🔍 Acid-Base Disturbances — Clinical Overview
⚡ 資料更新至：2026（2026-06 currency check；JASN 2025 metabolic alkalosis 代償公式、AJKD Core Curriculum 2025 已驗證）
📊 Epidemiology & Pathophysiology
基本概念
- Acid-base homeostasis 由肺臟（CO₂ 排出）、腎臟（HCO₃⁻ 再吸收與 H⁺ 排泄）及 buffer 系統共同維持
- Henderson-Hasselbalch 方程式：pH = 6.1 + log([HCO₃⁻] / (0.0307 × pCO₂))
- 正常值：pH 7.35–7.45 | pCO₂ 35–45 mmHg | HCO₃⁻ 22–26 mEq/L
四大原發疾患
| 疾患 | pH | pCO₂ | HCO₃⁻ | 原因 |
|---|---|---|---|---|
| Metabolic acidosis | ↓ | 正常（代償↓） | ↓ | AGMA / NAGMA |
| Metabolic alkalosis | ↑ | 正常（代償↑） | ↑ | 嘔吐、利尿劑、aldosterone 過多 |
| Respiratory acidosis | ↓ | ↑ | 正常（代償↑） | 通氣不足 |
| Respiratory alkalosis | ↑ | ↓ | 正常（代償↓） | 通氣過度 |
- Mixed acid-base disorders 在臨床上極為常見，尤其在 ICU 病患（來源：Mixed Acid-Base Disturbances: Core Curriculum 2025, AJKD）
🩺 Clinical Presentation
依嚴重度分
輕度（pH 7.3–7.4 或 7.4–7.45）
- 通常無症狀，在 ABG/electrolytes 中意外發現
中至重度 acidosis（pH <7.3）
- 神經症狀：頭痛、嗜睡、意識改變
- 心血管：心律不整、低血壓（pH <7.1 → myocardial depression）
- 呼吸：Kussmaul 呼吸（metabolic acidosis 的 compensation）
- 代謝：hyperkalemia（H⁺/K⁺ exchange）、hypotension
中至重度 alkalosis（pH >7.55）
- 神經：焦躁、癲癇
- 心血管：心律不整（尤其在 hypokalemia 合併時更危險）
- 肌肉：tetany、cramping（低游離 calcium）
嚴重酸鹼失衡的器官系統影響（pH <7.20 或 >7.60）
| 系統 | Acidemia（pH <7.20） | Alkalemia（pH >7.60） |
|---|---|---|
| 心血管 | ↓收縮力、arteriolar vasodilation、↓ MAP & CO、↓response to catecholamines、↑心律不整風險 | Arteriolar vasoconstriction、↓冠狀動脈血流、↑心律不整風險 |
| 呼吸 | 過度換氣、↓呼吸肌力量 | Hypoventilation |
| 代謝 | ↑K（呼吸性 > 代謝性）、胰島素阻抗 | ↓K、↓Ca、↓Mg、↓PO₄ |
| 神經 | 意識改變 | 意識改變、癲癇、tetany |
（來源：Pocket Medicine 9th Ed.）
🔬 Diagnosis
Stepwise Approach（六步法）
Step 1：確認原發過程
- 看 pH：<7.35 = acidosis；>7.45 = alkalosis
- 看 HCO₃⁻ 和 pCO₂ 確認原發過程類型
Step 2：確認是否為==代償（compensation）==
| 原發疾患 | 代償方式 | 代償公式 |
|---|---|---|
