[3] 산-염기 불균형
[3] 산-염기 불균형(acid-base imbalance)
1. 산–염기 균형
▶ 산–염기 균형은 체액 내 수소이온(H+) 농도에 의해 결정됨
▶ 수소이온의 농도가 체액의 산도와 알칼리도를 결정(수소이온 증가: 산성화, 수소이온 감소: 알칼리화)
▶ 수소이온 농도: pH로 표시
pH 7.0(중성) | •수소이온인 ‘산’과 수산기인 ‘염기’가 같음 •7.0 이하: 산성 용액, 7.0 이상: 알칼리 용액 |
동맥혈의 정상 pH | 7.35~7.45 |
정맥혈의 정상 pH | 7.31~7.41 |
pH 이상 시 양상 | •pH 7.2 이하, 7.55 이상 → 세포기능 심한 손상 •pH 6.8 이하, 7.8 이상 → 사망 |
그림 정상적인 산–염기 균형
1) 동맥혈 가스분석(ABGA)의 정상 수치
• pH (수소이온농도지수) → 7.35~7.45
• PaO2(산소분압) → 80~100 mmHg
• PaCO2(이산화탄소분압) → 35~45 mmHg
• HCO3–(중탄산이온비율) → 22~26 mEq/L
• SaO2(산소포화도) → 95~100%
잠시 주목 | 동맥혈가스분석 결과의 정상치는 꼭 숙지하시기 바랍니다. 산염기 불균형 이해에 도움이 됩니다. |
2) 산 - 염기 조절기전
(1) 완충체계
① 중탄산염 혈액완충체계: 정상 산-염기 균형 유지 위해 탄산과 중탄산의 비율 = 1 : 20
② 인산염 완충체계
• 산성인 경우: 강산(HCl)이 완충염에 의해 중성염(NaCl)으로 전환 → pH 감소를 줄임
• 염기성인 경우: 강염기(NaOH)가 NaHPO4에 의해 NaHPO4와 교환되어 pH 상승을 조절
③ 단백질 완충체계: 혈장과 세포에 산이나 알칼리로 존재하다가 필요 시 수소이온 방출 또는 결합
④ 헤모글로빈 완충체계: 헤모글로빈은 단백질로 수소이온과 직접적으로 완충작용하고 이산화탄소 생성으로 형성된 산을 완충
(2) 호흡체계
① 호흡을 통해 대사산물인 이산화탄소와 물을 배출 → 정상 산도 유지
② 세포 내 대사과정 → 이산화탄소 형성 → 폐로 이동하여 호흡에 의해 배출
③ 호흡증가 → 세포외액의 이산화탄소 감소, 호흡감소 → 이산화탄소량 증가
④ 뇌의 호흡조절중추: 체액의 이산화탄소와 수소이온의 증가에 반응 → pH의 호흡성 조절에 따라 호흡횟수, 깊이 조절
(3) 신장체계
① 정상적인 대사 → 과도한 산 생산 → 신장에서 산배출, 혈장과 세포외액에 중탄산 보냄 → 균형 유지
② 신장의 pH 조절기전: 중탄산(HCO3–)과 수소이온(H＋)의 보유와 배설에 의함
③ 신세뇨관에서 분비한 수소이온과 사구체에서 여과된 중탄산이 신세뇨관에서 합쳐져 CO2와 H2O를 형성 → CO2는 폐를 통해, H2O는 소변 통해 배설
[H＋ + HCO3– → H2CO3 → H2O + CO2]
그림 호흡과 수소이온 농도의 신경계 조절
그림 이산화탄소와 pH 간의 관계
2. 산–염기 불균형
▶ 중탄산 또는 탄산의 부족이나 과다 시 산–염기의 불균형 초래
▶ 정상적인 균형은 탄산(H2CO3) : 중탄산(HCO3–) = 1 : 20
산증(acidosis) | •수소이온 농도가 증가한 결과 •원인: 탄산의 증가(2 : 20) 또는 중탄산의 감소(1 : 18) |
알칼리증(alkalosis) | •수소이온 농도가 감소한 결과 •원인: 탄산의 감소(0.6 : 20) 또는 중탄산의 증가(1 : 24) |
