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電中和定律

體液中，帶負(fù)電荷的陰離子總量必須與帶正電荷的陽(yáng)離子總量相等，從而保持電中性，稱為電中和定律。也就是說(shuō)，無(wú)論是細(xì)胞外液還是細(xì)胞內(nèi)液，它們各自所含的正、負(fù)離子總濃度（mmol/L）必須相等。這是體液內(nèi)電解質(zhì)平衡的特點(diǎn)。電解質(zhì)在體液中以離子狀態(tài)存在，絕大多數(shù)并不是以化合物狀態(tài)出現(xiàn)。體液是個(gè)大化學(xué)反應(yīng)池（chemical reaction pool）,這些陰、陽(yáng)離子在池內(nèi)不停地活躍忙碌著，為的是使電解質(zhì)平衡，從而保持電中性，但它們多數(shù)互不結(jié)合。如血漿中陽(yáng)離子為150mmol/L（=153mEq/L），則陰離子也必須是150mmol/L（=153mEq/L）。因而它們都能各自保持靜電平衡，亦稱為電中性。

陰、陽(yáng)兩種離子在任何情況下，彼此間保持平衡。當(dāng)其中某一項(xiàng)離子因病理情況升高或降低時(shí)，另一項(xiàng)離子即作相應(yīng)的調(diào)整，繼續(xù)保持陰陽(yáng)離子的平衡。酸堿物質(zhì)實(shí)質(zhì)也是一種電解質(zhì)，即H 帶正電荷，OH帶負(fù)電荷，也必須遵循電中性原理。電解質(zhì)平衡和酸堿平衡間的相互關(guān)系，可用Gamble圖來(lái)說(shuō)明（圖6-4），這是對(duì)血漿電中和定律的圖解。血漿中主要陽(yáng)離子是Na （142mmol/L）、K 、Ca2 、Mg2 等，使陽(yáng)離子總量達(dá)到150mmol/L；主要陰離子是CI（104mmol/L）,其次是HCO3-（24mmol/L）、蛋白質(zhì)，還有磷酸鹽、硫酸鹽和殘余的有機(jī)酸（乳酸鹽、丙酮酸鹽等），其陰離子總量為150mmol/L。陰陽(yáng)離子經(jīng)常彼此間保持平衡，其調(diào)整也遵循一定的規(guī)律。

（1）緩沖堿（BB）是碳酸氫和蛋白質(zhì)的總和，即24 17=41mmol/L。因此，緩沖堿是酸堿平衡和電解質(zhì)平衡之間相連接的橋梁，根據(jù)電中和定律，陰離子總量和陽(yáng)離子總量相等，如果殘余陰離子的量正常，則：

BB（緩沖堿）=Na -CI-

殘余陰離子=血漿陽(yáng)離子 -（CI- BB）

血漿HCO3=血漿陽(yáng)離子 -（CI- Pr- 殘余陰離子）

血漿K Ca Mg2 ≈殘余陰離子≈10~11mmol/L

在臨床上，為了迅速判斷酸堿平衡的動(dòng)向，只要將測(cè)知的血漿Na 減去Cl-，便可初步判斷非常接近的BB（緩沖堿）數(shù)值，BB的計(jì)算值小于42mmol/L時(shí)，初步提示有代謝性酸中毒存在。

（2）根據(jù)電中和定律引導(dǎo)出的陰離子間隙（AG）是判斷代謝性酸中毒的另一重要指標(biāo)之一，特別是對(duì)混合性酸堿失調(diào)的鑒別診斷具有重要價(jià)值。陽(yáng)離子與陰離子以mmol/L.表示時(shí)，其總量在血漿中相等，保持電中性。即：

AG=(Na K ) - (HCO3 - CI -)

因K 在血漿中濃度很低，對(duì)AG的影響較小，故將上式改寫為：

AG= Na - (CI - HCO3 )

AG=未測(cè)定陰離子（unmeasured ation,UA)-未測(cè)定陽(yáng)離子(unmeasuredcation, UC)

組成UA和UC的任何一個(gè)部分及Na 、HCO3-、CI-的改變均可影響AG值。

陰離子間隙的診斷意義在于提示是否有代謝性酸中毒的存在，不論pH是正常，還是高于正常，只要AG大于16mmol/L，則初步提示合并高AG型代謝性酸中毒，因此在臨床上計(jì)算陰離子間隙具有實(shí)用意義。

