血与脑脊液气体及酸碱含量检测的比较及临床意义
作者：朱玲 胡斌 王小玲
单位：(陕西宝鸡解放军第三医院，陕西 宝鸡 721004)
关键词：脑损伤；动脉；血；脑脊液；酸碱平衡
宁夏医学杂志001003 【摘要】 目的 通过对血与脑脊液(CSF)气体及酸碱含量检测的比较，探讨其临床价值。方法 应用美国CIBA CORNING-248型全自动血气分析仪，对60例中型和重型颅脑损伤的病人于伤后24小时内检测比较动脉血和CSF的PH、PCO2、PO2及HCO3-含量，选非创伤病人为对照组。结果 外伤组血和CSF的PO2含量值均低于对照组，重型组下降更为明显，动脉血PO2平均值比对照组下降0.85kPa(P<0.01)，CSF的PO2下降2.78kPa(P<0.01)；重型组的血PCO2平均值比对照组下降0.72kPa(P<0.01)，CSF的PCO2平均值升高0.65kPa(P<0.01)，提示血和CSF之间酸碱变化程度和性质不相一致，CSF较血液变化更明显。结论 脑损伤病人早期血和CSF均处于低氧与不同程度和类型的酸碱失调状态，检测比较血和CSF酸碱变化，可及时明确体内酸碱失调类型，为临床治疗提供可靠依据。
, 百拇医药
【中图分类号】 R742 【文献标识码】 A
文章编号：1001-5949(2000)10-0582-03
Changes and clinical value of gas acid-base levels in blood and CSF after brain injury
ZHU Ling，HU Bin，WANG Xiao-ling
(The Third Hosp.of PLA，Baoji 721004，China)
【Abstract】 Objectives To explore the changes and clinical value of gas，acid-base levels in artery blood and CSF after brain injury.Methods Both in artery blood and CSF，pH，PCO2，PO2 HCO3- levels were measured in 60 patients after brain injury.Results In artery blood and CSF, PO2 levels were significantly lower in patients than that in controls.The changes in CSF are more obviously than that in artery blood.Conclusions Hypoxia and kinds of acid-base clisturbance are existed at the early stage of the craniocerebral injuried patients，checking out the changes of the acid-base levels in artery blood and CSF may appear to be of importance for patients with brain injury.
, 百拇医药
【Key words】 Brain injuies；Anteries blood；Cerebrospinal fluid；Acid-base equilibrium
血气分析作为一项重要的检测手段已得到广泛的应用，对危重病人的抢救和治疗上有重要的作用。将血气分析同时用于血和CSF的检测国内报道较少，我们应用美国气巴康宁—248全自动血气分析仪对60例脑损伤患者的血和CSF气体及酸碱含量进行了比较研究，现报告如下。
1 材料与方法
1.1 研究对象：60例急性闭合性颅脑损伤患者为我院神经外科病人，其中男45例，女15例；年龄13～52岁。根据脑外伤分型及格拉斯哥昏迷评分(GCS)诊断标准分类[1]，头颅CT检查确诊，中型组30例，重型组30例。另选同期在我院其他科室住院拟行腰麻手术的非创伤患者20例作为对照组，选择条件与病例组相仿。
, 百拇医药
1.2 方法