1) 산 - 염기 불균형에서의 동맥혈 가스분석 결과(보상작용 전 상태)
불균형 상태 | pH | PaCO2 | HCO3– |
대사산증 20 | 감소(＜ 7.35) | 정상 | 감소(＜ 22 mEq/L) |
대사알칼리증 | 증가(＞ 7.45) | 정상 | 증가(＞ 26 mEq/L) |
호흡산증 | 감소(＜ 7.35) | 증가(＞ 45 mmHg) | 정상 |
호흡알칼리증 24 | 증가(＞ 7.45) | 감소(＜ 35 mmHg) | 정상 |
◈ 산-염기 불균형 파악 순서
잠시 주목 | 산–염기 불균형 해석하는 순서를 꼭 기억하시고, 직접 ABGA 검사 결과를 보면서 분석해 보세요. 시험에 자주 출제됩니다. |
2) 산 - 염기 불균형의 종류와 보상기전 19
산 - 염기장애 | 생리적 원인 | 보상기전 |
호흡산증 | 탄산과잉: 환기저하(폐에서 CO2를 적절히 제거하지 못함) | 신장에서 중탄산염 생산 증가, 신장에서 중탄산염은 보유, 염소는 배출, 소변으로 수소이온 배출 증가(PCO2 증가 시 HCO3– 상승) |
호흡알칼리증 | 탄산부족: 과다환기(폐에서 CO2를 너무 많이 제거) | 신장에서 중탄산이온의 배출 증가(PCO2 감소 시 HCO3– 감소) |
대사산증 19 | 탄산수소이온 부족: 산의 대사산물 보유, 당뇨병케토산증, 산의 과다섭취(살리실산 중독, 고칼륨혈증 또는 탄산수소염 소실) | 호흡수와 깊이 증가: 폐에서 CO2 배출 증가, 신장에서 탄산수소이온 재흡수 증가(HCO3– 감소 시 PCO2 감소) |
대사알칼리증 | 탄산수소이온 과잉: 과다섭취(NaHCO3, 탄산음료), 탄산수소염 정체, 포타슘 소실, 산의 소실 | 호흡수와 깊이 감소: 폐에서 더 많은 CO2 보유, 신장에서 탄산수소이온 배출(HCO3– 증가 시 PCO2 증가) |
그림 산–염기 장애의 보상기전
3) 세포외액의 수소이온 농도에 따른 포타슘의 이동기전
▶ 산증과 수소이온의 농도 증가에 따라 전해질이 이동
정상 | •세포내 포타슘의 양이 세포외액보다 많음 •수소이온 농도는 양쪽 구간에서 모두 낮음 |
산증 | 세포외 수소이온의 양이 증가 → 세포내액으로 이동 → 세포내액의 중성 유지 위해 포타슘이온이 세포외로 이동 → 고칼륨혈증 |
알칼리증 | 세포내액에 수소이온 양 증가 → 세포외액으로 이동 → 세포내액의 중성 유지 위해 포타슘이온이 세포내로 이동 → 저칼륨혈증 |
4) 산-염기 장애
(1) 산증(acidosis) 15
구분 | 호흡산증 16 18 | 대사산증 15 |
기준 | •pH: 7.35 이하 •PaCO2: 45 mmHg 이상 | •pH: 7.35 이하 20 •HCO3–: 22 mEq/L 이하 20 |
생리적 원인 | 탄산과잉: 환기저하 (폐에서 CO2적절히 제거 못함) | •CO2이외의 산이 혈액 내 축적 •중탄산 부족, 산의 과다섭취, 고칼륨혈증 |
원인 | •저환기, 호흡기질환, 심장질환 •호흡중추 손상, 호흡중추 억제(약물) •기도폐쇄, 호흡근 약화 등 | •산성물질 과다생성: 신부전, 당뇨병케토산증, 금식 •염기(중탄산염) 손실: 심한 설사, 장루, 약물 |
