实验性家兔酸碱平衡紊乱及其治疗

Experimental Acid-Base Disturbance and Treatment  in Rabbit

【实验前讲解】

一、目的要求

(1)复制急性酸碱平衡紊乱的动物模型，观察各型酸碱平衡紊乱时血气和酸碱指标及呼吸的变化。

(2)对急性代谢性酸中毒进行实验性治疗。

二、课堂提问及解答

（1）酸碱平衡紊乱的定义？

答：指由于各种原因引起的酸碱超量负荷或严重不足或调节机制障碍,而导致体液内环境酸碱度稳定性的破坏。

（2）反映酸碱平衡的常用指标及人体正常参考值？

答：

（3）单纯型酸碱平衡紊乱类型及原发性变化因素？

答：(1)  代谢性酸中毒：原发性H⁺↑或HCO3^-↓

    (2)  代谢性碱中毒：原发性H⁺↓或HCO3^-↑

    (3)  呼吸性酸中毒：原发性PaCO₂ 和 H2CO₃ ↑

    (4)  呼吸性碱中毒：原发性PaCO₂  和 H2CO₃↓

三、原理

体内酸碱超负荷或严重不足可导致体液内环境酸碱度稳定性破坏，随即机体动员代偿调节机制，血气、酸碱指标会随之发生改变。

四、重点和难点

重点：（1）动脉取血及其血标本抗凝、隔绝空气的保存方法；

（2）各种类型酸碱平衡紊乱动物模型复制方法；

（3）治疗代谢性酸中毒补碱量的计算方法：BE绝对值×体重公斤数×0.3＝所需补充碳酸氢盐的量（mmol），0.3是HCO₃^—进入体内分布的间隙，即体重×30% ，5%碳酸氢钠1ml＝0.6mmol。

     难点：分析血气和酸碱指标变化的临床意义，如PaO₂、PaCO₂、pH、AB、SB、BE、BB。

    五、观察指标

(1)血气和酸碱指标：动脉血pH、二氧化碳分压(PaC0₂)、氧分压(Pa0₂)、标准碳酸氢盐(SB)、实际碳酸氢盐 (AB)、缓冲碱(BB)、碱剩余或碱缺失(BE)。

(2)呼吸频率和幅度。

六、实验方法与步骤

1．手术和血标本检测

(1)动物麻醉与固定 ：家兔称重后，仰卧位固定于兔台，颈部和一侧腹股沟部备皮，用1％普鲁卡因作颈部和腹股沟部浸润麻醉。

(2)气管插管与动脉插管 ： ① 按常规方法分离暴露气管，在环状软骨下0.5～1cm处作倒“T”形切口，插入气管插管并固定。② 分离出一侧颈总动脉(长约2．5～3cm)，将其远心端结扎，近心端用动脉夹夹闭。在靠近远心端结扎线处，用眼科剪呈45°角向心方向剪开血管(约为颈总动脉直径的1/3)。将连接三通并充满 0.3％肝素的细塑料管尖端轻轻插入血管内，然后结扎固定。

(3) 分离股神经：在局麻下沿股动脉走行方向，切开股三角部皮肤，分离出一段股神经，从其下方穿线，以备疼痛刺激时用，切口用湿生理盐水纱布覆盖。

(4)取血预备 ：用1ml注射器吸取少量肝素生理盐水，将管壁湿润后推出，使注射器死腔和针头内都充满肝素，然后将针头刺入小软木塞以隔绝空气。

(5)取血：打开三通松开动脉夹，弃去最先流出的二三滴血液后，迅速去掉注射器上的针头立即插入三通取血0.3～0.5m1(注意勿进入气泡)。关闭三通，拔出注射器并立即套上原针头，以中指弹击注射器管壁20秒，使血液与肝素混合。取血后向三通内注入少量肝素，将血液推回到血管内，以防塑料管内凝血，然后将动脉夹仍夹于原处。检测各项血气和酸碱指标，作为实验前的正常对照值。

注意：隔绝空气和抗凝。

2．复制代谢性酸中毒并进行治疗

(1)经耳缘静脉注入12％的磷酸二氢钠溶液，剂量为5m1／kg体重。

(2)给药后l0分钟，经三通取血，检测各项血气和酸碱指标。

(3)根据注入酸性溶液后测得的BE值，按下式进行补碱治疗。

BE绝对值×体重(kg)×0.3＝所需补充碳酸氢钠的量(mmol)

