新生儿酸碱平衡

 

酸碱平衡

 

  酸碱平衡是身体内最重要的动态平衡机制，人体的内环境必须有适宜的酸碱度才能维持机体正常的代谢和生理功能，正常生理状态下，血液的pH值维持在7.35～7.45，即为酸碱平衡。酸碱平衡对于机体功能的稳定非常重要，如果平衡紊乱，机体细胞就不能正常工作。身体仅仅能够在短时间内耐受小范围的酸碱平衡偏差，如果时间长了，很细微的平衡紊乱都可以导致严重的代谢改变和致命的功能变化。

一、pH值

（一）定义

1．液体的酸碱度通常用pH值来表示。pH值是指每1升液体内氢离子含量的负对数，用来反映液体的酸碱度。

2．PH值的改变是溶液中氢离子（Hydrogen ion，H⁺ ）浓度的改变。酸释放氢离子，溶液里含有氢离子越多，溶液的酸度就越强。

3．正常血液的pH值为7.35～7.45，婴儿为7.36～7.47，新生儿偏酸，为7.30～7.45。

（二） 意义

1. PH值降低，表示体内含酸太多，可发生功能紊乱，pH值低于6.9，可危及生命。

2. PH值升高，表示体液变得过碱，可发生功能紊乱，pH值高于7.8，可危及生命。

3．细胞代谢持续向体内释放酸性物质，这些酸性物质必须排出体外以防止体液变得过酸。

二、动脉血气分析

1．血气分析指应用气体分析技术对血液中物理溶解的气体成分进行测定及分析，以评估血液输送气体及肺换气功能状态，表示细胞外液的酸碱状态。

2．动脉血中二氧化碳分压 (PaCO₂) 用来代表酸碱平衡的呼吸指标，碳酸氢根 (HCO₃^-) 含量代表酸碱平衡的代谢（肾脏）指标。pH值代表酸碱平衡调节后的结果。

三、酸碱平衡的稳定

（一）新生儿酸碱平衡的特点

1．按体重的比例，新生儿代谢率是成人的2倍，因此就会产生2倍于成人的酸性产物。

2．新生儿肾脏功能要到满月时才趋于完善。新生儿通过尿液浓缩将血浆渗透压浓缩1.5倍，而成人可将血浆渗透压浓缩3～4倍。所以新生儿有酸中毒的趋势。

3．身体内酸碱平衡的稳定是靠缓冲系统、呼吸系统和泌尿（肾脏）系统三个重要调节机制来完成的。

（二）缓冲系统

1．缓冲系统是体液内快速的化学反应体系，是机体维持酸碱平衡的第一道防线。每一个缓冲系统都包含一种在体液过碱时释放氢离子的弱酸，和一种在体液过酸时结合氢离子的碱。这样，改变的pH值可以很快在缓冲过程中被中和。

2．最重要的缓冲系统为碳酸氢盐系统（在细胞外液）、磷酸盐缓冲系统（在细胞内液）、血红蛋白缓冲系统（在红细胞内）和蛋白缓冲系统（在细胞内液和血管内）。

3．碳酸氢盐缓冲系统的组成成份是碳酸氢根 (HCO₃^-) 和碳酸 (H₂CO₃) ，是细胞外液化学平衡方程式的两个部分。碳酸氢根可以中和过多的酸，当酸性物质过多时（例如：乳酸），碳酸氢根结合酸性物质释放出的氢离子，产生碳酸，然后经过碳酸酐酶的作用分解为二氧化碳和水，二氧化碳通过呼吸系统排出。其公式为HCO₃^-+H⁺⇌ H₂CO₃→（碳酸酐酶）CO₂+H₂O。反之当细胞外液酸过少时，碳酸氢盐缓冲系统的碳酸释放氢离子，其公式为H₂CO₃⇌HCO₃^-+H⁺。

（三）呼吸系统的调节

1．呼吸系统是维持机体酸碱平衡的第二道防线。细胞不断产生并释放二氧化碳(carbon dioxide，CO₂)，二氧化碳与水(H₂O)结合产生碳酸(H₂CO₃)。通过呼吸，肺有效的排出二氧化碳（CO₂），呼吸系统由此而调节了体内碳酸的含量。