증상 | 호흡곤란, 쇠약, 어지럼, 안절부절못함, 졸음, 의식변화, 빠른맥박, 심실세동(포타슘 증가) | •쇠약감, 둔한 두통, 구역, 구토, 복통, 혼동, 졸음, 의식저하 •과다환기(보상기전) 25, 부정맥(포타슘 과잉) •쿠스말호흡(급성 시), 호흡억제(pH 7.0 이하 시) • 당뇨병케토산증 시 아세톤향 호흡, 갈증, 점막 건조, 피부긴장도 소실, 케톤혈증 등 |
치료 및 간호 | •기도개방, 구강 및 기도흡인 •산소공급, 필요시 인공호흡기 적용 •수분공급, 기관지 확장제, 체위배액, 흉부물리요법, 탄산수소소듐(NaHCO3) 투여 •마약성 진통제 투여 금지 | • Bicarbonate(중탄산나트륨: 탄산수소소듐, NaHCO3) 투여 •마약성 진통제 투여 금지 •수분과 전해질 대체 •당뇨병케토산증 시 인슐린 투여 |
(2) 알칼리증(alkalosis) 14
구분 | 호흡성 알칼리증 | 대사성 알칼리증 |
기준 | •pH: 7.45 이상 24 •PaCO2: 35 mmHg 이하 24 | •pH: 7.45 이상 •HCO3–: 26 mEq/L 이상 |
생리적 | 탄산부족: 과다환기 (폐에서 CO2 너무 많이 제거) | •중탄산 과잉: 과다섭취, 정체, 포타슘 소실, 산소실 •CO2 이외의 산의 부족 |
원인 | •과호흡, 저산소혈증, 폐질환, 쇼크, 외상 •과도한 기계환기, 갑상샘항진증 •아스피린중독 | •이뇨제 사용으로 저칼륨혈증 •위액상실(구토, 위흡인) •우유와 제산제 과다섭취(심한 고칼슘혈증) •탄산수소소듐 경구/정맥 과다투여 |
증상 | 과다환기(깊고 빠른 호흡), 현기증, 혼수, 빠른맥박, 이상감각(저림, 무감각), 테타니, 부정맥(포타슘 저하), 경련, 호흡곤란, 두근거림, 발한, 공황, 하복부통증 등 | 의식저하, 과소환기, 근허약, 부정맥(포타슘 저하), 구토, 지각이상, 테타니(칼슘 이온화 감소로 발생), 장운동 감소, 마비장폐색 등 |
치료 | •이산화탄소 정체 유도(배출된 이산화탄소 재호흡, 안정) → 혈중 PaCO2 증가시킴 •종이봉투 이용하여 날숨 다시 들이마시기 •기계환기 시 호흡수와 일회호흡량 감소 •불안, 공황 시 정서적 지지, 진정제 투여 | •탄산탈수효소억제제 투여, 염화소듐, 염화암모늄 구강 또는 정맥 투여 •이뇨제(Diamox) 투여, 수분전해질 대체, 산소화 증진, 제산제 적절사용 교육 •경련 대비 안전 유지 |
(3) 산증/알칼리증의 증상 및 치료 비교
산-염기장애 | 증상과 징후 | 치료 |
호흡산증 | • 과호흡, 시력장애, 두통, 심실세동 • 후기: 혼동, 졸음, 혼수, 포타슘 상승 | 기관지확장제, 체위배액, 흉부 진동요법(clapping), 심실세동 또는 포타슘 증가 시에는 중탄산염 투여 |
호흡알칼리증 | • 현기증, 손·발가락의 무감각, 저림 • 후기: tetany, 경련, 포타슘 저하 | • 원인치료 • 배출된 이산화탄소 재호흡, 안정 |
대사산증 | • 두통과 정신기능의 둔화 • Kussmaul 호흡 • 후기: 지남력 상실, 혼수, 포타슘 상승 | • 원인치료 • 중탄산염(NaHCO3) 정맥주사 • 수분과 전해질 대치 |
대사알칼리증 | • 혼돈, 현기증, 손·발가락의 무감각과 저림 • 후기: tetany, 경련, 포타슘 저하 | • 원인치료 • 이뇨제: acetazolamide(Diamox) • 수분과 전해질 보충 |
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