第十一章 电解质检验

1、第十一章 钠、钾、氯和酸碱平衡检验教学目的：掌握：火焰光度法、离子选择电极法测定钾钠的方法分类、原理及方法学评价；OCPC法测定血钙、比色法测定血镁的基本原理、方法学评价。熟悉：比色法测定血氯，还原钼蓝法测定血磷；亚铁嗪比色法测定血清铁和总铁结合率。了解：体液中电解质及其生理功能；钾、钠、氯代谢及其平衡紊乱；钙、磷代谢和调节；镁代谢和生理功能；铜和锌的测定。重点：火焰光度法、离子选择电极法测定钾钠的方法分类、原理及方法学评价；OCPC法测定血钙、比色法测定血镁的基本原理、方法学评价。难点： 火焰光度法、离子选择电极法测定钾钠的方法分类、原理教学方法和手段：课堂讲授为主，多媒体教学为辅，课堂提问

2、突出重点。授课时数：6学时教学内容及组织：第一节 钠、钾、氯代谢及检测一、钠、钾、氯在体内的含量和分布正常成人体内钠4044mmol/kg（约1g/kg），50%分布于细胞外液，40%45%分布于骨骼，5%10%分布于细胞内液，血清钠135145mmol/L，占血浆阳离子总量的90%。正常成人体内钾4954mmol/kg（约2g/kg），98%分布于细胞内液，2%分布于细胞外液，血清钾3.55.5mmol/L。钠、钾这种不平衡分布主要是由细胞膜上的钠泵（Na+K+ATP酶）所致。氯为细胞外液中主要阴离子，主要来源于食盐，排泄主要通过肾，100200mmol/24h，其次是汗液和粪便，氯转移对维

3、持细胞内外离子平衡有重要作用。二、钠和钾的代谢（一）钠、钾的来源钠主要来自食盐，其摄入量与个人生活习惯有关，一般为815g/天，远超过机体需要量，而且，机体对钠的吸收率很高，几乎是100%。钾主要来自蔬菜、水果及肉类，成人需要量KCl 23g/天，吸收率约90%。（二）钠、钾的排泄钠、钾主要通过肾排泄，肾脏对钠、钾的排泄可概括为：钠 多吃多排，少吃少排，不吃不排。肾排泄钠的阈值为110130mmol/L。钾 多吃多排，少吃少排，不吃也排。每日约有2040mmol KCl从尿中排出（当没有K+摄入时），另外，粪便和汗液也有少量K+排出。（三）钠、钾代谢细胞内、外液，血液中Na+不断交换，血浆占1

4、1.2%，组织间液29.0%，结缔组织和软骨11.7%，骨43.1%其中可交换的占13.8%），细胞内液2.4%，细胞间流动量2.6%。钾代谢与酸碱平衡和物质代谢有关，酸中毒，引起高血钾；碱中毒，低血钾。Gn合成，合成1gGn需0.15mmol K+进入细胞内；合成1g蛋白质需0.45mmol K+，反之，Gn、蛋白质分解时有同样多的K+释放至细胞外。三、钠、钾的主要生理功能钠：1.维持细胞外液渗透压。 钾：1.维持细胞内液渗透压。2.调节酸碱平衡。 2.调节酸碱平衡。3.维持神经肌肉应激性。 3.参与细胞内物质的合成。 4.维持神经肌肉应激性。四、钠、钾的测定方法（一）样品的采集和处理 测定

5、钠、钾的样品是血清，其次有尿液、胃液等。由于钠、钾在细胞内外的不平衡分布，应防止溶血，样品需保存时，应分离出血清。（二）测定方法 主要归纳为化学法和物理法两大类。如化学法有比色法、比浊法。物理法有火焰光度法、离子选择电极法、原子吸收光谱法、中子活化法。1.火焰光度法内标法：用含一定浓度的锂盐稀释液稀释样品，经火焰激发溶液中的钠、钾、锂，各自产生特异光谱，分别通过相应滤光片，照射在光电管上产生各自的光电流，并与锂（浓度恒定）产生的光电流比较，即可得出钠、钾的含量。外标法：用去离子水稀释样品，并雾化，经火焰激发钠、钾产生特异光谱，钠589nm，钾767nm。浓度与光谱强度在一定范围内成正比。内标法