1.2.1 样本采集：①动脉血采集：中型组和重型组于入院后即行股动脉穿刺，对照组于术晨行股动脉穿刺，均抽取2ml血液于含有肝素(30u/ml)的针管内。②CSF采集：中型组于入院即日行腰椎穿刺，留取中段CSF 2ml于干燥注射器内；重型组于术前行脑室穿刺收集CSF标本；对照组在腰麻成功后及时留取CSF。标本采集后均立即排尽残余空气，迅速将针头刺入胶塞内与空气隔绝，30分钟内送检。
1.2.2 仪器与方法：应用美国CIBA CORNING-248型全自动血气分析仪，在37℃条件下仪器经自动校正检测动脉血和CSF中pH、PCO2、PO2、HCO3-浓度由仪器自动计算。公式根据1994年美国临床实验室标准化委员会(NCCLS)推荐。统计学方法采用t检验和χ2检验。
, 百拇医药 2 结果
2.1 血和CSF酸碱含量与脑损伤程度的关系：伤后早期，患者动脉血中PCO2、PO2和HCO3-均低于对照组，pH轻度偏高；CSF中PCO2明显高于对照组，PO2、HCO3-和pH低于对照组。随着病情的不同，中型组与重型组之间血和CSF酸碱含量值出现显著性差异(见表1)。
表1 急性颅脑损伤病人血和CSF酸碱变量值的比较(
±s ) 组别
n
pH
PCO2
, 百拇医药
(kPa)
PO2
(kPa)
HCO3-
(mmol/L)
血液
对照组
20
7.41±
0.08
5.28±
0.62
, 百拇医药
10.98±
0.62
24.08±
3.20
中型组
30
7.42±
0.06
4.88±
0.53
10.86±
0.57
24.00±
, http://www.100md.com
3.01
重型组
30
7.44±
0.05△
4.56±
0.57△△
10.13±
0.42△△
23.18±
3.10
, 百拇医药
脑脊液
对照组
20
7.33±
0.02
6.08±
0.38
8.25±
1.75
23.68±
3.66
中型组
30
, http://www.100md.com
7.31±
0.07
6.16±
0.26
7.32±
1.23
21.02±
3.15
重型组
30
7.23±
0.05△△
, http://www.100md.com
6.73±
0.23△△
5.47±
1.57△△
20.55±
3.29
注：与对照组比较，P<0.01；中、重型组间比较，△P<0.05，△△P<0.01
2.2 昏迷和癫痫患者血和CSF的酸碱含量变化：对采集标本时意识处于昏迷状态的27例重型颅脑损伤患者和伤后曾出现癫痫发作的9例患者(其中重型颅脑损伤7例，中型2例)检测结果发现，其动脉血和CSF中PO2下降更为明显，动脉血PCO2下降和CSF的PCO2升高更为显著，与对照组比较均有非常显著性差异(P<0.01，见表2)。
, http://www.100md.com
表2 昏迷和癜痫病人血和CSF酸碱变量值的比较(±s ) 症状
n
pH
PCO2
(kPa)
PO2
(kPa)
HCO3-
(mmol/L)
血液
, 百拇医药
对照组
20
7.41±
0.08
5.28±
0.62
10.98±
0.62
24.08±
3.20
昏迷
27
7.44±
, 百拇医药
0.02
4.55±
0.61
10.08±
0.29
23.09±
3.02
癫痫
9
7.46±
0.03
4.53±
, 百拇医药
0.47
10.00±
0.38
23.05±
3.00
脑脊液
对照组
20
7.33±
0.02
6.08±
0.38
, 百拇医药
8.25±
1.75
23.68±
3.66
昏迷
27
7.22±
0.04
6.55±
0.26
5.40±
1.36
, 百拇医药
20.52±
3.22
癫痫
9
7.20±
0.06
6.76±
0.24
5.30±
1.43
20.43±
3.19
, 百拇医药
注：与对照组比较，P<0.01
2.3 不同脑损伤患者动脉血和CSF低氧的发生率：动脉血和CSF低氧发生率在中型组分别为26.7%和33.3%，重型组分别为70.0%和93.3%，与中型组比较，均具有显著性差异(P<0.01)。昏迷和癜痫患者血和CSF均处于低氧状态(100.0%)。
3 讨论
