动脉血气分析的临床应用

动脉血气分析及

酸碱失衡的判断

西南医院呼吸内科

熊玮

2/4/20231血气分析系指对血液中的O2、CO2和pH值的测定，以及由上述三项所衍生出的有关氧代谢及酸碱平衡的一系列指标的分析。人体为能正常进行生理活动，必须依靠人体的调节功能，血液的氢离子浓度维持一定的正常范围，使体内酸碱达到动态平衡。如果体内酸或/和碱产生过多或不足，引起血液氢离子浓度的改变，这就叫酸碱平衡失常，简称酸碱失衡。一、定义2/4/20232二、动脉血气分析作用

血气、酸硷失衡与临床多种疾病有关，其正确的判断常常是治疗成功的关键。

可以判断

●呼吸功能

●酸碱失衡2/4/20233

(一)判断呼吸功能

动脉血气分析是判断呼吸衰竭最客观指标，根据动脉血气分析可以将呼吸衰竭分为Ⅰ型和Ⅱ型。

1.标准为海平面平静呼吸空气条件下：

Ⅰ型呼吸衰竭

PaO2＜60mmHg

PaCO2正常或下降

Ⅱ型呼吸衰竭

PaO2＜60mmHg

PaCO2＞50mmHg

2/4/202342.吸O2条件下判断有无呼吸衰竭可见于以下两种情况

(1)若PaCO2＞50mmHg，PaO2＞60mmHg，可判断为吸O2条件下Ⅱ型呼吸衰竭

(2)若PaCO2＜50mmHg，PaO2＞60mmHg，可计算氧合指数，其公式为：

氧合指数=PaO2/FiO2＜300mmHg

提示：Ⅰ型呼吸衰竭

2/4/20235举例:鼻导管吸O2流量2L/min

PaO280mmHg

FiO2＝0.21＋0.04×2＝0.29

氧合指数=PaO2/FiO2

=80/0.29＜300mmHg

提示：呼吸衰竭

2/4/20236呼吸衰竭严重程度的判断

轻度中度重度PaO2(mmHg)>5040~50<40PaCO2(mmHg)>50

>70>90

SaO2(%)

>8575~85<75发绀无或轻有或明显严重

神志清醒嗜睡、谵妄昏迷2/4/20237(二)判断酸碱失衡

应用动脉血气分析可对酸碱失衡作出正确的判断，传统认为有单纯性酸碱失衡四型和混合性酸碱失衡四型。

由于预计代偿公式、阴离子隙和潜在HCO3-在酸碱失衡领域中应用，目前可判断新的混合性酸碱失衡有五型。

2/4/20238

1.单纯性酸碱失衡

(SimpleAcidBaseDisorders)

常见有四型

●呼吸性酸中毒(呼酸)

●呼吸性碱中毒(呼碱)

●代谢性酸中毒(代酸)

●代谢性碱中毒(代碱)

2/4/202392.混合型酸碱失衡

(MixedAcidBaseDisorders)

(1)

传统认为有四型

●呼酸并代酸

●呼酸并代碱

●呼碱并代酸

●呼碱并代碱2/4/202310(2)新的混合性酸碱失衡类型

●混合性代酸(高AG代酸＋高Cl-性代酸)

●代碱并代酸

包括代碱并高AG代酸

代碱并高Cl-性代酸

●三重酸碱失衡

(TripleAcidBaseDisorders,TABD)

包括呼酸型三重酸碱失衡

呼碱型三重酸碱失衡2/4/202311三、常用的判断指标

一）常用的考核酸碱失衡的指标1.pH

是指体液内氢离子浓度的负对数。即：pH=log1/H+，是反映体液总酸度的指标，受呼吸和代谢因素共同影响。正常值:动脉血7.35~7.45，平均值7.40，静脉血pH较动脉血低0.03~0.05。