（3）電中和定律可幫助判斷低氯血性堿中毒和高氯性酸中毒。低氯血癥時(shí)，CI的下降必然伴隨陽(yáng)離子（主要是Na ）的下降，或其他陰離子（主要是HCO3-）的升高，或伴Na 減少同時(shí)HCO3-升高，因此在低氯血癥，由于CI原發(fā)性下降，可使HCO3-代償性增加，并且兩者的變化幅度幾乎相同，其特點(diǎn)是[ΔCI-]=[ΔHCO3-]。結(jié)果易合并低氯性堿中毒或低氯性堿中毒合并低鈉血癥。相反，代謝性堿中毒時(shí)，易合并低血氯，這也是根據(jù)電中性原理，CI-與HCO3-為細(xì)胞外液的主要陰離子，二者互相消長(zhǎng)，血HCO3-升高時(shí)，血CI-繼發(fā)性下降。高氯血癥還可引起酸中毒。

（4）陽(yáng)離子Na 升高或降低時(shí)，必導(dǎo)致陰離子也隨之升高或降低。低鈉血癥時(shí)，若AG不變，HCO3-或CI-相應(yīng)減少，或兩者同時(shí)相應(yīng)地減少，以達(dá)到陰陽(yáng)離子總和相等。相反。當(dāng)輸入含鈉溶液，血Na 即升高，此時(shí)陰離子HCO3-；也相應(yīng)增加，以保持陰陽(yáng)離子平衡。

陰離子間隙

根據(jù)電平衡定律，帶負(fù)電荷的陰離子總量必須與帶正電荷的陽(yáng)離子總量相等。此定律適用于所有機(jī)體各間區(qū)的陰離子和陽(yáng)離子，以保持電中性。陰離子間隙（Anion Gap，AG）的計(jì)算法是常規(guī)檢測(cè)的陽(yáng)離子總數(shù)減去常規(guī)檢測(cè)的陰離子總數(shù)，其計(jì)算公式為：

AG=(Na K ) - (HCO3- CI-)

因K 在血漿中濃度很低，對(duì)AG的影響很小，所以通?？珊?jiǎn)化為下式表示：

AG = Na -(HCO3- CI -)

此時(shí)，AG的正常值為12±4mmol/L（K 不計(jì)算在內(nèi)）。目前AG公式（上式）更常用。根據(jù)當(dāng)?shù)嘏R床實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用的方法不同，其平均值也可能不同。AG是血清[Na ]和血清[CI-]加上血清[HCO3-]總和之間的差異通常用靜脈血總CO2來(lái)衡量。故實(shí)際上，其陰離子間隙均以下面公式計(jì)算：

AG=Na - (CI - CO2)

此時(shí)，AG的正常值也為12±4mmol/L。本書中自始至終，使用上式計(jì)算。在常規(guī)的電解質(zhì)檢測(cè)中，陰離子間隙的經(jīng)典計(jì)算法僅基于三種電解質(zhì)：Na ，CI-和HCO3-（或血清CO2）。

靜脈血總CO2值和[HCO3-]值的臨床應(yīng)用

盡管本書的重點(diǎn)是敘述動(dòng)脈血液氣體分析，但是常規(guī)的血清電解質(zhì)檢查，特別是用其來(lái)計(jì)算陰離子間隙的電解質(zhì)時(shí)，測(cè)得的[HCO3-]值常不是用動(dòng)脈血而是用靜脈血測(cè)得的總[CO2]值。后者是指所有游離的和結(jié)合的CO2，包括溶解的CO2、碳酸、氨基甲酸鹽和[HCO3-]，其中[HCO3-]占總量的近95%，因此，用總[CO2]值可以很好地估計(jì)血漿[HCO3-]，而且，在用靜脈血測(cè)血電解質(zhì)時(shí)，可以常規(guī)一起進(jìn)行檢測(cè)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)靜脈血中的[HCO3]作為血清電解質(zhì)的組成。

