Jinn-Yuh Guh
Nephrology
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6 min readNov 28, 2020

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如果你要到腎臟科、胸腔科

在動漫「鬼滅之刃」中,鱗瀧左近次師父在高山訓練中,起初教竈門炭治郎的是「全集中呼吸」。這是短暫的過度換氣,能增加血氧。後來炭治郎是用水之呼吸(我妻善逸是用雷之呼吸,嘴平伊之助是用獸之呼吸)。

不苟言笑且不合群的水柱富岡義勇使用水之呼吸,暗戀甘露寺蜜璃的蛇柱伊黑小芭內使用蛇之呼吸,精通藥學與毒理學的蟲柱蝴蝶忍使用蟲之呼吸。擁有如火焰般燃燒熱情的炎柱煉獄杏壽郎使用炎之呼吸,性格開朗活潑的戀柱甘露寺蜜璃使用戀之呼吸。時常雙手合十的巨漢岩柱悲鳴嶼行冥使用岩之呼吸。性格暴躁的風柱不死川實彌使用風之呼吸,總是發呆的霞柱時透無一郎使用霞之呼吸。原忍者音柱宇髄天元使用音之呼吸。

在新鬼殺隊員中,實力第一名的是炭治郎。在柱中,實力第一名的是岩柱,第二名是風柱,第三名是炎柱,第四名是水柱。可見實力跟你使用哪一種呼吸法無關,而是跟你是什麼樣的人有關。其中一個原因是所有呼吸法的始祖都是日之呼吸(呼吸之呼吸)。

「全集中呼吸」如果持續太久(過度換氣)會造成呼吸性鹼中毒(pH > 7.45、PaCO2 < 35 mmHg)。相反的換氣不足則會造成呼吸性酸中毒(pH < 7.35、PaCO2 > 45 mmHg),二者都是酸鹼失衡,一個令醫學生和年輕醫生害怕的題目。其實只要你能把酸鹼平衡想成是「鬼滅之刃」中的呼吸法就不會害怕了。

二氧化碳(CO2)的擴散速度是氧氣(O2)的 20 倍。肺臟交換 O2、CO2 的效率受到擴散、換氣量、肺灌流的影響。當有擴散、肺灌流障礙時,O2 會比 CO2 更早受到影響。

腎臟是用水之呼吸:腎功能主要是製造尿液(主要成分是水)、製造與分泌紅血球生成素(EPO)。EPO 讓肺臟及細胞之呼吸成為可能,也能提升 PaO2 及人體的爆發力、耐力,因此 EPO 是運動員的禁藥。肺臟(吸入 O2,呼出 CO2)是用雷之呼吸:「夜飲東坡醒復醉,歸來彷彿三更。家童鼻息已雷鳴。敲門都不應,倚杖聽江聲」(蘇軾)。細胞是用獸之呼吸(最原始的呼吸):醣類、脂肪、胺基酸三大營養素燃燒後變成水、CO2,以及在粒線體的電子傳遞鍊中產生 ATP(能量)。

細胞呼吸產生的 CO2 擴散到血漿,其中 7% 溶解於血漿,23% 與血紅素結合。70% 擴散入紅血球內由碳酸酐酶立刻變成 H2CO3,後者直接變成重碳酸(HCO3,因此能忽略 H2CO3,此時的 pKa’ 等於 6.1),紅血球內的 HCO3⁻ 穿梭到血漿(交換的是氯進入紅血球)。在肺微血管血漿中的 HCO3⁻ 則是穿梭到紅血球內(交換的是氯出來到血漿)。CO2 + H2O ⇄ H2CO3 ⇄ H⁺ + HCO3⁻。

亨哈公式是 pH = 6.1 + log([HCO3⁻]/[pCO2 x 0.03]),其中 pCO2 x 0.03 是溶解於水中的 CO2 濃度。 HCO3 在肺微血管壁由碳酸酐酶變成 CO2,然後呼出去。血漿中的 HCO3/H2CO3 比例大約是 20。

