水电解质平衡-simpl

1、水电解质和酸碱平衡,首都医科大学 北京朝阳医院SICU 李文雄 ,水电解质和酸碱失衡,常见原因 原发疾病 液体入量改变 长期呕吐或腹泻,影响因素 呼吸 代谢 中枢神经系统功能,体液的分布,水是身体中含量最大的成分 男性体液量占成年人体重的60%（女性：50%） 随年龄而变化 健康人可以调节体液平衡,细胞内液(ICF) 含有对维持稳态非常重要的溶质,细胞外液(ECF) 组织间液 细胞之间及细胞周围 血浆,水可以自由从各间隙进出 电解质可以在细胞外液自由出入，但不能在细胞内、外自由交流 正常情况下，白蛋白大部分保留在血管内,图示说明,体液的组成,水 电解质 溶解的离子携带电荷 正电荷 阳离子 钠、

2、钾、钙 负电荷 阴离子 碳酸氢根、氯,Na+ 142,Na+ 144,Cl- 103,Cl- 114,K+ 150,HPO43- SO42- 150,Pr 16,Pr 1,Pr 40,PV,IF,ICF,体液间隙溶质分布,微量元素,身体所有组织和体液的组成成分 对于维持生理过程至关重要 催化剂 神经传导 肌肉收缩 营养物质代谢 调节电解质平衡及激素生成 增强骨骼结构,体液的移动,细胞膜是具有选择性通透作用的半透膜 水可以自由通透 多数阴离子和分子通透速度较慢,液体从溶质浓度较低的一侧经过半透膜向溶质浓度较高的一侧移动 移动速度依赖于溶质浓度差 温度 电荷 渗透压的差值,渗透压(Osmolari

3、ty),胶体渗透压 血管内外水移动的决定因素,晶体渗透压 细胞内外水移动的决定因素,体液的调节,为保持机体稳态，体液受到以下因素的调节： 液体入量 激素调控 液体出量,液体入量,主要由渴感机制调节下丘脑 渗透压感受器对血清渗透压进行监测 渗透压升高时对下丘脑产生刺激 刺激渴感机制的因素 口服入量减少 摄入高张液体 丢失额外体液 刺激肾素血管紧张素醛固酮机制 丢失钾 心理因素 口咽干燥,液体的摄入,成年人平均的摄入量 2200 2700 cc/天 口服 1100-1400 固体食物 800-1000 氧化代谢 300 摄入食物经过代谢后的副产品,液体调节失常 发生脱水的危险人群 高龄 年幼 神经

4、系统异常 心理异常,体液调节激素,ADH 储存于垂体后叶 血液渗透压改变时释放 使肾小管和收集管对水的通透性增加 水进入体循环 稀释血液 减少尿量,醛固酮 肾上腺皮质释放 血浆钾浓度升高时 肾素血管紧张素醛固酮系统激活时 作用于远曲小管 增加水和钠的重吸收分泌钾和氢离子,肾素-肾小球旁细胞 肾脏灌注下降时产生血管紧张素 I 导致血管收缩 转化为血管紧张素 II 选择性血管收缩 增加肾脏血流，改善肾脏灌注 刺激醛固酮的释放,出量的调节,肾脏 主要的调节器官 血流量约180升/天 产生1200 1500 cc尿 皮肤 受交感神经系统调节 刺激汗腺 显性及非显性失水 500-600 cc/天 与汗腺

5、刺激直接相关 呼吸 非显性失水 随呼吸频率和幅度以及氧输送的增加而增加 约400 cc/天 胃肠道 粪便 平均约100-200cc 胃肠道异常时可以增加或减少,Fluid types used for resuscitation in critically ill patients,Crystalloid solutions Saline solutions Isotonic normal saline(0.9%) Hypotonic saline(0.9%) Ringers lactate Dextrose solutions(5%) Dextrose/saline mixtures,Col

6、loid solutions Albumin 45% or 20% Hydroxyethylstarch solutions (i.e.hetastarch, pentastarch) Gelatin-based solutions (i.e. gelofusine) Dextrans Blood products Packed red blood cells/whole blood Fresh frozen plasma Platelets Cryoprecipitate,液体的概念转换,危重病人液体管理可能过度、促炎和造成潜在损伤 出血或感染性休克通常需要大量扩容 （plasma volu

