Stewart-Fencl血气判断方法对危重症患者代谢性酸碱失衡的诊断价值

吴树彬，李春华，任宪凤，赵 晶★

（1.中日友好医院手术麻醉科，北京 100029；2.新疆生产建设兵团医院麻醉科，乌鲁木齐 830002）

阴离子间隙（anion gap，AG）与碱剩余（base excess，BE）是临床常用的酸碱平衡判断方法，但它们无法解释血浆非碳酸氢盐缓冲系统异常在代谢性酸碱失衡中的作用[1，2]，尤其是对于酸碱重度紊乱的危重症患者。血浆中最重要的缓冲系统是碳酸氢盐缓冲系统，非碳酸氢盐缓冲系统主要包括血浆蛋白[3]，主要指清蛋白（albumin，Alb）和无机磷[4]（inorganic phosphate，Pi），在机体表现为非挥发性弱酸。低蛋白血症在危重症患者中非常常见，由于其对酸碱平衡的影响，可能会混淆对酸碱数据的传统解释。

另一种酸碱平衡判定方法，它基于Stewart-Fencl 酸碱化学理论[5]，综合考虑了血浆中的碳酸氢盐与非碳酸氢盐缓冲系统。本文拟通过分析危重症患者的酸碱数据，比较3 种方法检测代谢性酸碱失衡的能力。

1 资料与方法

1.1 纳入与排除标准

回顾分析2018年4月～12月在中日友好医院CCU、肺移植科、SICU 治疗的重症心衰、ARDS、脓毒症、多脏器衰竭患者及创伤患者的酸碱数据。排除标准包括动脉血气分析与生化检测数据不全的患者。

1.2 AG 计算公式

AG 使用（[Na＋]＋[K＋]）－（[Cl－]＋[HCO3－]）计算。

1.3 Stewart-Fencl 酸碱化学判断方法

Stewart-Fencl 方法认为人体的酸碱平衡取决于3 个独立变量[5]，即PCO2、强离子差（strong ion difference，SID）和弱酸总浓度（total weak acids，ATOT）。SID 是指血液中所有的强阳离子与强阴离子的差值。机体非挥发性弱酸主要包括Alb 和Pi，ATOT 为未解离的弱酸浓度与已解离弱酸生成的弱酸根浓度之和。这3 个变量中，任何一个变量异常则会引起相应的酸碱失衡。根据这个方法，酸碱失衡的分类可见于表1。对于SID，其在人体中正常值为40～44mmol/L，其值越大，越偏碱，反之则偏酸。SID 计算方法可参考相关文献[6，7]。

表1 酸碱失衡的分类

1.4 统计学方法

使用SPSS 22.0 软件进行统计学分析。根据Q-Q 图结果，确定连续变量是否为正态分布。计量资料采用±s 表示，计数资料采用例数（%）表示。计量资料组间比较若满足正态性和方差齐性，采用方差分析，多重比较采用Bonferroni 法，检验水准（α’＝0.05/比较次数）；否则使用非参数检验，多重比较采用Nemenyi 检验。计数资料采用χ2检验或Fisher 精确概率法，多重比较采用Boferroni法或卡方分割。

2 结果

2.1 酸碱数据概况

在178 例动脉血气分析样本中，正常血气样本有11例，单纯呼吸性酸碱失衡15 例，152 例患者存在代谢性酸碱失衡。表2 是152 例重症患者的酸碱数据，主要包括动脉血气分析、生化检测及根据这些结果的导出数据。

表2 重症患者的血浆酸碱变量（n＝152）

2.2 3 种方法判断代谢性酸碱失衡

在152 例患者中，122 例BE 值存在异常，但不能确定是否存在混合型酸碱失衡。AG 法主要用于判断代谢性酸中毒，对于代谢性碱中毒的诊断能力有限。有16 例样本AG≥16mmol/L，说明发生了机体固定酸水平升高的代谢性酸中毒；有70 例AG 值正常，但[Cl－]明显增高，说明存在高氯性酸中毒。Stewart-Fencl 法可判断145 例患者存在代谢性酸碱失衡，对于判断代酸或代碱有明显优势。表3 是3 种血气判断方法的比较，与BE 组和Stewart-Fencl 组比较，AG 组pH 值和[HCO3－]明显较低。Stewart-Fencl 组[Alb]显著低于AG 组，与BE 组无统计学差异。在诊断代谢性酸碱失衡方面，Stewart-Fencl 组明显高于AG 组与BE 组。

