Кислотно-щелочной баланс

Кислотно-щелочной баланс поддерживается сложным взаимодействием многих систем органов, включая мозг, легкие, почки и печень. Несмотря на свою важность, физиология кислотно-щелочного метаболизма кажется непопулярной темой в медицине из-за ее сложности и сбивающего с толку одновременного использования различных понятий и терминов. Точная и своевременная интерпретация кислотно-щелочного расстройства может спасти жизнь, но постановка правильного диагноза может оказаться сложной задачей. Изложение симптомов в учебниках может ускорить диагностику и лечение, но в клинической практике многие области неопределенности остаются на ранних и даже поздних стадиях заболевания. Анамнез и физикальное обследование могут дать важные ключи к диагностике кислотно-основных расстройств, но очевидные клинические признаки часто отсутствуют, а интеграция лабораторных параметров в клиническую картину имеет основополагающее значение для постановки диагноза кислотно-основных расстройств. К счастью, важные кислотно-щелочные результаты часто доступны в течение нескольких минут в условиях стационара.

История оценки pH и текущие вопросы, касающиеся ее оценки.

Даже сложные кислотно-основные случаи могут быть правильно оценены с помощью обычных результатов определения электролитов и газов артериальной крови, при этом концентрация Hþ, выраженная в виде pH, находится в центре оценки. Несмотря на важность, существует много проблем с оценкой pH. Концентрация Hþ требует точного регулирования, потому что влияет на деятельность почти всех ферментных систем и другие метаболические процессы в организме. По сравнению с другими ионами концентрация H2O в сыворотке чрезвычайно низка. При нормальной концентрации H2O около 0,00004 ммоль / л концентрация натрия, наиболее заметного катиона в плазме, примерно в 3,5 миллиона раз выше. Термин pH был введен Соренсеном (1868–1939), чтобы избежать необходимости писать много нулей в статье об активности ферментов. Отрицательный логарифм (основание 10) концентрации гемоглобина позволил получить меньшие и более управляемые числа. Электрометрическое измерение концентрации ионов водорода было открыто Вильгельмом Оствальдом в Лейпциге около 1890 года и термодинамически описано его учеником Вальтером Нернстом, используя концепцию осмотического давления Ван'т-Гоффа вместе с концепцией ионизации Аррениуса оба из которых были формализованы в 1887 году. Первое точное измерение pH крови было приписано в 1912 году Хассельбалху и Лундсгаарду, которые использовали водородный электрод с плазмой. Тем не менее, pH не представлял особого клинического интереса до эпидемии полиомиелита в Копенгагене в 1952 г. Только по мере того, как измерения pH стали более точными, стало очевидно, что физиологическое регулирование pH было чрезвычайно точным в нормальных условиях, требуя точности измерения, которая в некоторых случаях все еще недосягаема. Например, теперь мы знаем, что изменение pH спинномозговой жидкости вокруг медуллярных респираторных хеморецепторов на 0,001 единицы изменяет дыхательную минутную вентиляцию примерно на 2,5% и изменяет уровень артериального PCO2 на 1 мм рт. pH не является точной концентрацией pHþ, но отражает фактор активности. Это представляет собой тенденцию ионов водорода взаимодействовать с другие компоненты раствора, которые влияют на считывание электрического потенциала с помощью pH-метра. Однако pH остается непонятной переменной, потому что это нелинейное преобразование концентрации Hþ - логарифма обратной величины. Таким образом, большинство врачей не осведомлены о зависимости концентрации H2O от изменений pH. Например, снижение pH с нормального значения 7,4 до 7,2 приводит к увеличению концентрации H2O на 60% с 40 до 63 нмоль / л. Организм обладает большой способностью переносить тяжелые уровни ацидоза. От pH 7,40 (40 нмоль / л) до тяжелого ацидоза pH 6,70 (175 нмоль / л) концентрация H2 увеличивается в 4 раза, приращение, которое невозможно переносить с другими ионами, такими как натрий или калий. Таким образом, диапазон pH, совместимый с жизнью, примерно от 6,9 (0,126 ммоль / л Hþ) до 7,6 (0,025 ммоль / л Hþ), относится к очень небольшим различиям в концентрации H2O ниже 0,13 ммоль / л.

