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冰点渗透压测定在临床中的应用
2020-02-17 20:46:53
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冰点渗透压测定仪销售

冰点渗透压测定在临床中的应用

 

上海医科大学生物物理教研室   戴稼禾   教授

 

渗透压是度量各种体液,包括细胞内外体液中所含电解质和非电解质溶质总的颗粒(包括分子和离子)浓度——渗克分子浓度(osmolality)变化的定量指标。在正常生理条件下,体液渗透压在神经、内分泌的调节下,与体温、PH等因素一起构成人体维持组织细胞正常生命活动不可缺少的相对恒定的“内环境”(Homeustasis)。在病理状态下,体液渗透压的恒定将随着水电解质代谢紊乱的发生而改变,体液渗透压的异常正是水电解质代谢紊乱的标志之一。目前,渗透压测定已成为研究水电解质代谢平衡与紊乱机制的一项重要手段。渗透压的测定,一般有沸点升高法、蒸汽压降低法、冰点下降法和半透膜法四种,其中,冰点下降法和半透膜法在临床上得到广泛采用。以冰点下降原理设计而成的渗透压计,称为冰点渗透压计(Freeziug- Point Osmometer)。它是用来测定体液或溶液中的总的溶质,主要是小分子晶体溶质的渗克分子浓度,或称作晶体渗透压的仪器。以半透膜渗透原理设计而成的渗透压计,称为胶体渗透压计(oncometer),它是用来测定体液或胶体溶液中的胶体溶质,主要是蛋白质等大分子溶质的渗克分子浓度,即胶体渗透压(colloid osmotic pressure缩写cop)的仪器。

晶体渗透压的临床常用单位是“毫渗量/公斤水”(m0smkgH2O),而胶体渗透压的临床常用单位是“毫米贡柱”(mmHg)。

在人体内,晶体渗透压与胶体渗透压一起对体液的转移与分布起着调节和平衡作用。其中,晶体渗透压主要起着维持和调节细胞内外水平衡的作用;而胶体渗透压则主要起着维持和调节毛细血管内外水平衡的作用。现介绍晶体渗透压测定在水电解质代谢平衡与紊乱中的应用:

晶体渗透压测定在临床医学的应用

(一)评价肾功能

尿浓度和稀释能力是肾脏的重要生理功能之一,对于调节体内水盐代谢平衡,保留体内所需物质和排泄代谢废物起着主要作用。在以往临床实验室检验技术中,评价肾脏的尿浓缩和稀释能力,多采用测定尿液比重的方法,然而,新近的研究工作表明,肾脏的尿浓缩和稀释能力,是依靠体液的渗透压变化来加以调节的,而比重仅是反映溶质的质量和密度的指标,并且是随着溶质分子量的不同而发生改变的,故与渗透压无直接关系。应用冰点下降法,即冰点渗透压计测定尿液渗透压(Urinary osmolality,简称为尿渗),是现代临床广泛用于评价肾功能的最灵敏迅速和精确简便的实验技术。

所谓尿液渗透压,实指尿液中所含的全部溶质颗粒(分子和离子)的浓度。基于尿液中溶质颗粒的浓度直接反映肾脏浓缩和稀释能力的大小,而肾脏对尿液的浓缩和稀释程度又是肾髓质功能的重要指征,因而,临床测定尿液渗透压,就可以直接判断肾尿液浓缩和稀释能力,达到评价肾功能的目的。

目前临床上常用的评价肾功能的尿液渗透压测定方法,包括最大浓缩尿渗、最大稀释尿渗、尿血渗比、渗透清除率(Cosm)和自由水清除率(CH2O)等项指标。

1. 最大浓缩尿渗:是指经过尿浓缩试验(禁水试验或加压素试验)后,所测得的最大尿液渗透压值。禁水试验可分为8小时或14小时等,但以夜间8小时禁水(从夜间十到次晨六点)最为方便。一般将禁水8小时后的第一次尿液弃去(因可能含有试验前未浓缩的尿),而取第二次尿液作为渗透压测定样品。健康人8小时禁水试验后的尿液渗透压值通常都均大于600 m0smkgH2O。如低于该值,则提示肾脏的尿浓缩功能低下。肾病患者,尤其是尿毒症患者的最大浓缩尿渗明显低于健康人,甚至与血渗值等同,称作等渗尿。