6、要求燃料纯度高，但精确度较好。外标法干扰因素多。2.离子选择电极法 早先钠电极和钾电极的敏感膜是玻璃膜，即玻璃钠电极和玻璃钾电极，目前常用的钾电极属于流动载体电极，是一种液膜电极，其敏感膜缬氨霉素膜。测定方法分为直接电位法和间接电位法。直接电位法：血清样品和标准液不经稀释直接作电位分析，能较真实地反映血清中离子活度，使用后要注意管道的清洗，防止堵塞。间接电位法：血清样品和标准液用一定离子强度和pH的稀释液作定量稀释，再进行电位分析，测定结果与火焰光度法接近。正常参考值：血清钠 135145mmol/L 血清钾 3.55.5mmol/L五、氯化物的测定1.滴定法 能与Hg2+结合生成溶解但不解离

7、的HgCl2，当滴定达到终点时，过量Hg2+与指示剂二苯卡巴腙反应生成紫红色的络合物，根据硝酸汞的用量可计算出氯化物含量。Hg2+2 ClHgCl2Hg2+二苯卡巴腙紫红色络合物2.比色法 Cl与硫氰酸汞反应生成HgCl2和SCN，后者与Fe3+反应红色的硫氰酸铁。480nm，操作规程为460nm。Hg（SCN）22 ClHgCl2SCN3 SCN Fe3+Fe（SCN）2血浆球蛋白增高会产生干扰出现混浊。3.ISE法 目前使用的氯电极大多为均相晶体膜电极，一般为AgCl晶体，也有非均相晶体膜电极，即将卤化银晶体分散并固定在惰性基质上（常为硅橡胶）。正常参考值：血清氯化物 96108mmol/

8、L第二节 酸碱平衡与血气分析血液pH、PCO2、PO2测定是血气酸碱分析的三项基本指标，然后利用有关公式计算出其它酸碱平衡指标。血气酸碱分析各参数是临床急救医学的一组重要的生化指标，可作为酸碱平衡紊乱，呼吸衰竭及各种危重病人诊断治疗的依据。近年来，有关血气分析的理论，测定仪器和技术等方面都有很多新进展，并得到愈来愈广泛的应用。一、气体在血液中的运输（一）血液中的气体分压Dalton分压定律 混合气体的总压强等于各气体分压强之和。P = Pi分压强是指混合气体中每种气体分子运动产生的压强，它取决于各种气体自身浓度。液体中的气体分压强称为气体张力。不同区域间的分压差（P）是气体扩散的动力。气体分压

9、强 = 混合气体总压强 × 该气体容积百分比Dalton分压定律在血气分析仪的标准气体校正及测量方法控制方面有实用价值。Henry气体溶解定律 在一定温度下某一气体在一种液体中的溶解量与该气体在液面上的分压成正比，并随温度升高而减少。溶解量一般用本生系数（Bunsen coefficient）表示。指气体在标准状态下1ml液体中所溶解的气体量（ml）。（二）氧的运输物理溶解 1.5%血液中的O2结合形式 98.5%1.物理溶解O2 在BTPS状态下，O2的溶解系数为0.03ml·L1·mmHg1。在海平面上人的肺泡气和动脉血平均 = 100mmHg，因此，每升血浆