7、me expansion,PVE） 概念转换 将静脉液体当做一种药物 具有特定的适应症 治疗窗 副反应,Kellum JA, Song M, Venkataraman R. Effects of hyperchloremic acidosis on arterial pressure and circulating inflammatory molecules in experimental sepsis. Chest 2004; 125:243248. Kellum JA, Song M, Li J. Lactic and hydrochloric acids induce differen

8、t patterns of inflammatory response in LPS-stimulated RAW 264.7 cells. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2004; 286:R686R692. Kaplan LJ, Maerz LL, Schuster K, et al. Uncovering system errors using a rapid response team: cross-coverage caught in the crossfire. J Trauma 2009; 67:173178; discussion

9、 178179.,晶体液的化学特性Osmolality and tonicity,添加电解质使液体接近人体血浆渗透压的浓度和张力 渗透压浓度 每1000ml液体中具有渗透压活性颗粒的浓度 正常值285295mOsm/L 张力 一个相对术语 反映一种特定液体的渗透压浓度与血浆渗透压的比较 等张不等于等渗 如果产生渗透压的颗粒能自由弥散，将不产生渗透压效应,晶体液的化学特性Osmolality and tonicity,将红细胞放置于400mOsm/l 的尿素溶液中或400mOsm/l 的NaCl溶液中 NaCl 不能在细胞内外自由弥散红细胞萎缩 尿素能在细胞内外自由移动不产生渗透压效应红细胞肿胀

10、 等张糖溶液 (输注时不损伤血管) 低渗,晶体液的化学特性,低张维持性液体 提供每天最低需要量的盐溶液 高张盐水(HTS) 最初目的是治疗急性、严重低钠血症而不伴有大容量输注 HTS作为TBI的初始复苏液体 具有抗炎作用 晶体液维持血容量的能力有限 由无蛋白的小颗粒组成,常用晶体液,临床常用晶体液 葡萄糖液 氯化钠溶液 复方氯化钠溶液,胶体的化学特性,胶体为同质的非结晶质制剂 通过另外一种物质分散（通常是水） 胶体可能是大分子或小颗粒 胶体不沉淀 不可从悬浮液中通过滤过或离心分离 胶体总体呈多元分散 代表了一个分子大小范围 以单一制剂为特征,Roche AM, James MF. Colloi

11、ds and crystalloids: does it matter to the kidney? Curr Op Crit Care 2009; 15:520524.,胶体的化学特性,分子重量(MW)两种描述方式 weight-averaged MW 每种重量的分子颗粒重量/所有分子的总重量 number-averaged MW 所有颗粒重量的平均值 重量分布类型 通过胶体渗透压比评价 胶体渗透压比反映了胶体溶液通过不同孔径的跨膜渗透活性,胶体的化学特性,淀粉的化学特性 以平均分子重量和平均分子大小为特征 以不同分子重量和大小的多元分散体存在 high molecular weight (

12、450 kDa) medium molecular weight (200kDa) low molecular weight (70130 kDa) C2/C6 substitution ratio(spanning 01) C2/C6越大，持续时间和血浆半衰期越长,常用胶体液,胶体制剂补充极少的自由水 液体维持 避免高胶体渗透压（诱发AKI） 不同的胶体具有不同的化学特性,常用胶体液 血浆 羟乙基淀粉 右旋糖酐,临床如何选择液体的种类,PVE的大小、持续时间、效应力、副反应 特定的治疗目的 常影响血浆电解质的成分和PH值 每种液体都影响血浆PH值 指导临床选择特殊的液体进行液体复苏或液体维持

13、,Ertmer C, Rehberg S, Van Aken H, Westphal M. Relevance of nonalbumin colloids in intensive care medicine. Best Pract Res Clin Anaesthesiol 2009; 23:193212.,问 题,病人体重70 kg，如果失血500 ml，需要补充血容量。如果分别用5%葡萄糖溶液、RL液和5%白蛋白溶液补充，各需要多少液体量？ 计算公式 补充液体量,用5%GS补充,当葡萄糖液注入血管内时，其中的葡萄糖参与了机体的新陈代谢，只剩下自由水的成分。当这些自由水进入到血管内时，它

