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近100年来，临床医生一直在尝试准确评估酸碱紊乱并阐明其机制。已引入许多方案来描述酸碱失调。定量这些疾病的三种最常用的方法是基于肾和肺酸碱相互作用的生理方法。基于强离子和弱离子（如白蛋白和磷）中与pH相关的变化的物理化学方法（也称为Stewart方法）；以及基于血气机器提供的代谢性酸碱状态变化的定量化的碱过量法。标准碱过量是用于评估急性护理环境中创伤患者的最广泛研究的预后指标之一。尽管全球大多数商用血气分析仪均提供标准的碱过量标准，但许多医生仍未意识到其相关性以及如何使用此标记物。这篇综述讨论了标准碱过量的价值，并包括几个案例，这些插图表明了碱过量方法在临床实践中的益处。
碱过剩的由来
为了解标准碱过剩（SBE）这一概念的产生过程，我们应当熟悉20世纪50和60年代酸碱平衡评估的历史。1952年，哥本哈根出现了一次毁灭性的脊髓灰质炎流行。在4个月内约有3,000例染病患者住院；大部分患者收治于布莱丹医院（Blegdam Hospital）这家传染病医院。这些患者中约有345例患延髓型脊髓灰质炎，它影响到了呼吸肌和吞咽肌。流行开始时只有一种用于评估酸碱平衡的实验室检测——血液中的总二氧化碳浓度。由于不能测定二氧化碳分压（PCO2），医师认为高水平的二氧化碳（或碳酸氢盐）说明出现了来源不明的碱中毒，而不是慢性呼吸性酸中毒。在流行最严重时，1个月内31例延髓型脊髓灰质炎患者中有27例死亡。
当地医院为商讨这次灾难召开了一次会议。与会者中有麻醉科医师Bjørn Ibsen和布莱丹医院实验室的负责人Poul Astrup。Ibsen注意到明显的二氧化碳潴留引发血液中出现高水平碳酸氢盐，这些数据并不说明出现了来源不明的碱中毒。Ibsen之前在麻省总医院有过一次治疗经历，是用箭毒治疗一名患破伤风的儿童并通过实施气管造口术进行手动通气，据此他推断人工通气可能有助于脊髓灰质炎患者。Ibsen在布莱丹医院使用手动气囊通气治疗一名肢体麻痹、出现发绀、喘息的12岁女童。在实施气管造口术后，通过带套囊的气管导管对她成功地进行了通气。随后，医院招募了1,500名医科和牙科的大学生，总共为布莱丹医院的脊髓灰质炎患者提供了16万5,000小时的通气支持，因而挽救了约100名患者的生命。
选择适合支持性通气的患者时，主要依据的是血液中PCO2的测定。当地的一家公司提供了一台小型pH计，使用亨德森–哈塞尔巴尔赫方程（Henderson–Hasselbalch equation），根据pH和碳酸氢盐的数值，可以用作图法外推出PCO2的数值，这预示着酸碱平衡全新的临床时代即将开始。1958年，Astrup和来自哥本哈根的Siggaard-Andersen为了找到评估酸碱平衡状况中代谢性组分的简便方法，在研究了人血液滴定的结果后提出了碱过剩的概念。他们的想法是从Singer和Hastings于1948年提出的“全血缓冲碱”概念发展而来的，“全血缓冲碱”描述的是酸碱平衡的代谢性紊乱。他们的理论认为缓冲碱是血浆中血红蛋白、血浆蛋白、磷酸盐和碳酸氢盐等弱酸（缓冲剂）阴离子的总和。他们认为全血碱过剩是独立于呼吸性组分的测量指标，也是一个可以替代血浆碳酸氢盐的测量指标。碱过剩的定义是在体外使1L完全氧合的全血恢复到标准状况（pH为7.40，PCO2为40 mmHg，温度为37℃）所需加入强酸的量（mmol/L）。按照定义，在这些标准状况下碱过剩是0 mmol/L。