10、能溶解3.0ml的O2，物理溶解的虽然很少，确十分重要。肺泡：O2溶于血浆红细胞组织：红细胞血浆O2组织2.化学结合O2 依赖红细胞中Hb，Hb是一种双相呼吸载体。肺部运O2组织； 组织运CO2肺部1）Hb分子结构特点 Hb为一球状分子，分子量64458，存在于红细胞中，由四个亚基组成，22，每个亚基都有一个由疏水性氨基酸围成的“口袋” ，“口袋”中结合一分子血红素，血红素中Fe2+能结合O2，亚基的“口袋”略大，因此，Hb与结合均从亚基开始。2）Hb O2的生成氧解离曲线 O2与Hb结合的特点： 由慢快，可逆，无需酶催化。 是氧合而非氧化，Fe2+与O2结合后仍为二价。 1分子Hb能结合4分

11、子O2，1gHb在理论上应结合1.39ml，实际值只有1.34ml。 Hb与O2结合或解离曲线呈S形，这与Hb的别构效应有关。S形氧解离曲线的生理意义：曲线上端，PO2在7.9813.3kPa（60100mmHg）较平坦，PO2变化对Hb氧饱和度影响小。如 PO2 9.31kPa（70mmHg）SO2% = 94%PO2 13.3kPa（100mmHg）SO2% = 97.4% PO2 19.95kPa（150mmHg）SO2% = 100%曲线中、下端，PO2在2.667.98kPa（2060mmHg）最陡峭，PO2变化对Hb氧饱和度影响大。如 7.98kPa（60mmHg）SO2% = 9

12、0% 3.99 kPa（30mmHg）SO2% = 55%释放更多O2供组织利用。3）影响氧解离曲线的主要因素 用P50表示Hb与O2的亲和力，P50是指Hb的SO2为50%时的PO2。正常值3.5kPa（26.6mmHg）。P50减少，表示Hb与O2亲和力增大，曲线左移；P50增大，表示Hb与O2亲和力降低，曲线右移。H+、PCO2、2，3DPG，均可使Hb与O2亲和力降低，P50增大，曲线右移。这样使血液流经组织时（组织H+、PCO2），使组织获得的O2比单纯PO2时更多。在血液流经肺部时（H+、PCO2），Hb与O2亲和力增大，曲线左移，SO2，运O2。Bohe效应的生理意义。（三）CO

13、2的运输物理溶解 8.8%血液中CO2 HCO3 77.8%化学结合 91.2% HbNHCOOH 13.4%CA1.由组织进入血液后的变化过程： H+组织血浆，使PCO2RBC CO2 H2OH2CO3HCO3血浆 Hb-NH2 CO2Hb-NHCOO H+ CO2H2OH2CO3H+ HbH-HbH+ HPO42H2PO42. CO2在肺部的变化过程：O2 肺泡RBC Hb O2HbO2CA血浆CO2肺呼出H+ HCO3H2CO3H2O CO2肺呼出PCO2 Hb-NHCOOHb-NH2 CO2肺呼出RBC中HCO3，血浆中HCO3进入RBC，Cl转至血浆。二、血气分析的测定原理及方法（一

14、）血液pH、PCO2、PO2电极的基本结构及工作原理1. 血液pH电极 pH是H+的负对数，因此，测定pH就是测定H+，测量H+的指示电极是一个对H+敏感的玻璃电极，与普通酸度计的玻璃电极相比，测量范围窄，精度高，能读出pH小数后三位，体积小，样品需要少（100l），参比电极通常为甘汞电极，血样中H+与玻璃电极膜中的Na+交换产生电位差，电位差与H+成对数线性关系，测量血样所产生的电位差与pH标准液（S）测得的电位差相比，即可求出血样的pH值。 = 0.0616（pHpHS）2.血液PCO2电极 CO2电极属于气敏电极，它是一种特殊的玻璃电极，与pH玻璃电极相比，在对敏感的玻璃膜外包裹着一层允