表3 不同方法判断代谢性酸碱失衡的比较

2.3 复杂代谢性酸碱失衡的判断

表4 选择了BE 与[HCO3－]在正常范围内的患者，用BE 值法或AG 法难以判断酸碱失衡，数量约为总病例的1/6。这些患者酸碱指标表面看起来正常，使用Stewart-Fencl 方法则可以发现酸碱失衡。低SID 的酸化效应（由[Cl-]↑或血浆稀释导致，可见于93.3% BE 与93.9%[HCO3-]在正常范围内的患者）被代偿或低蛋白血症（100%见于酸碱数据看起来正常的患者）的碱化效应所掩盖。低氯性碱中毒（分别为40.0%和30.3%）被血液稀释或高磷酸血症代偿。在13.3%BE 正常的患者，AG明显升高。Stewart-Fencl 方法不但可以判断酸碱失衡，还可以揭示代谢性酸碱失衡的原因。

表4 BE 与碳酸氢根正常的酸碱失衡患者

3 讨论

从上述临床实例可以看出，根据PCO2、ATOT和SID 独立变量的变化，可以直接、定量解释和评估酸碱失衡。而用于综合评估的数据（pH、PCO2、Alb 和Pi，以及Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-）都可由动脉血气和血清生化检测获取。

一般情况下，使用基于血浆[HCO3-]的AG 法和BE 法可以满足临床判断的需求，因为机体主要的缓冲物质就是H2CO3-HCO3-。但是，对于危重症患者，其它缓冲物质常常出现明显下降（表3），比如Alb，即使在血浆[HCO3-]正常情况下，也会对酸碱指标产生影响。因此，使用AG 法与BE 法，对于重症患者，常出现漏判的情况[8]（表3 和表4）。

使用基于碳酸氢根的AG 方法，观察到的情况表明，在[HCO3-]正常时，AG 正常不代表没有酸碱紊乱[9]。当考虑到低蛋白血症的影响时[10]，使用使用校正的AG，则会发现这些病例AG 数值变大，可以发现某些隐匿的酸中毒，从而提高诊断酸碱失衡的能力。研究者的数据也反面印证了这一点，在30 例BE 正常的患者中，AG 法只能发现13%的患者发生了代谢性酸中毒（表4）。另外值得强调的是，即使AG 对于诊断代谢性酸中毒有一定优势，但在诊断代谢性碱中毒方面存在天然缺陷[11]。

本研究数据表明，BE 会漏判严重的代谢性酸碱失衡。在30 例BE 正常的患者中，28 例SID 明显降低，这些酸中毒主要来源于血液稀释、高氯性酸中毒。BE 未诊断出酸碱失衡的主要原因在于低Alb 的碱化效应掩盖了低SID 导致的酸中毒。在低Alb 的情况下，BE 法不适用于判断酸碱失衡的原因如下。

BE 一直被认为SID 与其正常值的差值[12，13]，然而，只有当血浆非碳酸氢盐缓冲系统（Alb 和Pi）浓度正常时，这才是正确的。不满足这个条件时，必须校正“正常SID”的参考状态。这就是BE法所做的[12]：BE=0 的情况下，存在低蛋白血症时，校正后的SID 被认为是正常的；与低蛋白血症相比，在血清[Alb]恢复至正常水平时，BE 值必须较前降低，才能满足PCO2=40mmHg 条件下pH=7.40，这也是BE=0 的唯一定义；[Alb]的变化不被认为是酸碱异常[12]。然而，这样校正（降低）SID 可能存在3 种不同的机制：高氯血症、[XA-]升高或血液稀释（表1）。Wilkes 认为[14]，在低Alb 血症时，可通过增加血浆[Cl-]降低SID，这是肾脏对低蛋白血症的代偿机制；他的结论是基于91例ICU 患者的223 次酸碱变量测量结果。尽管本研究的样本量相对较少，却未发现血清[Alb]与[Cl-]存在明显相关性。原因可能是大多数ICU 患者中，许多常规干预措施会改变血浆[Cl-]，其程度可能会超过肾脏对该阴离子的调节范围（例如，利尿剂、抽吸胃液、柠檬酸血制品的输血、静脉输入营养液、大量输注NaCl 溶液）。

本研究的局限在于纳入样本量较小，尤其是BE 值与[HCO3-]处于正常范围，但存在代谢性酸碱失衡的重症病例，这部分重症病例是重症医学需要关注的群体，因此，未来需要纳入更多样本，进一步系统评估Stewart-Fencl 方法在危重症患者代谢性酸碱失衡中的应用价值。

低蛋白血症在重症患者中普遍存在，使用传统的BE 法和基于血浆HCO3-的AG 法判定可能出现漏判。在血浆[Alb]低于正常范围时，AG 可能错失或低估代谢性酸中毒。Stewart-Fencl 方法提高了复杂性代谢性酸碱失衡的诊断率，而且对酸碱失衡的病因有提示作用。