14、们将按照细胞内液与细胞外液之间的比例关系重新分配，最终达到一个新的平衡,组织间液,血浆,细胞内液,5%GS补充时的用量,5%GS用量 其中 expected PV increment = 0.5 L Distribution volume = 总体液量 = 42 L Nomal PV = 3 L 5%GS用量 = 0.5 42 3 = 7 L,静脉输注RL后,RL液在细胞外液自由出入。因此输注RL液后均匀分布在细胞外液，其分布容积为14L,RL液,ECF: 80%,20%,RL补充时的用量,RL用量 其中 expected PV increment = 0.5 L Distribution v

15、olume = 细胞外液 = 14 L Nomal PV = 3 L RL用量 = 0.5 14 3 = 2.3 L,晶体液和细胞外液的比较,RL液和细胞外液的成分十分相似,晶体液的优缺点,补充功能性细胞外液 增加肾小球滤过率 补充电解质 价廉 时效短,5%GS需要输注7.0 L RL液需要输注2.3 L 采用晶体液扩容，需要的液体量明显超过胶体溶液,Diaspirin Cross-Linked Hemoglobin is Efficacious in Gut Resuscitation As measured by GI Tract Optode，Frankel HL, J Trauma,

16、1996,正常组织,乳酸林格溶液组,组织水肿,大量输注晶体液导致组织水肿,输注晶体液注意事项,积蓄组织间隙的液体，返回血浆容量最主要阶段是术后第三天（术后72小时） 如果心脏和肾脏功能不能代偿，将会发生高血容量和肺水肿 腹腔间室隔综合征 顽固性ARDS,血液,维持适当的Hb或Hct很重要 输血可能带来的风险 感染 输血反应 免疫抑制,Hebert PC, New Engl J Med, 1999,限制性输血,(DO2)=(CO)(CaO2) 血液稀释对DO2的影响 Hct CO CaO2 DO2 30% 最佳 25% 正常 20% 下降,（ DO2 %）,保持血液携氧能力,SAFE study

17、,多中心、随机、双盲对照试验 评价4%白蛋白 vs 生理盐水进行液体复苏对ICU患者病死率的影响 共6997例患者 3497例接受4%白蛋白726例死亡 3500例接受生理盐水729例死亡 两组患者的基线特征相似,Finfer S,et al. N Engl J Med 2004;350:22472256.,SAFE study,SAFE study,ICU患者使用4%白蛋白或生理盐水进行液体复苏有着相似的第28天病死率,Incidence of Allergic Reaction,Laxenaire, MC. Ann Fr Anaesth Reanim 1994; 13: 301,胶体溶液的

18、优缺点,扩容效果好，增加血容量 增加心输出量 增加氧输送 组织水肿少 过敏 、价格比较昂贵 诱发AKI 导致凝血功能障碍,6hr 内,CVP 8-12 mm Hg, MAP 65 mm Hg, UO 0.5 ml/kg/hr, plus ScvO2 70%,EGDT,EGDT的液体管理,EGDT与住院病死率,钠钾的最低需要量,成人需要 12 mEq/kg/d Na+ 成人需要0.5 mEq/kg/d K+,等张性失衡,液体容量缺乏 尿比重 1.025 Hct 50% 胃肠道丢失，血浆或全血丢失，多汗，发热，摄入减少，利尿剂 液体容量过多 Hct 38% 充血性心力衰竭，肾功能衰竭，肝硬化，醛固

19、酮和皮质醇升高，钠摄入过多,渗透压失衡,高渗性脱水 (高渗性非酮性昏迷) Na 145 尿崩症，神经损伤抑制渴感中枢，渗透性利尿，静脉输注高张液体，糖尿病酮症酸中毒 症状和体征：脑脱水 低渗性脱水(Na 135) 脑水肿 水中毒 (稀释性低钠血症) Na 135 SIADH，水摄入过多 症状和体征：脑水肿,稀释性低钠血症(Dilutional hyponatremia),诱因 很少由于钠摄入不足引起 常因自由水过度引起 临床表现 通常伴有高ADH，易导致水潴留、心衰、脑水肿 血CL正常或接近正常、尿Na高 治疗 限制液体摄入降低自由水 限制Na摄入 使用利尿剂(尤其是aquaporins ),