2. 最大稀释尿渗:是指经过尿稀释试验后所测得的最低尿液渗透值。尿稀释试验也就是饮水试验,饮水量一般规定为20毫升/公斤体重。饮水后,连续收集每一次尿样(排尿时间随意),待尿的总排出量达到饮水量的80 %时(约三小时),试验结束,然后分别测定各次尿液样品的渗透压。取最低一次尿渗透压值作为稀释试验的数据。健康人稀释试验后的尿液渗透压的最低值均小于80 m0smkgH2O)。如大于此值,提示肾脏的尿稀释能力低下。尿稀释试验由于受各种病因,例如肝病、心力衰竭以及抗利尿激素(ADH)不适当分泌等疾病的影响,故对评价肾功能的意义不如尿浓缩试验。

3尿血渗比值:是尿液渗透压与血渗透压之比值,即       

 尿渗

            尿血渗比值=———

                  血渗

尿血渗比值是直接反映肾小管重吸收水的能力之重要指标。肾小球的过滤率及肾小管重吸收水的能力愈强,则尿液被浓缩的程度愈高,尿血渗比值也就愈大;反之,当肾小球,尤其当肾小管受损失时,则尿血渗比值相当地变小。尿血渗比值降低,乃是肾功能紊乱的客观指标。一旦肾衰竭发生,尿血渗比就会接近于1。我们曾对健康人(21例)、肾病患者(17例)和尿毒症患者(14例)的尿血肾比值进行测定和计算,其结果(平均值)分别为健康人2.50,肾病患者1.52,尿毒症患者1.03

4.渗透清除率(osmotic clearance): 是尿血肾比值与每小时排尿量之乘积,即:

渗透清除率=尿量 / *尿血肾比值

渗透清除率指的是使尿液渗透压与血渗透成等值时,即行成等渗透尿所需的纯水量,也就是假定肾脏在完全没有浓缩和稀释能力的情况下,肾小球直接排出的总的液体量(每小时)。因正常人在一般饮食条件下,尿量为18~30毫升∕小时,故其渗透清除率大约为45~75毫升/小时。

5.自由水清除率(Free Water clearance ); 是直接反映肾小管在单位时间内重吸收水(无溶质的自由水)的定量指标。自由水清除率的具体方法如下:                                       自由水清除率(CH2O )=尿量/小时*(1-尿血渗比值)                                          

正常人的自由水清除率(CH2O)是个负值,为-25~ -100毫升/小时。肾浓缩功能损伤,如在急性肾功能衰竭即将发生时,自由水清除率(CH2O)便趋于零。临床上,可以此作为急性肾功能衰竭的早期诊断指征,而且往往在临床或用其他实验室方法确诊为急性肾衰竭发生之前1~3天便可出现。相反,在急性肾功能衰竭病例,当自由水清除率(CH2O)的负值逐渐增大,也可以此作为肾小管功能恢复和好转的灵敏指征。

(二)监视人工透析和大输液

人工透析与大输液是临床,尤其是临床急救最常用治疗技术。人工透析和大输液的治疗目的,均在于用以调整和纠正患者体内水电解质代谢平衡与体液渗透压平衡志失调。在临床上,通过对患者的体液,主要是血液渗透压的测定,并根据所测得的结果(血渗透的高低),选择和配制与其和匹配的一定渗透压数值的透析液和输液溶液,以保证人工透析与大输液的安全实施和取得良好疗效。