通常，靜脈血[HCO3-]比動(dòng)脈血計(jì)算[HCO3-]高2～4mmol/L（見(jiàn)表）。在用靜脈血進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，需要注意的是，暴露在空氣中標(biāo)本的CO2的丟失主要是由于血標(biāo)本的離心延遲及檢測(cè)分析開(kāi)始時(shí)紅細(xì)胞中的乳酸導(dǎo)致HCO3-分解。如果標(biāo)本能夠及時(shí)離心并儲(chǔ)存在4℃的環(huán)境，則基本可避免CO2丟失。為了減小靜脈血和動(dòng)脈血的這種差別，通過(guò)將患者手或肘的采血部溫暖到45℃，并持續(xù)10分鐘，這樣能顯著提高靜脈血的流速，靜脈血便在體內(nèi)動(dòng)脈化。

表動(dòng)脈血和靜脈血的正常值范圍

項(xiàng)目	單位	正常值范圍
		動(dòng)脈血	靜脈血
PCO?	mmHg	35~45	41~51
HCO??(或血清CO?)	mmol/L	22~26	23~28
BE(剩余堿)	mmol/L	-2~ 3	-2~ 3
Anion Gap(AG)	mmol/L	10~20	10~20

由于靜脈血清電解質(zhì)比動(dòng)脈血?dú)飧１粰z測(cè)，血清CO2常常是潛在酸堿平衡紊亂的第一線索。計(jì)算出的動(dòng)脈血[HCO3-]可能與直接測(cè)得的靜脈血CO2（[HCO3-]）不同的主要原因有：①動(dòng)脈血和靜脈血通常是在不同時(shí)間采集的，患者的酸堿平衡狀態(tài)在這一時(shí)間內(nèi)可能發(fā)生一些變化；②抽靜脈血時(shí)放置止血帶可造成短暫的乳酸酸中毒，可能使靜脈血HCO3-降低；③采靜脈血時(shí)，可能存放在與空氣接觸的敞開(kāi)試管，故丟失了部分?jǐn)U散掉的CO2等。此外，靜脈血的正常pH比動(dòng)脈血低0.02~0.03，即靜脈血的pH正常值為7.32~7.42，而動(dòng)脈血的pH正常值為7.35~7.45。靜脈血的正常PCO2值比動(dòng)脈血高5.7mmHg（即PvCO2=46mmHg,PaCO2=40mmHg）。靜脈血的正常PO2值為40mmHg，而動(dòng)脈血為80~100mmHg。在計(jì)算陰離子間隙時(shí)不僅可使用靜脈值的[HCO3-]（即CO2），而且還應(yīng)該注意其檢測(cè)技術(shù)，因?yàn)槠銩G的正常值是可以變化的，有的低于正常值（<11mmo/L）。

陰離子間隙（AG）的臨床意義

（1）確定和區(qū)分代謝性酸中毒及其類型：可以根據(jù)AG值，將代謝性酸中毒分為高AG型代謝性酸中毒和正常AG型（高氯血性）代謝性酸中毒。不論pH是否高于正常值，目前多認(rèn)為AG值大于16mmo/L就可以考慮為高AG型代謝性酸中毒（依據(jù)實(shí)驗(yàn)室的不同略有差異）。陰離子間隙（anionGap，AG）是臨床判斷高AG型代謝性酸中毒的重要指標(biāo)，也可用于對(duì)伴有高AG型代謝性酸中毒的混合性酸堿失衡的鑒別。如果AG值>30mmol/L，則100%被生物化學(xué)證實(shí)為有機(jī)酸酸中毒，若AG值為20~30mmol/L則提示酸中毒的可能性很大。

高AG型代謝性酸中毒多由乳酸酸中毒、酮癥酸中毒和尿毒癥酸中毒或進(jìn)食某些像水楊酸、甲醇和乙烯乙二醇等代謝毒物引起。正常AG型代謝性酸中毒通常為堿丟失，在腎臟或胃腸道丟失大量的堿引起，而不是酸的增加。

（2）AG值對(duì)判斷存在高AG型代謝性酸中毒的各種混合性酸堿平衡紊亂具有重要意義：有時(shí)盡管發(fā)生代謝性酸中毒，但由于某種原因血清HCO3-濃度正常，從而掩蓋了其代謝性酸中毒的存在，此時(shí)，AG是診斷高AG型代謝性酸中毒的唯一線索。例如，有些慢性呼吸性酸中毒合并代謝性酸中毒，前者因PaCO2,明顯升高，較易診斷，但后者可因呼吸性酸中毒代償而HCO3-高于正?；騂CO在正常范圍，此時(shí)，只有升高的AG值可作為判斷代謝性酸中毒的有力佐證。AG值對(duì)判斷混合性酸堿平衡紊亂，尤其是診斷三重性酸堿失衡具有重要意義。