碱过剩被认为是酸碱平衡非呼吸性组分的第一个准确指标。尽管如此，碱过剩的效用仍受到了由Schwartz和Relman领导的一个美国科研组的质疑，导致了那场被称作“伟大的跨大西洋酸碱平衡辩论”的争论。Schwartz及Relman认为体内血浆与组织间隙液具有连续性，而组织间隙液的缓冲能力有限，因此根据体外血液样本导出血浆的碱过剩是不准确的。Siggaard-Andersen在回应这一质疑时将血红蛋白浓度50g/L这一估测值用于计算，这一浓度会降低体外血液样本明显具有的缓冲能力。这一巧妙的作法提供了碱过剩的评估，这一数值现在被称作“标准碱过剩”，它反映出细胞外液中的血红蛋白作为缓冲剂发挥的作用。根据所使用算法的不同，用于计算标准碱过剩的血红蛋白浓度为30～50g/L，这大体上就是细胞外液中血红蛋白浓度的估算值（血液中血红蛋白浓度的1/3）。与此不同的是，为计算因碳酸氢盐水平改变而出现的PCO2改变或者是因PCO2改变而出现的碳酸氢盐水平改变，那个美国科研组提出了六个步骤（表1），并支持在血气分析的输出结果中去掉标准碱过剩的数据。尽管如此，大多数血气分析设备仍然提供标准碱过剩的数据，而且这一指标在全球的临床研究和临床实践中得到广泛应用。
尽管“碱缺失”和“碱过剩”常互换使用，但是应当注意的是对于代谢性酸中毒患者而言，6mmol/L的碱缺失等于－6 mmol/L的标准碱过剩。因为血气分析仪的结果中不给出碱缺失的数据，所以本综述中使用标准碱过剩。常用的市售动脉血气分析仪在计算标准碱过剩时使用的算法因制造商不同而略有差异，但大多数均基于范斯莱克方程（Van Slyke equation）（表2）
碱过剩的“三步法”
为了诊断酸碱平衡失调，可以利用碱过剩法，实行“三步法”。
第一步是根据pH和PCO2评估标准碱过剩（图1、图2和表1）。考虑本综述的写作目的，参考值分别是：pH为7.40，动脉血二氧化碳分压（PaCO2）为40 mmHg，标准碱过剩为0±2 mmol/L。对于每一例患者个体而言，基线测定值可能会有所差异。
第二步是确定继发性反应（图1、图2和表1）。表1中列出了四种原发性酸碱平衡失调（呼吸性酸中毒、呼吸性碱中毒、代谢性酸中毒和代谢性碱中毒）。当存在可使pH发生改变的酸碱平衡失调时，会出现倾向于将pH恢复正常的生理过程。这些改变被认为是代偿性的。例如，代谢性酸中毒会导致即刻通气过度，数小时内PaCO2会达到一个新的稳态。而当呼吸异常持续时，代谢性代偿出现得缓慢，血浆碳酸氢盐水平或标准碱过剩需2～5日才会达到一个新的稳态水平。根据标准碱过剩的继发性改变是否达到特定标准而将呼吸性改变分为“急性”或“慢性”（表1、图1和图2）。继发性反应与预期不同的酸碱平衡失调是混合型酸碱平衡失调。例如糖尿病酮症酸中毒并出现重度呕吐的患者具有代谢性酸中毒合并代谢性碱中毒。
呼吸性酸碱平衡失调应当区分为急性、慢性或者混合型失衡。就这一点而言，患者的病史非常重要（例如妊娠期女性应当有慢性呼吸性碱中毒），但是具体的时间范围常常无法根据患者的描述确定。在这种情况下，我们认为计算将会有助于确定呼吸性酸碱平衡失调的持续时间，尽管这些计算可能并不总是正确3。
第三步是对标准碱过剩的各个组分进行拆分（分割）或者是评估阴离子间隙，目的是考虑是否存在混合型代谢性酸碱平衡失调（图1、图2和表3）。拆分方法在表3附带的小病例中予以阐释。在进行诊断时一种更简单的方法是评估阴离子间隙，这可以取代复杂的拆分计算。由于常常出现混合型酸碱平衡紊乱，所以如果阴离子间隙升高，一定要首先排除出现混合型酸碱平衡紊乱的可能性。
临床案例