  无论是采用人工肾或腹膜透析,透析液的渗透压一般均选择略高于血渗的水平,以利于透析时患者体内潴留水和毒物的析出。透析液的渗透压的选择,不仅影响透析效果,而且掌握不好,轻者在透析过程中使患者产生恶心、呕吐、血压升高、肌肉痉挚、意识障碍等“透析不平衡综合本”;重者可引起病人昏迷,甚至死亡。在透析过程中连续观察人血渗透压的变化,并通过适当调节透析液的渗压,尽量使“ 透析渗差”(透析前血渗值—透析后出渗值)维持在20 mOsm/kgH2O以内,可避免透析病人的血渗透压出现大幅度的变化和出现“透析不平衡综合症”。                            

(三)鉴定内分泌失调:

人体内许多内分泌腺神经的调节下,能够分泌激素影响(ADH)和调节体液水电解质代谢和体液渗透压。其中,最主要的是由脑垂体所分泌的抗利尿激素和由肾上腺皮质所分泌的固酮。

在病理状态下,当下丘脑视上核功能活动损伤时,将直接影响ADH的分泌,导致尿崩症的发生。同样,当肾上腺皮质功能减退时,则直接影响醛固酮的分泌,并导致一系列体液渗透压紊乱的发生。  

临床上,测定尿渗、血渗和自由水清除率(CH2O),可以作为鉴定脑垂体后叶ADH分泌功能和鉴定肾上腺皮质激素分泌功能的间接指标。

临床鉴别诊断不同类型多尿症的常用渗透压测定方法,是标准禁水试验法(禁水约14小时)。 凡患原发性尿崩症的人,在经过上述禁水试验后,其尿渗总是小于其血渗。

通过尿渗和自由水清除率(CH2O)测定,临床可以鉴别诊断慢性肾上腺皮质机能减退症(阿狄森氏病),其具体做法是令病人做水负荷实验(即如前所叙的饮水试验或称尿稀释试验),然后连续收集尿液,分别测定其尿渗和计算自由水清除率(CH2O)。对于健康人,在饮水试验后,4小时内排尿总量将达到饮水量的80%左右,且自由水清除率(CH2O)发生明显的变化,即由负值转为正值。而对于阿狄森氏症患者,在水负荷试验后,其尿渗和自由水清除率(CH2O)均不发生明显的改变。

(四)鉴别高血渗症和低血渗症:

血渗,即血清或血浆渗透压,是度量血清和血浆中总的溶质分子和离子数目的理化指标。在正常情况下,血渗的数值大小,主要是由血钠、血糖和血尿素氮三者的含量所决定的。正常人的血渗值,大都变动在270~290 mOsm/kgH20这一狭小的数值范围内。在临床上,血渗值的测定不仅可以推知血液中电解质溶质总的含量及其变化的具体数据,而且还可以直接了解细胞内外水的转移及平衡失调的具体情况,是比较全面反映体内水盐代谢平衡极其紊乱的一项颇有价值德才指标。

无论是作为临床疾病的症状表现,或者是作为疾病的发生的直接病因,凡是与血渗明显异常(超过270~290 mOsm/kgH20这一正常范围)有关的一切病症,一概称之为“血渗紊乱症”。血渗紊乱症主要有高血压症(血渗﹥290 mOsm/kgH20)和低血渗症(血渗﹤270 mOsm/kgH20)两大类。

高血渗症和低血渗症是临床常见的症状,我们从临床800例观察的资料表明:高、低血渗症患者的人数分别约占住院总人数的8 % 和15 %。而就死亡率来看,高、低血渗症这两类患者的死亡人数则占住院总死亡人数的40%以上。尤其是高血渗症的危险性更应引起临床的足够重视;随着血渗值的持续升高,患者的死亡率也将随之相应增加,凡血渗值超过350 mOsm/kgH20的患者,几乎均致死亡。