15、许CO2通过，但H+ 、HCO3、H2O不能通过的透气膜（硅橡胶或聚四氟乙烯），在玻璃膜与透气膜之间充满着一层NaHCO3溶液。当血样与透气膜接触，血样中CO2透过该膜扩散到溶液中NaHCO3与H2O发生反应。CO2 H2OH2CO3H+ HCO3使透气膜内侧NaHCO3溶液的pH改变，反映到玻璃电极产生电位差，显示结果就是PCO2值，因为透气膜不让透过，故血样pH不影响PCO2电极内pH，电极产生的电位差只与样品中的PCO2有关。pH = S·lg PCO2 lg pK lgc HCO3S电极灵敏度（0.961.0）， CO2在NaHCO3溶液中溶液度系数，pK H2CO3表观态的

16、一级电离常数。3.血液PO2电极 PO2电极属于极谱电极系统，最初由Clark设计，故也称Clark电极，它由铂丝阴极和Ag/AgCl阳极所组成，阴极与阳极之间有一层磷酸盐缓冲液，借以使两极沟通，外包有一层聚丙烯膜，只让血样中的O2透过，在铂丝阴极施以负电位（0.60.7V），当血样中O2透过聚丙烯膜到达铂丝阴极表面则被还原。阴极 O2 4e2O2 2O2 H2O4OH阳极 4Ag 4Ag+ 4e 4 Ag+ 4Cl4AgCl氧的还原反应使阴阳两极之间产生电流，其电流强度与氧分压成正比。 I = S·PO2 I。S电极灵敏度，I。为PO2为0时的电流，仪器将I。调作零点。为了使氧电极

17、的电流能严格地与PO2成线性关系。1.缩小铂丝电极与O2的接触面，减少电极对O2的消耗。2.选择合适的电极膜限制O2的扩散。3.在铂丝阴极上施加合适的极化电压。0.4V，O2不能被还原。0.40.8V，产生的电流与PO2成正比（0.65V最理想）， 0.8时，H+也将被还原（2H+ 2e H2），使电流进一步增大。（二）血气分析测量方法1.血液标本的采集与储存 血气酸碱分析中标本的采集具有十分重要意义，因标本收集与处理不当所引起的误差远大于仪器分析的误差。（1）采血前的准备 病人应处于安静、呼吸平稳状态，运动与呼吸急促会导致测定结果异常。有人观察肺功能正常的人：呼吸平稳静息状态 PO2 10.

18、84±0.4kPa（81.5±3.0mmHg） PCO2 5.16±0.11kPa（38.8±0.8mmHg）过度换气情况下 PO2 14.1±1.2kPa（106.0±9.0mmHg） PCO2 2.79±0.32kPa（21.0±2.4mmHg）（2）采血方法动脉采血法 用2ml或5ml注射器吸取浓度为1000u/ml的肝素溶液0.2ml，来回抽动针管，使管腔全部湿润，然后排出多余的肝素，注射器死腔残留的肝素即可抗凝。穿刺部位，桡动脉，浅表，易触及，周围无大静脉伴行，疼痛不明显。其次是肱动脉、颈动脉。扎入动脉，

19、让血液自行流入针管（不要抽吸），抽出后立即用橡皮封住针头，隔绝空气，来回搓动注射器，即能抗凝，立即送检。毛细血管采血法 部位，耳垂、指尖、婴儿足跟。局部热敷（45）或轻轻按摩5nim，使毛细血管扩张，局部血液循环加速，降低局部组织代谢产物，使血液动脉化。准备长120mm，容量100140l毛细玻管，洗净然后灌入50u/ml肝素液，在6070烤箱中干燥，70%乙醇消毒采血部位，针刺3mm，让血液自然流出，引入毛细玻管内，装满后，从玻管一端放入小钢针一枚，用橡皮泥封住两端，用磁铁在玻管外来回移动，带动管内小钢针，使血液与肝素混合。（3）注意事项抗凝剂 肝素是唯一可用的抗凝剂，常用的是肝素钠，目前有