(0.3是HC03ˉ进入体内分布的间隙，即体重×30％)。

5％碳酸氢钠lml＝0.6mmol

所需补充的5％碳酸氢钠m1数＝所需补充碳酸氢钠的mmol数／0.6

(4)经5％碳酸氢钠治疗后10min，取血并检测各项指标，观察是否恢复到接近正常水平。

   3．复制呼吸性酸中毒

待兔血气和酸碱指标基本恢复正常后，用止血钳完全夹闭气管插管上的乳胶管l～1.5分钟，此时可见血液呈紫绀色，兔因窒息而挣扎，立即取血测定血气和酸碱指标。取血后即刻解除夹闭，以免家兔因窒息而死亡。

   4．复制呼吸性碱中毒

(1)解除气管夹闭约10分钟，家免呼吸频率和幅度基本恢复正常后，取血检测各项血气和酸碱指标作为对照值。

(2)用生物信息采集处理仪对股神经进行疼痛刺激：①刺激输出选用连续方波，电压5伏，频率l0次／秒，②将输出的无关电极末端的鳄鱼夹夹住腹股沟部切口周围组织，刺激电极末端的蛙心夹夹住股神经，并使之稍离开周围组织，以防短路，③按刺激启动键，在显示器上可见输出的刺激波，家兔可因疼痛而尖叫，并伴有快速呼吸。当显示刺激15秒达时，停止刺激，随即取血测定血液酸碱指标。

(3)也可用皮球式简易人工呼吸器或人工呼吸机使家兔过度通气。

实验结束，待动物恢复10分钟后，可选做复制代谢性碱中毒或呼吸性酸中毒合并代谢性酸中毒继续进行实验。

   5．复制代谢性碱中毒

经耳缘静脉注入5％碳酸氢钠溶液3m1/kg体重，l0分钟后取血并检测各项血气和酸碱指标。

此时，血气和酸碱指标不会在短时间内恢复正常，故该兔不宜继续进行其他实验。

   6．复制呼吸性酸中毒合并代谢性酸中毒

(1)经耳缘静脉注入0.1％肾上腺素1m1/kg体重，造成急性肺水肿。待兔出现呼吸困难、躁动不安，发绀，气管插管内有白色或粉红色泡沫溢出时，取血测定血气和酸碱指标。

(2)兔死亡后，开胸观察肺脏变化(若未死亡，可静脉内注入空气致死)。结扎气管，取出两肺，可见肺体积明显增大，有出血、淤血、水肿，以下叶为重。此外，肺切面有白色或粉红色泡沫液体流出。

   七、注意事项

(1)取血时切勿进入气泡，否则影响血气和酸碱指标测定结果。

(2)取血前应让动物安静5分钟，以免因刺激造成的过度通气影响血气和酸碱指标。

开始实验……

【结果】（表格形式展示）

例：预期结果

【分析讨论】

   收集各组结果，提问：

1. 各型酸碱平衡紊乱模型是否复制成功？依据是什么？

复制成功。依据为血气和酸碱指标。

代酸：AB、SB、BB值均↓，BE负值↑，PH↓；PaCO₂↓（呼吸代偿后），AB<SB。

呼酸：PaCO₂↑，PH↓；AB、SB、BB值均↑（代偿后），AB>SB，BE正值↑。

呼碱：Pa CO₂↓， PH↑，AB＜SB；AB、SB、BB值均↓（代偿后），BE正值↑。

代碱：PH↑，AB、SB、BB值均↑，AB>SB，BE正值↑；PaCO₂↑（呼吸代偿后）。

2. 各型酸碱平衡紊乱的发生的原因和机制是什么？

代酸：

（1） 酸多(消耗HCO₃^-):

1）固定酸产生↑：乳酸酸中毒、酮症酸中毒

2) 酸的排出↓：严重肾衰→体内固定酸排出↓

                RTA ?型→集合管泌氢减少、H+在体内蓄积 

3) 外源性酸摄入过多：

4)高血钾：使细胞外H⁺ ↑, HCO₃^- ↓

（2）碱少:

1) HCO₃^-丢失↑：腹泻、肠瘘、肠道引流等含HCO₃^-的碱性肠液大量丢失。

2) HCO₃^-回收↓：RTA Ⅱ型→碳酸酐酶 活性↓，近端肾小管对HCO3-重吸收↓；

使用碳酸酐酶(CA)抑制剂，肾重吸收HCO₃^-↓

3) 血液稀释性HCO₃^-↓：大量输入G.S或N.S。  

呼酸：（1）通气不足：外呼吸障碍（呼吸中枢抑制、呼吸肌麻痹、呼吸道阻塞、胸廓病变、肺部疾患、呼吸机使用不当）

（2）通风不良：CO2吸入过多。

 代碱：

（1）酸少

1）经胃丢失H⁺↑：剧烈呕吐，胃液抽吸

2）经肾丢失H⁺↑：长期大量使用利尿剂: 速尿、噻嗪等； ADS：原发性醛固酮增多症；Cushing综合征

3）低钾血症: H⁺向细胞内转移, 低钾性硷中毒时，肾泌H+ ­，反常性酸性尿

4）肝衰时氨中毒

（2）碱多

1）大量输入含枸橼酸盐的库存血；

2）大量体液丢失

3）HCO₃^-代偿性↑:ADS↑,保Na⁺同时保HCO₃^-↑；纠呼酸时, 机械通气过快

 呼碱： 通气过度，CO2排出过多。

 3. 各型酸碱平衡紊乱的代偿机制是什么？

代酸：（1）血液的缓冲及细胞内外离子交换（H—K交换）；（2）肺代偿，H⁺↑、PH↓，刺激颈动脉体和主动脉体化学感受器，反射性引起呼吸中枢兴奋。几分钟后就出现呼吸增强（呼吸加深加快）。（3）肾代偿，排酸保碱。泌H⁺、泌NH₄⁺及回收HCO₃^-。

呼酸：主要靠血液非碳酸氢盐缓冲系统和肾代偿。

急性呼酸：细胞内外离子交换及细胞内缓冲。Hb缓冲体系：1）血中，H2CO₃→H⁺ + HCO₃^- ，H⁺ -K⁺交换入细胞内。 2）红细胞中，CO₂ + H₂O→  H2CO₃ →H⁺ + HCO₃^-，H⁺被Hb、Hb O₂缓冲，HCO₃^--cl^-交换入血浆。呈失代偿状态。

慢性呼酸：肾代偿。排H⁺，泌NH4⁺，重吸收NH4⁺。呈代偿，3-5天。

代碱：（1）肺代偿：H+浓度降低，呼吸中枢受抑制，呼吸变浅变慢，肺通气量减少，使PaCO₂或血浆H₂CO₃增高以维持HCO₃^-/ H₂CO₃的比值接近正常。数分钟出现。

（2）血液的缓冲及细胞内外离子交换：H⁺入细胞外，K⁺入细胞内。

（3）肾的代偿调节：需3-5天，泌H⁺， NH4⁺，保HCO₃^-。

呼碱：（1）细胞内外离子交换和细胞内缓冲作用（迅速）。① 血H₂CO₃下降，故HCO₃^-相对增高，10分钟后，H⁺从细胞内移至细胞外与HCO₃^-结合，使HCO₃^-下降， H₂CO₃回升。  ② 细胞内H⁺与细胞外Na+、K+交换；3）HCO₃^-进入红细胞，cl^- 和CO₂逸出红细胞，H₂CO₃回升。见于急性呼碱。

（2）肾代偿：肾小管上皮细胞代偿性泌H+、泌NH₃减少，H₂CO₃重吸收减少。见于慢性呼碱：

【结论】

1、注入12％的磷酸二氢钠溶液和5％碳酸氢钠溶液、夹闭气管、刺激股神经等可分别致代酸、代碱、呼酸和呼碱。

2、5％碳酸氢钠溶液可纠正代酸。

【思考题及参考答案】

1、 试设计急性代谢性碱中毒的治疗方案。

  （1）治疗基础疾病

（2）口服或静注等张或半张的盐水

（3）重度缺钾者补K+（KCl）

（4）严重碱中毒可酌情给予酸治疗，如缓慢静注0.1mol/L HCL

(5) 游离钙减少者补CaCl₂

（6）口服或静注碳酸酣酶抑制剂乙酰唑胺

2、  试述盐水反应性代谢性碱中毒为何只要口服或静注生理盐水即可治愈？

  （1）扩充了细胞外液容量，消除了“浓缩性碱中毒”成分的作用。

  （2）生理盐水含氯高于血浆，通过补充血容量和Cl^-使过多的HCO₃^-从尿中排出。

（3）使远曲小管液中Cl^-含量增加，使皮质集合管分泌HCO₃^-增强。

 

