生理學/清除率
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一、清除率的概念和計算方法
清除率是一個抽象的概念，它把一腎在一定時間內排出的物質的量，同當時該物質在血漿中濃度聯系起來，因而能更她地說明腎排出某物質的能力。為了講清楚它的涵意，現舉例說明。某甲每分鐘尿量為1ml(V＝1ml/min)，尿中某物質的濃度（U）為100mg/100ml，血漿中該物質的濃度（P）為1mg/100ml。某乙每分鐘尿量為0.8ml(V＝0.8ml/min)，尿中該物質的濃度（U）為50mg/100ml，血漿中該物質的濃度（P）為0.32mg/100ml。經計算，甲腎的該物質排泄量應為U×V＝0.8ml/min×50mg/100ml＝0.4mg/min。從每分鐘該物質排泄量的多少來看，甲腎的功能似乎比乙腎好，其實則不然。因為甲血漿中該物質的濃度比乙腎血漿中的高三倍多，甲腎清除血漿中該物質比較容易，而乙腎則比較困難。所以，從清除血漿中該物質的能力業看，還應該將血漿中濃度（P）這一因素考慮過去。這樣，甲腎將該物質從血漿中清除掉的能力為：
U×V／P＝［（100mg/100ml）×1ml/min ］／（1mg/100ml）＝100ml/min
乙腎為：U×V／P＝［（50mg/100ml）×0.8ml/min ］／（0.32mg/100ml）＝125ml/min
由此可見，從腎清除血漿中某物質的功能角度來說，乙腎的功能要比甲腎好。
清除率（clearance,C）是指腎在單位時間（一般用每分鐘，min）內能將多少毫升血漿中所含的某些物質完全清除出去，這個被完全清除了某物質的血漿毫升數就長為該物質的清除率（ml/min）。其具體計算需要測量三個數值：U（尿中某物質的mg/100ml），V（每分鐘尿量，ml/min），P（血漿中某物質的濃度，mg/100ml）。因為尿中該物質均來自血漿，所以，U×V＝P×C 亦即 C＝U×V/P
根據上式就可計算出各種物質的清除率。例如，Na+清除率的計算方法如下：測得尿量V為1ml/min，尿Na+濃度U為28mmmol/L，血漿Na+濃度P為140mmol/L，Na+清除率
C＝［280mmol/L×1ml/min ］／（140mmol/L）＝2ml/min
表示腎每分鐘清除了2ml血漿中所含的所有Na+。各種物質的清除率并不一樣。例如，葡萄糖的清除率為0，因為尿中不含葡萄糖（U=0mg/100ml）；而尿素則為70ml/min，等等。因此，清除率能夠反映腎對不同物質的清除能力。通過它也可了解腎對各種物質的排泄功能，所以它是一個較好的腎功能測量方法。
這里需要指出，所謂每分鐘被完全清除了某物質的血漿毫升數，僅是一個推算的數值，實際上，腎并不一定把某1ml血漿中的某物質完全清除掉，而可能僅僅清除其中的一部分。但是，腎清除該物質的量可以相當于多少毫升血漿中所含的該物質的量。所以說，清除率所表示的血漿毫升數是一個相當量。
二、測定清除率的理論意義
測定清除率不僅可以了解腎的功能，還可能測定腎小球濾過率、腎血流量和推測腎小管轉運功能。
（一）測定腎小球濾過率
腎小球濾守率可通過測定菊粉清除率和內生肌酐清除率等方法來測定。
1．菊粉清除率 腎每分鐘排出某物質的量（U×V）應為涌小球濾過量與腎小管、集合管的重吸收量和分泌量的代數和。設腎小球濾過率為F；腎小囊囊腔超濾液中某物質（能自由濾過的物質）的濃度（應與血漿中的濃度一致）為P；重吸收量為R；分泌量為E。則U×V＝F×P-R+E。如果某物質可以自由濾過，而且既不被重吸收（R=0）也不被分泌（E=0），則U×V＝F×P，就可算出腎小球濾過率F。菊粉（inulin，也稱菊糖）是符合這個條件的物質，所以它的清除率就是腎小球濾過率。
∵ U×V＝F×P
∴ F＝U×V/P＝C
前文已提出，腎小球濾過率約為125ml/min。這個數值就是根據菊粉的清除率測得的。例如，靜脈滴注一定量的菊粉以保持血漿濃度恒定，然后分別測得每分鐘尿量（V）為1ml/min，尿中菊粉濃度（U）為125mg/100ml，血漿中菊粉濃度（P）為1mg/100ml，菊粉清除率可用下式計算：
C＝U×V/P＝［（1ml/min）×（125mg/100ml）］／（1mg/100ml）＝125ml/min
所以，腎小球濾過率為125ml/min。
2. 內生肌酐清除率 由于菊粉清除率試驗操作復雜，臨床上改用較為簡便的內生肌酐清除率試驗，也以較準確地測得腎小球濾過率。所謂骨生肌酐，是指體內組織代謝所產生的肌酐。試驗前二、三日，被試者禁食肉類，以免從食物中攝入過多的外來肌酐。其它飲食照常，但要避免強烈運動或體力勞動，而只從事一般工作。在這種情況下，受試者血漿中的肌酐濃度（平均在1mg/L左右）以及在一晝夜內肌酐的尿中排出總量都比較穩定。這樣，在進行肌酐清除率試驗時，就不必另給肌酐溶液，只需從第三天清晨起收集24小時的尿，合并起來計算其尿量，并測定混合尿中的肌酐濃度。抽到少量靜脈血，測定血漿中的肌酐濃度，按下式可算出24小時的肌酐清除率。