患者一：54岁男性，患肝硬化，入院进行腹水引流。血浆钠水平为129 mmol/L，氯水平为101 mmol/L，白蛋白为3.0 g/dL。动脉血pH为7.44，PaCO2为30 mmHg。碳酸氢盐水平为19.7 mmol/L，标准碱过剩为－3.8 mmol/L，动脉血氧分压（PaO2）为80 mmHg。
该患者pH高、PaCO2低、标准碱过剩低于－2 mmol/L，这些提示慢性呼吸性碱中毒（表1）。对白蛋白校正后的阴离子间隙为10.8 mmol/L。这些结果显示患者很可能有慢性呼吸性碱中毒，原因是阴离子间隙正常而按照0.4×（PaCO2－40）计算标准碱过剩的预期值应为－4 mmol/L，接近于－3.8 mmol/L的标准碱过剩测定值。慢性通气过度很可能是肝脏对孕酮代谢减弱造成的影响，因为中枢神经系统中激活的孕酮受体会导致通气增加。低氧血可能是肝肺综合征导致的，特别是如果患者直立时出现体位性呼吸困难和低氧血的症状，而躺卧时这些症状缓解（分别为“斜卧呼吸”和“直立呼吸”）。
患者二：86岁女性，由于卒中导致的呼吸衰竭而入院。pH为7.33，PaCO2为86 mmHg，碳酸氢盐水平为43.3 mmol/L。标准碱过剩为16.6 mmol/L。血浆钠水平为146 mmol/L，氯水平为96 mmol/L。
pH低、PaCO2高、标准碱过剩超过2 mmol/L，这些提示慢性呼吸性酸中毒（表1）。根据0.4×（PaCO2－40）计算标准碱过剩的预期值为0.4×（86－40），或者说是18.4 mmol/L。该患者的标准碱过剩为16.6 mmol/L，接近预期值，但是与标准碱过剩预期值相比偏低可能是合并代谢性酸中毒的结果。
碱过剩在急性病治疗中的应用
创伤患者低血容量性休克的早期诊断是急性病治疗中最具挑战性的任务之一。在休克过程中的无氧代谢由血清乳酸水平反映出来。与此相反，标准碱过剩是一项计算得出的数值，不仅受到乳酸酸中毒的影响，还受到每分钟通气量和各种不同疗法（包括碳酸氢钠和静脉输液的应用）等其他因素的影响48。血液乳酸水平和标准碱过剩是最常用的受伤后全身性代谢性酸中毒的循环标志物。虽然对于急性病治疗中哪项指标更有用仍有争论，但是对于患者治疗而言这可能没有那么重要，因为血气分析设备通常都会给出这两项指标的结果，因此可以对两者同时进行评估。
标准碱过剩作为急性病治疗情况下确定疾病严重程度最为重要的工具之一，有大量文献论述过其重要价值。一项纳入了超过16,000例患者的研究对标准碱过剩和低血容量性休克的ATLS（Advanced Trauma Life Support，高级创伤生命支持）分类进行了比较，ATLS分类整合了心率、收缩压和格拉斯哥昏迷量表（Glasgow Coma Scale）的评分。研究发现，标准碱过剩在低血容量性休克的检出方面，以及对失血性休克患者按照血液制品早期输注的需求进行分层方面，均优于低血容量性休克的ATLS分类。而且在创伤患者中，标准碱过剩对于死亡风险的预测显著优于生命体征或休克指数。在对穿透伤患者进行快速生理评估方面，使用标准碱过剩看起来也优于测量生命体征。这些研究结果提示，标准碱过剩的价值可能在于，它对于入院时没有低血压的患者可能是一个提示灌注不足和病情可能不稳定的指标；而且它对于严重钝伤患者多次输血的需求可能是一个独立的预测指标。