2．呼吸系统是排出二氧化碳的唯一渠道，通过增加呼吸的深度和频率来调节酸碱平衡。

3．当CO₂增加、pH降低时，呼吸加快来排出较多的CO₂，当静脉血液经过肺毛细血管时，CO₂向外扩散到肺部然后被呼出，使血酸度降低，pH升高。

4．当CO₂减低、pH升高时，呼吸减慢来保留较多的CO₂，当静脉血液流经肺毛细血管时，较少的CO₂向外扩散到肺部，使较多的CO₂进入动脉血管，血液酸度增加，pH降低。

(四) 肾脏的调节

1．肾脏的调节是机体维持酸碱平衡的第三道防线。肾脏可以排出除了碳酸（从肺呼出）以外的酸性物质。细胞在代谢过程中持续产生并释放代谢性酸性物质，肾脏将这些代谢性酸排出体外。肾脏的调节较为缓慢，但更加有效。

2．当呼吸系统代偿不能平衡pH值、血液中代谢性酸开始累积时，肾脏开始增加尿液中酸的排泄来解决问题。

3．肾脏通过H⁺-Na⁺离子交换，来控制尿液的pH值。血液中代谢性酸不足时，肾脏减缓对酸的排泄。

4．血液pH降低时，肾小管分泌H⁺到尿液内，同时从尿液中将Na⁺重新吸收回血液（H⁺-Na⁺离子交换），从而使尿pH降低，血液pH升高到正常水平。

5．肾脏也用产生碳酸氢钠的方式来补充过度丢失的碱不足。

（五）酸碱平衡紊乱的代偿

1．发生酸碱平衡紊乱时，机体的生理反应是维持pH在正常或者是接近正常的水平，称为代偿或代偿性酸碱平衡紊乱。如果经过代偿pH仍不正常（＜7.35或者＞7.45），即为失代偿。

2．呼吸性酸碱平衡紊乱是由于体内PCO₂的改变而引起，代谢性酸碱平衡紊乱是由于体内血浆HCO₃^- 水平的改变而引起。

3．代谢性酸碱平衡紊乱主要由肾脏调节碳酸氢盐来代偿，呼吸性酸碱平衡紊乱主要由肺改变通气来代偿。肺的代偿比肾的代偿快。但如果原发病没有纠正，无论是肺还是肾脏，都不可能使pH值完全正常。

四、血气分析

血气分析通常是指使用动脉采集的血液标本（arterial blood gases，ABG）对一组特定的项目进行检查，用来评价肺功能和酸碱平衡状态。也有使用毛细血管的血液标本（Capillary blood gas，CBG）检测血气分析。血气分析是评价酸碱平衡紊乱的重要工具，它可以帮助诊断酸碱平衡紊乱，区分酸中毒或者是碱中毒，鉴别是呼吸性或者是代谢性，认识氧和的问题，并反映患儿对治疗的反应。

（一）血气分析检查的项目

1．酸碱度（pH） 测量血浆中H⁺的浓度。

2．二氧化碳分压（PaCO₂） 表示是否有充足的肺通气功能。

3．碳酸氢盐（HCO₃^-） 表示肾脏保留和排出碳酸氢盐的能力。

4．剩余碱（BE） 表示缓冲剂的浓度，即碳酸氢盐的浓度。正值表示碱剩余或者酸缺乏；负值表示碱缺乏或者酸过剩。

5．氧分压（PaO₂） 表示血液中氧气浓度。毛细血管血液标本PaO₂没有临床意义。

（二）血气分析的正常范围         

1．正常新生儿动脉血气分析的数值为 pH7.30～7.45，PaCO₂35～45mmHg，PaO₂ 50～70mmHg，HCO₃ ^- 19～26mmol/L，平均24 mmol/L ，BE±2～5。

2．pH和PaCO₂是直接从标本里测量的数值，碳酸氢盐（HCO₃^-）是血气分析仪计算出来的。动脉血标本PaO₂直接反映动脉氧气含量，但与酸碱平衡没有直接关系。

（三）血气分析的解读

1．首先要查看pH值是否正常，pH＜7.30表示酸中毒，pH＞7.45表示碱中毒。

2．评价呼吸部分，即PaCO₂。查看PaCO₂是正常、降低(＜35mmHg) 或是升高(＞45mmHg)，如果PaCO₂有改变，问题的来源可能是呼吸性的，然后要观察PaCO₂的改变是否与pH值的改变相符。

