血氣分析的一些基礎(chǔ)知識.doc

血氣分析的一些基礎(chǔ)知識生命的基本特征是不斷地從環(huán)境中攝入營養(yǎng)物、水、無機(jī)鹽和氧氣，同時又不斷地排出廢物、呼出二氧化碳。機(jī)體需要氧氣，用于體內(nèi)的氧化過程，并主要用于能量代謝。追索到上億年前，生物在進(jìn)化過程中，逐漸地適應(yīng)了有氧的環(huán)境，高等生物在有氧環(huán)境下，才能讓其體內(nèi)代謝物釋放出大量能量，以維持生命活動。有無氧或少氧狀態(tài)下，能量釋放不完全，O2被機(jī)體利用的過程中，產(chǎn)生了CO2并排出體外，這種消耗O2產(chǎn)生CO2的過程中，均有賴于機(jī)體的氣體交換系統(tǒng)，血液在氣體交換中起有重要的作用。 一般而言，血氣是指血液中所含的O2和CO2氣體。血氣分析是評價病人呼吸、氧化及酸堿平衡狀態(tài)的必要指標(biāo)。它包括血液的pH、PO2、PCO2的測定值，還包括經(jīng)計算求得如TCO2、AB、BE、SatO2、ContO2等參數(shù)。血氣分析的有關(guān)數(shù)據(jù)對臨床疾病的診斷和治療發(fā)揮著重要的作用。 一、血液氣體運輸 （一）氧的運輸 氧的運輸與Hbo2解離曲線 氧氣隨空氣一道經(jīng)呼吸作用而進(jìn)入肺部，目前認(rèn)為大氣中的氧進(jìn)入肺泡及其毛細(xì)血管的過程為：大氣與肺泡間的壓力差使大氣中的氧通過呼吸道流入肺泡；肺泡與肺毛細(xì)血管之間的氧分壓差又命名氧穿過肺泡呼吸表面而彌散進(jìn)入肺毛細(xì)血管，再進(jìn)入血液，其O2的大部分與Hb結(jié)合成氧合血紅蛋白(HbO2)的形式存在，并進(jìn)行運送，少部分以物理溶解形式存在，均隨血流送往全身各組織器官。 血液中O2和CO2只有極少量以物理溶解形式存在，大部分O2以Hb為載體在肺部和組織之間往返運送。 Hb是運輸O2和Co2的主要物質(zhì)，將O2由肺運送到組織，又將CO2從組織運到肺部，在O2和Co2運輸?shù)恼麄€過程中，均有賴于Hb載體對O2和CO2親和力的反比關(guān)系：當(dāng)PO2升高時，促進(jìn)O2與Hb結(jié)合，PO2降低時O2與Hb解離。 肺部PO2(13.3kPa)高，Hb與O2結(jié)合而釋放CO2；相反，組織中PCO2高，PO2(2.66-7.32kPa)低，CO2與Hb作用使O2從HbO2中釋放到組織細(xì)胞供利用。 1L血漿僅能溶解O22.3ml，而97-98的O2是與Hb分子可逆性結(jié)合而運輸，每gHb能結(jié)合O21.34ml，若1L血液含140gHb，則能攜帶O2188ml，其攜帶O2能力要比血漿溶解的量高81倍。若不是依賴Hb運送氧，單靠血漿溶解狀態(tài)的氧運輸，血液就得循環(huán)81次才能達(dá)到與Hb載體同等的運輸O2的能力，這是不現(xiàn)實的。 測定動脈血和靜脈血中存在的這種形式的O2含量及其差值，可以說明血液的O2運輸狀況。 血液中Hb并未全部與O2結(jié)合，如將血液與大氣接觸，因為大氣PO2為21.147kPa(159mmHg)，遠(yuǎn)高于肺泡氣的PO213.566kPa(102mmHg)，此時血液中所含的O2總量稱為氧容量，其中與Hb結(jié)合的部分稱為氧結(jié)合量，氧結(jié)合量的多少決定于Hb量的多少。 Hb與O2可逆結(jié)合的本質(zhì)及解離程度主要取決于血液的PO2。