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Acid Base Disorders
Blood Gas Analysis
Blood gas analysis | Vessel | Range | Interpretation |
---|---|---|---|
Oxygen Partial Pressure (pO2) | Arterial | 80 to 100 mmHg | Normal |
<80 mmHg | Hypoxia | ||
Venous | 35 to 40 mmHg | Normal | |
Oxygen Saturation (SO2) | Arterial | >95% | Normal |
<95% | Hypoxia | ||
Venous | 70 to 75% | Normal | |
pH | Arterial | <7.35 | Acidemia |
7.35 to 7.45 | Normal | ||
>7.45 | Alkalemia | ||
Venous | 7.26 to 7.46 | Normal | |
Carbon Dioxide Partial Pressure (pCO2) | Arterial | <35 mmHg | Low |
35 to 45 mmHg | Normal | ||
>45 mmHg | High | ||
Venous | 40 to 45 mmHg | Normal | |
Bicarbonate (HCO3−) | Arterial | <22 mmol/L | Low |
22 to 26 mmol/L | Normal | ||
>26 mmol/L | High | ||
Venous | 19 to 28 mmol/L | Normal | |
Base Excess (BE) | Arterial | <−3.4 | Acidemia |
−3.4 to +2.3 mmol/L | Normal | ||
>2.3 | Alkalemia | ||
Venous | −2 to −5 mmol/L | Normal | |
Osmolar gap
(Osmolality – Osmolarity) |
>10 | Abnormal | |
Anion gap
[Na+] – {[Cl−]+[HCO3−]} |
<8 | Low | |
8 to 16 | Normal | ||
>16 | High |
Compensation
Primary disorder | pH | PaCO2 | [HCO3-] | Compensation | Compensation formula |
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Metabolic acidosis | ↓ | ↓ | ↓ | Respiratory |
|
Metabolic alkalosis | ↑ | ↑ | ↑ | Respiratory |
|
Respiratory acidosis | ↓ | ↑ | ↑ | Renal | |
Respiratory alkalosis | ↑ | ↓ | ↓ | Renal |
Approach to acid–base disorders
Check pH on ABG | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
pH < 7.35= Acidosis | pH > 7.45= Alkalosis | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Check PaCO2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
PaCO2 > 45mm Hg = Respiratory acidosis | PaCO2 Normal or < 35mm Hg = Metabolic acidosis | Check PaCO2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
PaCO2 > 45mm Hg = Metabolic alkalosis | PaCO2 < 35mm Hg = Respiratory alkalosis | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
[HCO3-] > 29 | Check [HCO3-] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Normal or slight decrease = Acute respiratory alkalosis | Decreased < 24 = Chronic respiratory alkalosis | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Management of Acidosis
pH < 7.35 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Acidosis | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Determine the primary disorder Metabolic or respiratory? | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Check [HCO3-] and PaCO2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Low [HCO3-] and Low to normal PaCO2 | High PaCO2 and High to normal [HCO3-] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Metabolic acidosis | Respiratory acidosis | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Check for respiratory compensation Calculate expected PCO2 | Check for renal compensation Calculate expected [HCO3-] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Decrease in PaCO2=1.25 x (24- measured HCO3-)? | Acute acidosis? Increase [HCO3-]=0.1 x (measure PaCO2-40)? | Chronic acidosis? Increase [HCO3-]=0.1 x (measure PaCO2-40)? | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
PaCO2 too low? Mixed metabolic acidosis with respiratory alkalosis | PaCO2 too high? Mixed metabolic acidosis with respiratory acidosis | [HCO3-] too low? Mixed respiratory acidosis with metabolic acidosis | [HCO3-] too high? Mixed respiratory acidosis with metabolic alkalosis | [HCO3-] too low? Mixed respiratory acidosis with metabolic acidosis | E04=[HCO3-] too high? Mixed respiratory acidosis with metabolic alkalosis | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Measured PaCO2 is equal to expected value? Compensated metabolic acidosis | Measured [HCO3-] is equal to expected value? Compensated respiratory acidosis | Measured [HCO3-] is equal to expected value? Compensated respiratory acidosis | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Click here for the management of metabolic acidosis | Click here for the management of respiratory acidosis | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Metabolic Acidosis
Category | Disease | Mechanism | Clinical | Paraclinical | Gold standard diagnosis | Other findings | ||||||||||||||||||||||||||||||||
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Symptoms | Signs | Lab data | Imaging | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
ABG | CBC | Electrolyte | Renal | LFT | Enzyme | U/A | ||||||||||||||||||||||||||||||||
↑ acid production |
Loss of bicarbonate |
↓ renal acid excretion |