3．评价代谢部分，即HCO₃^-。查看HCO₃^-是正常、降低（＜22mmol/L）或升高(＞27mmol/L)，如果HCO₃^–有改变，问题的来源于可能是代谢性的。

4．检查氧合指标，氧分压（PaO₂）。PaO₂反映了机体从肺接收氧气的功能，是判断有无缺氧及缺氧程度的客观指标，正常值波动范围较大，与年龄有关。新生儿一般为50～80 mmHg，查看PaO₂正常、降低(<50mmHg) 或是升高(>80mmHg)，据此有助于确定给患儿供氧多少。

5．是否代偿。

（1）若HCO₃^-、pH和PaCO₂三个数值都在正常范围内，仅表示血气分析数值正常，不代表患儿一定正常。

（2）当PaCO₂和HCO₃^-两者都有明显改变时，其中一项是引起pH改变的原始原因，另一项则是机体对于平衡紊乱代偿的结果。

（3）pH正常表示血气分析正常或是机体代偿平衡的结果。

（4）经过机体代偿，pH会在正常范围内，但会有HCO₃^-或者PaCO₂不正常。如果HCO₃^-不正常，则为代偿性代谢性酸碱平衡紊乱；PaCO₂不正常，则为代偿性呼吸性酸碱平衡紊乱。

（5）如果pH值低或高，则表示没有代偿或失代偿，源于代谢和/或呼吸性、酸或碱中毒。

五、酸碱平衡紊乱

（一）呼吸性酸中毒

呼吸的生理机制包括下列三种基本要素：通气、灌注和扩散，这三个要素中任何一个功能衰竭或是受到影响都可导致呼吸性酸中毒。

1．病因 

（1）中枢神经系统疾病和中枢神经抑制。

（2）肺部疾病和气道梗阻。引起早产儿呼吸性酸中毒最常见的原因是肺泡通气减少，即呼吸窘迫综合征（respiratory distress syndrome，RDS），不能排出足够的CO₂，因此引起血液pH值降低。

2．病理生理

（1）肺通气降低，CO₂增加，CO₂与水结合产生碳酸（H₂CO₃）。碳酸增多致血液pH值下降。

CO₂+H₂O→H₂CO₃→H⁺+HCO₃^-

血气分析：PaCO₂＞45mmHg，pH＜7.30

（2）pH降低时，红细胞中2，3-二磷酸甘油(2,3-DPG)增加，血红蛋白释放氧气，变化后的血红蛋白呈强碱性，结合游离H⁺。

血气分析：动脉血氧饱和度值降低。

（3）PaCO₂继续升高，CO₂在组织和体液中积聚，包括脑脊液和延髓的呼吸中枢。CO₂+H₂O→H₂CO₃→H⁺+HCO₃^-，增加的CO₂和H⁺刺激呼吸中枢，呼吸频率增快，排出更多的CO₂，可使pH恢复到正常范围。此代偿表现为呼吸频率增加，呼吸表浅。

代偿后血气分析：PaCO₂降低，pH升高。

（4）如果失代偿，持续增加的CO₂和H⁺ 最终会导致脑血管舒张、脑血流增加，最后引起脑水肿并抑制中枢神经系统，表现为嗜睡或易怒，烦躁不安，呕吐、生命体征改变，体温不稳定、呼吸减慢、变浅等。

3．临床处理 重点在于改善通气，目的在于降低PaCO₂，使pH恢复到正常范围。

（1）氧气和呼吸支持，依病情给予鼻导管、氧罩供氧或持续气道正压通气（CPAP）、呼吸机辅助通气。

（2）治疗呼吸系统的原发病。

（3）水、电解质、营养的管理。

（4）支气管扩展剂。

（5）胸部物理治疗。

（6）抗生素。

4．预后 如果治疗成功，PaO₂、PaCO₂、pH可恢复并维持在正常范围。根据原发病的状况，避免了潜在的器官损伤。临床症状得到改善。

（二）代谢性酸中毒

代谢性酸中毒定义为由于碱丢失过多、酸产生过多或排出减少而导致不正常的低碳酸氢根水平，HCO₃^-＜18mmol/L和pH＜7.35；在出生后第1天剩余碱缺少＞5mmol/L，以后＞4mmol/L。

