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項目發明人論著摘編 冰點滲透壓測定在臨床中的應用

文字:[大][中][小] 2019-7-18  瀏覽次數:1358

上海醫科大學生物物理教研室   戴稼禾   教授

 

滲透壓是度量各種體液,包括細胞內外體液中所含電解質和非電解質溶質總的顆粒(包括分子和離子)濃度——滲克分子濃度(osmolality)變化的定量指標。在正常生理條件下,體液滲透壓在神經、內分泌的調節下,與體溫、PH等因素一起構成人體維持組織細胞正常生命活動不可缺少的相對恒定的“內環境”(Homeustasis)。在病理狀態下,體液滲透壓的恒定將隨著水電解質代謝紊亂的發生而改變,體液滲透壓的異常正是水電解質代謝紊亂的標志之一。目前,滲透壓測定已成為研究水電解質代謝平衡與紊亂機制的一項重要手段。滲透壓的測定,一般有沸點升高法、蒸汽壓降低法、冰點下降法和半透膜法四種,其中,冰點下降法和半透膜法在臨床上得到廣泛采用。以冰點下降原理設計而成的滲透壓計,稱為冰點滲透壓計(Freeziug- Point Osmometer)。它是用來測定體液或溶液中的總的溶質,主要是小分子晶體溶質的滲克分子濃度,或稱作晶體滲透壓的儀器。以半透膜滲透原理設計而成的滲透壓計,稱為膠體滲透壓計(oncometer),它是用來測定體液或膠體溶液中的膠體溶質,主要是蛋白質等大分子溶質的滲克分子濃度,即膠體滲透壓(colloid osmotic pressure縮寫cop)的儀器。

晶體滲透壓的臨床常用單位是“毫滲量/公斤水”(m0smkgH2O),而膠體滲透壓的臨床常用單位是“毫米貢柱”(mmHg)。

在人體內,晶體滲透壓與膠體滲透壓一起對體液的轉移與分布起著調節和平衡作用。其中,晶體滲透壓主要起著維持和調節細胞內外水平衡的作用;而膠體滲透壓則主要起著維持和調節毛細血管內外水平衡的作用?,F介紹晶體滲透壓測定在水電解質代謝平衡與紊亂中的應用:

晶體滲透壓測定在臨床醫學的應用

(一)評價腎功能

尿濃度和稀釋能力是腎臟的重要生理功能之一,對于調節體內水鹽代謝平衡,保留體內所需物質和排泄代謝廢物起著主要作用。在以往臨床實驗室檢驗技術中,評價腎臟的尿濃縮和稀釋能力,多采用測定尿液比重的方法,然而,新近的研究工作表明,腎臟的尿濃縮和稀釋能力,是依靠體液的滲透壓變化來加以調節的,而比重僅是反映溶質的質量和密度的指標,并且是隨著溶質分子量的不同而發生改變的,故與滲透壓無直接關系。應用冰點下降法,即冰點滲透壓計測定尿液滲透壓(Urinary osmolality,簡稱為尿滲),是現代臨床廣泛用于評價腎功能的靈敏迅速和精確簡便的實驗技術。

所謂尿液滲透壓,實指尿液中所含的全部溶質顆粒(分子和離子)的濃度?;谀蛞褐腥苜|顆粒的濃度直接反映腎臟濃縮和稀釋能力的大小,而腎臟對尿液的濃縮和稀釋程度又是腎髓質功能的重要指征,因而,臨床測定尿液滲透壓,就可以直接判斷腎尿液濃縮和稀釋能力,達到評價腎功能的目的。

目前臨床上常用的評價腎功能的尿液滲透壓測定方法,包括最大濃縮尿滲、最大稀釋尿滲、尿血滲比、滲透清除率(Cosm)和自由水清除率(CH2O)等項指標。

1. 最大濃縮尿滲:是指經過尿濃縮試驗(禁水試驗或加壓素試驗)后,所測得的最大尿液滲透壓值。禁水試驗可分為8小時或14小時等,但以夜間8小時禁水(從夜間十到次晨六點)為方便。一般將禁水8小時后的第一次尿液棄去(因可能含有試驗前未濃縮的尿),而取第二次尿液作為滲透壓測定樣品。健康人8小時禁水試驗后的尿液滲透壓值通常都均大于600 m0smkgH2O。如低于該值,則提示腎臟的尿濃縮功能低下。腎病患者,尤其是尿毒癥患者的最大濃縮尿滲明顯低于健康人,甚至與血滲值等同,稱作等滲尿。