（3）除了代謝性陰離子增高以外，藥物或化學(xué)性陰離子升高（水楊酸鹽中毒、大劑量羧芐西林鈉鹽治療、甲醇或乙烯乙二醇中毒等）也可引起AG值升高。

（4）嚴(yán)重低蛋白血癥需要校正AG值后再判定。AG值<6mmol/L時(shí)，可判定為AG值降低。AG值降低的原因中，實(shí)驗(yàn)室誤差是常見(jiàn)的原因，但并非唯一原因，有些潛在性疾病可引起AG值降低，例如低白蛋白血癥、陽(yáng)性免疫球蛋白增加，后者多見(jiàn)于多發(fā)性骨髓瘤等。因此在臨床上AG<6mmol/L是診斷多發(fā)性骨髓瘤的一個(gè)參考指標(biāo)。低白蛋白血癥是導(dǎo)致AG降低的常見(jiàn)原因，因?yàn)檎G中75%~90%由白蛋白構(gòu)成。有些潛在性疾病如低白蛋白血癥（如肝硬化、腎病綜合征）、副蛋白血癥（如多發(fā)性骨髓瘤）等表現(xiàn)為AG降低，這種低AG有時(shí)可以掩蓋高AG代謝性酸中毒，因此也應(yīng)加以校正。血液pH正常時(shí)，所有的血清蛋白質(zhì)電荷呈負(fù)性，參與陽(yáng)離子的平衡。白蛋白是血清中最豐富的蛋白質(zhì)，具有較高的電荷密度，每個(gè)分子約有18個(gè)負(fù)電荷，占正常AG的75%。白蛋白正常值為4.0（3.5~5.0）g/dl。當(dāng)白蛋白降低時(shí)，可引起AG值降低，所以可用校正的陰離子間隙來(lái)判斷“血清白蛋白正?！睍r(shí)的AG值。因?yàn)槊拷档?g/dl血漿白蛋白含量，可使血漿陰離子間隙（AG）降低2.5mmol/L。故血清白蛋白降低時(shí)校正的AG（AG corr）為：

AG corr（mEq/L）=AG測(cè)定值 [2.5×（4.0-測(cè)得血清白蛋白）g/dl]上式中4.0為白蛋白的正常值（平均，g/dl），2.5為每降低1g/dl白蛋白時(shí)的AG降低值mmol/L。AG corr>16mmol/L時(shí)，可提示合并高AG代謝性酸中毒。

每增加1g/dl血漿白蛋白含量，可使血漿陰離子間隙（AG）升高2.5mmol/L。故血清白蛋白增加時(shí)校正的AG（AG corr）為：AG corrmmol/L=AG測(cè)定值-[2.5 ×（測(cè)得血清白蛋白-4.0）g/dl]AG corr＞16mmol/L時(shí)，可提示合并高AG代謝性酸中毒。

（5）分析與判斷AG值時(shí)，須注意分析Na 、CI-和HCO3-的精確測(cè)定值和相互關(guān)系：通常情況下，AG值升高且HCO3-降低時(shí)，才能明確判定為高AG型代謝性酸中毒：這是因?yàn)榘措娭泻投桑?em>ΔAG=deltaHCO3，故在AG升高時(shí)，HCO3-勢(shì)必降低。但在混合性酸堿失衡時(shí)，雖然存在高AG型代謝性酸中毒，但HCO3-可能不一定降低。通常，氯離子變化不影響AG值：根據(jù)電中和定律，當(dāng)高氯性代謝性酸中毒時(shí)，[Cl-]↑=[HCO3-]↑；而在低氯性代謝性堿中毒時(shí)，[CI-]↓=[HCO3-]下，故[CI-]變化對(duì)AG值無(wú)影響（圖6-5）。使用AG值分析時(shí)，一定要排除實(shí)驗(yàn)室誤差并結(jié)合臨床進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

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