Биологические жидкости можно рассматривать как разбавленные водные растворы. В чистой воде небольшая диссоциация выражается в реакции: H2O HþþOH; по сути, это гидроксоний вместо Hþ: 2H2O $ H3OþþOH. Концентрация H2O в чистой воде составляет 55 ммоль / л, а [Hþ] и [OH] 10 7 или менее. Влияние температуры на pH крови было установлено в 1948 году: снижение на 0,015 единицы на градус Цельсия. В клинических условиях потенциальное влияние преаналитической температуры на обработку и хранение образцов, вероятно, невелико. Хранение образца при 0 до 60 минут не показало никакого влияния на pH, тогда как хранение образца при 22 градусах показало значительное снижение через 30 минут в одном исследовании.

Референсные значения газов артериальной крови должны основываться на пациентах, которые характерны для в целом здорового населения. В то время как pH является краеугольным камнем кислотно-щелочной оценки, эталонное значение для нормальной популяции, к удивлению, не установлено.

Газы артериальной крови

Лабораторная оценка кислотно-основных нарушений включает измерение газов артериальной крови, электролитов сыворотки (или плазмы), лактата, осмоляльности и результатов мочи. Высокий уровень качества на протяжении всего процесса тестирования имеет решающее значение для предоставления врачам надежных лабораторных данных, но, к сожалению, многие ошибки остаются нераспознанными. При рассмотрении всех ошибок, о которых сообщается в клинических лабораторных условиях, преаналитическая фаза ответственна за более чем две трети из них. Например, даже минимальные пузырьки воздуха влияют на pO2 и pCO2.Раннее исследование показало, что загрязнение воздуха пузырьками газа, относительный объем которых составлял 0,5–1% или более от жидкости в устройстве для сбора, может быть источником значительной ошибки. Другое исследование, проведенное в отделении интенсивной терапии, показало, что 40% проб газов артериальной крови содержат пузырьки воздуха или пену.

Своевременная обработка образцов крови является критическим преаналитическим этапом для получения надежных результатов по газам артериальной крови из-за диффузии газов через стенки пробирок для забора крови и продолжающегося метаболизма в крови, который может изменять значения газов в крови во время между взятием пробы и анализом. В одном исследовании с участием 100 пациентов с легочными заболеваниями парциальное давление кислорода и углекислого газа и уровень насыщения кислородом гемоглобина были проанализированы в образцах артериальной и капиллярной крови. Парные измерения образцов артериальной крови были выполнены в течение 15 минут и через 60 минут после отбора и сравнивались. pO2 и значения sO2 в образцах капиллярной крови в пластиковых пробирках были значительно выше, чем в стеклянных пробирках (в килопаскалях: pO2 8,50 ± 1,98 против 7,89 ± 2,00 и sO2 89,66 ± 11,04 против 88,23 ± 11,22, p <0,01, соответственно).

