一)缓冲
缓冲作用从本质上说是一种化学反应：
强酸--缓冲 弱酸
HCl十NaHC03 NaC1十H2C03
强碱--缓冲 弱碱
NaOH十H2C03 H20十NaHC03
缓冲的特点是作用发生快，但它对机体酸碱平衡的调节作用必须以脏器功能正常作为基础，否则其作用是非常有限的。
缓冲作用由缓冲对来完成，每个缓冲对均由一弱酸与其弱酸盐组成。人体细胞外液缓冲系统有两类五对组成。
1.开放性缓冲对
碳酸-碳酸氢钠
H2C03-NaHC03， (pK=6.1)
2.非开放性缓冲对
磷酸二氢钠-磷酸氢二钠
NaH2P04-Na2HPO4， (pK=6.8)
血浆蛋白酸-血浆蛋白根
HrP-Pr-，(pK=6.6～7.8)
还原血红蛋白酸-还原血红蛋白根
HHb-Hb-，(pK=7.85)
氧合血红蛋白酸-氧合血红蛋白根 ......
第15章 酸碱平衡及其失常
酸碱平衡是体液内稳态的重要组成部分，与麻醉和复苏的关系非常密切。自三电极系统仪器问世以来，临床医师已能很快获得动脉血pH和血气、酸碱分析的各项数据，但对参数的理解与判断至今仍较混淆。本章拟以实用和简单的方式介绍有关基本理论和临床问题。
第1节 基本理论
一、酸与碱的概念
早年Van Slyke提出的阳离子是碱、阴离子是酸的概念，是与近代生化、生理概念相矛盾的，是对酸碱的理解错误。因而必须重新阐述酸与碱的定义， Br?nsted和Lowry所提出的酸与碱正确的定义是：凡能释放H+ 的物质称为酸(H+ 的供者)，凡能接受H+ 的物质则称为碱(H+的受者)。按照这个定义，可以列出如下各种酸和碱：
酸 H++碱 K值
(盐酸) HCl H++Cl- 约107
(碳酸) H2CO3 H++HCO3- 10-6.1
(水) H20 H++OH- 10-10
(铵) NH4+ H++NH3 10-9.3
(蛋白酸)HPr H++Pr- 10-6.6～-7.8
从上可以看出，一种酸必然相应地伴有一种碱，酸的强弱取决于释放H+ 的多少，而碱的强弱则取决于与H+ 结合的牢固程度，一个酸在水溶液中释放H+多少取决于各个酸的性质，可用离解常数K表示。K值愈大，能离解出H+ 愈多，即为强酸；反之则为弱酸。
HCl是一种强酸，因它能高度离解为H+ 和Cl-；OH-是强碱，因为OH-能与H+牢固地结合成不易离解的H20。
既然酸与碱的定义是以能否释放出或结合H+来区分的，所以体液的酸碱平衡实质上就是体液[H+]的平衡。
切勿将阳离子如Na+、K+ 、Ca2+、Mg2+ 等称为碱，亦不能将阴离子如Cl-、HCO3-、SO42-、PO42-等称为酸。恰恰相反，血浆中所有阴离子大多是碱，因为它们都能不同程度地接受H+。
二、酸碱平衡
酸碱平衡由呼吸和代谢两个部份组成。机体新陈代谢可产生两种酸，即呼吸酸(H2CO3)和代谢酸。呼吸酸(H2CO3)来自CO2，又可分解成CO2和H20，由于CO2可由肺排出，因而称为挥发性酸。代谢酸一般均来自氨基酸、脂肪和碳水化合物的中间代谢产物(乳酸等有机酸；还有磷酸及硫酸等无机酸)，它们均由肾脏排出。由此可以看出，酸碱平衡与机体的呼吸、代谢状态以及肺、肾功能有着直接的关系。
三、Henderson-Hasselbalch方程式
碳酸(H2CO3)和碳酸氢盐(BHCO3)是体液中最重要的一个缓冲对(buffer pair)。体液中H+ 浓度([H+])＝，K是碳酸的离解常数，此即Henderson公式。
根据pH是[H+]负对数(即pH＝-㏒[H+])的定义，上式写成：
因为pH=-log[H+]，如再以pK代替-logK，则上式可写成：