肌酐清除率＝［尿肌酐濃度（mg/L）×24小時尿量（L）/血漿肌酐濃度（mg/L）］（L/24h)
肌酐能自由通過腎小球濾過，在腎小管中很少被重吸收，但有少量是由近曲小管分泌的。給正常人滴注肌酐，使血漿中濃度高達10-100mg/100ml時，近曲小管分泌肌酐的量增多，此時肌酐清除率可大于菊粉清除率，達175mg/ml。內生肌酐在血漿中的濃度相當低（僅0.1mg/100ml），近曲小管分泌的肌酐量可忽略不計，因此內生肌酐清除率與菊粉清除率相近，可以代表腎小球濾過率。然而，由于測定方法（用苦味酸顯色）上的問題，實際測得的數據一般偏低。我國成人內生肌酐清除率平均為128L/24h。
（二）測定腎血流量
如果血漿中某一物質，在經過腎循環一周后可以被完全清除（通過濾過和分泌），亦即在腎動脈中該物質有一定濃度，但在腎靜脈中其濃度接近于0，則該物質每分鐘的尿中排出量（U×V），應等于每分鐘通過腎的血漿中所含的量。設每分鐘通過腎的血漿量為X，血漿中該物質濃度為P，即U×V=X×P，則該物質的清除率即為每分鐘通過腎的血漿量。
U×V=X×P
C=U×V/P=X
如果在靜脈滴注碘銳特（diodrast）或對氨基馬尿酸（PAH）的鈉鹽后維持血漿濃度較低時（1-3mg/100ml），那末當它流經腎時，一次就能被腎幾乎全部清除掉，因此，腎靜脈中的濃度將接近于0（實際不是0，因為有部分血流通過腎的非泌尿部分）。因此，用此兩種物質測得的清除率平均為660ml/min，這一數值代表了腎血漿流量。前述濾過分數就是根據腎小球濾過率和腎血漿流量來推算的。例如
濾過分數=125/660×100≌19%
如果血漿量占全血量的55%，則腎血流量=660/55×100=1200ml/min，約占心輸出量的1/5-1/4。
供應腎的血液量應包括供應腎的泌尿部分和非泌尿部分（如腎被膜、腎盂等），而上述測得的腎血漿流量僅代表供應泌尿部分的數值，因此應稱為腎有效血漿流量和腎有效血流量。
（三）推測腎小管的功能
通過腎小管濾過率的測定，以及其他物質清除率的測定，可以推測出哪些物質能被腎小管重吸收，哪些物質能被腎小管分泌。
例如，可以自由通過濾過膜的物質，如尿素和葡萄糖，它們的清除率均小于125ml/min（腎小球濾過率），尿素為70ml/min，而葡萄糖為0。這必定是該物質濾過之后遭到了重吸收，其清除率才能小于125ml/min。但是，不能由此而推斷說該物質不會被分泌，因為只要重吸收量大于分泌量，其清除率仍可小于125ml/min。
一種物質清除率大于125ml/min（如肌酐的清除率可達175ml/min），這表明這時腎小管必定能分泌該物質，否則基清除率決不可能大于腎小球濾過率。但是，不能由此推斷說該物質不會被重吸收，因為只要分泌量大于重吸收量，其清除率仍可大于125ml/min。
（四）自由水清除率
自由水清除率（free water clearance,CH2o），是指單位時間內必須從尿中除去或加入多少容積的純水（即無溶質的水或稱自由水）才能使尿液與血漿等滲，它是定量腎排水能力的指標。例如在水利尿進，血漿滲透濃度（Posm）下降，腎排出大量的低滲尿，尿液滲透濃度（Uosm）小于血獎學金滲透濃度，此時自由水清除率就表示血漿中有一定量的純水被腎排到等滲尿中，才使尿液稀釋和血漿滲透濃度回升。當缺水時，血漿滲透濃度升高，腎排出量少的高滲尿，尿液的滲透濃度大于血漿滲透濃度，此時自由水清除率就表示腎小排出一定量的純水。這部分純水保留在血漿，才使尿液濃縮和血漿滲透濃度回降。值得指出的是，血漿中并無真正的自由水存在，自由水清除率是計算出來的。
自由水清除率CH2O=V-Cosm (1)
V為每分鐘尿量，Cosm為滲透物質清除率，按下式計算
Cosm=Uosm×V/Posm(2),代入（1）式得
CH2O=V-Uosm×V/Posm=V(1-Uosm/Posm)(3)
由（3）式可見，在等滲尿時，Uosm=Posm，CH2O=0，表示無自由水清除。當在缺水時，Uosm為1100mOsm/kgH2O,尿量V為0.5ml/min，血漿滲透濃度Posm稱升高為308mOsm/kgH2O，那么Cosm=1100×0.5/308=1.79ml/min。CH2O=0.5-1.79=-1.29ml/min。自由水清除率為負值，表示腎排出的是濃縮尿、且量少，意味著腎從等滲尿中除去1.29ml/min純水加入到血漿中，才使尿液濃縮和血漿滲透濃度下降。當水利尿時，尿滲透濃度Uosm為27mOsm/kgH2O，尿量V為20ml/min，血漿滲透濃度Posm為298mOsm/kgH2O，那么Cosm=27×20/298=1.81ml/min，CH2O=20-1.81=18.1ml/min，自由水清除率為正值，表示腎排出大量稀釋尿，意味著腎從血漿中除去18.1ml/min純水加入到等滲尿液中，才使尿液稀釋和血漿滲透濃度升高。
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