pH<7.35时为酸血症；pH>7.45时为碱血症。2/4/2023122．PaCO2

血浆中物理溶解的CO2分子所产生的压力称为PaCO2

。

正常值：动脉血35~45mmHg，平均值40mmHg。静脉血较动脉血高5~7mmHg。

是衡量酸碱平衡呼吸因素的唯一指标。

当PaCO2>45mmHg时，应考虑为呼酸或代碱的呼吸代偿；当PaCO2<35mmHg时，应考虑为呼碱或代酸的呼吸代偿。常用的考核酸碱失衡的指标2/4/2023133.HC03-即实际碳酸氢盐(actualbicarbonate，AB)，是指隔绝空气的血液标本在实验条件下所测的血浆HC03-值。正常值22~27mmol/L，平均值24mmol/L，动、静脉血HC03-大致相等。它是反映酸碱平衡代谢因素的指标。HC03-<22mmol/L，可见于代酸或呼碱代偿；

HC03->27mmol／L，可见于代碱或呼酸代偿。常用的考核酸碱失衡的指标2/4/2023144.标准碳酸氢盐(standardbicarbonate，SB)

在标准条件下(PaCO240mmHg、Hb完全饱和、温度37℃)测得的HC03-值。它是反映酸碱平衡代谢因素的指标。正常值22~27mmol/L，平均值24mmol/L。

正常情况下AB=SB；

AB↑>SB↑见于代碱或呼酸代偿；

AB↓<SB↓见于代酸或呼碱代偿。常用的考核酸碱失衡的指标2/4/2023155.缓冲碱(bufferbase，BB)：体液中所有缓冲阴离子总和，包括HC03-

、Pr-、Hb-

等。血浆缓冲碱(BBp)=41mmol/L，全血缓冲碱(BBb)=50mmol/L。仅BB项降低时，应考虑为贫血(Hb低)。6.碱剩余(baseexcess，BE)：它是表示血浆碱储量增加或减少的量。正常范围±3mmol/L，平均为0。BE正值时表示缓冲碱增加；BE负值时表示缓冲碱减少或缺失(basedefect，BD)。它是反映酸碱失衡代谢性因素的指标。常用的考核酸碱失衡的指标2/4/202316二）常用判断低氧血症的参数1.氧分压(Pa02)

氧分压是指血浆中物理溶解的氧分子所产生的压力。动脉血氧分压(Pa02)正常值80~100mmHg，其正常值随着年龄增加而下降，预计Pa02值(mmHg)=102-0.33X年龄(岁)±10.0。静脉血氧分压(PvO2)正常值40mmHg，不仅受呼吸功能影响而且可受循环功能影响。呼吸功能正常的病人，当休克微循环障碍时，由于血液在毛细血管停留时间延长、组织利用氧增加，可出现动脉血氧分压正常，而静脉血氧分压明显降低。因此在判断呼吸功能时，一定要用动脉血氧分压，决不能用静脉血氧分压替代。2/4/2023172.血氧饱和度(Sa02)

是指血红蛋白实际上所结合的氧含量被全部血红蛋白能够结合的氧除得的百分率。血氧饱和度的计算公式为：

Sa02=（氧合血红蛋白/全部血红蛋白）x100％动脉血氧饱和度以Sa02表示，正常范围为95％~99％，动脉血氧饱和度与动脉血氧分压间的关系即是氧离曲线。

常用判断低氧血症的参数2/4/202318

氧离曲线2/4/202319动脉血氧含量(CaO2)

是指氧的化学结合量和物理溶解量的总和。依动脉血氧分压、血红蛋白和动脉血氧饱和度尚可以推算出。理论上讲每克血红蛋白可结合1.39ml氧，但实际上每克血红蛋白结合氧量为1.34ml。故临床常用的动脉血氧合量(CaO2)由下列公式计算：CaO2=1.34ml/g×Hb(g/100m1)XSaO2(％)+0.003ml/(mmHg·100m1)×PaO2(mmHg)。按上述计算，在一般正常条件下每100ml的血约含20ml氧。

常用判断低氧血症的参数2/4/2023203.氧合指数氧合指数=PaO2／FiO2，又称通气/灌注指数，正常值为400~500mmHg。4.肺泡-动脉血氧分压差(P(A-a)02)

在正常生理条件下，吸空气时P(A-a)02为10mmHg左右；吸纯氧时P(A-a)02正常不应超过60mmHg。5.肺内分流量(Qs/Qt)