若将-log变成+log，则：
此公式就是Henderson-Hasselbalch方程式(以下称H-H公式)。
现已证实,分母部分的[H2CO3]实际上可以用α·PCO2来代表，因此上式又可写成：
式中pK是常数，相当于溶质50%离解时的pH值；α是CO2的溶解系数，即在每1mmHg PCO2下，1L血浆中CO2的溶解量为0.66ml。如将ml换算成mmol，则：＝0.0301mmol，故α=0.0301。在正常情况下，动脉血液中[HCO3-]为24mEq/L，而PaCO2为40mmHg，a·PCO2为40×0.03=1.2mEq/L。因此，＝6.1+1.3＝7.4。
H-H公式显示了血液的pH取决于血液中[HCO3-]与PCO2的比值。不论[HCO3-]或PCO2发生什么变化，只要其比值保持20/1不变，pH亦将保持7.40不变。这就揭示了临床上何以有的病例存在有代谢性酸中毒(以下简称代酸),或代谢性碱中毒(以下简称为代碱),或呼吸性酸中毒(以下简称呼酸),或呼吸性碱中毒(以下简称呼碱)时，pH仍可维持在正常范围的道理。
H-H公式中的分子部分[HCO3-]反映的是代谢性酸碱平衡及其失常的情况，因此称之为代谢分量，其调节主要通过肾脏；公式中的分母部分是PCO2，反映着呼吸性酸碱平衡及其失常的情况，因此称之为呼吸分量，主要通过肺调节。基于上述分析，从生理学概念来认识问题，pH值受到代谢和呼吸因素的共同影响，即与肾和肺的功能密切相关。因此，H-H公式又称为肺-肾相关公式，或代谢分量-呼吸分量相关公式。代谢性酸碱失衡是由[ HCO3-]发生原发性变化而引起，呼吸性酸碱失衡是由PCO2发生原发性变化而引起的。
在H-H公式中，pH、HCO3-、PCO2三量相关，此公式又称三量相关公式。只要测出其中两个数值,就可根据该公式计算出第三个数值。兹举例如下：假设病人的血pH=7.40，PaCO2= 40mmHg，试计算出[HCO3-]值。按照，则7.4＝6.1+1og,[HCO3-]应等于24mmol/L。现代血液酸碱分析已可提供很多参数，但事实上直接测得的参数仅两项，即pH与PCO2，其他参数均是以H-H公式为基础计算所得。熟悉此公式对理解参数、认识真伪均是十分重要的。
四、酸碱平衡的调节
正常人体血液pH是相当恒定的，即动脉血pH=7.40，其波动范围甚小，为7.36～7.44。这是由于机体具有完善酸碱平衡调节机制。人体对酸碱平衡的调节主要有三种方式，即缓冲、代偿和纠正。离子转移仅影响H+的分布，可对细胞外液的pH产生影响，但不属于调节的范畴。下面分别叙述缓冲、代偿和纠正的概念和特点。
(一)缓冲
缓冲作用从本质上说是一种化学反应：
强酸--缓冲 弱酸
HCl十NaHC03 NaC1十H2C03
强碱--缓冲 弱碱
NaOH十H2C03 H20十NaHC03
缓冲的特点是作用发生快，但它对机体酸碱平衡的调节作用必须以脏器功能正常作为基础，否则其作用是非常有限的。
缓冲作用由缓冲对来完成，每个缓冲对均由一弱酸与其弱酸盐组成。人体细胞外液缓冲系统有两类五对组成。
1.开放性缓冲对
碳酸-碳酸氢钠
H2C03-NaHC03， (pK=6.1)
2.非开放性缓冲对
磷酸二氢钠-磷酸氢二钠
NaH2P04-Na2HPO4， (pK=6.8)
血浆蛋白酸-血浆蛋白根
HrP-Pr-，(pK=6.6～7.8)
还原血红蛋白酸-还原血红蛋白根
HHb-Hb-，(pK=7.85)
氧合血红蛋白酸-氧合血红蛋白根 ......
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