2. 最大稀釋尿滲:是指經過尿稀釋試驗后所測得的最低尿液滲透值。尿稀釋試驗也就是飲水試驗,飲水量一般規定為20毫升/公斤體重。飲水后,連續收集每一次尿樣(排尿時間隨意),待尿的總排出量達到飲水量的80 %時(約三小時),試驗結束,然后分別測定各次尿液樣品的滲透壓。取最低一次尿滲透壓值作為稀釋試驗的數據。健康人稀釋試驗后的尿液滲透壓的最低值均小于80 m0smkgH2O)。如大于此值,提示腎臟的尿稀釋能力低下。尿稀釋試驗由于受各種病因,例如肝病、心力衰竭以及抗利尿激素(ADH)不適當分泌等疾病的影響,故對評價腎功能的意義不如尿濃縮試驗。

3.尿血滲比值:是尿液滲透壓與血滲透壓之比值,即       

 尿滲

            尿血滲比值=———

                  血滲

尿血滲比值是直接反映腎小管重吸收水的能力之重要指標。腎小球的過濾率及腎小管重吸收水的能力愈強,則尿液被濃縮的程度愈高,尿血滲比值也就愈大;反之,當腎小球,尤其當腎小管受損失時,則尿血滲比值相當地變小。尿血滲比值降低,乃是腎功能紊亂的客觀指標。一旦腎衰竭發生,尿血滲比就會接近于1。我們曾對健康人(21例)、腎病患者(17例)和尿毒癥患者(14例)的尿血腎比值進行測定和計算,其結果(平均值)分別為健康人2.50,腎病患者1.52,尿毒癥患者1.03。

4.滲透清除率(osmotic clearance): 是尿血腎比值與每小時排尿量之乘積,即:

滲透清除率=尿量 / *尿血腎比值

滲透清除率指的是使尿液滲透壓與血滲透成等值時,即行成等滲透尿所需的純水量,也就是假定腎臟在完全沒有濃縮和稀釋能力的情況下,腎小球直接排出的總的液體量(每小時)。因正常人在一般飲食條件下,尿量為18~30毫升∕小時,故其滲透清除率大約為45~75毫升/小時。

5.自由水清除率(Free Water clearance ; 是直接反映腎小管在單位時間內重吸收水(無溶質的自由水)的定量指標。自由水清除率的具體方法如下:                                     自由水清除率(CH2O =尿量/小時*(1-尿血滲比值)                                           

正常人的自由水清除率(CH2O)是個負值,為-25~ -100毫升/小時。腎濃縮功能損傷,如在急性腎功能衰竭即將發生時,自由水清除率(CH2O)便趨于零。臨床上,可以此作為急性腎功能衰竭的早期診斷指征,而且往往在臨床或用其他實驗室方法確診為急性腎衰竭發生之前1~3天便可出現。相反,在急性腎功能衰竭病例,當自由水清除率(CH2O)的負值逐漸增大,也可以此作為腎小管功能恢復和好轉的靈敏指征。

(二)監視人工透析和大輸液

人工透析與大輸液是臨床,尤其是臨床急救常用治療技術。人工透析和大輸液的治療目的,均在于用以調整和糾正患者體內水電解質代謝平衡與體液滲透壓平衡志失調。在臨床上,通過對患者的體液,主要是血液滲透壓的測定,并根據所測得的結果(血滲透的高低),選擇和配制與其和匹配的一定滲透壓數值的透析液和輸液溶液,以保證人工透析與大輸液的安全實施和取得良好療效。