血液與不同的PO2的氣體接觸，待平衡時，其中與O2結(jié)合成為HbO2的量也不同，PO2越高，變成HbO2量就越多，反之亦然。血液中HbO2量與Hb總量(包括Hb和HbO2)之比稱為血氧飽和度： 血氧飽和度=HbO2/(HbHbO2) 若以PO2值為橫座標(biāo)，血氧飽和度為縱座標(biāo)作圖，求得血液中HbO2的O2解離曲線，稱為HbO2解離曲線。血氧飽和度達(dá)到50時相應(yīng)的PO2稱為P50。P50是表明Hb對O2親和力大小或?qū)2較敏感的氧解離曲線的位置。P50正常參考值為3.54kPa。 影響O2運輸?shù)囊蛩?pH值：當(dāng)血液pH值由正常的7.40降至7.20時，Hb與O2的親和力降低，氧解離曲線右移，釋放O2增加。pH上升至7.6時，Hb對O2親和力增加，曲線左移，這種因pH值改變而影響Hb攜帶O2能力的現(xiàn)象稱為Bohr效應(yīng)。反應(yīng)式如下： PCO2：PCO2對O2運輸?shù)挠绊懪cpH作用相同，一方面是CO2可直接與Hb分子的某些基團(tuán)結(jié)合并解離出H+： 也可以是CO2與H2O結(jié)合形成H2CO3并解離出H+： 上述兩方面因素增加了H+濃度，產(chǎn)生Bohr效應(yīng)，影響Hb對O2的親和力，并通過影響HbO2的生成與解離，來影響O2的運輸。 溫度：當(dāng)溫度升高時，Hb與O2親和力變低，解離曲線右移，釋放出O2；當(dāng)溫度降低時，Hb與O2結(jié)合更牢固，氧解曲線左移。 2，3二磷酸甘油酸（2，3-DPG）：2，3-DPG是紅細(xì)胞糖酵解中2，3-DPG側(cè)支循環(huán)的產(chǎn)物。2，3-DPG濃度高低直接導(dǎo)致H的構(gòu)象變化，從而影響Hb對O2親和性。因為脫氧hb中各亞基間存在8個鹽鍵，使Hb分子呈緊密型（taut或tenseform，Tform，）即T型，當(dāng)氧合時（HbO2），這些鹽鍵可相繼斷裂，使HbO2呈松馳型（relaxedform,Rform）即R型，這種轉(zhuǎn)變使O2與Hb的結(jié)合表現(xiàn)為協(xié)同作用（coordination）。Hb與O2的結(jié)合過程稱為正協(xié)同作用（positivecooperation），當(dāng)?shù)谝粋€O2與脫氧Hb結(jié)合后，可促進(jìn)第二O2與第二個亞基相結(jié)合，依次類推直到形成Hb(O2)4為止。第四個O2與Hb的結(jié)合速度比第一個O2的結(jié)合速度快百倍之多。同樣，O2與Hb的解離也現(xiàn)出負(fù)協(xié)同作用，反應(yīng)式如下： 上式表明，H+、2,3DPG或CO2等物質(zhì)濃度的變化對Hb氧合作用有相同的影響，其中任一物質(zhì)濃度的變化都將影響Hb的R型與T型之間的平衡，從而改變Hb與O2的親和力，反應(yīng)式如下： （二）CO2的運輸 血液中CO2的存在形式有三種，即：物理溶解；HCO3結(jié)合；與Hb結(jié)合成氨基甲酸血紅蛋白（HbNHCOO3）。CO2在血液中的這三種存在形式，實際上也是其三種運輸方式。動脈血中CO2含量比靜脈血低，二者之差為2.17mmol/L，與O2恰好相反。因為組織細(xì)胞代謝過程中產(chǎn)生的CO2自細(xì)胞進(jìn)入血液的靜脈端毛細(xì)血管，使血漿中PCO2升高，其大部分CO2又?jǐn)U散入紅細(xì)胞，在紅細(xì)胞內(nèi)碳酸酐酶（carbonicanhydrase，C.A）的作用下，生成H2CO3，再解離成H+和HCO3形式隨循環(huán)進(jìn)入肺部。