引起低血渗的唯一病因是低血钠症,但患低血钠的患者却不一定表现为低血渗症,这是由于除血钠外,血糖和血尿素氮等成份也能影响血渗值的缘故。

引起高血渗状况的病因较为复杂,可以是由于血钠、血糖及血尿素氮单一或复合成份的升高所造成,也可以是由于外源性物质的进入而发生。例如,在临床经常使用的输液,大多属于高渗溶液(如高渗氯化钠、高渗葡萄糖、高渗甘露醇和高渗碳酸氢钠等溶液),若在抢救危急病情下大量使用,往往会导致高血渗症的发生。

高血渗症是烧伤病人体内水电解质代谢平衡紊乱的一种表现形式。这主要是由于烧伤患者自身体内存在着能自发诱导产生高渗状况的机制,即大量肾外失水和能量代谢紊乱的双重作用结果。在烧伤病人中,严格的高血渗症的出现,总是与病情的加重和愈后不良联系在一起的。因此,在烧伤临床上,能否及时发现高血渗症并给予适当的对症治疗,乃是抢救烧伤病人生命的一个关键。

(五)指导婴儿乳液的科学配制:

人工喂养婴儿乳液的科学配制是新生儿营养学和临床的一个重要研究课题。基于乳液的渗透压和与其相关德才乳液肾负荷,是维持婴儿体内水电解质代谢平衡的重要影响因素,故乳液渗透压和乳液肾负荷是乳液科学配制的二项重要指标。

乳液的渗透压主要是由乳液中的电解质和糖类成份所决定的。不同的乳液,尤其是按不同乳方制备的不同乳液,其渗透压值的变化范围较大。以牛奶为例,不同的稀释比例、加糖的种类与数量、粉剂奶粉的配制方法(称重法或容量法)以及煮沸和脱脂处理等因素,均可明显影响配制后的乳液渗透压值的大小。

所谓乳液肾负荷,是指乳液被婴儿食用后,通过尿液排出的总的溶质颗粒(分子和离子)数目。乳液肾负荷值等于尿液渗透压与总尿量的乘积,也可以根据乳液中所含蛋白质和电解质成分的多少,采用下列公式计算之:

乳液肾负荷(毫渗量)=4×蛋白质(克/升)+总的电解质(毫克当量/升)

由于全牛奶所含蛋白质和电解质的量较人奶高三倍,故全牛奶的肾负荷值也要比人奶高近三倍。

高渗乳液(渗透压值﹥300 mOsm/kgH20),尤其是同时具有髙肾负荷的高渗乳液,若用来喂养婴儿,特别是用来喂养新生儿和低体重儿,将是十分有害的,给的损害作用不仅能导致婴儿高血渗症的发生,而且也是诱发婴儿患坏死性小肠结肠炎的一个重要致病因素。在用具有高肾负荷的高渗乳液哺育的婴儿中,急性高血钠症俄发病率可达到30 % ~100 %,尤其是患腹泻的婴儿,将导致严重的高渗脱水症的发生。患此症的婴儿,不但死亡率较高,且在幸存者之中大半将留下神经性的后遗症。

(六)判断药物过量与中毒:

外源性药物摄入过量时导致高血渗症产生的原因之一。由于血浆中药物浓度的增加而引起血渗增高,在血浆中其他主要渗透压活性物质(血钠、学徒和血尿素氮)浓度正常情况下,血渗测定值与血渗计算值之差,即血渗差就会增大。血渗测定值即为冰点渗透压计测得的数值,血渗计算值可按下列公式求得:

                              血糖    血尿素氮

血渗计算值=(1.86×〔Na+---------- + ---------------- ÷0.93

                            18        2.8

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

血渗计算值单位mOsm/kgH20,[Na+]单位为mEq/L,[血糖]和[血尿素氮]单位均为mg/dL,

血渗差=血渗测定值-血渗计算值

在正常生理情况下,血渗差接近于零。在病理状态下,血渗差急骤增大,除了存在内源性因素(大多发生在休克情况下)外,应考虑是否存在外源性药物过量或中毒之可能。通常,像乙醇、甘露醇、乙烯醇、丙醇、木醇、乙醚、病痛和三氯异位等小分子药物施用过量或中毒时,均可通过血渗差测定监测出来。