  無論是采用人工腎或腹膜透析,透析液的滲透壓一般均選擇略高于血滲的水平,以利于透析時患者體內潴留水和毒物的析出。透析液的滲透壓的選擇,不僅影響透析效果,而且掌握不好,輕者在透析過程中使患者產生惡心、嘔吐、血壓升高、肌肉痙摯、意識障礙等“透析不平衡綜合本”;重者可引起病人昏迷,甚至死亡。在透析過程中連續觀察人血滲透壓的變化,并通過適當調節透析液的滲壓,盡量使“ 透析滲差”(透析前血滲值—透析后出滲值)維持在20 mOsm/kgH2O以內,可避免透析病人的血滲透壓出現大幅度的變化和出現“透析不平衡綜合癥”。                             

(三)鑒定內分泌失調:

人體內許多內分泌腺神經的調節下,能夠分泌激素影響(ADH)和調節體液水電解質代謝和體液滲透壓。其中,主要的是由腦垂體所分泌的抗利尿激素和由腎上腺皮質所分泌的固酮。

在病理狀態下,當下丘腦視上核功能活動損傷時,將直接影響ADH的分泌,導致尿崩癥的發生。同樣,當腎上腺皮質功能減退時,則直接影響醛固酮的分泌,并導致一系列體液滲透壓紊亂的發生。   

臨床上,測定尿滲、血滲和自由水清除率(CH2O),可以作為鑒定腦垂體后葉ADH分泌功能和鑒定腎上腺皮質激素分泌功能的間接指標。

臨床鑒別診斷不同類型多尿癥的常用滲透壓測定方法,是標準禁水試驗法(禁水約14小時)。 凡患原發性尿崩癥的人,在經過上述禁水試驗后,其尿滲總是小于其血滲。

通過尿滲和自由水清除率(CH2O)測定,臨床可以鑒別診斷慢性腎上腺皮質機能減退癥(阿狄森氏?。?,其具體做法是令病人做水負荷實驗(即如前所敘的飲水試驗或稱尿稀釋試驗),然后連續收集尿液,分別測定其尿滲和計算自由水清除率(CH2O)。對于健康人,在飲水試驗后,4小時內排尿總量將達到飲水量的80%左右,且自由水清除率(CH2O)發生明顯的變化,即由負值轉為正值。而對于阿狄森氏癥患者,在水負荷試驗后,其尿滲和自由水清除率(CH2O)均不發生明顯的改變。

(四)鑒別高血滲癥和低血滲癥:

血滲,即血清或血漿滲透壓,是度量血清和血漿中總的溶質分子和離子數目的理化指標。在正常情況下,血滲的數值大小,主要是由血鈉、血糖和血尿素氮三者的含量所決定的。正常人的血滲值,大都變動在270290 mOsm/kgH20這一狹小的數值范圍內。在臨床上,血滲值的測定不僅可以推知血液中電解質溶質總的含量及其變化的具體數據,而且還可以直接了解細胞內外水的轉移及平衡失調的具體情況,是比較全面反映體內水鹽代謝平衡紊亂的一項頗有價值德才指標。

無論是作為臨床疾病的癥狀表現,或者是作為疾病的發生的直接病因,凡是與血滲明顯異常(超過270290 mOsm/kgH20這一正常范圍)有關的一切病癥,一概稱之為“血滲紊亂癥”。血滲紊亂癥主要有高血壓癥(血滲﹥290 mOsm/kgH20)和低血滲癥(血滲﹤270 mOsm/kgH20)兩大類。

高血滲癥和低血滲癥是臨床常見的癥狀,我們從臨床800例觀察的資料表明:高、低血滲癥患者的人數分別約占住院總人數的8 % 15 %。而就死亡率來看,高、低血滲癥這兩類患者的死亡人數則占住院總死亡人數的40%以上。尤其是高血滲癥的危險性更應引起臨床的足夠重視;隨著血滲值的持續升高,患者的死亡率也將隨之相應增加,凡血滲值超過350 mOsm/kgH20的患者,幾乎均致死亡。

