在150年前法國生理學(xué)家Bernard首次使用“內(nèi)環(huán)境”一詞，來描述機體細胞周圍的體液成份。1915年美國生理學(xué)家Cannon證明當人體受到創(chuàng)傷、手術(shù)打擊后機體通過神經(jīng)一內(nèi)分泌系統(tǒng)來自動調(diào)節(jié)各種生理反應(yīng)達到平衡，提出了內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定即“內(nèi)穩(wěn)態(tài)”的概念。1976年Moore將從創(chuàng)傷到康復(fù)的內(nèi)環(huán)境自動趨向穩(wěn)定的過程分為四個階段來反映機體激素水平、能量代謝、營養(yǎng)狀態(tài)和水電解質(zhì)平衡的變化過程。
近年的研究進一步明確人體內(nèi)環(huán)境受內(nèi)分泌、神經(jīng)、遞質(zhì)、器官功能所調(diào)控而得以穩(wěn)定。當人體受創(chuàng)傷、手術(shù)、感染等外來侵害后，出現(xiàn)失血、組織低灌注、細胞損傷、重要器官功能障礙等，使機體內(nèi)環(huán)境受到破壞。此時機體會立即作出一系列自身保護反應(yīng)，如體液由血管外轉(zhuǎn)移到血管內(nèi)以維持血容量，血流的重新分布以保證心腦等重要器官的血供，肺及腎功能代償以維持酸堿平衡等，力圖恢復(fù)內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。同時會產(chǎn)生炎性反應(yīng)，炎癥介質(zhì)，細胞因子隨之增高。這一方面是機體的保護性反應(yīng)，另一方面會導(dǎo)致血管滲透性增加，組織灌注的進一步減少，有害代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生等，又會加重內(nèi)環(huán)境的紊亂。此外病人原有的狀況如營養(yǎng)不良、饑餓、失水等，因創(chuàng)傷后精神處于高度緊張狀態(tài)，創(chuàng)傷前存在的心、腎等器官功能障礙等也可使機體內(nèi)環(huán)境繼續(xù)發(fā)生紊亂。因此在外科病人的治療過程中，維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的因素甚多且復(fù)雜。本章將對水電解質(zhì)及酸堿平衡問題進行討論。
第二節(jié) 體液代謝與失衡
水和電解質(zhì)廣泛分布于機體細胞內(nèi)外，共同組成體液，它們不僅是機體必不可少的組成部分，而且還參與許多重要的生理和生物化學(xué)過程，在機體的生命活動中起著非常重要的作用。在正常情況下，水和電解質(zhì)的動態(tài)平衡主要依靠反饋機制，涉及到中樞神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和運輸系統(tǒng)，后者為胃腸道和腎臟。體液循環(huán)的某些改變、物質(zhì)代謝的某些障礙及神經(jīng)一內(nèi)分泌功能調(diào)節(jié)失常，均可導(dǎo)致水和電解質(zhì)代謝紊亂，破環(huán)機體平衡，從而使全身各器官、系統(tǒng)的生理功能和物質(zhì)代謝發(fā)生相應(yīng)障礙。
一、水和鈉的正常代謝
（一）水
1.水在體內(nèi)的分布 全身所含水量稱總水量（total body water, TBW），占體重的50％～70％，隨年齡、性別和胖瘦而異，女性因脂肪組織多而總體水量較男性少；體胖者較體瘦者少。一般男性占60％，女性占50％，嬰幼兒可達70％～80％，14歲以后的兒童與成人相仿。