(七)缺血心肌保护液与停搏液的渗透压测定:

冠状动脉闭塞造成心肌组织缺血之后,将引起心肌细胞水肿的发生。在心肌梗塞后,细胞水肿将更增加缺血组织的损伤和坏死。同样,在施行心内直视手术做缺血性停搏过程中,也将引起心肌细胞的水肿发生,并继而造成心肌的损伤。大量动物实验和临床观察结果表明,假如在心肌缺血情况下,能够有效和及时地预防和治疗心肌细胞水肿的发生,则上述心肌损伤或坏死的过程将得以延缓、减少甚至防止。

目前临床普遍采用的一项重要地预防和治疗心肌细胞水肿的措施是高渗溶液灌注法,动物实验得出如下结果:用作心肌饱和的溶液的渗透压值是个关键性的指标,只有选择在适当的高渗数值范围内方能奏效。渗透压值过高非但不能起到保护心肌的作用,反而会对心肌产生损害。同样,在心内直视手术过程中用于心肌保护的停搏液之配方各有不同,但各种停搏液所具有的渗透值,却均介于300~400 mOsm/kgH20这一高渗范围内。

(八)渗透压与眼科疾病:

渗透压与正常人眼睛的生理功能关系也十分密切,这是由于眼睛本身的特殊液体结构所决定的。眼睛病变时,也同时会伴随着渗透压异常现象的发生。临床观察表明,血渗的异常,往往会引起眼内压得变化,这是由于血渗变化与血液动力学及眼内水状液伙房水流出物的病理变化密切相关的原故。对正常人、青光眼和眼内高压患者的血渗测定结果表明,青光眼患者的血渗值高于正常人,而眼内高压患者的血渗又明显地高于正常人和青光眼患者。

(九)精液渗透压与不育症:

渗透压不仅是精子生存和活动的重要外环境因素,而且直接反映精液成份和浓度的变化,使精液活力正常与否的一项不可忽视的重要参数。

正常人与精子活力不足及精子活力不足兼数量不足的三组对象的精液渗透压测定结果(平均值)分别为366、428和457(mOsm/kgH20)。异常的精液之所以一经排出就已具有较高的渗透压,其原因是由于精液中与生育能力相关的蛋白质大分子在体内发生分解的缘故。与此科技可见,精液渗透压测定,为男子不育症的病因分析和研究,提供了一个重要的实验室参考指标。

(十)羊水渗透压与妊娠异常:

羊水渗透压不仅与孕妇体液水电解质代谢紧密联系,而且也与胎儿生长发育过程息息相关。在妊娠初期,羊水的渗透压基本上是与母体的血渗透压值等同的,但是,后来随着妊娠期的不断增加,羊水的渗透压即开始逐渐地下降变为低渗状态。这是由于此时胎儿刚发育的肾脏开始对羊水产生低渗效应的结果。然而,在妊娠异常的情况下,上述羊水渗透压随着妊娠期变化的规律将发生改变。由于各种病因导致新生儿死亡的母体的羊水渗透压,在妊娠期间将会出现明显的升高现象。据此,羊水渗透压的测定,对妊娠异常症的早期诊断和治疗,将是一项新的有价值的参照指标。在妊娠期间羊水渗透压的突然升高,将是胎儿或胎盘到某种损伤的灵敏预兆。

除上述应用外,在临床上尚可对其他各种体液,如脑脊液、唾液、痰液、汗液、肠液、胆汁、胃液、淋巴液等进行渗透压的测定,无疑这对各种疾病的诊治和研究也将是十分有意义的工作。

主要参考资料

1.   戴稼禾等:渗透压或渗透浓度测定在临床医学的应用,中华医学杂志1978;58:761

2.   戴稼禾等:用国产FM型冰点渗透压计测定800例血清渗透浓度和临床分析,中华内科杂志,20:208,1981


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