20、被肝素锂取代的趋势。厌氧环境 最好用玻璃注射器，采血中不应有气泡混入，取血后应密封，防止血液与空气接触。（4）标本的储存采血后最好立即测定，不宜存放，因存放时血细胞继续代谢可产生乳酸等酸性代谢产物使pH、PO2，PCO2（主要是白细胞的耗O2代谢），如10min内不能测定者应放入冰水中，使其温度在15min内降至04，存放时间不宜超过1h。2.标本的测定（1）仪器的基本结构分析箱（恒温）参比电极PO2电极PCO2电极pH电极测量电路中央处理器（CPU）打印显示管道系统（恒温）标准气标准液样品废液缓冲液控制电路键盘一般由测量电极（pH、PO2、PCO2及参比电极），测量电路，管道系统，控制系统，

21、计算机系统（键盘、打印、显示器）组成。三、血气分析常用指标与参数（一）酸碱度（pH）pH是cH+的负对数（pH = lgcH+），电位法测定的血液pH是血液H+。cH+ = f ·H+正常人动脉血pH为7.357.45 c H2CO3 = ·PCO2 pH = 6.1 lg = 6.1 1.3 = 7.4由于温度影响气体溶解度及H+活度，因此，体温升高1，pH要降低0.0147pH单位。pH7.35 失代偿性酸中毒 酸血症pH7.45 失代偿性碱中毒 碱血症血液pH测定只能确定失代偿性酸、碱中毒，而代偿性酸、碱中毒血液pH正常，因此，血液pH正常并不能说明体内无酸碱平衡紊乱

22、。另外，单凭pH不能区别代谢性还是呼吸性酸、碱失常。（二）PCO2指物理溶解在血浆的CO2所产生的张力。正常人动脉血PCO2为4.655.98kPa（3545mmHg），平均5.32kPa（40mmHg）。PCO2是反映呼吸性酸碱平衡失常的良好指标。PCO2，表示肺泡通气不足，体内CO2潴留，表现为呼吸性酸中毒。PCO2，提示肺泡通气过度，CO2呼出过多，存在呼吸性碱中毒。（三）TCO2指血浆中各种形式存在的CO2总含量。其中以血浆HCO3为主，占TCO2的95%，物理溶解的占TCO2的5%。TCO2在体内受代谢和呼吸因素的影响，但主要是代谢因素，因此，代谢性酸中毒TCO2，代谢性碱中毒TCO

23、2。正常人动脉血TCO2 2327mmol/L。（四）AB和SBAB是37未与空气接触的血浆中HCO3的实际含量。受呼吸因素的影响。SB是指血液在37用PCO2为5.32kPa及PO2为13.3kPa的混合气体平衡后血浆中HCO3的含量。不受呼吸因素的影响。正常人动脉血 AB = SB 2226mmol/LAB与SB的差值可反映呼吸对酸碱平衡影响的程度。如：ABSB 提示体内有CO2滞留，为呼吸性酸中毒。ABSB 提示为低CO2血症， 为呼吸性碱中毒。AB = SB 但两者均降低， 为代谢性酸中毒。AB = SB 但两者均增高， 为代谢性碱中毒。（五）缓冲碱（BB）是指全血中具有缓冲作用的阴离子总和。 BB包括：Hb盐，占35%；血浆HCO3，占35%；红细胞内HCO3，占18%；血浆Pr，占27%；有机酸盐，占3%；无机磷酸盐，占2%。BB又可分为BBb、BBp、Bbecf等指标。BBp = HCO3 Pr HPO42 正常参考值 4142mmol/LBBb = HCO3 HPO42 Pr HbO2 Hb 正常参考值 4552mmol/LBBb不受的影响，如：PCO2，H2CO3。H2CO3HbHHbHCO3Hb与HCO3相等。BB负离子总量不变。BBb也不受SO2影响，因HbO2Hb则，但BBb