1．病因

（1）酸性物质产生过多：先天性氨基酸、有机酸和碳水化合物代谢性疾病，缺氧、低氧血症引起无氧代谢所致的乳酸性酸中毒（呼吸窘迫综合征、先天性心脏病、PDA、败血症、贫血、窒息等）。

（2）酸性物质排出减少：急性肾功能衰竭、肾毒性药物的应用、急性肾小管坏死、休克等。

（3）细胞外液碳酸氢根的丢失：见于早产患儿肾脏发育不成熟不能有效保留碳酸氢根；肾小管坏死致近曲小管重吸收减少；严重的腹泻或肠道引流。

2．病理生理

（1）H⁺开始聚集时，细胞内液和细胞外液的化学缓冲剂（血浆碳酸氢根和蛋白质）开始与之结合来缓冲这些酸（H⁺），此时可无症状。

（2）没有与缓冲剂结合的过多的H⁺使PH值降低，刺激大脑延髓的化学感受器，增加呼吸频率，使CO₂降低。PaCO₂下降使更多的H⁺与碳酸氢根(HCO₃^-)结合。此时，表现为呼吸急促。血气分析显示HCO₃^–＜18mmol/L，pH＜7.35，PaCO₂下降。

（3）如果肾功能正常，通过排泌过多的H⁺到肾小管来代偿持续存在的酸中毒。在肾小管内，H⁺被磷酸盐或氨缓冲，然后以弱酸的形式从尿中排泄。此时表现为尿液的酸性增加。

（4）每当一个H⁺分泌到肾小管，就有一个钠(Na⁺)和碳酸氢根离子(HCO₃^-)被重吸收到血液循环中。此时的血气分析表现为：HCO₃^-和pH恢复正常。

（5）细胞外液过多的H⁺通过细胞膜渗透到细胞内。为了维持细胞膜两侧的电极平衡，钾（K⁺）从细胞内流出到循环血流中（H⁺↔K⁺交换）。此时可表现为胃肠道症状（腹泻、呕吐、消化不良），肌肉无力，心动过缓。心电图有高钾的表现：T波高尖、PR间期延长和QRS宽大畸形。

（6）若代谢性酸中毒持续存在，H⁺离子内流造成血钾、钠和钙离子平衡紊乱，导致神经细胞兴奋性降低和进行性中枢神经抑制。此时表现为生命体征改变，体温不稳定，嗜睡，需要呼吸支持或可发生惊厥。

3．临床处理 治疗主要为改善症状和治疗原发病。

（1）治疗原发病。 

（2）呼吸支持。

（3）纠正严重的酸中毒（PH＜7.30，剩余碱缺乏＞7）：碳酸氢钠（NaHCO₃）缓慢静脉注射。

1）剂量：碳酸氢钠 (mmol)=BEx0.3x体重(kg)。

2）速度：静脉注射不超过1mmol/kg/min。

3）浓度：碳酸氢钠0.5mmol/ml，为高渗透压(900mOsm/L) 。

（4）在尚未给予适当的呼吸支持前，不要给予碳酸氢钠（NaHCO₃），否则会加重酸中毒。

（5）维持水、电解质和营养的平衡。

（6）必要时抗生素治疗。

4．目的 治疗的最终目的是使PaO₂、PaCO₂和pH恢复到正常范围内。

参考文献：

• M. Terese Verklan & Marlene Walden. Neonatal intensive care nursing  3^rd ed (M).  St. Louis, USA: Elsevier (USA); 2004.
• Kris Karsen. The S.T.A.B.L.E. Program learner’s manual. 6^th ed (M). Utah, USA  The S.T.A.B.L.E. Program; 2006.
• 国家卫生计生委权威医学科普项目传播网络平台/百科名医网：新生儿破伤风  O/L百度百科https://baike.baidu.com/item/%E6%96%B0%E7%94%9F%E5%84%BF%E7%A0%B4%E4%BC%A4%E9%A3%8E
•  Lee-Ellen C. Copstead, Jacquelyn L. Banasik.  Pathophysiology (M)  3^rd ed. Philadelphia,  PA USA. Elsevier Saunders. 2005.