酸塩基平衡 2つのアプローチ
慈恵
ICU勉強会
2015/01/27 児島千里
Tradi0onal
•
酸の定義
(acid:acidus=sour taste)
1880年代~ Arrhenius「酸とは水に溶けたときにH+を増加させるもの」(HClが酸) Naunynは「イオン自体の性質が酸を定義する」(Cl-‐ が酸) Van Slyke「電解質が酸塩基平衡で重要な役割を果たす」 BronstedとLowry「酸は陽子を与えるもの、塩基は受け取るもの」( 1910年)•
Henderson-‐Hasselbalch
1909年Henderson「Acid-‐Base Balance」 Hasselbalch「pHという概念」(Henderson-‐Hasselbalchの式)•
Great
Trans-‐Atlan0c
Acid
Base
Debate
(1950-‐60年代)Copenhagen Approach(Base Excess Approach)をAstrupとSiggaard-‐Andersenが提唱 Boston Approach(Bicarbonate Approach)をSchwartzとRehmが提唱
•
Stewart approach
1970年代Stewart 「H+濃度を決定する因子はPaCO 2、SID、ATOTの3つ であり、H+やHCO 3-‐はそれらによって決められる従属因子である。」歴史
きっかけは
Cholera pandemic(1829年~)
NEJM. 2014; 371: 1434-‐45.
酸塩基平衡の異常の鑑別のために
7つのステップを順にみていく
1 まずは病歴と身体所見から
2 原発性なのか二次性なのか
3 代謝性の中身(Anion Gapの話)
4 代謝性が複数存在するかも?
5 それでも説明がつかないとき
6 呼吸性の中身
7 臨床所見と矛盾がないか
• 糖尿病
• 心疾患
• 肺疾患
• 肝障害
• 腎障
• 妊娠
• 数字を読む前に病歴、症状、身体所見などを評価
⇩
起こりうる酸塩基平衡障害の鑑別をあげる
Step1 まずは病歴と身体所見から
• バイタルサイン
• 神経学的所見
• 感染兆候
• 呼吸パターン
• 消化器症状
• 薬物投与歴
• 中毒
u 原則として、代償性変化で
pHが完全に正常化することはないため、
原発性の判断は容易。
u 代償の予測値を計算し、実測値と異なれば、混合性を疑う。
Step2 原発性か代償性か
代謝性acidosisのとき 呼吸性代償 PaCO2 = HCO3-‐ + 15
代謝性alkalosisのとき 呼吸性代償 PaCO2 = HCO3-‐ + 15
急性呼吸性acidosisのとき PaCO2 が10 mmHg 上昇する毎に HCO3 -‐ は1 mmol/l上昇 慢性 HCO3-‐ は4~5 mmol/l上昇 急性呼吸性alkalosisのとき PaCO2 が10 mmHg 低下する毎に HCO3 -‐ は2 mmol/l 減少 慢性 HCO3-‐ は4~5 mmol/l減少 ベッドサイドで便利 J Crit Care. 2013; 28: 1103. 呼吸性代償は即座に起こる(数時間) 代謝性代償はゆっくり(2~5日間) 低酸素血症では呼吸性代償は計算通りにはいかない。 【予測値の計算式】
1 まずは病歴と身体所見から
2 原発性なのか二次性なのか
3 代謝性の中身(Anion Gapの話)
4 代謝性が複数存在するかも?
5 それでも説明がつかないとき
6 呼吸性の中身
7 臨床所見と矛盾がないか
•
anion gap(mmol/l) = [UMA] = [Na
+]-‐[Cl
-‐]-‐[HCO
3-‐]
Step3 代謝性の中身
[Na
+]
[K
+]
[Ca
2+] [Mg
2+]
[H
+]
[unmeasured
ca0ons:UMC]
[Cl
-‐] [HCO
3-‐]
[CO
32-‐] [OH
-‐]
albumin phosphate sulfate
lactate
[unmeasured anions:UMA]
=
※
AG正常値は色々ある。
Clin Chim Acta. 2001; 307: 33-‐36.➡ここでは
AG 10以上で診断的意義があるとしている。
•
anion gapが有用
<代謝性アシドーシス>
①
High AG
[Na
+
]-‐[Cl
-‐
]-‐[HCO
3
-‐
]
⇩
Lancet. 2008; 372: 892.