Значения pCO2 в крови существенно не повлияли. Если в прошлом стеклянные пробирки были обычными устройствами для сбора газов артериальной крови, то сегодня пластиковые устройства используются преимущественно из соображений безопасности, но утечка газа через пластиковый материал устройств вероятна. Идеальным устройством для забора проб артериальной крови является самонаполняющийся пластиковый одноразовый шприц объемом 1, 3 или 5 мл, предварительно заполненный небольшим количеством лиофилизированной соли гепарина. Лейкоциты крови продолжают потреблять кислород со скоростью, которая зависит от температуры хранения, времени хранения и начального уровня парциального давления кислорода в образце крови. В шприцах было принято замораживать образцы газов крови, собранные в стеклянные шприцы, немедленно, чтобы замедлить скорость метаболизма лейкоцитов и минимизировать снижение уровня кислорода. В отличие от полипропилена и других полимерных материалов, из которых изготовлены пластиковые шприцы, стекло непроницаемо для газов. Институт клинических и лабораторных стандартов (CLSI) рекомендует не замораживать пластиковые шприцы, а хранить их при комнатной температуре до тех пор, пока кровь не будет проанализирована в течение 30 минут после забора. На уровни кислорода и углекислого газа в крови, сохраняемой при комнатной температуре в течение 30 минут или меньше, это минимально влияет, за исключением случаев повышенного количества лейкоцитов или тромбоцитов. Кровь, взятая для специальных исследований, включая альвеолярно-артериальные градиенты давления кислорода или исследования «шунта», должна быть проанализирована в течение пяти минут после сбора. Если время задержки (более За 30 мин) до предполагаемого анализа рекомендуется использовать стеклянные шприцы с хранением в ледяной воде. Шприцы от разных производителей представляют собой еще один источник вариабельности в анализе газов крови, поскольку шприцы разных марок, предназначенные для анализа газов крови или нет, могут влиять на качество лабораторных тестов. Поэтому стандартизация методов сбора является обязательной.

Для практических целей для оценки в отдельных случаях используются эталонные значения pH (7,40), PaCO2 (40 мм рт. Ст.), HCO3 (24 ммоль / л) и SBE (0 ммоль / л). Четыре основных кислотно-щелочных нарушения рассматриваются как простые кислотно-основные нарушения: респираторный ацидоз, респираторный алкалоз, метаболический ацидоз и метаболический алкалоз. Несмотря на некоторые ограничения, вторичный

ответы при кислотно-основных расстройствах математически предсказуемы. В ответ на метаболические кислотно-щелочные нарушения изменения частоты дыхания развиваются быстро, и стабильное состояние PaCO2 достигается в течение нескольких часов. При стойких респираторных нарушениях адаптация почек развивается медленно, и требуется от двух до пяти дней, чтобы концентрация бикарбоната в плазме достигла нового стабильного уровня. Изменение дыхания называется «острым» или «хроническим» в зависимости от того, соответствует ли вторичное изменение [HCO3] прогнозам. Смешанные кислотно-основные расстройства диагностируются, когда вторичный ответ отличается от ожидаемого.

Есть многочисленные ограничения относительно точности вторичного кислотно-основного ответа. Уравнения вторичного отклика, поскольку они записаны, создают ложное впечатление, что они очень точны. Это неверно, потому что ранее существовавшие значения пациента обычно недоступны, и клиницисты фактически «угадывают» эти значения с помощью своих лабораторных эталонных значений. Кроме того, широко используемые расчеты вторичного ответа на изменение кислотно-основного статуса были адаптированы из исследований 1960-х годов на людях и собаках и основывались на более старом оборудовании. По сравнению с людьми у здоровых собак часто наблюдается хроническое респираторное заболевание. алкалоз (артериальный pCO2, 22,6–34,5 мм рт. ст .; бикарбонат, 14–22 ммоль / л; SBE, –12–1,6 ммоль / л), поэтому его применимость к людям является предположительной. Кроме того, исследования хронических респираторных заболеваний у людей редки. В исследовании 76 парализованных пациентов, находящихся на ИВЛ, различие между острым и хроническим респираторным алкалозом было трудным, когда артериальный

pCO2 было выше 25 мм рт. Более того, существуют противоречивые данные о хроническом респираторном ацидозе , а величина респираторного ответа при метаболическом ацидозе значительно различается в разных исследованиях. Кроме того, само существование вторичной гиперкапнии в ответ на метаболический алкалоз является спорным.

Выводы

Лабораторные параметры имеют решающее значение для диагностики кислотно-основных нарушений. Лабораторные данные должны быть оценены в соответствии с клинической картиной пациента. Вместе с клинической информацией и знанием ограниченности данных в большинстве случаев должно быть несложно установить этиологию кислотно-щелочного нарушения, но, к сожалению, существует много предостережений. При рассмотрении всех ошибок, зарегистрированных в клинических лабораторных условиях, более двух третей приходится на преаналитическую