正常人可存在小量解剖分流，一般不超过3％。常用判断低氧血症的参数2/4/202321四、阴离子隙的临床应用

阴离子隙(AG)是70年代应用于酸碱失衡领域的。其真实含义反映了未测定阳离子(uC)和未测定阴离子(uA)之差。

AG=Na+-(HCO3-+Cl-)

AG升高的最常见原因是体内存在过多的uA,即乳酸根、丙酮酸根、磷酸根及硫酸根等。当这些未测定阴离子在体内堆积，必定要取代HCO3-，使HCO3-下降，称之为高AG代谢性酸中毒（代酸）。2/4/202322

血浆或细胞外电解质浓度

阳离子(mmol/L)阴离子(mmol/L)

Na+142

HCO3-27K+5Cl-103Ca++5HPO42Mg++2SO41

有机酸5

蛋白质16

合计1541542/4/202323

临床重要意义就是AG升高代表了高AG代酸。AG在酸碱失衡判断中主要用途是可判断以下六型酸碱失衡：

①高AG代酸

②代谢性碱中毒(代碱)并高AG代酸

③混合性代酸

④呼吸性酸中毒(呼酸)并高AG代酸

⑤呼吸性碱中毒(呼碱)并高AG代酸

⑥三重酸碱失衡(TABD)2/4/202324AG在临床实际应用时，必须注意以下四点：

(1)计算AG时强调同步测定动脉血气和血电解质。

(2)排除实验误差引起的假性AG升高：因为AG是根据Na+、Cl-、HCO3-三项参数计算所得，因此,此三项参数中任何一项参数的测定误差均可引起AG假性升高。

(3)结合临床综合判断

(4)AG升高的标准：

AG正常范围为8～16mmol／L，凡是AG＞16mmol／L，结合临床，可以判断为高AG代酸，特别是动态监测所得的所得的AG意义更大。

2/4/202325

AG之所以能判断所有含有高AG代酸的混合性酸碱失衡，关键是体内所有电解质变化均应符合电中和原理，即阴、阳离子电荷总数相等或维持电荷总数在一相对恒定数。根据电中和原理，可揭示以下规律：（1）高AG代酸：ΔHCO3-

↓=ΔAG↑；（2）高Cl-性代酸：

Δ

HCO3-↓=Δ

Cl-↑

，呼碱引起的代偿性HCO3-下降也符合此规律；（3）代碱：ΔHCO3-↑=Δ

Cl-

↓

，呼酸引起的代偿性HCO3-增高也符合此规律。2/4/202326

一旦ΔHCO3-↓≠ΔAG↑或ΔHCO3-↓≠ΔCl-↑均应考虑混合性酸碱失衡的可能。

①混合性代酸时,ΔHCO3-↓=ΔAG↑+ΔCl-↑

②代碱+高AG代酸时，ΔHCO3-≠ΔAG，其中ΔHCO3-与ΔAG差值部分应考虑为代碱；

③TABD时，影响HCO3-的因素有三种，呼吸因素引起HCO3-变化符合ΔHCO3-↑=ΔCl-↓；代碱引起HCO3-变化也符合ΔHCO3-↑=ΔCl-↓；

高AG代酸符合ΔHCO3-↓=ΔAG↑。三者混合在一起，必定是：ΔHCO3-≠ΔAG，ΔHCO3-≠ΔCl-

，ΔHCO3-=ΔAG+ΔCl-。2/4/202327五、潜在HCO3-的临床应用

潜在HCO3-(Potentialbicarbonate)是80年代提出的概念

是指排除并存高AG代酸对HCO3-掩盖作用之后的HCO3-。

用公式表示为:

潜在HCO3-＝实测HCO3-＋△AG

其意义可揭示代碱＋高AG代酸和三重酸碱失衡中的代碱存在2/4/202328

要理解上述意义，必须牢记：

●高Cl-性代酸

△HCO3-↓＝△Cl-↑，AG不变。

●高AG代酸

△HCO3-↓＝△AG↑，Cl-不变。

●代碱和呼酸时

HCO3-代偿升高，符合：

△HCO3-↑＝△Cl-↓，AG不变。

●呼碱时

△HCO3-代偿下降，符合：

△HCO3-↓＝△Cl-↑，AG不变。

2/4/202329

根据上述代偿规律，呼酸型TABD时，呼酸引起的HCO3-代偿升高，符合：

△HCO3-↑＝△Cl-↓；

高AG代酸：△HCO3-↓＝△AG↑；

代碱：△HCO3-↑＝△Cl-↓。

三者混合必符合:△HCO3-=△Cl-＋△AG

即HCO3-变化反映了:

①呼酸引起的代偿性HCO3-↑

②代碱的原发HCO3-↑

③高AG代酸的原发HCO3-↓

由此可见，实测HCO3-包括了高AG代酸时引起的HCO3-下降。2/4/202330举例:某病人的动脉血气及血电解质:

pH7.40，PaCO2

40mmHg(5.33kPa)、HCO3-24mmol/L、K+3.8mmol/L、

Na+140mmol／L、Cl-90mmol／L。分析:AG=140-(24＋90)=140-114

=26＞16mmol／L，示高AG代酸

△AG＝26－16＝10mmol／L

潜在HCO3-=实测HCO3-＋△AG

=24＋10=34＞27mmol/L，示代碱结论：代碱并高AG代酸。若不计算潜在HCO3-及AG，必误认为无酸碱失衡。2/4/202331六、酸碱失衡的判断方法

评价血液酸碱平衡状态的指标较多，PaCO2作为判定呼吸性酸碱失衡的指标，pH作为血液酸碱度的指标，看法是一致的，然而对于判定代谢性酸碱失衡的指标尚无一致意见。

美国波士顿的Schwartz派主张用HCO3-作为判断指标。

丹麦哥本哈根的Astrup派主张用BE作为判断标准。

但不管使用哪几项指标，其判断的结果基本上是一致的。

2/4/202332下面主要介绍一下使用pH、PaCO2、HCO3-指标的判断方法

1.首先要核实实验结果是否有误差

目前，临床上常用的血气分析仪绝大部分是全自动血气分析仪，其各项参数值均是由仪器自动打印出来，一般不会出现误差。

2/4/2023332.分清原发与继发（代偿）变化

酸碱失衡代偿必须遵循下述规律：

(1)HCO3-、PaCO2任何一个变量的原发变化均可引起另一个变量的同向代偿变化，即：

●原发HCO3-升高，必有代偿的PaCO2升高；

●原发HCO3-下降，必有代偿PaCO2下降；

●反之亦相同。

2/4/202334(2)原发失衡变化必大于代偿变化

根据上述代偿规律，可以得出以下三个结论：

①原发失衡决定了pH值是偏碱或偏酸。

②HCO3-和PCO2呈相反变化，必有混合性酸碱失衡存在。

③

PaCO2和HC03-明显异常同时伴pH正常，应考虑有混合性酸碱失衡存在。

2/4/202335各类单纯型酸碱失衡的PaCO2与HCO3-

变化———————————————————————

呼酸代碱代酸呼碱———————————————————————PH↓↑↓↑PaCO2↑↑↑↓↓↓HCO3-↑↑↑↓↓↓———————————————————————2/4/202336一般地说，单纯性酸碱失衡的pH是由原发失衡所决定的。如果pH<7.40，提示原发失衡可能为酸中毒；

pH>7.40，原发失衡可能为碱中毒。举例：pH7.32、HCO3-15mmol/L、PaCO230mmHg。分析：PaCO230mmHg<40mmHg，可能为呼碱；HCO3-15<24mmol/L，可能为代酸，但pH7.32<7.40偏酸，

结论：代酸。举例：pH7.35、PaCO260mmHg、HCO3-32mmol/L。分析：PaCO260mmHg>40mmHg，可能为呼酸；HCO3-32>24mmol/L，可能为代碱，但pH7.35<7.40偏酸，