「
GOLD MARRK」
G
:
glycols(ethylene and propylene)
O
:
5-‐oxoproline(pyroglutamic acid)
L
:L-‐lactate
D
:D-‐lactate(short-‐bowel syndrome)
M
:methanol
A
:aspirin
R
:renal failure
R
:rhabdomyolysis
K
:ketoacidosis
(GFR<20ml/min)半分が乳酸アシドーシス
Use of penicillin-‐derivered an0bio0cs
有用なケース ・糖尿病性ケトアシドーシスの診断 ・ケトーシスのフォロー ・生食の大量投与によるAG正常の アシドーシスとの鑑別 ・飲酒歴がある場合 アルコール性 ケトアシドーシス (この場合ケトン尿反応は陰性) ・pHが正常化しているかもしれない場合も有用 嘔吐による代謝性アルカローシスの合併 肝障害、妊娠、高熱、Sepsisによる呼吸性アルカローシスの合併 ・短腸症候群患者(D-‐lactate)では 「乳酸値(L-‐lactate)」は正常な High AGアシドーシス
Anion Gap使用に関する注意
①乳酸アシドーシスで
AGの感度は高くない。
High AG代謝性アシドーシスの半分は乳酸アシドーシス。
しかし
AGの乳酸値上昇を予測する感度・特異度は80%程度。
※乳酸値が
3.0~5.0mmol/lであっても、半数はAG正常範囲!
②
AGはアルブミン濃度で補正する必要がある。
アルブミンは
AG(unmeasured anions)の75%を占める。
1)2)アルブミン濃度が
1g/dl 低下する毎に、AGの計算値は
2.3~2.5mmol/l 増加させなければならない。
1)2) 3)2) J Emerg Med. 2009; 36: 391-‐394. 1)BMC Emerg Med. 2008; 8: 18.
3)Best Pract Res Clin Endocrinol Metab. 2003; 17: 559-‐574.
(②
Nega7ve AG)
AGが低すぎる(むしろマイナス)場合=
Na以外のca0onの増加によるCl増加
【高
Cl血症】
リチウム中毒、モノクローナル
IgG 免疫グロブリン血症
高
Ca血症、高Mg血症
【偽性高
Cl血症】
ブロマイド中毒、ヨード中毒
[Na
+
] -‐[Cl
-‐
]-‐[HCO
3
-‐
]
⇧
⇧
⇧
③
Normal AG
[Na
+
]-‐[Cl
-‐
]
⇧
-‐[HCO
3
-‐
]
⇩
(
⇧
と
⇩
が釣り合う )
高
Cl 性アシドーシスと呼ばれることも
【原因が腎か腎以外かを鑑別するために・・・尿に注目】
高
Cl性アシドーシスでは、
正常腎では遠位尿細管からの
アンモニウム
排泄が増加するはず
⇩
尿中アンモニウム増加あり=原因が腎ではない
増加なし=原因が腎(遠位尿細管)
⇩
一般的には尿中アンモニウムを測定しないため、
『尿の
AG』や『尿浸透圧gap』で代用しよう
NH
4++Cl
-‐=NH
4Cl
(として尿中へ)
・
HCO
3-‐の喪失(下痢 尿路変更
type2RTA)
・腎での酸の排泄増加(
type1RTA:Sjogren etctype4RTA:hypoaldosteronism)
・生食輸液
・・・原因はいろいろ
• 尿
AG = [Na
+]+[K
+]-‐[Cl
-‐] 腎正常は尿AGがnega0ve(ゼロ以下)
腎性は尿