3.1 脑损伤患者动脉血和CSF酸碱变化的特点：检测结果表明，对照组CSF的PCO2>动脉血的PCO2，CSF的pH<动脉血的pH，而CSF中HCO3-则与动脉血相似。说明在正常情况下，人体CSF较动脉血相对偏酸，这与Davies等[2]报道的结果一致。脑损伤组结果显示，动脉血PCO2和PO2随损伤程度加重而下降幅度增加，重型组与对照组比较，PCO2平均值下降0.72kPa(t=6.923，P<0.01)，PO2下降0.85kPa(t=11.039，P<0.01)；在CSF中，PO2比对照组下降2.78kPa(t=9.720，P<0.01)，PCO2则升高0.65kpa(t=15.476，P<0.01)，同时CSF中HCO3-下降，低于对照组3.13mmol/L。表明脑损伤患者动脉血和CSF之间的酸碱含量变化不同，酸碱失衡的类型也不一致。
, 百拇医药
3.2 动脉血和CSF气体及酸碱变化机制：脑损伤后，多种原因引起颅内压力的增高，并导致脑组织缺血缺氧。Frost[3]报道脑损伤患者低氧发生率高达65.0%。本文重型组的低氧发生率为70.0%，而且伴随CSF中PO2显著降低，提示血和CSF同时处于低氧状态。从理论上讲，在PO2下降的同时应伴有PCO2的升高，但本结果显示CSF中PCO2升高，动脉血PCO2则下降。其机制可能是在酸中毒时，血液中大量增加的H+在脑毛细管膜电位的作用下，迅速靠壁运动，通过HCO3-迅速缓冲，生成大量CO2迅速弥散入CSF所致[4]。代谢性酸中毒越严重，膜电位差越大，CSF中PCO2亦越高。另经研究证实，CSF是一种低蛋白离子溶液，无碳酸氢盐以外的缓冲系统，其酸碱内环境的稳定主要靠HCO3-/H2CO3比值变化进行调节[5]。当CSF处于酸中毒时，由于在缓冲酸性物质时HCO3-消耗过多，HCO3-减少又可引起H2CO3含量相应增多，后者解离出CO2，使CSF中PCO2再度升高。CSF中PCO2升高后出现以下病理改变：脑内PO2下降和PCO2升高直接刺激呼吸中枢，引起反射性过度换气；由于呼吸系统对酸碱状态改变的应答是立即进行的，而肾脏调节HCO3-较缓慢，于是出现血液中PCO2迅速下降。检测对象中有6例重型颅脑损伤患者CSF检测结果呈明显的代谢性酸中毒改变，而动脉血气分析则显示典型的呼吸性碱中毒表现，其发生机制符合上述变化特征。
, 百拇医药
3.3 酸碱失衡对神经系统的影响：血和CSF处于酸中毒状态，可使包括网状结构在内的神经细胞的突触传递功能发生障碍，导致网状结构与大脑皮质的功能联系丧失，发生意识障碍[6]。27例昏迷患者动脉血和CSF分析发现，酸碱失衡程度明显高于同类型损伤的其他患者，表明意识障碍除与原发性脑损伤有关外，患者血和CSF酸碱紊乱也是引起或加重意识障碍的重要原因。此外，我们在分析比较中还发现，昏迷状态时，患者血和CSF低氧率均为100%，低氧引起的脑水肿及颅内压升高，可再次引起体内酸碱紊乱，形成恶性循环。因此我们认为，意识障碍即是引起体内酸碱失衡的重要原因，又是酸碱紊乱发展的必然结果。我们还观察到，癜痫发作后24小时内，即使患者处于清醒状态，血和CSF仍处于低氧状态，并存在严重的酸碱紊乱，可能与癜痫发作过程中意识丧失和脑组织极度缺氧有关。
综上所述，急性中、重型脑损伤患者存在着不同程度的低氧状态和不同类型的酸碱失衡，血和CSF气体及酸碱含量检测能及时明确的反映机体内环境状况和酸碱失衡类型，参照其各项参数采取相对措施，对救治脑损伤有一定的临床意义
, 百拇医药
作者简介：朱玲，女(1952年～)，湖南籍，副教授，从事临床医学检验专业。
参考文献
[1]涂通今.急诊神经外科学[M].北京：人民军医出版社，1995.206
[2]Davies DE，Filzgerald RS，Gurtner GH.Acidbase relationships between CSF and blood during acute metabolic acidosis[J].J Appl Physiol，1978，34：248
[3]Frost EAM.Pulmonary shunt as a prognostic indicator in head injury[J].J Neurosurg，1979，50：768
[4]金发光，钱桂生.急性代谢性酸中毒时CSF中PCO2升高的作用[J].第四军医大学学报，1996，17(1)：46
[5]金发光，钱桂生.急性代谢酸中毒CSF中PCO2在HCO-3调节中的作用[J].基础医学与临床杂志，1994，14(1)：59
[6]张承诺，来华安.神经系统疾病的脑脊液pH值变化[J].中华神经精神科杂志，1982，3：167
收稿：2000-04-17
修回：2000-06-14, http://www.100md.com
单位：(陕西宝鸡解放军第三医院，陕西 宝鸡 721004)