结论：呼酸。

2/4/202337举例：pH7.45、HCO3-32mmol／L、PaCO2

48mmHg

分析：

PaCO2

48mmHg＞40mmHg，可能为呼酸；HCO3-32＞24mmol／L，可能代碱，但因pH7.45＞7.40偏碱

结论：代碱举例：pH7.42、HCO3-19

mmol/LPaCO2

29mmHg分析：

PaCO2

29mmHg＜40mmHg，可能为呼碱；HCO3-19＜24mmol／L，可能代酸，但因pH7.42＞7.40偏碱

结论：呼碱2/4/2023383.分析单纯性和混合性酸碱失衡

根据上述代偿规律，一旦HCO3-和PCO2呈相反方向变化，必定为混合性性酸碱失衡，临床上常见有以下三种情况。

2/4/202339(1)PaCO2升高同时伴HCO3-下降，肯定为呼酸并代酸举例：pH7.22、PaCO250mmHg、HCO3-

20mmol/L。分析：PaCO250mmHg>40mmHg，而HCO3-20<24mmol／L，结论：呼酸并代酸。(2)PaCO2下降同时伴HCO3-升高，肯定为呼碱并代碱举例：pH7.57、PaCO232mmHg、HCO3-28mmol/L。分析：PaCO232mmHg<40mmHg，而HCO3-28>24mmol/L。结论：呼碱并代碱。2/4/202340

(3)PaCO2和HCO3-明显异常同时伴pH正常，应考虑有混合性酸碱失衡的可能，进一步确诊可用单纯性酸碱失衡预计代偿公式。举例：pH7.37、PaCO275mmHg、HCO3-42mmol/L。分析：PaCO275mmHg明显大于40mmHg；HCO3-42mmol/L明显大于24mmol/L，但pH7．37在正常范围内。提示：有混合性酸碱失衡的可能。2/4/202341(4)部分混合性酸碱失衡的判断需要用单纯性酸碱失衡预计代偿公式

在临床上所见的混合性酸碱失衡，除了上述三种比较容易诊断，尚有一部分诊断较为困难，即它们可以PaCO2与HCO3-同时升高或者同时下降。此时要正确认识混合性酸碱失衡的关键是要正确地应用酸碱失衡预计代偿公式、AG和潜在HCO3-。2/4/2023424.用单纯性酸碱失衡预计代偿公式来判断

正确使用公式必须要遵从以下步骤：

①必须首先通过动脉血pH、PaCO2、HCO3-三个参数，并结合临床确定原发失衡；

②根据原发失衡选用合适公式；

③将公式计算所得结果与实测HCO3-或PaCO2相比作出判断，凡落在公式计算代偿范围内判断为单纯性酸碱失衡，落在范围外判断为混合性酸碱失衡；

④若为并发高AG代酸的混合性酸碱失衡，则应计算潜在HCO3-，将潜在HCO3-替代实测HCO3-与公式计算所得的预计HCO3-相比。2/4/202343西南医院酸碱失衡预计值公式

代偿值预计公式代偿时间代偿极限代酸

PaCO2=40-（24-HCO3-）×1.2±212-24小时10mmHg代碱

PaCO2=40+(HCO3—24)×0.9±555mmHg呼酸

急性

HCO3-=24+(PaCO2-40)×0.07±1.5几分钟30mEq/L

慢性

HCO3-=24+(PaCO2-40)×0.4±33-5天45mEq/L呼碱

急性

HCO3-=24-(40-PaCO2)×0.2±2.5几分钟18mEq/L

慢性

HCO3-=24-(40-PaCO2)×0.5±2.52-3天15mEq/L2/4/202344新桥医院常用酸碱失衡预计代偿公式

原发失衡原发变化代偿反应预计代偿公式代偿极限

代酸

HC03-↓PC02

↓

PC02=1.5×HC03-+8±210mmHg

代碱

HC03-↑PC02

↑

Δ

PC02=0.9×

ΔHC03-±555mmHg

呼酸

PC02

↑HC03-↑

急性：代偿引起HC03-↑3~4mmHg

30mmol/L

慢性：

ΔHC03-=0.35×

ΔPC02±5.58

42~45mmol/L

呼碱

PC02↓HC03-↓

急性：

Δ

HC03-=0.2×

ΔPC02±2.5

18mmol／L

慢性：

Δ

HC03-=0.49×

Δ

PC02土1.7212~15mmol／L2/4/202345

在临床使用酸碱失衡预计代偿公式时，一定要考虑到酸碱失衡的代偿程度及代偿极限。

所谓代偿极限，即为机体发挥最大代偿能力所能达到的代偿值。各型酸碱失衡预计代偿公式均有代偿极限。若超过此极限，不管pH正常与否均应判断为混合性酸碱失衡。2/4/202346