| Metabolic acidosis | 呼吸性過度換氣 ↓pCO₂ | ==Winter’s formula: Expected pCO₂ = (1.5 × HCO₃⁻) + 8 ± 2== 或 pCO₂ ≈ HCO₃⁻的最後兩位數字（簡便法） |
| Metabolic alkalosis | 呼吸性通氣↓ ↑pCO₂ | 🆕 最新公式（JASN 2025）: Expected pCO₂ = 0.65 × HCO₃⁻ + 23（HCO₃ 30–120 mEq/L） 或舊公式：==pCO₂ = 0.7(HCO₃⁻ − 24) + 40 ± 2==，或 HCO3 + 15 |
| Respiratory acidosis（急性） | 腎臟：HCO₃⁻ ↑ | ΔHCO₃⁻ = 0.1 × ΔpCO₂（或 ↓pH = 0.008 × ΔpCO₂） |
| Respiratory acidosis（慢性） | 腎臟：HCO₃⁻ ↑↑ | ΔHCO₃⁻ = 0.35 × ΔpCO₂（或 ↓pH = 0.003 × ΔpCO₂） |
| Respiratory alkalosis（急性） | 腎臟：HCO₃⁻ ↓ | ΔHCO₃⁻ = 0.2 × ΔpCO₂（或 ↑pH = 0.008 × ΔpCO₂） |
| Respiratory alkalosis（慢性） | 腎臟：HCO₃⁻↓↓ | ΔHCO₃⁻ = 0.4 × ΔpCO₂ |
若代償不符合預期公式，提示有 mixed disorder
- pCO₂ 過低 → 合併原發性呼吸性鹼中毒
- pCO₂ 過高 → 合併原發性呼吸性酸中毒
- HCO₃⁻ 過低 → 合併原發性代謝性酸中毒
- HCO₃⁻ 過高 → 合併原發性代謝性鹼中毒
（來源：JASN 2025 New Formula for Metabolic Alkalosis Compensation；Winter’s Formula, MDCalc；Pocket Medicine 9th Ed.）
代償需要的時間：
- 呼吸代償：數分鐘至數小時內發生
- 腎臟代償：需要數天才能完全表現
Step 3：計算 Anion Gap（AG）
- AG = Na⁺ − (Cl⁻ + HCO₃⁻)；正常值 8–12 mEq/L（不含 K⁺）
- 若血糖升高，==應使用實測 Na==，不使用corrected Na
- 若白蛋白偏低，需校正：==Corrected AG = AG + 2.5 × (4.0 − albumin g/dL)==
- 預期 AG = 血清白蛋白 × 2.5（例：白蛋白 4 g/dL 時 AG 應為 10；3 g/dL 時應為 7.5）
- AG >12（含白蛋白校正）→ Anion Gap Metabolic Acidosis（AGMA）
- ↓AG → 白蛋白下降或非測定陽離子升高（Ca、Mg、K、Li、免疫球蛋白）或溴化物/碘毒性
Step 4：若 AGMA，計算 Delta-Delta Ratio（Δ/Δ）
- Δ/Δ = (AG − 12) / (24 − HCO₃⁻)
- <0.4：Pure NAGMA（no AGMA contribution）
- 0.4–1.0：Mixed AGMA + NAGMA
- 1.0–2.0：Pure AGMA（with normal baseline HCO₃）
- >2.0：AGMA + 合併 metabolic alkalosis（HCO₃⁻ 較高） （來源：LITFL Delta Ratio；Deranged Physiology）
Step 5：若 NAGMA，計算 Urine Anion Gap（UAG）及 Urine Osmolal Gap（UOG）
-
UAG = Urine (Na⁺ + K⁺) − Urine Cl⁻（間接評估腎臟 H⁺ 排泄能力）
- 正值（>0）：腎小管 NH₄⁺ 排泄不足 → 腎性原因（RTA、Kidney Disease (CKD & AKI)）
- 負值（<0）：NH₄⁺ 排泄正常 → 腸道原因（腹瀉、fistula）
-
UAG 限制：在下列情況不可靠（此時改用 UOG）：