20、稀释性低钠血症(Dilutional hyponatremia),慢性低钠血症 Na+升高浓度不能超过0.51 mEq/l /h 24h不超过10mEq/l 避免中心性脑桥脱髓鞘溶解 （central pontine myelinolysis,CPM） 尤其是血清Na+120 mEq/l 时 CPM 可导致永久性神经系统损伤 可发生脑桥外脱髓鞘样改变 纠正的速度与患者有无神经系统症状有关 通常补充3%的NaCLNa+120 mEq/l,缺盐性低钠血症(Salt depletion hyponatremia),少见 原因 慢性利尿剂治疗+限Na 胆道引流 近端胃肠道瘘伴有胆盐丢失 血Na、CL均

21、降低 尿Na低 静脉或口服补Na,静脉补钠公式估算血钠变化,Na for 1 liter of IVF = (infusate Na + infusate K)-serum Na (Total body water +1) total body water=weight (kg) correction factor Correction factors Children: 0.6 Nonelderly men: 0.6 Nonelderly women: 0.5 Elderly men: 0.5 Elderly women: 0.45,静脉补钠公式估算血钠变化,70kg，男性，血钠=120 m

22、Eq/l 补充 1L NSS （Na+ =154 mEq） Na =(154+0)-120/(42 +1)= 0.8 mEq/l 如果再补充K+ 40mEq/l Na =(154+40)-120/(42 +1)= 1.7 mEq/l K+ 与 Na+在细胞内外可以相互交换 NSS + 40mEq KCl溶液是中等程度的高张液体 补充多升液体的计算公式 New Na =serum Na total body water+ infused Na (total body water + infused fluid),高钠血症(Hypernatremia),高钠血症是自由水缺乏的结果 注射3% 盐水

23、海水吸收 以发病48h为界区分急性或慢性 纠正症状性高钠血症的原则 纠正速度不超过12mEq/l/h 在第一个1224 h，补充 50%水分亏缺 下24h补充剩余的50% 监测电解质q2h以避免脑水肿,Wasserman D. Four grams of glucose. Am J Physiol Endocrinol Metab 2009; E11E21.,高钠血症(Hypernatremia),静脉补充自由水-5%葡萄糖 胃肠道补充水最常用 同样的公式计算自由水亏缺 Na =(infusate Na + infusate K)- serum Na (Total body water +1)

24、 70kg，男性，血钠=160 mEq/l 补充 1 L 5%葡萄糖（无水丢失情况下） Na =(0+0)-160/(42 +1)= -3.7 mEq/l,低钾血症(Hypokalemia),血清K+3.0mEq/l 人体总体钾亏缺 通常需要补充200 mEq K+ 以恢复细胞内外K+达到正常水平 特别是正经肾脏或胃肠道丢失钾的情况下 注意补镁使镁离子恢复正常水平 钾离子和镁离子在肾脏协同转运,PH值； 是指血液中氢离子浓度H+的负对数。 正常值：7.357.45，平均7.40。 对应 H+为35-45mmol/L，均值40mmol/L 临床意义：判断酸碱平衡失调的重要指标。 PH=PK+lo

25、g HCO3-/ H2CO3 =6.1+logHCO3-/(PCO2) 或 H+=24PCO2/ HCO3-,常用动脉血液气体分析指标及意义,pHH+ mol/L,6.8160 7.0100 7.180 7.440 7.720 8.010,酸碱平衡失调 酸碱平衡的生理调节,体内主要缓冲系统 血浆及细胞外液：碳酸盐，磷酸盐，血浆蛋白和血红蛋白。 细胞内液：碳酸盐，磷酸盐，血浆蛋白。 组织：组织蛋白。 骨骼：碳酸盐，磷酸盐。 细胞内外离子交换：H+K+，H+Na+，HCO3-Cl-,肾脏的调节作用 排氢 离子交换：H+K+，H+Na+ 泌铵 回吸收HCO3-,酸碱平衡失调 酸碱平衡的生理调节,肺脏