體內(nèi)液體分為細胞內(nèi)液和細胞外液兩部分，細胞內(nèi)液量在男性約占體重的40%，絕大部分存在于骨骼肌群中。女性的肌肉不如男性發(fā)達，故女性的細胞內(nèi)液約占體重的35%。細胞外液約占體重的20％，它調(diào)節(jié)細胞外環(huán)境及滲透壓，可分為血漿、組織間液兩部分。血漿量約占體重的5%，組織間液約占體重的15%。絕大部分的組織間液能迅速地和血管內(nèi)液體或細胞內(nèi)液進行交換，取得平衡，在維持機體的水和電解質(zhì)平衡上，有著很大的作用，稱為功能性細胞外液。另有一小部分的組織間液僅有緩慢地交換和取得平衡的功能，雖也有著各自的生理功能，但維持體液平衡的作用甚小，如結(jié)締組織水、腦脊液、關(guān)節(jié)液和消化液等，又稱為無功能性細胞外液。無功能性細胞外液一般僅占組織間液的10%左右，即體重的1%～2%。體內(nèi)主要組織中以脂肪含水量最少，約為25%～30%，而肌肉為76%，因此，肥胖的人對失水性疾病耐受性差，而能較好地耐受慢性消耗性疾病。消瘦病人則耐受失水與消耗均差，對創(chuàng)傷、感染等急性病都處于不利狀態(tài)。
2.水的來源 主要有三個途徑：
（1）飲入水：一般成人每日飲入約1000～1500 mL的水，因習慣不同而有明顯差異。
（2）攝入食物中所含的水約700 mL。
（3）內(nèi)生水：即體內(nèi)物質(zhì)氧化后產(chǎn)生的水，約300 mL。每1g脂肪、糖和蛋白氧化后分別產(chǎn)生1.0 mL、0.6 mL和0.5 mL的水，所以一個禁食患者，每日消耗仍會在體內(nèi)產(chǎn)生300 mL水。計算水量時應(yīng)把它計算在內(nèi)，尤其在處理急性腎功能衰竭少尿期，應(yīng)估算為水的來源之一。
3.水的需要量 健康成人每日水的需要量隨工作性質(zhì)、勞動強度、飲水習慣及氣溫改變而有很大不同。在正常情況下，體液的總?cè)苜|(zhì)濃度或滲透壓維持在很窄的范圍。健康成人血漿滲透壓（POsm）和它的主要成分，血漿Na+濃度的變化很少超過2%，血漿滲透壓和Na+濃度差大多數(shù)分別在280～300 mOsm/kg與135～145 mmol/L之間。這種動態(tài)平衡主要依據(jù)口渴機制和抗利尿激素（ADH）來調(diào)節(jié)水的攝入、排泄。按體重計算，成人每日每千克體重需水30～40 mL。劇烈運動或高溫作業(yè)，由于大量出汗，可喪失大量體液，因此，水的需要量增加。小兒代謝旺盛，需水量相對比成年人多，一般情況每日每千克體重需水量為80～90 mL。2歲以下，每日每公斤需水為100～150 mL。正常成人在溫和季節(jié)，一般工作情況下，每日需水量約為2500 mL。通常攝入水量多于生理需要量，過多的水均由腎臟排出，從而保持了水的平衡。
4.影響水代謝的因素 機體對水代謝的調(diào)節(jié)主要通過神經(jīng)、內(nèi)分泌及腎臟進行。一般先通過下丘腦-垂體后葉-抗利尿激素系統(tǒng)來恢復(fù)和維持體液的正常滲透壓，然后通過腎素-醛固酮系統(tǒng)來恢復(fù)和維持血容量。
體內(nèi)水分喪失時，細胞外液滲透壓即有增高，刺激滲透壓感受器和使體內(nèi)容量感受器興奮，使下丘腦引起口渴，增加飲水。細胞外液減少時，除產(chǎn)生口渴外，同時促使ADH分泌增加，進入血液循環(huán)中作用于腎臟，使近曲小管和集合管上皮細胞在ADH作用下，對水的通透性增加，加強水分的再吸收，保留水分于體內(nèi)，使細胞外液滲透壓降低。當體內(nèi)水分增加時，細胞外液滲透壓降低，抑制渴感中樞，并使ADH分泌減少，遠曲小管和集合管對水的通透性下降，水的再吸收減少，排除體內(nèi)多余的水，尿量增加，使細胞外液滲透壓增高。
腎臟對水的調(diào)節(jié)十分重要，每天由腎小球濾過的水達170～180L，99%由腎小管重吸收，尿量每日僅1500 mL左右。腎臟對水的重吸收有主動和被動兩種形式，50%～90%的水屬被動吸收，即在近曲腎小管通過回吸收大量葡萄糖、氨基酸、電解質(zhì)和其他物質(zhì)時依靠滲透壓梯度大量重吸收水分。
（二）鈉
鈉是體液中為數(shù)最多的離子，也是細胞外液的主要陽離子，是維持細胞外液容量、維持正常滲透壓和細胞正常生理功能的重要成分。