- 急性腎損傷/慢性腎病
- 多尿症
- Na⁺ 耗盡（UNa <20）
- 尿 pH >6.5
- 高陰離子隙代謝性酸中毒（有機陽離子排泄 → 正值 UAG，但不代表 NH₄⁺ 排泄不足）
- 近端 RTA（UAG 變數性高）
-
Urine Osmolal Gap (UOG) = 測定尿滲透壓 − [2×(Na⁺ + K⁺) + BUN + glucose (mmol/L)]
- UOG <40 mmol/L → NH₄⁺ 排泄障礙（腎臟原因）
- UOG >40 mmol/L → NH₄⁺ 排泄正常（腸道原因）
（來源：EMCrit NAGMA；Internal Medicine Journal 2024；Pocket Medicine 9th Ed.）
Step 6：AGMA 的鑑別診斷（GOLDMARK 口訣）
| 縮寫 | 原因 | 說明 |
|---|---|---|
| G | Glycols（乙二醇、丙二醇、二乙二醇） | Ethylene glycol → glycolic + oxalic acids Propylene glycol → lactic acidosis Diethylene glycol → diglycolic acid |
| O | Oxoproline（5-oxoproline/pyroglutamic acid） | Acetaminophen + penicillins → 易發生在營養不良、女性、孕婦、腎衰竭、肝衰竭患者 |
| L | Lactic acidosis | Type A: 組織低灌流（休克、腸系膜缺血、CO 中毒、氰化物） Type B: 非缺氧（肝衰竭、惡性腫瘤、酒精、硫胺缺乏、特定藥物） D-乳酸酸中毒：短腸症合併葡萄糖攝取 |
| D | DKA、AKA（酮酸中毒） | DKA 和 SGLT2i 相關性酮酸血症 |
| M | Methanol（甲醇） | 風擋玻璃液、溶劑、燃料 → 代謝為甲酸 |
| A | ASA（水楊酸） | 早期：呼吸性鹼中毒（CNS 刺激） 晚期：代謝性酸中毒（氧化磷酸化受損 → 酮體、乳酸等無機酸） |
| R | Renal failure（腎衰竭） | 有機陰離子（磷酸鹽、硫酸鹽等）堆積 |
| K | Ketoacidosis | Diabetes Mellitus、酒精中毒、飢餓、SGLT2i |
乙二醇、甲醇、異丙醇、乙醇的特點（NEJM 2018;378:270, 2020;382:2544）
| 物質 | AG | OG | 臨床表現 | 備註 | |
|---|---|---|---|---|---|
| Methanol | ↑ | ↑ | 意識改變、視力模糊、瞳孔擴張、視神經乳頭水腫 | 風擋液、抗凍液、溶劑 | |
| Ethylene glycol | ↑ | ↑ | 意識改變、心肺衰竭、低鈣血症 尿液在紫外光下螢光反應 | 防凍液、石油產品 | |
| Propylene glycol | 正常/↑ | ↑ | AKI、肝臟損傷 | 藥用溶劑（IV diazepam、lorazepam、phenobarbital） | |
| Diethylene glycol | 正常/↑ | 正常/↑ | AKI、N/V、胰臟炎、神經病變、乳酸中毒 | 制動液 | |
| Isopropyl alcohol | 正常/↑ | ↑ | 意識改變、果香味呼吸、胰臟炎、乳酸中毒 | - | |
| Ethanol | - | - | 酒精臭、意識改變、Hepatitis；可合併酮酸血症 ± 代謝性鹼中毒（嘔吐） | - |
Note on Osmolal Gap (OG) 計算：
- OG = 實測滲透壓 − 計算滲透壓
- 計算滲透壓 = (2 × Na⁺) + (glucose/18) + (BUN/2.8) [+ EtOH/4.6 若要測試其他物質]
- OG >10 → 提示有物質攝入，但特異性低（乳酸中毒、DKA、酒精性酮酸血症也可升高）
- 高劑量 lorazepam（>10 mg/h）與丙二醇中毒相關