关键词：脑损伤；动脉；血；脑脊液；酸碱平衡
宁夏医学杂志001003 【摘要】 目的 通过对血与脑脊液(CSF)气体及酸碱含量检测的比较，探讨其临床价值。方法 应用美国CIBA CORNING-248型全自动血气分析仪，对60例中型和重型颅脑损伤的病人于伤后24小时内检测比较动脉血和CSF的PH、PCO2、PO2及HCO3-含量，选非创伤病人为对照组。结果 外伤组血和CSF的PO2含量值均低于对照组，重型组下降更为明显，动脉血PO2平均值比对照组下降0.85kPa(P<0.01)，CSF的PO2下降2.78kPa(P<0.01)；重型组的血PCO2平均值比对照组下降0.72kPa(P<0.01)，CSF的PCO2平均值升高0.65kPa(P<0.01)，提示血和CSF之间酸碱变化程度和性质不相一致，CSF较血液变化更明显。结论 脑损伤病人早期血和CSF均处于低氧与不同程度和类型的酸碱失调状态，检测比较血和CSF酸碱变化，可及时明确体内酸碱失调类型，为临床治疗提供可靠依据。
, 百拇医药
【中图分类号】 R742 【文献标识码】 A
文章编号：1001-5949(2000)10-0582-03
Changes and clinical value of gas acid-base levels in blood and CSF after brain injury
ZHU Ling，HU Bin，WANG Xiao-ling
(The Third Hosp.of PLA，Baoji 721004，China)
【Abstract】 Objectives To explore the changes and clinical value of gas，acid-base levels in artery blood and CSF after brain injury.Methods Both in artery blood and CSF，pH，PCO2，PO2 HCO3- levels were measured in 60 patients after brain injury.Results In artery blood and CSF, PO2 levels were significantly lower in patients than that in controls.The changes in CSF are more obviously than that in artery blood.Conclusions Hypoxia and kinds of acid-base clisturbance are existed at the early stage of the craniocerebral injuried patients，checking out the changes of the acid-base levels in artery blood and CSF may appear to be of importance for patients with brain injury.
, 百拇医药
【Key words】 Brain injuies；Anteries blood；Cerebrospinal fluid；Acid-base equilibrium
血气分析作为一项重要的检测手段已得到广泛的应用，对危重病人的抢救和治疗上有重要的作用。将血气分析同时用于血和CSF的检测国内报道较少，我们应用美国气巴康宁—248全自动血气分析仪对60例脑损伤患者的血和CSF气体及酸碱含量进行了比较研究，现报告如下。
1 材料与方法
1.1 研究对象：60例急性闭合性颅脑损伤患者为我院神经外科病人，其中男45例，女15例；年龄13～52岁。根据脑外伤分型及格拉斯哥昏迷评分(GCS)诊断标准分类[1]，头颅CT检查确诊，中型组30例，重型组30例。另选同期在我院其他科室住院拟行腰麻手术的非创伤患者20例作为对照组，选择条件与病例组相仿。
, 百拇医药
1.2 方法
1.2.1 样本采集：①动脉血采集：中型组和重型组于入院后即行股动脉穿刺，对照组于术晨行股动脉穿刺，均抽取2ml血液于含有肝素(30u/ml)的针管内。②CSF采集：中型组于入院即日行腰椎穿刺，留取中段CSF 2ml于干燥注射器内；重型组于术前行脑室穿刺收集CSF标本；对照组在腰麻成功后及时留取CSF。标本采集后均立即排尽残余空气，迅速将针头刺入胶塞内与空气隔绝，30分钟内送检。
