electrolyte imbalance. common causes and ecg abnormalitiesmedicsciences.com/f/2018-may-3/electrolyte...

2018May3.JournalofMedicalSciences.ISSN:2345-0592

1

Medicalsciences(2018)1–8

Electrolyte imbalance: common causes and ECG abnormalities

Gintarė Vaičaitytė1

1Lithuanian University of Health Sciences, Faculty of Medicine

ABSTRACT

Electrolyte and fluid balance is one of the most important keys to maintain homeostatis in human body. Different electrolytes are important for protecting cellular functions, maintaining acid-base balance, tissue perfusion [1]. Electrolytes help to maintain coordinated activity of muscular, nervous, endocrine and cardiovascular systems. Imbalance of electrolytes can be linked to different metabolic disorders, use of medication, food consumption [1]. Magnesium, potassium and calcium are the most important electrolytes for maintaining the appropriate function of cardiovascular system. The changes of serum levels of these microelements (hypo or hyper) can cause severe and even lethal conditions that can be suspected by non – specific changes in electrocardiography (ECG). So it is very important to notice these changes in order to diagnose and rapidly treat these electrolyte disorders. Keywords: electrogardiography, electrolyte imbalance, potassium, magnesium, calcium.


2

Dažniausios elektrolitų disbalanso priežastys bei EKG pokyčiai

Gintarė Vaičaitytė1

1Lietuvos Sveikatos Mokslų Universitetas, medicinos fakultetas

Santrauka

Vandens ir elektrolitų balansas yra vienas svarbiausių dalykų organizmo homeostazės palaikyme. Elektrolitai yra svarbūs įvairių ląstelės funcijų atlikimui, rūgščių – šarmų pusiausvyros palaikymui, audinių perfuzijai [1]. Jie padeda palaikyti optimalią raumenų, nervinės, endokrininės bei širdies ir kraujagyslių sistemų veiklą. Elektrolitų disbalansas gali būti susijęs su įvairiomis metabolinėmis ligomis, tam tikro maisto bei vaistų vartojimu [1]. Svarbiausi katijonai veikiantys širdies ir kraujagyslių sistemą yra kalis, magnis bei kalcis. Jų koncentracijų pokyčiai serume gali sukelti itin rimtas, kartais mirtinas situacijas, kurios gali būti pastebėtos bei įtartos atliekant neinvazinį elektrokardiografinį tyrimą (EKG). Todėl norint diagnozuoti ir greitai koreguoti elektrolitų disbalansą itin svarbu žinoti pagrindinius EKG pokyčius, būdingus elektrolitų disbalansui. Raktažodžiai: elektrokardiografija, elektrolitų disbalansas, kalis, magnis, kalcis.

Hiper bei hipokalemijos priežastys bei pokyčiai EKG

Normali kalio koncentracija serume

svyruoja nuo 3,5 – 5,3 mmol/l. Kalis yra viduląstelinis

katijonas, svarbus širdies depoliarizacijai bei

repoliarizacijai, todėl jo disbalansas organizme sukelia

itin ryškius pokyčius EKG [2,3]. Pagrindinės

hiperkalemijos priežastys yra lėtinės bei ūminės inkstų

ligos, sukeliančios inkstų funkcijos nepakankamumą

[4]. Retesnėms priežastims priklauso tokios būklės

kaip adisono liga, dehidratacija, I tipo cukrinis

diabetas (CD), eritrocitų hemolizė, taip pat BAB,

AKFI, ARB, KKB, kalį sulaikančių diuretikų bei per

didelis kalio papildų vartojimas. Remiantis kalio

koncentracija serume yra išskiriama lengva

hiperkalemija (kai K tarp 5,5 – 6,5 mmol/l), vidutinio

sunkumo (K tarp 6,5 – 7,5 mmol/l) bei sunki (K >7,5

mmol/l ). Pagrindiniai skundai, kuriuos išsako

pacientai esant hiperkalemijai yra širdies plakimai,

pykinimas, vėmimas, raumenų skausmas bei

parestezijos [5].

EKG pokyčiai priklauso nuo kalio koncentracijos

serume [4,5]. Esant lengvai hiperkalemijai pirmiausia

išryškėja T dantelio pokyčiai. Jis paaukštėja bei tampa

smailus, geriausiai matomas krūtininėse derivacijose.

Ryškėjant hiperkalemijai praplatėja P dantelis, jo

amplitudė tampa mažesnė, taip pat prailgėja PQ

intervalas (>0,20 s), sutrumpėja QT intervalas, gali

išryškėti ST pakilimas V1 – V3 krūtininėse

derivacijose bei atsirasti sinuatrialinė bei II – III

laipsnio atrioventrikulinės blokados. Esant sunkiai

hiperkalemijai prie visų pokyčių prisideda ir QRS

komplekso išplitimas (1pav.).


3

1 pav. EKG pokyčiai esant hiperkalemijai priklausomai nuo kalio koncentracijos serume.