因肺部PCO2低，PO2高，紅細(xì)胞中HCO3H+H2CO3CO2H2O的方向生成CO2，并通過呼吸排出CO2到體外。紅細(xì)胞中一部分CO2以R-NHCOO形式運送，約占CO2運輸總量的13-15，溶解狀態(tài)運送的CO2僅占8.8。 組織缺O(jiān)2時，糖酵解加強(qiáng)，致使紅細(xì)胞中2，3-DPG增加，降低了Hb與O2的親和力，使HbO2在組織中釋放出更多的O2，以適應(yīng)機(jī)體的需要。CO2可以通過H+參與Bohr效應(yīng)，還直接與Hb結(jié)合形成HbNHCOO，有助于穩(wěn)定T型構(gòu)象，并在運輸CO2中起有一定作用。 （三）PO2、PCO2、pH、2，3-DPG對Hb運輸氣體的影響 血紅蛋白除作為O2及CO2的運載體外，還控制CO2運輸過程中H+量的多少，作為緩沖CO2產(chǎn)生的H2CO3中起有重要的作用。H2CO3的60是在Hb運載O2及CO2過程中釋放出H+，進(jìn)而成為弱堿以完成緩沖H2CO3的作用，即： 上式表明，Hb與O2或CO2發(fā)生的反應(yīng)互相協(xié)調(diào)，并通過Bohr效應(yīng)恰當(dāng)?shù)靥幚砹藖碜訡O2的H+，使pH值衡定在很狹小的范圍。這一過程稱為CO2的等氫（isohydric）運輸，如圖（5-6）所示。 圖5-6 O2和CO2的等氫運輸 二、血液pH值及其運算 （一）溶液pH值 人體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)都是在體液中進(jìn)行，不少化學(xué)反應(yīng)受體液酸堿度的影響。任何溶液都有酸堿度，即使純水也是一種微弱的電解質(zhì)，因為純水中亦有一小部分的水分子電離成H+和OH保持電離平衡，不管H+濃度與OH濃度如何改變，H+與OH的乘積仍等于水的離子積常數(shù)Kw。也就是說，向純水中加酸時，H+濃度增加多少倍，則OH濃度就降低多少倍；反之，向純水中加堿時，H+濃度降低多少倍，則OH濃度就增加多少倍。所以，對某種水溶液，只要知道H+濃度就必然可以求出OH濃度。習(xí)慣上采用H+濃度來表示溶液的酸堿度，純水H+濃度為110-7mol/L，血液H+為3.9810-8mmol/L。由于H+濃度太低，丹麥索楞遜于1909年首先使用H+濃度的負(fù)對數(shù)來表示溶液的酸堿度，稱為pH值； pH=-lgH+ 用pH值表示溶液或血液酸堿度使用方便。 溶液pH值可利用比色法（如pH試紙）和電位法（如酸度汁）進(jìn)行測定，前者一般可準(zhǔn)確到0.2-0.3pH，后者精確度一般可達(dá)0.01-0.02pH單位。 （二）血液pH值及運算 血液pH之所以能恒定在較狹窄的正常范圍內(nèi)，主要是體內(nèi)有一整套調(diào)節(jié)酸堿平衡的措施。首當(dāng)其沖的是血液的緩沖作用。血液緩沖體系很多，以血漿中HCO3/H2CO3體系最為重要，因為：HCO3的含量較其它緩沖體系高；HCO3濃度與H2CO3濃度比值為20:1，緩沖酸的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)比緩沖堿的能力大，這是血漿中其它緩沖對無法比擬的；HCO3與H2CO3的濃度易于調(diào)節(jié)。 血液pH主要是由HCO3/H2CO3緩沖對所決定，據(jù)H-H公式運算： pH=pKalgHCO3/H2CO3 式中pKa值為6