1.2.2 仪器与方法：应用美国CIBA CORNING-248型全自动血气分析仪，在37℃条件下仪器经自动校正检测动脉血和CSF中pH、PCO2、PO2、HCO3-浓度由仪器自动计算。公式根据1994年美国临床实验室标准化委员会(NCCLS)推荐。统计学方法采用t检验和χ2检验。
, 百拇医药 2 结果
2.1 血和CSF酸碱含量与脑损伤程度的关系：伤后早期，患者动脉血中PCO2、PO2和HCO3-均低于对照组，pH轻度偏高；CSF中PCO2明显高于对照组，PO2、HCO3-和pH低于对照组。随着病情的不同，中型组与重型组之间血和CSF酸碱含量值出现显著性差异(见表1)。
表1 急性颅脑损伤病人血和CSF酸碱变量值的比较(
±s ) 组别n
pH
PCO2
, 百拇医药
(kPa)
PO2
(kPa)
HCO3-
(mmol/L)
血液
对照组
20
7.41±
0.08
5.28±
0.62
, 百拇医药
10.98±
0.62
24.08±
3.20
中型组
30
7.42±
0.06
4.88±
0.53
10.86±
0.57
24.00±
, http://www.100md.com
3.01
重型组
30
7.44±
0.05△
4.56±
0.57△△
10.13±
0.42△△
23.18±
3.10
, 百拇医药
脑脊液
对照组
20
7.33±
0.02
6.08±
0.38
8.25±
1.75
23.68±
3.66
中型组
30
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7.31±
0.07
6.16±
0.26
7.32±
1.23
21.02±
3.15
重型组
30
7.23±
0.05△△
, http://www.100md.com
6.73±
0.23△△
5.47±
1.57△△
20.55±
3.29
注：与对照组比较，P<0.01；中、重型组间比较，△P<0.05，△△P<0.01
2.2 昏迷和癫痫患者血和CSF的酸碱含量变化：对采集标本时意识处于昏迷状态的27例重型颅脑损伤患者和伤后曾出现癫痫发作的9例患者(其中重型颅脑损伤7例，中型2例)检测结果发现，其动脉血和CSF中PO2下降更为明显，动脉血PCO2下降和CSF的PCO2升高更为显著，与对照组比较均有非常显著性差异(P<0.01，见表2)。
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表2 昏迷和癜痫病人血和CSF酸碱变量值的比较(
±s ) 症状n
pH
PCO2
(kPa)
PO2
(kPa)
HCO3-
(mmol/L)
血液
, 百拇医药
对照组
20
7.41±
0.08
5.28±
0.62
10.98±
0.62
24.08±
3.20
昏迷
27
7.44±
, 百拇医药
0.02
4.55±
0.61
10.08±
0.29
23.09±
3.02
癫痫
9
7.46±
0.03
4.53±
, 百拇医药
0.47
10.00±
0.38
23.05±
3.00
脑脊液
对照组
20
7.33±
0.02
6.08±
0.38
, 百拇医药
8.25±
1.75
23.68±
3.66
昏迷
27
7.22±
0.04
6.55±
0.26
5.40±
1.36
, 百拇医药
20.52±
3.22
癫痫
9
7.20±
0.06
6.76±
0.24
5.30±
1.43
20.43±
3.19
, 百拇医药
注：与对照组比较，P<0.01
2.3 不同脑损伤患者动脉血和CSF低氧的发生率：动脉血和CSF低氧发生率在中型组分别为26.7%和33.3%，重型组分别为70.0%和93.3%，与中型组比较，均具有显著性差异(P<0.01)。昏迷和癜痫患者血和CSF均处于低氧状态(100.0%)。
3 讨论
3.1 脑损伤患者动脉血和CSF酸碱变化的特点：检测结果表明，对照组CSF的PCO2>动脉血的PCO2，CSF的pH<动脉血的pH，而CSF中HCO3-则与动脉血相似。说明在正常情况下，人体CSF较动脉血相对偏酸，这与Davies等[2]报道的结果一致。脑损伤组结果显示，动脉血PCO2和PO2随损伤程度加重而下降幅度增加，重型组与对照组比较，PCO2平均值下降0.72kPa(t=6.923，P<0.01)，PO2下降0.85kPa(t=11.039，P<0.01)；在CSF中，PO2比对照组下降2.78kPa(t=9.720，P<0.01)，PCO2则升高0.65kpa(t=15.476，P<0.01)，同时CSF中HCO3-下降，低于对照组3.13mmol/L。表明脑损伤患者动脉血和CSF之间的酸碱含量变化不同，酸碱失衡的类型也不一致。