Fever | N/V | Diarrhea | Dyspnea | Edema | Toxic/ill/Shock | BP | Dehydration | LOC | pH | HCO3- | O2 | Serum AG | WBC | Hb | Cl- | K+ | Na+ | Bun | Cr | Bili | Aminase | CK | Renin | Ketones | Lactic acid | Urine pH | Urine AG | Urine ketone | US | CT scan | |||||
Toxin/Medication | Alcohol
|
+ | ↓ | ↑ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Paraldehyde | ↓ | ↑ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Toluene | + | ↓ | Nl or ↑ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Pyroglutamic acid
(5-oxoproline) |
+ | ↓ | ↑ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Salicylates | ↓↑ | ↑ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Metformin | ↓ | ↑ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Isoniazid | ↓ | ↑ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Acetazolamide | + | ↓ | Nl | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ammonium chloride | ↓ | Nl | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Amphotericin B | ↓ | Nl | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Cholestyramine | ↓ | Nl | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lactic acidosis | + | ↓ | ↑ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ketoacidosis | Diabetic | + | ↓ | ↑ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Starvation | + | ↓ | ↑ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Alcoholic | + | ↓ | ↑ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Systemic | Infection | ↓ | ↑ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ischemia | ↓ | ↑ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Renal | Uremia | ↓ | ↑ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ureteral diversion | + | ↓ | Nl | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Renal failure | + | ↓ | ↑ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Renal tubular acidosis | Type I | + | ↓ | Nl | ↑ | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Type II | + | ↓ | Nl | ↓ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Type IV | + | ↓ | Nl | ↑ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
GI | Diarrhea | + | ↓ | Nl | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hyperalimentation | ↓ | Nl | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Endocrine | Addison's disease | ↓ | Nl | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Post hypocapnea | ↓ | Nl |
Metabolic Alkalosis
Category | Disease | Mechanism | Clinical | Paraclinical | Gold standard diagnosis | Other findings | |||||||||||||||
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Symptoms | Signs | Lab data | Imaging | ||||||||||||||||||
ABG | U/A | Electrolytes | Renin | ||||||||||||||||||
↑ acid production |
Loss of bicarbonate |
↓ renal acid excretion |
Fever | Dyspnea | Edema | Toxic/ill | BP | Dehydration | pH | Serum AG | Urine Cl- | Cl- | K+ | Na+ | US | CT scan | |||||
Exogenous HCO3− loads | Acute alkali administration | ||||||||||||||||||||
Milk-alkali syndrome | |||||||||||||||||||||
Gastrointestinal origin | Vomiting | + | ↓ | ||||||||||||||||||
Nasogastric tube suction | + | ↓ | |||||||||||||||||||
Gastric aspiration | |||||||||||||||||||||
Congenital chloridorrhea | |||||||||||||||||||||
Villous adenoma | |||||||||||||||||||||
Renal origin | Diuretics | + | ↓ | ||||||||||||||||||
Posthypercapnic state | |||||||||||||||||||||
Hypercalcemia/hypoparathyroidism | |||||||||||||||||||||
Recovery from lactic acidosis or ketoacidosis | |||||||||||||||||||||
Nonreabsorbable anions including penicillin, carbenicillin | |||||||||||||||||||||
Hypomagnesemia | - | Nl | |||||||||||||||||||
Hypokalemia | - | Nl | |||||||||||||||||||
Bartter's syndrome | - | Nl | |||||||||||||||||||
Gitelman’s syndrome | |||||||||||||||||||||
Renal artery stenosis | ↑ | Nl | ↑ | ||||||||||||||||||
Cushing's syndrome | ↑ | Nl | ↓ | ||||||||||||||||||
Hyperaldosteronism | ↑ | Nl | ↓ | ||||||||||||||||||
Licorice ingestion | - | Nl | ↓ |
Mixed Acid-Base Disorders
Disorder | Key features | Examples |
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Metabolic acidosis & respiratory alkalosis |
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Metabolic acidosis & respiratory acidosis |
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Metabolic alkalosis & respiratory alkalosis |
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Metabolic alkalosis & respiratory acidosis |
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Metabolic acidosis & metabolic alkalosis |
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Metabolic acidosis & metabolic acidosis |
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