AGがposi0ve
尿AGを信頼できないとき: 多尿のとき、尿pHが6.5以上のとき、尿中NH4+ がCl以外(ケト酸・アセチルサリチル酸・ D-‐lactate・大量のペニシリン)と結合しているとき、尿Naが20mmol/l以下のとき尿の
AG
尿浸透圧
gap
• (2×[Na
+]+2×[K
+])+UN/2.8+Glu/18 mOsm/L
UNとGluの単位はmg/dl•
40mmol/l以下:尿へのアンモニウムの排泄障害
信用できないとき: 非遊離酸が大量のとき そんな時に有用なのは (尿浸透圧の計算値と実測値のgap)• 治療方針決定のために、分類は尿中
Cl濃度に基づいて行う
Step3
代謝性の中身
<代謝性アルカローシス>
主な原因は、胃液の喪失
利尿薬(ループ・サイアザイド系)など
尿中Cl 低い 25mmo/l 以下 (Cl感受性) 胃液の喪失→Cl-‐の喪失→ 腎でのHCO3-‐再吸収up Hypovolemia→RAA系亢進 →Na+、HCO3-‐、Cl-‐の再吸収up 治療: 生食輸液 (volumeとCl補充) 尿中Cl 高い 40mmol/l以上 (Cl抵抗性) 腎からCl だだもれ (重症低K 、Barher、Gitelman、 重症高Ca、重症低Mgが原因) 原疾患の治療 例外:利尿薬による場合、尿中Clは初期は増加するが、徐々に減少し、 最終的には25以下となる。•
High AG アシドーシスに他の代謝性の要因がないか
•
AGの増加分とHCO
3-‐の減少分は相関するはず
ΔAG -‐ Δ[HCO
3-‐]
(デルタデルタ)
Step4 代謝性の異常が複数あるか
ΔAG=(AG -‐12)
Δ HCO
3-‐=(HCO
3-‐
-‐24)
ケトアシ ドーシス ΔAG:Δ[HCO3-‐] = 1:1 (AGが1上昇ごとに[HCO3-‐] が1減少する) ΔAG -‐ Δ[HCO3-‐] 0±5: 混在なし 5以上: HCO3-‐がΔAGに比して減少が 少ない、つまり代謝性アルカ ローシス が混在 -‐5以下: HCO3-‐がΔAGに比して減少が 多い、つまりnormalAG代謝性 アシドーシスが混在 乳酸アシ ドーシス ΔAG:Δ[HCO3-‐] = 1:0.6 ※ (AGが1上昇ごとに[HCO3-‐] が0.6減少する) 0.6 ΔAG -‐ Δ[HCO3-‐] ※痙攣後や運動直後の乳酸アシドーシスの場合は1:1 もとのAG値やHCO3-‐値 によらず正確といえる。 ケトアシドーシスと乳酸アシドーシスでは計算が異なるので注意• それでも説明がつかない高いAGがある場合、
昏睡、アルコール(毒物)摂取の疑いがある場合、
プロピレングリコール(ロラゼパム)中毒の疑いのある場合・・・
Step5 それでも説明がつかないとき
• 血漿浸透圧の予測値と、実測値のgapをみる(浸透圧gap)
浸透圧=
2×[Na
+] + UN/2.8 + Glu/18
Gapが10以下(-‐10から10 mOsm/L)が正常
ü アルコール中毒などでは上昇する。初期に異常値となるので有用。 ちなみに3.7をかけるとエタノール摂取量(mg/dl)になる。 ・感度、特異度は高くない ・正常範囲が広い ・エチレングリコールやメタノールなど少量でも毒性の強いとき過小評価になる ・乳酸アシドーシス、糖尿病性ケトアシドーシス でも若干陽性になってしまう1 まずは病歴と身体所見から
2 原発性なのか二次性なのか
3 代謝性の中身(Anion
Gapの話)
4 代謝性が複数存在するかも?