第二篇：病生实验：酸碱平衡紊乱

酸碱平衡紊乱

前言：

人体的代谢活动必须在适宜的体液内环境中进行，这种适宜的体液内环境就包括了适宜的酸碱度。人体血液PH值的正常范围是7.35-7.45。人要吃进酸性或碱性物质，细胞代谢本身也会产酸或产碱，人的PH值为什麽会维持在7.35-7.45这个范围之内呢？机体通过血液的缓冲作用、肺、肾的调节作用，以及细胞内外的离子交换等等，使PH值维持在正常范围之内。在疾病过程中，许多原因可以导致体内酸性或碱性物质过多，或者损伤了机体调节酸碱平衡的能力，从而造成了酸碱平衡紊乱。酸碱平衡紊乱包括了酸中毒和碱中毒：PH>7.45是碱中毒，PH<7.35是酸中毒。

造成酸碱平衡紊乱的原因很多，从2个大的方面来讲，就包括呼吸性和代谢性因素。PH的计算公式：呼吸性因素：指的是各种原因导致呼吸系统排出CO2过多或过少。如果CO2排出过少，使PaCO2升高而导致PH下降，就叫呼吸性酸中毒。如果CO2排出过多，使PaCO2降低而导致PH升高。代谢性因素：指的是各种原因导致HCO3-的增加或减少。如果原发性的HCO3-减少而导致PH下降，就叫代谢性酸中毒。如果原发性HCO3-减少而导致PH下降，就叫代谢性酸中毒。

上面所讲到的是单纯型酸碱平衡紊乱，此外还有混合型酸碱平衡紊乱。

讲以下测定的血气指标所代表的意义：PH、PaCO2、PaO2、tCO2、BE。

在这次实验课，我们要复制几个酸碱平衡紊乱的模型。大家思考一下，这几个酸碱平衡紊乱的动物模型各属于哪种类型的酸碱平衡紊乱？血液指标会有什麽样的变化？

实验目的：

1. 学会复制酸碱平衡紊乱的动物模型。

2. 根据酸碱平衡紊乱时血液酸碱指标的变化判断其类型。

实验操作：

1.称重

2.固定：背位交叉固定

先用玻璃丝系4个活扣，分别套在家兔的四肢上，上肢套在腕关节以上，下肢套在踝关节以上。2个同学，1个抓住两上肢，1个抓住两下肢，把兔子翻过来，使它腹面朝上（需要讲一下家兔伤人的地方）。先把下肢固定在兔台底端的金属框上，再把捆绑两前肢的玻璃丝在背位交叉后分别压住对侧的前肢，然后固定在兔台两侧的金属框上，最后用兔头固定器固定头部，适当调整一下固定器的高度，使家兔的颈部保持平直，有利于手术操作。

以下步骤中，3、4、5步是同时进行的。

3.剪毛：

手术部位是颈部和一侧腹股沟，把这两个部位的毛剪干净。

4.麻醉：

局麻，局麻药用1%的普鲁卡因，3ml左右皮下注射，边进针边打药，注意不要把普鲁卡因打到肌肉或血管里。颈部是沿着正中线进行麻醉，腹股沟部位沿着股动脉走行的方向进行麻醉。怎麽来分辨股动脉的走行方向呢？先在腹股沟内1/3与外2/3交点处摸到股动脉的搏动，再向下触摸股动脉的搏动。

5.气管插管：

颈部沿着颈正中线做一个长4-6cm的皮肤切口，逐层钝性分离皮下组织，暴露出颈部肌肉，分开颈部正中肌群就可以看到气管，小心地分离气管，穿一根线备用。在气管软骨环上剪一个横向的切口，插入气管插管，结扎固定，为了防止插管滑脱，把结扎线在侧管上绕一下，打结，防止插管脱出。

6.分离血管：

① 一侧的颈总动脉--监测血压。

翻开气管两侧的肌肉层，就可以看到颈总动脉，它被包在血管神经鞘里，颈总动脉的特点是搏动明显、粉红色、壁韧，很容易分辨。把颈总动脉小心分离出来，尽量游离得长一些，下面穿两根线备用。（迷走神经最粗，交感次之，减压神经最细）

②股动脉--放血，测定血气指标。

沿股动脉走行的方向做3-4cm长的皮肤切口，钝性分离皮下组织，可以看到由外而内依次是股神经、股动脉和股静脉，股动脉常常被股神经和股静脉遮住。把股动脉同股神经、股静脉分离开，尽量游离得长一些，下面穿两根线备用。

7.肝素化：从耳缘静脉注射肝素5ml/kg。

8.插管：

注意一定只有在形成动脉盲管以后才能进行动脉插管。结扎远心端，动脉夹夹闭近心端，用眼科剪在靠近远心端处剪开一个"V"形斜口。同学们考虑一下为什麽要尽量靠近远心端剪口？