引起低血滲的病因是低血鈉癥,但患低血鈉的患者卻不一定表現為低血滲癥,這是由于除血鈉外,血糖和血尿素氮等成份也能影響血滲值的緣故。

引起高血滲狀況的病因較為復雜,可以是由于血鈉、血糖及血尿素氮單一或復合成份的升高所造成,也可以是由于外源性物質的進入而發生。例如,在臨床經常使用的輸液,大多屬于高滲溶液(如高滲氯化鈉、高滲葡萄糖、高滲甘露醇和高滲碳酸氫鈉等溶液),若在搶救危急病情下大量使用,往往會導致高血滲癥的發生。

高血滲癥是燒傷病人體內水電解質代謝平衡紊亂的一種表現形式。這主要是由于燒傷患者自身體內存在著能自發誘導產生高滲狀況的機制,即大量腎外失水和能量代謝紊亂的雙重作用結果。在燒傷病人中,嚴格的高血滲癥的出現,總是與病情的加重和愈后不良聯系在一起的。因此,在燒傷臨床上,能否及時發現高血滲癥并給予適當的對癥治療,乃是搶救燒傷病人生命的一個關鍵。

(五)指導嬰兒乳液的科學配制:

人工喂養嬰兒乳液的科學配制是新生兒營養學和臨床的一個重要研究課題?;谌橐旱臐B透壓和與其相關德才乳液腎負荷,是維持嬰兒體內水電解質代謝平衡的重要影響因素,故乳液滲透壓和乳液腎負荷是乳液科學配制的二項重要指標。

乳液的滲透壓主要是由乳液中的電解質和糖類成份所決定的。不同的乳液,尤其是按不同乳方制備的不同乳液,其滲透壓值的變化范圍較大。以牛奶為例,不同的稀釋比例、加糖的種類與數量、粉劑奶粉的配制方法(稱重法或容量法)以及煮沸和脫脂處理等因素,均可明顯影響配制后的乳液滲透壓值的大小。

所謂乳液腎負荷,是指乳液被嬰兒食用后,通過尿液排出的總的溶質顆粒(分子和離子)數目。乳液腎負荷值等于尿液滲透壓與總尿量的乘積,也可以根據乳液中所含蛋白質和電解質成分的多少,采用下列公式計算之:

乳液腎負荷(毫滲量)=4×蛋白質(克/升)+總的電解質(毫克當量/升)

由于全牛奶所含蛋白質和電解質的量較人奶高三倍,故全牛奶的腎負荷值也要比人奶高近三倍。

高滲乳液(滲透壓值﹥300 mOsm/kgH20),尤其是同時具有髙腎負荷的高滲乳液,若用來喂養嬰兒,特別是用來喂養新生兒和低體重兒,將是十分有害的,給的損害作用不僅能導致嬰兒高血滲癥的發生,而且也是誘發嬰兒患壞死性小腸結腸炎的一個重要致病因素。在用具有高腎負荷的高滲乳液哺育的嬰兒中,急性高血鈉癥俄發病率可達到30 % 100 %,尤其是患腹瀉的嬰兒,將導致嚴重的高滲脫水癥的發生?;即税Y的嬰兒,不但死亡率較高,且在幸存者之中大半將留下神經性的后遺癥。

(六)判斷藥物過量與中毒:

外源性藥物攝入過量時導致高血滲癥產生的原因之一。由于血漿中藥物濃度的增加而引起血滲增高,在血漿中其他主要滲透壓活性物質(血鈉、學徒和血尿素氮)濃度正常情況下,血滲測定值與血滲計算值之差,即血滲差就會增大。血滲測定值即為冰點滲透壓計測得的數值,血滲計算值可按下列公式求得:

                              血糖    血尿素氮

血滲計算值=(1.86×〔Na+---------- + ---------------- ÷0.93

                            18        2.8

              ≈2.0×[Na]+0.0597[血糖]+0.384[血尿素氮]

血滲計算值單位mOsm/kgH20,[Na+]單位為mEq/L,[血糖][血尿素氮]單位均為mg/dL,

血滲差=血滲測定值-血滲計算值

在正常生理情況下,血滲差接近于零。在病理狀態下,血滲差急驟增大,除了存在內源性因素(大多發生在休克情況下)外,應考慮是否存在外源性藥物過量或中毒之可能。通常,像乙醇、甘露醇、乙烯醇、丙醇、木醇、乙醚、病痛和三氯異位等小分子藥物施用過量或中毒時,均可通過血滲差測定監測出來。