26、的调节作用 周围化学感受器 中枢化学感受器 肝脏的的调节作用 氨基酸在脱睃时可产生大量的HCO3-，这些HCO3-可被肝脏在合成尿素过程中消耗。,酸碱平衡失调 酸碱平衡的生理调节,单纯性酸碱失调 代谢性酸中毒（代酸） 代谢性碱中毒（代碱） 急或慢性呼吸性酸中毒（呼酸） 急或慢性呼吸性碱中毒（呼碱）,酸碱平衡失调酸碱平衡失调的类型,酸碱平衡失调酸碱平衡失调的类型,混合性酸碱失调 呼吸代谢紊乱 呼酸+代酸 呼酸+代碱 呼碱+代酸 呼碱+代碱,三重性酸碱失调 （Triple acid-base disorders,TABD） 代酸+代碱+呼酸 代酸+代碱+呼碱,酸碱平衡失调单纯性酸碱失调的原因和发病

27、机制,AG酸中毒（AG） 酮酸、乳酸、HPO4、SO4 如糖尿病、肾衰、心衰、休克 、缺氧等。 药物性：如水杨酸过量、甲醇、乙醇等。 高CL性酸中毒（AG正常） 腹泻、肠瘘、肾小管酸中毒。 药物性：如NH4Cl、CaCl2、碳酸酐酶抑制剂、输生理盐水等。,氯敏感代碱（尿CL1015mmol/L） 呕吐、胃液引流、利尿剂、高碳酸血症后。 氯不敏感代碱（尿CL1015mmol/L） 皮质激素、醛固酮症、低钾、柯兴氏症。 其他：碱剂、甲状旁腺功能降低。,酸碱平衡失调单纯性酸碱失调的原因和发病机制,通气不足：如肺心病、呼吸肌麻痹、安眠药、胸廓畸形、过度肥胖、呼吸机使用不当等。 过度通气：如哮喘、肺纤维

28、化、缺氧、左心衰早期、精神紧张、肝硬化、妊娠、呼吸机使用不当等。,动脉血氧二氧化碳分压（PaCO2），指血液中物理溶解的二氧化碳。 正常值：4.76.0 Kpa（3545mmHg）。 临床意义：判断呼吸衰竭的类型。 判断是否有呼吸性酸碱平衡失调。 判断代谢性酸碱平衡失调的代偿反应。 判断肺泡通气状态。 PaCO2（PACO2）=VCO2/VA0.863 影响因素：肺泡通气量，二氧化碳产生量。,常用动脉血液气体分析指标及意义,碳酸氢盐（Bicarbonate），包括标准碳酸氢盐（SB）和实际碳酸氢盐（AB）。 标准碳酸氢盐，是动脉血在38，PaCO2 5.33Kpa （40mmHg），SaO2

29、100%条件下，所测得的血浆碳酸氢盐（HCO3-）的含量。 实际碳酸氢盐，是指隔绝空气的血标本，在实际条件下测得的（HCO3-）实际含量。 正常值 AB=SB， 2227mmol/L，平均24mmol/L 临床意义：ABSB提示有呼吸性酸中毒， ABSB提示有呼吸性碱中毒。,常用动脉血液气体分析指标及意义,缓冲碱（Buffer base，BB）： 是血液中一切具有缓冲作用的碱（负离子）的总和，包括HCO3-，血红蛋白，血浆蛋白和HPO4-。 正常值 4555mmol/L，平均50mmol/L。 临床意义：降低提示代谢性酸中毒。,常用动脉血液气体分析指标及意义,碱剩余（BE）：是在38，PaCO

30、2 5.33Kpa（40mmHg），SaO2 100%条件下，血液标本滴定至PH 7.40时所需酸或碱的量，反映缓冲碱的多少。 正常值：+3 -3mmol/L。 临床意义：+3 mmol/L提示代碱， -3 mmol/L提示代酸。,常用动脉血液气体分析指标及意义,酸碱平衡失调的诊断 酸碱平衡的判断主要依据PH、PaCO2、HCO3-三个参数。 诊断步骤 1. 同时测定血气和电解质。 2. 对血气结果进行核对，排除误差。 3. 根据病史、临床以及PH与PCO2、HCO3-两参数 改变一致性原则，判定原发性酸碱失衡的类型。 4. 计算酸碱失衡的代偿预计值。,酸碱平衡失调,慢性肺心病患者其测定血气分

