Acid-Base disorders: Physiology and Assessment

Acid-Base disorders: Physiology and Assessment

1. Acid production และการรักษา acid-base balance

ร่างกายสร้างกรดหลัก 3 ชนิดต่อวัน

• Carbonic acid (volatile acid) จาก CO₂ ประมาณ 15,000 mmol/day
• กำจัดโดยปอด
• Organic acids
• เช่น lactate, citrate
• สร้างและ metabolize อย่างสมดุล จึงมีระดับในเลือดต่ำตามปกติ
• Nonvolatile inorganic acids
• ประมาณ 50–100 mEq/day
• ส่วนใหญ่ sulfuric acid จาก sulfur-containing amino acids
• กำจัดโดยไต

ไตรักษา acid-base balance ผ่าน

• Lung → ขับ CO₂
• Metabolism → metabolize organic acid
• Kidney → ขับ H⁺ เป็น
• Titratable acid (phosphate, urate, creatinine)
• NH₄⁺ (ammonium) ← adaptive mechanism สำคัญเมื่อ acid load เพิ่ม

---

2. Henderson-Hasselbalch equation

pH = 6.1+ log (HCO₃ / (0.03 x xPCO₂))

ดังนั้น

pH ขึ้นกับ "อัตราส่วน" HCO₃⁻ ต่อ PCO₂ ไม่ใช่ค่าตัวใดตัวหนึ่ง

---

3. Normal values

Arterial blood

Parameter	Normal
pH	7.35–7.45
PCO₂	35–45 mmHg
HCO₃	21–27 mEq/L

---

Peripheral venous blood

เมื่อเทียบกับ arterial

• pH ต่ำกว่า 0.03–0.04
• HCO₃ สูงกว่า 2–3 mEq/L
• PCO₂ สูงกว่า 3–8 mmHg

เหมาะสำหรับ serial monitoring แต่ควร correlate กับ ABG เป็นระยะ

---

4. Definitions

Acidemia

pH <7.35

Alkalemia

pH >7.45

---

Primary disorders

Metabolic acidosis

• ↓HCO₃
• ↓pH

---

Metabolic alkalosis

• ↑HCO₃
• ↑pH

---

Respiratory acidosis

• ↑PCO₂
• ↓pH

---

Respiratory alkalosis

• ↓PCO₂
• ↑pH

---

Simple disorder

มี primary disorder เพียงอย่างเดียว และ compensation เหมาะสม

---

Mixed disorder

มี acid-base disorder มากกว่า 1 อย่างพร้อมกัน

สงสัยเมื่อ

• compensation ไม่ตรง expected
• history ไม่สอดคล้อง
• anion gap ผิดปกติ
• pH กลับมา normal ทั้งที่ HCO₃ และ PCO₂ ผิดมาก

---

5. หลักการ Compensation

Compensation

• ไม่ทำให้ pH overshoot
• ไม่ทำให้ pH กลับ normal (ยกเว้น chronic respiratory disorders บางราย)

หาก compensation มากหรือน้อยเกิน expected

→ คิดถึง mixed acid-base disorder

---

6. Metabolic disorders

Metabolic acidosis

Respiratory compensation

เริ่ม

• ภายใน 30 นาที
• complete 12–24 hr

Expected

Winter's equation

Expected PCO₂ = 1.5 (HCO₃) + 8 +/- 2

จำง่าย

PCO₂ ≈ HCO₃ +15

หรือ

PCO₂ ≈ decimal ของ pH

ตัวอย่าง

pH 7.25

→ expected PCO₂ ≈25

Maximum respiratory compensation

PCO₂ ไม่ต่ำกว่า

8–12 mmHg

แม้ severe metabolic acidosis

---

Metabolic alkalosis

Expected compensation

PCO₂ เพิ่มประมาณ

0.7 mmHg

ต่อ HCO₃ เพิ่ม 1 mEq/L

จำง่าย

PCO₂ ≈ HCO₃ +10

---

7. Respiratory disorders

Compensation มี 2 phase

Acute

เกิดจาก buffering

ใช้เวลาไม่กี่นาที

---

Chronic

Kidney compensation

ใช้เวลา

3–5 วัน

---

Respiratory acidosis

Acute

HCO₃ ↑

ประมาณ

1 mEq/L

ต่อ PCO₂ เพิ่ม 10 mmHg

---

Chronic

HCO₃ ↑

ประมาณ

3.5–5 mEq/L

ต่อ PCO₂ เพิ่ม 10 mmHg

---

Respiratory alkalosis

Acute

HCO₃ ↓

ประมาณ

2 mEq/L

ต่อ PCO₂ ลด 10 mmHg

---

Chronic

HCO₃ ↓

ประมาณ

4–5 mEq/L

ต่อ PCO₂ ลด 10 mmHg

---

8. การประเมิน Acid-base disorder (4-step approach)

Step 1

Identify primary disorder

ดูจาก

• pH
• HCO₃
• PCO₂

---

Step 2

Evaluate compensation

หากไม่ตรง expected

→ Mixed disorder

---

Step 3

Evaluate anion gap

โดยเฉพาะ metabolic acidosis

ถ้า AG สูง

ให้คำนวณ

• Delta AG
• Delta HCO₃

เพื่อหา mixed metabolic disorder

---

Step 4

Identify underlying disease

เพราะการรักษาคือแก้ cause ไม่ใช่แก้ค่า ABG เพียงอย่างเดียว

---

9. Practical pearls

• pH ปกติ แต่ HCO₃ และ PCO₂ ผิดมาก → คิดถึง mixed disorder
• Respiratory compensation ของ metabolic disorder เร็ว (ภายในชั่วโมง)
• Renal compensation ของ respiratory disorder ช้า (3–5 วัน)
• Chronic respiratory acidosis อาจมี HCO₃ สูงเป็น compensation ไม่ใช่ metabolic alkalosis
• Chronic respiratory alkalosis อาจมี HCO₃ ต่ำเป็น compensation ไม่ใช่ metabolic acidosis
• การแปลผล respiratory disorder ต้องอาศัยประวัติว่าความผิดปกติเกิดแบบ acute หรือ chronic
• การวินิจฉัย acid-base disorder ควรประเมินร่วมกับ electrolyte, potassium และ anion gap เสมอ เพื่อไม่พลาด mixed disorder