- OG 和 AG 會隨時間變化：初期 OG ↑，代謝後 OG ↓、AG ↑
（來源：Pocket Medicine 9th Ed.）
毒物中毒時的處理流程：
- 若意識改變或 AG >>，檢查 osmolal gap（OG）
- 中毒處理致電毒物控制中心：1-800-222-1222（美國）
🔬 ABG vs VBG 比較
| 參數 | ABG | VBG | 一致性 | 臨床用途 |
|---|---|---|---|---|
| pH | ✓ 準確 | ✓ 準確 | 相同±0.04 | 兩者都可用於篩檢 |
| HCO₃⁻ | ✓ 準確 | ✓ 準確 | 相同±2 mEq/L | 兩者都可用於篩檢 |
| pCO₂ | ✓ 準確 | ✗ 不準確 | 相差±8±17 mmHg | ABG 才能正確反映 |
VBG 在高碳酸血症的應用：VBG 的 pCO₂ ≥45 mmHg 時，100% 敏感度提示高碳酸血症，但無法準確評估嚴重程度。
（來源：Pocket Medicine 9th Ed.; Am J Emerg Med 2012;30:896）
💊 Management
Metabolic Acidosis 治療
AGMA：治療潛在原因為首要目標
| 病因 | 治療 | 特點 |
|---|---|---|
| Lactic acidosis | 恢復組織灌流（fluid resuscitation）、避免血管收縮劑、避免「Type B」藥物 | NaHCO₃ 僅於 pH <7.1 考慮 |
| DKA | 胰島素 + 補液 + 電解質補充（見 Endocrinology 筆記） | - |
| 酒精性酮酸血症（AKA） | 葡萄糖 + 補液 + K、Mg、PO₄ 補充 | - |
| 腎衰竭 | NaHCO₃ 補充、血液透析 | - |
| Methanol / Ethylene glycol | Fomepizole 20 mg/dL、維生素 B₁ & B₆（乙二醇）、葉酸（甲醇）、透析（若有 AKI、血壓不穩、視力變化或濃度 >50 mg/dL） | - |
| Aspirin（水楊酸）毒性 | 鹼化尿液 | 早期呼吸性鹼中毒 + 晚期代謝性酸中毒 |
NaHCO₃ 給藥方式：
- 緊急情況：50 mmol （=50 mEq）安瓿 IV push （台灣 Rolikan 1支20ml=16.67 mEq）
- 非緊急：50 mmol 安瓿 × 3 溶於 1 L D5W 緩慢輸注 (250ml的 Rolikan是 208.75 mEq)
- ==估計需要量 = [期望 HCO₃⁻ − 目前 HCO₃⁻] × 體重(kg) × 0.4==
- 副作用：體液增加、Na⁺ 上升、遊離 Ca⁺ 下降、pCO₂ 上升（細胞內酸中毒風險 → 必須確保充分換氣排 CO₂）
（來源：Pocket Medicine 9th Ed.; Lancet 2018;392:31; Nat Rev Nephrol 2012;8:589）
NAGMA：治療
- RTA（Renal Tubular Acidosis）：口服 NaHCO₃ 或 sodium citrate
- 腸道丟失（腹瀉）：補充 bicarbonate + volume + K⁺
- 注意：快速 NaHCO₃ IV 給藥 → paradoxical intracellular acidosis、volume overload
何時考慮 NaHCO₃ 治療（2024-2025 共識）：
- 嚴重代謝性酸中毒 pH <7.1 或 HCO₃⁻ <10 mEq/L，尤其合併 AKI 時（Lancet 2018;392:31）
- Chronic CKD 合併代謝性酸中毒：目標 HCO₃⁻ ≥22 mEq/L，可能延緩 CKD 進展（BICARB trial）
Metabolic Alkalosis 治療
首線：去除原因
- 嘔吐 / NG suction → 補充 NaCl（volume expansion）、KCl
- 利尿劑引起 → 停用或換藥；補充 KCl