最近一篇对25年期间进行的创伤研究所做的系统性综述显示，动脉血标准碱过剩为负值与临床上的重要损伤、严重并发症和升高的死亡率之间始终有关联。动脉血标准碱过剩的数值每降低一个单位，住院期间死亡风险的比值比增加8%～14%。尽管创伤治疗在过去20年间取得了一定进展，但动脉血标准碱过剩对于创伤患者仍然有用。另外，研究发现在这类患者中若标准碱过剩是负值或者负值越来越大，则可预测这类患者需要输血，而且也可预测他们有多种休克相关性并发症，例如在重症监护病房的住院期延长、肾衰竭、急性呼吸窘迫综合征、多器官衰竭和急性肺损伤等。在急性病治疗的情况下，标准碱过剩可能还与创伤患者出现潜在致死性凝血障碍的风险有关联。许多创伤专科医师认为标准碱过剩有预测价值，而且对于指导复苏非常关键，因此对于有多种来源创伤的患者，测定其标准碱过剩已成为了急诊室的常规作法。对于烧伤患者来说，标准碱过剩对于预后和确定复苏尝试的终点可能都会有用。使用标准碱过剩的关键在于通过对代谢性酸中毒水平的估测评估酸碱平衡异常中的代谢性组分。低于－6 mmol/L的负值表明出现了重度代谢性酸中毒。
遗憾的是，创伤患者标准碱过剩的研究还有若干局限性。第一，尚未开展过随机对照试验，因此证据仅仅来自观察性研究。第二，大多数研究有明显的选择偏倚；例如常常仅测定不到30%患者的动脉血标准碱过剩。此外，标准碱过剩的数值受到采用等张盐水后出现的高氯血症酸中毒的影响，还受到肾衰竭、糖尿病酮症酸中毒和二氧化碳潴留延长的影响。对于在救护车内接受过液体复苏的患者以及已有肾衰竭、慢性呼吸系统疾病或混合型酸碱平衡紊乱的患者，标准碱过剩数据很容易受到错误解读。例如一名慢性呼吸性酸中毒患者在PaCO2升高10 mmHg已持续几日的情况下标准碱过剩会是4 mmol/L。如果发生休克且合并代谢性酸中毒，那么标准碱过剩可能会变为约0 mmol/L，提示不存在代谢性的酸碱平衡问题。在这类病例中，临床医师根据阴离子间隙升高可能会做出高阴离子间隙型代谢性酸中毒合并呼吸性酸中毒的诊断。因此如果对每一个个体病例的酸碱平衡失调都进行仔细评估分析的话，那么有关标准碱过剩和创伤的研究可能会有助于指导临床决策的制订。
对标准碱过剩在新生儿和儿童中的使用也已开展了大量研究，包括患窒息相关性脑病的新生儿和创伤儿童。有关标准碱过剩在儿科使用的其他评述不在本综述的范围内。
总之，标准碱过剩一直是危重病监护病房最为常用的标志物之一，既用于诊断代谢性酸中毒，又用于指导复苏或治疗。在创伤治疗中，对标准碱过剩已有深入研究，其结果可快速获取，而且在作为复苏终点方面，标准碱过剩似乎优于生命体征或pH；不过任何单一的酸碱数据都不能单独作为终点使用。随着即时检验中血气分析使用的增加，可以更简便地评估标准碱过剩，而且在患者收治于急诊科后几分钟内即可做出评估。标准碱过剩的测定通常需要动脉血，在急性病治疗的情况下动脉血可能不易获得。静脉血可以更容易更快速地获取，而且静脉血与动脉血标准碱过剩数值的相关性通常很好。之所以相关性如此之强，是因为动脉血的碳酸氢盐水平仅仅略低于静脉血的碳酸氢盐水平，而且动脉血和静脉血之间的pH差异很小，不足以导致标准碱过剩出现明显改变。
结论
标准碱过量是评估酸碱障碍的有用方法。大多数血气分析可轻松获得标准碱过量，并且可以计算出Paco2的四种计算与用于评估酸碱异常的继发反应的标准碱过量相比，在生理方法中的计算更容易记忆和执行。当与阴离子间隙结合使用时，可以提高标准碱过量法在酸碱评估中的实用性。标准碱过量可能在急性病患者的初步评估和预后中起作用。围绕碱基过量的术语可能会造成混淆，但是有了一些背景知识，该概念很容易在临床实践中应用。临床医生应记住，标准基础过量计算是准确的，但血气设备制造商应标准化标准基础过量方程，并仅使用国家临床实验室标准委员会推荐的标准基础过量计算。
---N Engl J Med. 2018 Apr 12;378(15):1419-1428. doi: 10.1056/NEJMra1711860.
转自：重症沙龙
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