利用碱过剩诊断酸碱平衡失调

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近100年来，临床医生一直在努力准确评估酸碱失衡并揭示相关机制。量化酸碱失衡的三种最常用的三种方法是：基于肾和肺酸碱相互作用的生理学方法、基于强离子和pH变化相关的弱离子的物理化学方法（也称为Stewart方法）、基于对代谢酸碱状态变化的量化的碱过剩方法。在急性病治疗情况下用于创伤患者评估的预后标志物中，标准碱过剩是研究最广泛的预后标志物之一。尽管大多数商用血气分析仪在全球范围内提供标准碱过剩，但许多医生并未意识到其相关性以及如何使用该标记物。

 要了解标准碱过剩（SBE）的发展，应该熟悉20世纪50年代和60年代酸碱评估的历史。1952年，哥本哈根暴发了一场毁灭性的脊髓灰质炎疫情。在4个月内约3000例患者住院，大多数人被送往大型传染病医院。大约345名患者患有延髓脊髓灰质炎，这会影响呼吸和吞咽肌。当流行病开始时，只有一种酸碱平衡的实验室检测：血液中的二氧化碳总浓度。由于无法测定二氧化碳分压（Pco2），医生认为高二氧化碳（或碳酸氢盐 ）值是不明原因的碱中毒，而不是慢性呼吸性酸中毒。在疫情高峰期，1个月内31例患者中有27例死亡。

随后医院召开了会议，麻醉医生Ibsen注意到明显的二氧化碳潴留引发血液产生高水平碳酸氢盐，这些数据并不说明出现不明原因的碱中毒。根据Ibsen之前的经验，一例患有破伤风的儿童接受了箭毒治疗并通过气管切开术人工通气，他推断人工通气可能有助于脊髓灰质炎患者。在布莱丹医院，Ibsen使用人工球囊通气治疗一例12岁女孩，她的肢体瘫痪并且发绀、呼吸急促。在进行气管切开术后，她通过带气囊的气管导管成功通气。随后，招募了1500名医学和牙科学生为布拉格达医院的脊髓灰质炎患者提供通气，进行了总共165,000小时的通气支持，最终挽救了约100例患者的生命。

哪些患者适合进行支持性通气主要基于血液中Pco2的测量。当地公司提供了一个小型pH计，使用Henderson-Hasselbalch方程，根据pH和碳酸氢盐，可以使用图表推断Pco2，这预示着一个新的临床酸碱时代即将到来。1958年，为了找到评估酸碱状态代谢成分的简单方法，来自哥本哈根的Astrup和SiggaardAndersen在检查人体血液滴定结果后提出了碱过剩的概念。他们的想法源于1948年Singer和Hastings提出的全血缓冲的基础概念，用于描述酸碱平衡的代谢紊乱。缓冲碱被认为是血浆中弱酸（缓冲）阴离子的总和，包括血红蛋白、血浆蛋白、磷酸盐和碳酸氢盐。血液碱过剩被认为是独立于呼吸成分以及可替代血浆碳酸氢盐的测量。碱过剩是需要在1L体外完全氧合的全血中加入强酸的量（mmol/L），使样品恢复到标准条件（pH 7.40，Pco2 40 mmHg，温度37℃）。根据定义，在这些标准条件下的碱过剩为0mmol/L。

碱过剩被认为是酸碱平衡非呼吸成分的第一准确指数。然而，由Schwartz和Relman领导的一个美国专家组质疑碱过剩的有效性，导致所谓的“跨大西洋酸碱争论”。他们认为，由于在体内血浆与组织间液相连，缓冲能力有限，因此血液样本在体外获得的血浆碱过剩是不准确的。Siggaard-Andersen通过估算每升50克的血红蛋白浓度来回答这一挑战，这将降低体外血液样本明显的缓冲能力。该策略提供了现在称为标准碱过剩的评估，反映了血红蛋白作为细胞外液中缓冲剂的作用。根据所使用的算法，标准碱过剩计算为30~50 g/L，这基本上是细胞外液中血红蛋白浓度的估算值（血红蛋白浓度的1/3）。与此不同的是，美国专家提出了六步法来计算Pco2或碳酸氢盐水平的变化（表1），并支持从化验单中去除碱过剩的数据。尽管如此，大多数血气仪仍然提供标准碱过剩，并且在全世界的临床研究和实践中广泛使用。

表1.标准碱过剩（SBE）或碳酸氢盐（HCO3-）水平显示的酸碱失衡的继发（“代偿”）反应

*根据列出的算式，对于动脉二氧化碳分压（PaCO2）或SBE代偿反应以及PaCO2或HCO3-代偿反应，预计在原发性酸碱失衡中会有一些变化。如果对原发过程的代偿反应超出预期范围，则可以诊断混合性紊乱（例如，如果计算的SBE或HCO3-大于或小于预测，则可以诊断呼吸性酸中毒合并代谢性碱中毒或酸中毒的情况）。呼吸性酸中毒和呼吸性碱中毒的代偿性反应是代谢性的，代谢性酸中毒和代谢性碱中毒的代偿反应是呼吸性的。要将PaCO2的值从毫米汞柱转换为千帕斯卡，除以7.5006。 Δ符号表示“改变”。

 碱过剩的命名可能令人困惑（表2）。术语“碱过剩”用于临床实践，但可用的血气装置计算标准碱过剩（SBE），也称为细胞外液碱过剩（BEECF），或血液碱过剩（BEB）。化验单显示BEECF、BEB或两者都有。因此，国家临床实验室标准..建议使用通过单一算法计算标准碱过剩的装置，并注意标准碱过剩不应与血碱过剩混淆。文献中另一个流行的术语是碱缺乏，它是碱过剩的负面形式，计算为-1×SBE或-1×BEB. 术语“碱缺乏”和“碱过剩”通常可互换使用，但应该认识到，在代谢性酸中毒的患者中，6mmol/L的碱缺乏等于-6mmol/L的标准碱过剩。由于血气仪不提供碱缺乏，因此本综述使用标准碱过剩。为了计算标准碱过剩，常用的市售动脉血气分析仪使用的算法根据制造商略有不同，但主要基于VanSlyke方程（表2）。

 表2.碱过剩（BE）的术语和方程式