还需要注意的几个细节问题：(1)动脉插管提前要用生理盐水通一下，看看有没有阻塞；(2)颈总动脉插管要充满生理盐水；(3)检查一下动脉插管的三通管要处在关闭的状态；(4)插管前用生理盐水湿润一下，使管壁润滑；(4)结扎线要是湿的,而且第一个结一定要打紧。

插管完成以后，为了防止插管滑脱，我们可以把结扎线顺着插管的方向捋直，用胶布把它们固定在一起，再把插管固定在兔头固定器上。

9.描记一段正常的血压曲线，大约2分钟左右。

10.取血：用1ml注射器吸取少量肝素，将管壁湿润后推出，使注射器死腔和针头内部充满肝素，然后将针头刺入软木塞以隔绝空气。从股动脉放血弃去前4、5滴后，迅速去掉注射器上的针头，立即把注射器插入三通活塞，取血0.3-0.5ml。关闭三通活塞，拔出注射器并立即套上针头，转动注射器30秒，使血液与肝素混合。

11.利用血气分析仪测定各项指标。

12.分组实验：

(1) 经耳缘静脉注入NaH2PO4(5ml/kg)，给药速度不要太快，10分钟后，取血测定各项指标。

(2) 经耳缘静脉注入NaHCO3(3ml/kg)，给药10分钟后，取血测定各项指标。

(3) 用止血钳完全夹闭气管插管上的乳胶管1-1.5min，立即取血测定各项指标。

(4) 将气管插管上的乳胶管与人工呼吸器相连，进行人工被动过度通气3-5min，立即取血测定各项指标。

结果讨论：

1. NaH2PO4(5ml/kg)

本模型为代谢性酸中毒(AG增高型)。耳缘静脉给予NaH2PO4 (5ml/kg)进入血液后，

H2PO4-→HPO42-+H+,H++HCO3-= H2O+ CO2。所以原发性的变化是HCO3-的减少，PH降低，属于代谢性酸中毒。HPO42-在体内蓄积，使未测定的阴离子增加，AG增大。

在代谢性酸中毒时，机体如何进行代偿呢？因为我们是在给药10分钟后取血，所以血液的缓冲系统和肺脏能发挥代偿作用。其他象肾脏、细胞内外离子交换还来不及发挥代偿作用。[H+]↑，可以刺激外周和中枢化学感受器兴奋，使呼吸加深加快，通气量增加，CO2排出增加，[H2CO3]↓，使PH值维持在正常范围之内。如果这种代偿作用不能使PH值维持正常的话，PH<7.35,就发生了失代偿性的酸碱平衡紊乱。 指标的变化：PH↓,SaO2,PaCO2↓, PaO2↑,tCO2↓,BE绝对值增加。

2. NaHCO3(3ml/kg)

本模型为代谢性碱中毒。耳缘静脉给予NaHCO3(3ml/kg)进入血液后，直接增加了体内HCO3-的浓度，PH增加。血液中的H+进行缓冲。

代谢性碱中毒时主要依靠肺和肾脏进行代偿。但是由于肾脏代偿出现的时间比较晚，所以只有肺脏的代偿。

[H+]↓，呼吸中枢抑制，呼吸变得浅而慢，通气量↓，PaCO2继发性↑，[H2CO3]↑，PaO2↓。 指标的变化：PH↑,SaO2,PaCO2↑, PaO2↓,tCO2↑,BE绝对值↓。

3. 夹闭气管插管

呼吸道阻塞使CO2排出障碍，导致原发性PaCO2↑，[H2CO3]↑，PH↓。

此时由于呼吸功能障碍，肺脏失去代偿作用，肾脏还来不及代偿。主要依靠细胞内外离子交换和细胞内缓冲：H2CO3→H++ HCO3-，H+通过H+/K+交换进入细胞内，被细胞内的缓冲系统缓冲；使血浆[HCO3-]有所↑。血浆中CO2的进入红细胞内，被红细胞内的缓冲系统缓冲，与Cl-发生交换，进入细胞外，使血中[HCO3-]有所↑。

但是这种交换和缓冲非常有限，[HCO3-]↑很少，机体常常会失代偿。

血气指标的变化：PH↓,SaO2,PaCO2↑, PaO2↓,tCO2↑,BE绝对值变化不大。

4. 呼吸机

人工呼吸机通气过度，使CO2排出↑，导致原发性PaCO2↓，[H2CO3]↓，PH↑。此时肺和肾不能代偿，仅靠细胞内外离子交换和细胞内缓冲。

血气指标的变化：PH↑,SaO2,PaCO2↓, PaO2↑,tCO2↓,BE绝对值变化不大。