1.鈉的攝入和排泄 鈉的來源主要為烹調(diào)的鈉鹽，一個正常成人每天可食入10g氯化鈉（其中含鈉4g）。攝入的鈉在胃腸道幾乎全部吸收。攝入量過多時，在機體含鈉量正常情況下，腎臟對鈉的排泄量具有很好的調(diào)節(jié)功能，使其排出量增加，尿排出約占90%，一小部分通過糞便和汗液排出。
2.鈉在體內(nèi)的分布 健康成人體內(nèi)總鈉量為60mmol/kg，其中50%存在于細胞外液，10%以下在細胞內(nèi)液，40%在骨骼中。對人體維持生理功能的主要部分為細胞內(nèi)外液中所含鈉的濃度，細胞內(nèi)外液的鈉濃度差別很大，細胞外液155 mmol/L的陽離子中142mmol/L為鈉離子（Na+）。血清鈉的正常范圍為135～155mmol/L。
3.影響鈉代謝的因素 除汗液和糞便排出少量鈉外，機體維持鈉平衡主要是通過腎小管對鈉的重吸收來實現(xiàn)的。其中腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)起著重要作用，當細胞外液減少時，位于腎入球小動脈管壁的壓力感受器受到壓力下降的刺激，使腎小球濾過率下降，Na+濾過降低，刺激位于遠曲腎小管致密斑的鈉感受器，使腎素分泌增加； 全身血壓下降也可使交感神經(jīng)興奮刺激腎小球旁細胞分泌腎素。腎素催化血漿中的血管緊張素原轉(zhuǎn)變成血管緊張素Ⅰ，在肺中，血管緊張素Ⅰ再轉(zhuǎn)變成血管緊張素Ⅱ，引起了動脈收縮，刺激腎上腺皮質(zhì)球狀帶使醛固酮分泌增加，促進遠曲腎小管對鈉的再吸收。當腎小球濾過率降低時，腎小管回吸收也相應(yīng)減少，不受神經(jīng)-體液因素調(diào)節(jié)，即所謂的腎小球-腎小管平衡（球-管平衡）。此外，腎靜脈壓升高或腎小管阻力下降，血漿Na+濃度升高、細胞外液容量增加時，可導(dǎo)致尿鈉排出增加，減少對鈉的重吸收。某些藥物（罌粟堿、多巴胺、醛固酮拮抗劑、利尿藥等）可促進尿鈉和尿量增加。
二、水和鈉的代謝失調(diào)
水和鈉的關(guān)系非常密切，缺水和失鈉常同時存在，是臨床上常見的代謝紊亂。根據(jù)失水與失鈉的比例，可分為高滲性、低滲性和等滲性失水。
1.高滲性失水 又稱為原發(fā)性失水或高納血癥。是指失水多于失鈉，以血清Na+>150mmol/L、血漿滲透壓>310 mOsm/kg為特征。
（1）病因：①水攝入不足，多見于上消化道的炎癥或腫瘤造成病人不能飲水，昏迷等危重病人給水不足等； ②水丟失過多，常見于腹瀉、高熱大量出汗、燒傷暴露療法、糖尿病昏迷等。
（2）臨床表現(xiàn)：最突出的表現(xiàn)為不同程度的口渴。根據(jù)癥狀的輕重，將其分為輕、中、重三種。
輕度失水：失水量占體重的2%～4%，除口渴外無其他表現(xiàn)。
中度失水：失水量占體重的4%～6%，極度口渴、乏力，尿少和尿比重增高，口腔粘膜干燥，皮膚彈性差，精神不集中。
重度失水：失水量超過體重的6%以上，除上述癥狀外，由于腦組織的嚴重失水，可出現(xiàn)躁狂、幻覺、譫妄，甚至昏迷。體溫調(diào)節(jié)中樞功能紊亂，出現(xiàn)高熱，嚴重時可致腎功能衰竭。
（3）診斷：根據(jù)病史和臨床表現(xiàn)，診斷并不困難。實驗室檢查常發(fā)現(xiàn)： 血Na+>150mmol/L，尿比重增高，血紅蛋白和紅細胞壓積增高。
（4）治療：盡早去除病因，補充足量的水。原則上能通過胃腸道補充就應(yīng)充分利用消化道補液，包括口服或鼻飼。不能進食或病情嚴重時，可采用靜脈補液，給予5%葡萄糖溶液或0.45%氯化鈉溶液。補液量可按下列方法計算： ①根據(jù)臨床表現(xiàn)的嚴重程度，按體重百分比的喪失來估計，每喪失體重的1%，補液400～500mL； ②根據(jù)血鈉濃度計算，補水量（mL）=[血Na+測得值（mmol/L）-血鈉正常值（mmol/L）]×體重（kg）×4。計算所得的補水量不宜在當日一次補充，以免發(fā)生水中毒。一般可分兩日補給，當日先補充一半，余部分次日補給。此外，尚需補充當日需要量2000mL，血容量補足的指標是每小時尿量30～40mL。在補水的同時應(yīng)補鈉，合并低鉀時應(yīng)補鉀，經(jīng)過補液治療后，酸中毒仍未糾正時，應(yīng)補充堿性溶液（5%堿酸氫鈉）。