●代谢性酸碱失衡主要经肺脏代偿，时间快，无急慢性之分。●呼吸性酸碱失衡病人主要是肾脏代偿，因肾脏最大代偿能力发挥需3～5天，因此在临床上对呼吸性酸碱失衡按时间小于3天或大于3天，分成急慢性呼酸和呼碱。急慢性呼酸或呼碱之间代偿程度差异极大，慢性呼吸性酸碱失衡代偿程度大于急性呼吸性酸碱失衡。其中慢性呼碱代偿程度最大。

2/4/202347举例：pH7.39、PaCO270mmHg、HCO3-41mmol/L

分析：①PaCO270＞40mmHg，可能为呼酸

HCO3-41＞24mmol/L可能为代碱

pH7.39＜7.40，偏酸性，

提示：可能为呼酸

②若用单纯性酸碱失衡公式计算：

△HCO3-=0.35×△PaCO2±5.58

=0.35×(70-40)±5.58=10.5±5.58

预计HCO3-=24＋10.5±5.58

=34.5±5.58=28.92～40.08

实测HCO3-41＞40.08mmol/L，提示代碱存在

结论：呼酸并代碱

2/4/202348

举例:pH7.53、PaCO239mmHg、HCO3-32mmol/L

分析:HCO3-32＞24mmol／L,提示有代碱可能，按代碱公式计算:△PaCO2=0.9×△HCO3-±5

=0.9×(32-24)±5

=7.2±5mmHg

预计PaCO2=正常PaCO2＋△PaCO2

=40＋7.2±5=47.2±5

=52.2～42.2mmHg

实测PaCO239mmHg＜42.2mmHg

提示：呼碱成立

虽然此时PaCO239mmHg在正常范围内，仍可诊断为原发代碱的基础上合并相对呼碱。

2/4/202349

举例:pH7.39、PaCO224mmHg、HCO3-14mmol/L

分析:HCO3-14＜24mmol/L，PaCO224＜40mmHg

pH7.39＜7.40,提示代酸存在。

按代酸预计代偿公式计算：

PaCO2=1.5×HCO3-＋8±2

=1.5×14＋8±2

=21＋8±2

=29±2＝27～31mmHg

实测PaCO224＜27mmHg

提示:呼碱存在。虽然pH7.39在正常范围内，仍可诊断为呼碱并代酸。2/4/2023505.结合临床表现、病史综合判断

动脉血气分析虽对酸碱失衡的判断甚为重要，但单凭一张血气分析报告单作出的诊断，有时难免有错误的。为使诊断符合病人的情况，必须结合临床、其它检查及多次动脉血气分析的动态观察。

2/4/202351

举例:pH7.45、PaCO252mmHg、HCO3-35mmol/L

分析:根据动脉血气分析结果，判断为：

HCO3-35＞24mmol/L，可能为代碱

PaCO252＞40mmHg(5.33kPa)，可能为呼酸

pH7.45＞7.40，偏碱

结论:代碱

若按代碱公式计算：

预计PaCO2＝正常PaCO2＋△PaCO2＝40＋0.9（35-24）±5＝49.9±5＝44.9～54.9mmHg

实测PaCO252mmHg在此代偿范围内。

结论:代碱

结合病史，此病人系肺心病人，原有血气分析示呼酸，经使用呼吸机和积极抗感染改善通气治疗后，病情有明显改善。故应判断为呼酸并代碱，也可称之CO2排出后碱中毒（posthypercapnicakalosis）。2/4/202352必须牢记