5 それでも説明がつかないとき
6 呼吸性の中身
7 臨床所見と矛盾がないか
• 急性か慢性か、Ⅰ型かⅡ型か
•
A-‐aDO
2(alveolar-‐arterial oxygen difference)
=
FiO
2×(大気圧-‐水蒸気圧)-‐PaO
2-‐(PaCO
2÷ガス交換率)
=
FiO
2×(760 -‐ 47) -‐PaO
2-‐(PaCO
2÷0.8)
=
FiO
2
×713 -‐ PaO
2
-‐ 1.25×PaCO
2
(37℃として)
Ø
5-‐10mmHg(young)、15-‐20mmHg(elderly)
Ø
Age/4 + 4
• 呼吸性アルカローシスの場合は
重症基礎疾患がベースにある場合があるので注意。
Step6 呼吸性の中身
呼吸性の異常がある場合は、以下もcheck• 以上のステップと臨床所見を照らし合わせて評価する
• 段階を踏んで病態を理解するこの方法は有用であるが、
診断の助けになるその他の情報も常に
checkするべきである。
(例:エチレングリコール中毒での乳酸
gapや、一酸化炭素中毒/
メトヘモグロビン血症
/青酸カリ中毒での酸素飽和度gapなど)
Step7 矛盾する所見はないか
Stewart Approach
Stewart
が着目したもの
Strong ion
(fully dissociated)
Strong ca0ons: Na
+、
K
+、
Mg
2+、
Ca
2+Strong anions: Cl
-‐、
lactate
、
sulfate、ketones
etcSID= Na
++K
++Mg
2++Ca
2+-‐Cl
-‐-‐Lac
-‐ ※Weak Acid
(not fully
dissociated)
albumin、phosphate、
globulin
A
TOT= Alb
-‐+Pi
-‐一. 全ての水溶液は電気的に中性である
二. 全ての水溶液中の物質は保存される
三. 電解質は容易に電離する
※StewartオリジナルではSID=Na+ -‐Cl-‐ だったが、 血ガス装置で測定できるようになり、現在では K+ 、Mg2+ 、Ca2+ だけでなくLac-‐ も含めている。 その場合のSID
正常値:
38~44 mEq/L(
文献により前後)[HCO
3
-‐
]は結果にすぎない
Independent
variables
①
PaCO
2②
SID
③
A
TOTdependent
variables
緩衝系
HCO
3-‐CO
32-‐OH
-‐H
+ 影響[H
+]や[HCO
3-‐]は水の電離状態によって容易に変化する。
(=
dependent variable )
Na+ Ca2+ K+ Mg2+ Cl-‐ HCO3-‐ UMA Alb-‐ Pi-‐
A
TOTSID
Lac-‐シンプルに図で考えていく!
「全ての溶液は電気的に中性である」(陽イオン=陰イオン)
140 100
Na+ Ca2+ K+ Mg2+ Cl-‐ HCO3-‐ UMA Alb-‐ Pi-‐
A
TOTSID
Lac-‐SID = [Na
+
]+[K
+
]+[Mg
2+
]+[Ca
2+
] -‐[Cl
-‐
]-‐[Lac
-‐
]
シンプルに図で考えていく!
Na+ Ca2+ K+ Mg2+ Cl-‐ HCO3-‐ UMA Alb-‐ Pi-‐
A
TOTSID
Lac-‐SID = [Na
+
]+[K
+
]+[Mg
2+
]+[Ca
2+
] -‐[Cl
-‐
]-‐[Lac
-‐
]
シンプルに図で考えていく!
Na+ Ca2+ K+ Mg2+ Cl-‐ HCO3-‐ UMA Alb-‐ Pi-‐
A
TOTSIDa
SIDe
Lac-‐ SIG•
SIDaとSIDeの間のわずかな差をstrong ion gap(SIG)とし、これにより測定
できない陰イオン(
unmeasured anion:UMA)の総量が計算される。
2)UMA:unmeasured anion
Na+ Ca2+ K+ Mg2+ Cl-‐ HCO3-‐ UMA Alb-‐ Pi-‐
A
TOTSIDa
SIDe
Lac-‐ SIG•
SIDaとSIDeの間のわずかな差をstrong ion gap(SIG)とし、これにより測定
できない陰イオン(
unmeasured anion:UMA)の総量が計算される。
UMA:unmeasured anion
(硫酸、ケトン、サリチル酸)
1)Figge J, et al. J Lab Clin Med.1991; 117: 453-‐67.
SIG = SIDa-SIDe = UMA
SIDeはPi
-‐も
Alb
-‐も定量化されているので
(1)、計算が可能
※※[Pi-‐](mEq/L)
= 10/30.97×[P](mg/dl)×(0.309×pH-‐0.469)
[Alb-‐](mEq/L)
Na+ Ca2+ K+ Mg2+ Cl-‐ HCO3-‐ UMA Alb-‐ Pi-‐
A
TOTSIDa
SIDe
Lac-‐ SIG•
SIDaとSIDeの間のわずかな差をstrong ion gap(SIG)とし、これにより測定
できない陰イオン(
unmeasured anion:UMA)の総量が計算される。
UMA:unmeasured anion
(硫酸、ケトン、サリチル酸)
1)Figge J, et al. J Lab Clin Med.1991; 117: 453-‐67.