2.低滲性失水 又稱慢性或繼發(fā)性缺水或低納血癥。是指失水少于失鈉，血清Na+<120mmol/L。
（1）病因：主要有①胃腸道消化液持續(xù)性喪失，如反復(fù)嘔吐、慢性腸梗阻、大量鈉隨消化液丟失； ②大創(chuàng)面慢性滲液； ③腎排水和排鈉過多而未注意補鈉。
（2）臨床表現(xiàn)：根據(jù)缺鈉的程度，低滲性失水可分為三度：
輕度缺鈉：口渴不明顯，病人感疲乏、頭暈。尿Na+減少，血清鈉在135mmol/L以下，每公斤體重缺氯化鈉0.5g。
中度缺鈉：除上述癥狀外，尚有惡心、嘔吐、脈細、血壓不穩(wěn)定或下降，脈壓變小。尿中幾乎不含鈉和氯。血清Na+在130mmol/L以下，每公斤體重缺氯化鈉0.5～0.75g。
重度缺鈉：病人神志不清，肌痙攣性抽痛，肌腱反射減弱或消失，常發(fā)生休克。血清Na+在120mmol/L以下，每公斤體重度缺鈉0.75～1.25g。
（3）診斷：根據(jù)病史特點和臨床表現(xiàn)一般不難作出低滲性失水的診斷。實驗室檢查常發(fā)現(xiàn)，血清Na+在135mmol/L以下，尿Na+、Cl-明顯減少，尿比重常在1.010以下，血紅蛋白，紅細胞壓積和尿素氮增高。
（4）治療：應(yīng)積極糾正原發(fā)病因。對于輕、中度缺水病人，可通過靜脈滴注5%葡萄糖鹽水補充所需鈉量，當天補給一半和日需量4.5g，其余次日補充。并根據(jù)缺水程度，適當增加補液量。重度缺鈉病人應(yīng)先補足血容量，以改善微循環(huán)和組織灌流。靜脈滴注高滲的5%氯化鈉200～300mL。盡快糾正血鈉過低。一般可按公式計算需補充的鈉鹽量（mmol/L）,需補充的鈉鹽量（mmol/L）=[血鈉正常值（mmol/L）-血鈉測得值（mmol/L）]×體重（kg）×0.60（女性為0.50）。按17mmol/L Na+=1g鈉鹽計算補給氯化鈉的量。當天補給一半和日需量，其中2/3以5%氯化鈉溶液輸給，其余量用等滲鹽水補給。
3.等滲性失水 又稱急性或混合性失水，外科病人最易發(fā)生。水和鈉成比例丟失，血清鈉仍在正常范圍內(nèi)，細胞外液的滲透壓也保持正常。
(1)病因： ①消化液的急性喪失，如大量嘔吐、腸瘺、膽道引流等；②體液喪失在感染和軟組織內(nèi)，如腹腔或腹膜后感染、腸梗阻、燒傷等。
(2)臨床表現(xiàn)：尿少、厭食、惡心、乏力，但不口渴。最明顯的是皮膚彈性降低、干燥、松弛，嚴重時出現(xiàn)脈搏細弱、四肢濕冷、血壓下降等休克表現(xiàn)。
(3)診斷：主要依靠病史、臨床表現(xiàn)可做出診斷。詳細詢問有無消化道或其他液體大量丟失、失液或不能進食持續(xù)的時間，每日失液量多少，液體性狀等。實驗室檢查見血紅蛋白升高，紅細胞壓積升高、血Na+正常，尿比重增高。必要時做血氣分析，確定是否合并酸堿平衡失調(diào)。
(4)治療：等滲性失水是腹部外科最常見的失水類型，治療首先要去除病因，減少水和鈉的繼續(xù)丟失，若伴有早期休克表現(xiàn)，說明細胞外液嚴重不足，可先從靜脈中滴注等滲鹽水或平衡鹽溶液3000mL（按體重60kg計算），以恢復(fù)血容量，若無血容量不足征象，可給病人上述液體的1/2～2/3，即1500～2000mL，補充失水量。
也可根據(jù)細胞壓積計算補水量：
等滲鹽水（L）=紅細胞壓積上升值/紅細胞壓積正常值×體重（kg）×0.25
尚需補充日需量約2000mL和氯化鈉4.5g，治療中應(yīng)注意單純補充等滲鹽水有致高氯性酸中毒的危險。因平衡液的電解質(zhì)含量和血漿中相仿，用來治療失水比較理想。常用平衡鹽溶液有乳酸鈉加復(fù)方氯化鈉溶液與碳酸氫鈉加等滲鹽水溶液兩種，糾正失水后，細胞外液的K+由于腎臟排K+增多被稀釋，易發(fā)生低鉀血癥，在尿量達40mL/h后應(yīng)補充氯化鉀。