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3.2 动脉血和CSF气体及酸碱变化机制：脑损伤后，多种原因引起颅内压力的增高，并导致脑组织缺血缺氧。Frost[3]报道脑损伤患者低氧发生率高达65.0%。本文重型组的低氧发生率为70.0%，而且伴随CSF中PO2显著降低，提示血和CSF同时处于低氧状态。从理论上讲，在PO2下降的同时应伴有PCO2的升高，但本结果显示CSF中PCO2升高，动脉血PCO2则下降。其机制可能是在酸中毒时，血液中大量增加的H+在脑毛细管膜电位的作用下，迅速靠壁运动，通过HCO3-迅速缓冲，生成大量CO2迅速弥散入CSF所致[4]。代谢性酸中毒越严重，膜电位差越大，CSF中PCO2亦越高。另经研究证实，CSF是一种低蛋白离子溶液，无碳酸氢盐以外的缓冲系统，其酸碱内环境的稳定主要靠HCO3-/H2CO3比值变化进行调节[5]。当CSF处于酸中毒时，由于在缓冲酸性物质时HCO3-消耗过多，HCO3-减少又可引起H2CO3含量相应增多，后者解离出CO2，使CSF中PCO2再度升高。CSF中PCO2升高后出现以下病理改变：脑内PO2下降和PCO2升高直接刺激呼吸中枢，引起反射性过度换气；由于呼吸系统对酸碱状态改变的应答是立即进行的，而肾脏调节HCO3-较缓慢，于是出现血液中PCO2迅速下降。检测对象中有6例重型颅脑损伤患者CSF检测结果呈明显的代谢性酸中毒改变，而动脉血气分析则显示典型的呼吸性碱中毒表现，其发生机制符合上述变化特征。
, 百拇医药
3.3 酸碱失衡对神经系统的影响：血和CSF处于酸中毒状态，可使包括网状结构在内的神经细胞的突触传递功能发生障碍，导致网状结构与大脑皮质的功能联系丧失，发生意识障碍[6]。27例昏迷患者动脉血和CSF分析发现，酸碱失衡程度明显高于同类型损伤的其他患者，表明意识障碍除与原发性脑损伤有关外，患者血和CSF酸碱紊乱也是引起或加重意识障碍的重要原因。此外，我们在分析比较中还发现，昏迷状态时，患者血和CSF低氧率均为100%，低氧引起的脑水肿及颅内压升高，可再次引起体内酸碱紊乱，形成恶性循环。因此我们认为，意识障碍即是引起体内酸碱失衡的重要原因，又是酸碱紊乱发展的必然结果。我们还观察到，癜痫发作后24小时内，即使患者处于清醒状态，血和CSF仍处于低氧状态，并存在严重的酸碱紊乱，可能与癜痫发作过程中意识丧失和脑组织极度缺氧有关。
综上所述，急性中、重型脑损伤患者存在着不同程度的低氧状态和不同类型的酸碱失衡，血和CSF气体及酸碱含量检测能及时明确的反映机体内环境状况和酸碱失衡类型，参照其各项参数采取相对措施，对救治脑损伤有一定的临床意义
, 百拇医药
作者简介：朱玲，女(1952年～)，湖南籍，副教授，从事临床医学检验专业。
参考文献
[1]涂通今.急诊神经外科学[M].北京：人民军医出版社，1995.206
[2]Davies DE，Filzgerald RS，Gurtner GH.Acidbase relationships between CSF and blood during acute metabolic acidosis[J].J Appl Physiol，1978，34：248
[3]Frost EAM.Pulmonary shunt as a prognostic indicator in head injury[J].J Neurosurg，1979，50：768
[4]金发光，钱桂生.急性代谢性酸中毒时CSF中PCO2升高的作用[J].第四军医大学学报，1996，17(1)：46
[5]金发光，钱桂生.急性代谢酸中毒CSF中PCO2在HCO-3调节中的作用[J].基础医学与临床杂志，1994，14(1)：59
[6]张承诺，来华安.神经系统疾病的脑脊液pH值变化[J].中华神经精神科杂志，1982，3：167
收稿：2000-04-17
修回：2000-06-14, http://www.100md.com