- Mineralocorticoid excess → 治療潛在原因（腺瘤切除、spironolactone）
難治性 metabolic alkalosis（Cl⁻ resistant）：
- 考慮 acetazolamide（碳酸酐酶抑制劑）促進 HCO₃⁻ 排泄
- 嚴重時：稀鹽酸（0.1N HCl）IV 輸注（罕用）
Respiratory Acidosis 治療（Am J Kidney Dis 2023;82:347）
病因類別與代償：
- CO₂ 產生↑：發燒、甲狀腺機能亢進、Sepsis & Shock、類固醇、過度進食（尤其碳水化合物）
- CNS 抑制（↓RR 和/或 VT）：鴉片類、苯二氮平類、CNS 外傷、中樞睡眠呼吸暫停、肥胖、下丘體功能不全
- 神經肌肉障礙（↓VT）：Guillain-Barré、脊髓灰質炎、肌萎縮性側索硬化症、多發性硬化症、肌肉鬆弛劑、重症肌無力、肌肉營養不良、嚴重的磷/鉀缺乏、高脊髓損傷
- 胸壁（↓VT）：氣胸、血胸、連枷胸、脊柱後側彎、強直性脊椎炎
- 上氣道（↓VT）：異物、喉痙攣、睡眠呼吸暫停、食道插管
- 下氣道/氣體交換（↑VD ± ↓VT）：哮喘、COPD、肺水腫、特發性肺纖維化
- 通常低氧 → ↑RR → 呼吸性鹼中毒，但肌肉疲勞 → 呼吸性酸中毒
治療：
- 改善通氣：解除氣道阻塞、治療 COPD/哮喘急性發作、考慮 NIV 或 mechanical ventilation
- 急性高碳酸血症 pH <7.2 → 積極呼吸支持
Respiratory Alkalosis 治療
病因（Am J Kidney Dis 2023;82:347）：
- 低氧 → 過度換氣：肺炎、充血性心衰、PE、限制性肺病、Anemia
- 原發性過度換氣：
- CNS 刺激、疼痛、焦慮、外傷、卒中、CNS 感染、橋腦腫瘤
- 藥物：水楊酸毒性（早期）、β-agonists、黃體素、甲基黃嘌呤類、尼古丁
- 其他：懷孕、敗血症、肝衰竭、甲狀腺機能亢進、發燒
- 假性呼吸性鹼中毒：灌流下降且換氣保留（如心肺復甦）→ CO₂ 無法送至肺排泄；低 pCO₂ 但組織 CO₂ ↑
治療：
- 治療潛在原因：疼痛、焦慮（sedation）、PE（抗凝）、敗血症（抗生素）
- 症狀性過度換氣：重呼吸袋（rebreather mask）短暫使用
Posthypercapnia / Posthypocapnia 酸中毒
Posthypocapnia 酸中毒：呼吸性鹼中毒 → 腎臟代償排泄 HCO₃⁻；快速糾正呼吸性鹼中毒（如插管）→ 暫時性代謝性酸中毒直到 HCO₃⁻ 再生成
Posthypercapnia 鹼中毒：呼吸性酸中毒 → 腎臟代償排泄 H⁺ 並保留 HCO₃⁻；快速糾正高碳酸血症（如拔管）→ 暫時性代謝性鹼中毒直到 HCO₃⁻ 排泄
（來源：Pocket Medicine 9th Ed.; NEJM 2014;371:1434）
📈 Prognosis
- Metabolic acidosis in CKD：慢性 acidosis（HCO₃⁻ <22）與腎功能惡化速度加快、骨密度下降、肌肉萎縮相關；NaHCO₃ 補充可能延緩 CKD 進展
- Lactic acidosis（Type A）：死亡率與原發疾病嚴重度相關（敗血症、心因性休克）；pH <7.0 預後極差
- Mixed disorders in ICU：複雜的 mixed acid-base 與更高 ICU 死亡率相關（來源：AJKD Core Curriculum 2025）
- Metabolic alkalosis：通常預後良好，但若合併嚴重低血鉀 → 致命性心律不整風險
📚 推薦閱讀：最新 Guidelines & Key Articles
| 類型 | 標題 | 期刊 | 年份 | 來源 |
|---|---|---|---|---|
| 🆕 Core Curriculum | Mixed Acid-Base Disturbances: Core Curriculum 2025 | American Journal of Kidney Diseases | 2025 | AJKD |