要注意的是肺外的血漿中沒有碳酸酐酶。代謝性酸中毒(pH 下降)時,會刺激呼吸造成 PaCO2 下降導致紅血球中 H2CO3 和 HCO3 下降,然後血漿 HCO3 下降。反之,代謝性鹼中毒(pH 上升)時,會抑制呼吸造成 PaCO2 上升導致紅血球中 H2CO3 和 HCO3 上升,然後血漿 HCO3 上升。

「笑傲江湖」描述華山派的氣宗和劍宗雖然同氣連枝,卻勢不兩立。想不到在酸鹼異常的診斷上,也有勢不兩立的兩個學派:波士頓學派主張要依據 pH、pCO2、HCO3 的床邊公式診斷,哥本哈根學派主張要用標準鹼超量(SBE,-3 ~ 3 mEq/L)看是否有代謝的成分。SBE 是假設血色素 5 g/dL,在PCO2 40 mmHg 及 37 °C 時,以酸或鹼滴定病人細胞外液達到 pH 7.4 時的酸或鹼量,等於 16.2 × (pH - 7.40) - 24.8 + HCO3。

波士頓學派是用床邊公式:急性呼吸性酸中毒時,PaCO2 每上升 10 mmHg,HCO3 會上升 1 mEq/L,慢性呼吸性酸中毒時,PaCO2 每上升 10 mmHg,HCO3 會上升 4 mEq/L。急性呼吸性鹼中毒時,PaCO2 每下降 10 mmHg,HCO3 會下降 2 mEq/L,慢性呼吸性鹼中毒時,PaCO2 每下降 10 mmHg,HCO3 會下降 5 mEq/L。代謝性酸中毒時,PaCO2 = (1.5 × HCO3) + 8,代謝性鹼中毒時,PaCO2 = (0.7 × HCO3) + 20。要注意的是以上的公式都是由線性迴歸得到的,因此每一本書都有一點不同。我們無法知道哪一個才是正確的,因此我們必須要加上臨床情況才能判讀。

哥本哈根學派的判讀是急性呼吸性酸/鹼中毒時,SBE 正常。慢性呼吸性酸/鹼中毒時,ΔSBE = 0.4 x ΔPaCO2。代謝性酸中毒時,ΔPaCO2 = ΔSBE。代謝性鹼中毒時,ΔPaCO2 = 0.6 x ΔSBE。

哥本哈根學派批評波士頓學派所用的 HCO3 無法區分呼吸和代謝的成分(因為大部分的醫院都是由 pH 和 pCO2 計算的),以及他們忽略了其他的緩衝系統。波士頓學派則批評 SBE 只是一個數學產物,而不是奠基於生理學或臨床的觀察。但是這兩派歸根究底都是師出同門-使用亨哈公式,而且在某一個特定病人的診斷結論上大致是一樣的。

「我們在學校學到的最重要的東西就是,最重要的東西不可能在學校學到」(村上春樹)。「教育就是當你離開學校以後忘了所有學到的之後還記得的事」(愛因斯坦),教育就是當你離開學校以後忘了所有學到的之後還記得酸鹼失衡的關鍵就在「鬼滅之刃」之「笑傲江湖」裡。

「如果你要到舊金山,記得在頭上戴幾朵花。你會遇見許多和善的人們,新的一代自有新的詮釋,人們在改變,人們都在改變」(「三藩市」)。

wikipedia: 村上春樹

如果你要到腎臟科、胸腔科,記得要看「鬼滅之刃」中的呼吸法,你會知道呼吸生理學;記得要看「笑傲江湖」,你會知道酸鹼失衡如何診斷。

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Jinn-Yuh Guh
Nephrology

台灣、高雄、教授、高血壓、糖尿病、腎臟病、統計學、資料、藝術、繪畫、音樂、科學、文學、哲學,Nephrologist, professor, data science, Chinese, Taiwan, science, literature, paintings, music, art, philosophy