31、析如下：pH 7.35，PaCO2 7.32kPa(58mmHg)，HCO3 32mmolL 分析： 确定原发失衡：呼吸系统慢性病 pH在正常范围偏低值，PaCO2提示呼酸 根据慢性呼酸代偿公式，测定HCO3代偿范围： HCO3240.35（58-40）5.58246.35.58 24.7235.88mmolL 实测HCO3为32mmolL，在预计代偿范围之内。 结论：慢性呼吸性酸中毒,单纯性酸碱失衡实例分析,单纯性酸碱失衡实例分析,一严重腹泻患者，动脉血气分析如下：pH 7.45，PaCO2 6.26kPa(47 mmHg)，HCO3 37mmolL，Na+ 130mmolL K+ 2.5m

32、molL，Cl92mmolL 分析： 因严重腹泻导致低钾，低氯血症； pH在正常范围偏高值，HCO3，两者变化一致，也提示代谢性碱中毒； 根据代碱代偿公式测定PaCO2代偿范围： PaCO2400.9（37-24）5 46.756.7 mmHg 实测PaCO2为6.26 kPa(47 mmHg),在预计代偿范围内 结论：代谢性碱中毒,5. 计算AG值 AG是血中未测定阴离子（UA）与未测定阳离子（UC）浓度之差。 UA+ Cl- + HCO3-=UC+Na+ 即 AG=Na+ -（Cl- + HCO3-） 正常值：122 mmol/L,酸碱平衡失调,酸碱平衡失调,6. 比较血浆Na与Cl浓度、

33、AG与HCO3-浓度和Cl与HCO3-浓度,AG,AG,AG,HCO3,HCO3,HCO3,Na,Na,Na,Cl,Cl,Cl,正常,高氯代酸,高AG代酸,AGNa+ - (Cl + HCO3）,确定原发或代偿，需核对pH值,仅存在酸中毒时，pH值为酸性，而仅有碱中毒时，pH值为碱性。 患者存在呼吸性酸中毒和代谢性碱中毒且pH值为7.25，那么原发性异常必定是呼吸性酸中毒，另一异常则为代偿原发异常所致。 当代偿完全时，pH值在7.35-7.40之间，可以认为是原发性酸中毒；而pH值在7.40-7.45之间，则提示原发性碱中毒。,潜在HCO3,原理：电中性原则 AG增加多少，HCO3即减低多少

34、AGHCO3 潜在HCO3=实测HCO3AG,揭示代碱合并高AG代酸的三重酸碱失衡,不使用血气分析列线图识别原发性酸碱失调的经验法则,Respiratory Alkalosis And Metabolic Acidosis,ABG pH 7.50, PCO2 20 mmHg, HCO3 15 mmol/L, Na 140 mmol/L, Cl 103 mmol/L Interpretation Alkalemic with low PCO2 and low bicarbonate concentration Low PCO2 as a primary disorder respiratory

35、alkalosis AG = 140 (103 + 15) = 22 20 anion gap metabolic acidosis Excess AG = 22 12 = 10 mmol/L Excess AG + HCO3 = 25 mmol/L no further primary abnormalities,Metabolic Alkalosis And Metabolic Acidosis,ABG pH 7.40, PCO2 40 mmHg, HCO3 24 mmol/L, Na 145 mmol/L, Cl 100 mmol/L Interpretation Normal ABG

36、AG = 145 (100 + 24) = 21 20 anion gap metabolic acidosis Excess AG = 21 12 = 9 mmol/L Excess AG + HCO3 = 33 mmol/L 30 metabolic alkalosis,Respiratory Alkalosis, Metabolic Acidosis and Metabolic Alkalosis,ABG pH 7.50, PCO2 20 mmHg, HCO3 15 mmol/L, Na 145 mmol/L, Cl 100 mmol/L Interpretation Alkalemic with low PCO2 and low bicarbonate concentration Low PCO2 as a primary disorder respiratory alkalosis AG = 145 (100 + 15) = 30 20 anion gap metabolic acidosis Excess AG = 30 12 = 18 mmol/L Excess AG + HCO3 = 33 mmol/L metabolic alkalosis,Vomitting，renal failure and severe pneumonia,Respirato