| 🆕 New Formula | New Formula to Calculate Respiratory Compensation for Metabolic Alkalosis | JASN | 2025 | JASN |
| 🆕 Review | Demystifying normal-anion-gap metabolic acidosis: NAGMA 2024 | Internal Medicine Journal | 2024 | Wiley |
| Practical Guide | Acid-Base Interpretation: A Practical Approach | Am Fam Physician 111(2):148-155 | 2025 | PMID 39964926 |
| Classic Review | Physiological Approach to Assessment of Acid-Base Disturbances | NEJM | 2010（常綠） | NEJM |
| Clinical Tool | Winter’s Formula for Metabolic Acidosis | MDCalc | 常用 | MDCalc |
⚠️ Clinical Pearls
-
白蛋白校正 AG 不可忽略：低白蛋白血症（常見於 ICU、肝病、惡性腫瘤）會讓 AG 人為降低。若不校正，AGMA 可能被漏診。每 albumin 下降 1 g/dL → AG 低估 2.5 mEq/L。每次計算 AG 一定要做白蛋白校正。
-
🆕 Metabolic Alkalosis 代償公式更新（2025）：最新 JASN 研究（2025）推薦使用 pCO₂ = 0.65 × HCO₃⁻ + 23，取代舊有的 Davenport 或 Winters 公式（後者在高 HCO₃⁻ 時不準確）。在評估有無 concurrent respiratory disorder 時，使用更精確的公式很重要。
-
Delta-Delta 解讀陷阱：Delta-delta ratio <1 不一定代表 NAGMA 合併 AGMA。若病患 baseline HCO₃⁻ 本就偏高（如慢性 COPD 代償）或偏低（如慢性腎病），需以個別 baseline 計算，而非直接用 24 mEq/L 作為正常值。了解病患 baseline 是正確解讀 mixed disorders 的關鍵。
-
⚠️ SGLT2i 相關 euglycemic DKA（不要被血糖騙了）：使用 SGLT2 inhibitor 的患者可在血糖僅輕度升高（常 <250 mg/dL，甚至正常）下發生 AGMA + ketosis。遇到不明原因 AGMA + ketones，務必問 SGLT2i 用藥史與誘因（禁食、手術、感染、低碳飲食）。治療同 DKA（insulin + glucose + 補液），並停用 SGLT2i；圍術期建議術前 3–4 天停藥。
-
Toxic alcohols：osmolal gap 隨時間下降是陷阱：methanol / ethylene glycol 中毒初期 osmolal gap ↑、AG 正常（母醇尚未代謝）；隨母醇代謝為酸 → OG 下降、AG 上升。就診偏晚者 OG 可能已正常 → OG 正常不能排除毒性。懷疑時及早給 fomepizole，不要等濃度。
注意：本摘要為文獻整理輔助工具，供學習參考用。Clinical guideline 更新頻繁，請以查詢當下最新版本為準。臨床決策請依個別 patient 狀況及最新指引為準，並諮詢 attending 或 specialist。
筆記建立日期：2026-04-05 ｜ 資料截止：2026 最後更新：2026-06-15（currency check：JASN 2025 alkalosis 公式驗證；修正 AFP 引用標示 PMID 39964926；新增 SGLT2i euglycemic DKA 與 toxic-alcohol OG 時序陷阱 pearls）