(七)缺血心肌保護液與停搏液的滲透壓測定:

冠狀動脈閉塞造成心肌組織缺血之后,將引起心肌細胞水腫的發生。在心肌梗塞后,細胞水腫將更增加缺血組織的損傷和壞死。同樣,在施行心內直視手術做缺血性停搏過程中,也將引起心肌細胞的水腫發生,并繼而造成心肌的損傷。大量動物實驗和臨床觀察結果表明,假如在心肌缺血情況下,能夠有效和及時地預防和治療心肌細胞水腫的發生,則上述心肌損傷或壞死的過程將得以延緩、減少甚至防止。

目前臨床普遍采用的一項重要地預防和治療心肌細胞水腫的措施是高滲溶液灌注法,動物實驗得出如下結果:用作心肌飽和的溶液的滲透壓值是個關鍵性的指標,只有選擇在適當的高滲數值范圍內方能奏效。滲透壓值過高非但不能起到保護心肌的作用,反而會對心肌產生損害。同樣,在心內直視手術過程中用于心肌保護的停搏液之配方各有不同,但各種停搏液所具有的滲透值,卻均介于300400 mOsm/kgH20這一高滲范圍內。

(八)滲透壓與眼科疾?。?/font>

滲透壓與正常人眼睛的生理功能關系也十分密切,這是由于眼睛本身的特殊液體結構所決定的。眼睛病變時,也同時會伴隨著滲透壓異?,F象的發生。臨床觀察表明,血滲的異常,往往會引起眼內壓得變化,這是由于血滲變化與血液動力學及眼內水狀液伙房水流出物的病理變化密切相關的原故。對正常人、青光眼和眼內高壓患者的血滲測定結果表明,青光眼患者的血滲值高于正常人,而眼內高壓患者的血滲又明顯地高于正常人和青光眼患者。

(九)精液滲透壓與不育癥:

滲透壓不僅是精子生存和活動的重要外環境因素,而且直接反映精液成份和濃度的變化,使精液活力正常與否的一項不可忽視的重要參數。

正常人與精子活力不足及精子活力不足兼數量不足的三組對象的精液滲透壓測定結果(平均值)分別為366、428457mOsm/kgH20)。異常的精液之所以一經排出就已具有較高的滲透壓,其原因是由于精液中與生育能力相關的蛋白質大分子在體內發生分解的緣故。與此科技可見,精液滲透壓測定,為男子不育癥的病因分析和研究,提供了一個重要的實驗室參考指標。

(十)羊水滲透壓與妊娠異常:

羊水滲透壓不僅與孕婦體液水電解質代謝緊密聯系,而且也與胎兒生長發育過程息息相關。在妊娠初期,羊水的滲透壓基本上是與母體的血滲透壓值等同的,但是,后來隨著妊娠期的不斷增加,羊水的滲透壓即開始逐漸地下降變為低滲狀態。這是由于此時胎兒剛發育的腎臟開始對羊水產生低滲效應的結果。然而,在妊娠異常的情況下,上述羊水滲透壓隨著妊娠期變化的規律將發生改變。由于各種病因導致新生兒死亡的母體的羊水滲透壓,在妊娠期間將會出現明顯的升高現象。據此,羊水滲透壓的測定,對妊娠異常癥的早期診斷和治療,將是一項新的有價值的參照指標。在妊娠期間羊水滲透壓的突然升高,將是胎兒或胎盤到某種損傷的靈敏預兆。

除上述應用外,在臨床上尚可對其他各種體液,如腦脊液、唾液、痰液、汗液、腸液、膽汁、胃液、淋巴液等進行滲透壓的測定,無疑這對各種疾病的診治和研究也將是十分有意義的工作。

主要參考資料

1.戴稼禾等:滲透壓或滲透濃度測定在臨床醫學的應用,中華醫學雜志1978;58761

2.戴稼禾等:用國產FM型冰點滲透壓計測定800例血清滲透濃度和臨床分析,中華內科雜志,20208,1981

 

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