Hipokalemija taip pat dažnai sutinkama klinikinė

situacija, kurios metu kalio koncentracija tampa

mažesnė nei 3,5 mmol/l. Hipokalemija dažniausiai

sukeliama intensyvaus kalio pasišalinimo iš

organizmo: dėl diuretikų vartojimo, endokrininių ligų

(pvz. pirminio hiperaldosteronizmo), inkstų ligų,

netekimo per virškinamąjį traktą dėl viduriavimo,

vėmimo, ilgalaikio laisvinamųjų vartojimo,

virškinamojo trakto obstrukcijos bei uždegiminių ligų

[6]. Pagrindiniai pacientų skundai esant hipokalemijai

pasireiškia kai kalio koncentracija tampa mažesnė nei

3 mmol/l. Dažnai esant lengvai hipokalemijai, jokie

klinikiniai simptomai gali neišryškėti, tuo tarpu esant

sunkiai hipokalemijai stebimas raumenų silpnumas,

mėšlungiški skausmai, parezė, vidurių užkietėjimas,

širdies ritmo bei kvėpavimo funkcijos sutrikimai [6].

Hipokalemijos metu EKG galima stebėti

sumažėjusios amplitudės, praplitusį T dantelį, ST

segmento depresiją bei T dantelio inversiją, kurie gali

simuliuoti miokardo išemiją. Taip pat išryškėja U

banga, kuri geriausiai matoma krūtininėse V2 – V3

derivacijose bei prailgėja QT intervalas (įgytas ilgo

QT sindromas), dėl kurio gali kilti polimorfinė

skilvelinė tachikardija Torsades de Pointes (2 pav.).

2 pav. EKG pokyčiai esant hipokalemijai priklausomai nuo kalio koncentracijos serume.


4

Hiper bei hipomagnezemijos priežastys bei pokyčiai EKG

Magnis yra viduląstelinis katijonas, kuris dalyvauja

fermentinėse reakcijose, padeda palaikyti jonų

gradientą tarp ląstelės ir išorinės aplinkos, dalyvauja

mitochondrijose vykstančiame oksidaciniame

fosforiliniame gaminant ATP, taip pat DNR, RNR bei

baltymų sintezėje [7]. Magnis svarbus širdies ir

kraujagyslių, judamojo aparato bei nervų sistemoms

[7,8]. Normali magnio koncentracija serume yra 0,7 –

1,05 mmol/l. Padidėjęs magnio kiekis serume –

hipermagnezemija pasitaiko retai, ir yra susijusi su per

dideliu magnio preparatų vartojimu esant sutrikusiam

jo išskyrimui. Hipermagnezemija gali išryškėti esant

masyviai hemolizei, nes eritrocituose yra 3 kartus

daugiau magnio nei serume, sunkiam inkstų funkcijos

nepakankamumui, hipotiroidizmui, intoksikacijai ličiu

[7]. Esant hipermagnezemijai pacientai skundžiasi

silpnumu, pykinimu, vėmimu, sutrikusiu kvėpavimu,

žemu arteriniu kraujo spaudimu, sulėtėjusiu širdies

susitraukimų dažniu, silpnumu bei galima stebėti

sumažėjusius ar išnykusius sausgyslių refleksus. Nors

hipermagnezemija yra reta patologija, tačiau jos

sukeliami efektai yra sunkūs: PQ intervalo

pailgėjimas, antrioventrikulinio bei intraskilvelinio

laidumo sutrikimai, kurie gali pasireikšti kaip III

laipsnio AV blokada ar asistolija (3,4 pav.) [8].

3 pav. PQ intervalo prailgėjimas esant hipermagnezemijai.

4pav. Išplitęs QRS komplesas esant hipermagnezemijai.

Tuo tarpu hipomagnezemija yra daug dažnesnis

elektrolitų disbalansas, pasireiškiantis apie 5 – 8 proc.

populiacijos, ypatingai dažnai stebimas geriatriniams

pacientams [9,11]. Pagrindinės priežastys, lemiančios

magnio koncentracijos sumažėjimą yra sumažėjęs

magnio gavimas su maistu, sutrikusi absorbcija dėl

gastrointestinalinės patologijos (celiakijos, ilgalaikio

viduriavimo, laisvinamųjų vartojimo, trumpos žarnos

sindromo) bei osmosinės diurezės esant diabetui, PPI,

diuretikų (kilpinių bei tiazidinių), aminoglikozidinių

antibiotikų bei imunosupresantų vartojimas [10].

Hipomagnezemija dažnai yra susijusi su hipokalemija

ir gali ją pasunkinti [6]. Esant simptominei

hipomagnezemijai, gali išryškėti neurologiniai


5

(traukuliai, galvos svaigimas, ataksija, nistagmas,

dizartrija), bendrieji (sujaudinimas, depresija), širdies

ir kraujagyslių sistemos (palpitacijos, krūtinės anginos

klinika, padidėjęs AKS) bei kvėpavimo sistemos

(laringospazmas, stridoras) požymiai [9,10]. EKG

stebima ST segmento dislokacija žemyn bei T dantelio

suplokštėjimas, gali pailgėti PR bei QT intervalai,

praplatėti QRS, taip pat gali kilti supraventrikulinė ar

skilvelinė tachikardija (5 pav.).

5 pav. ST segmento dislokacija esant hipomagnezemijai.

Hiper bei hipokalcemijos priežastys bei pokyčiai EKG

Kalcis yra dvivalentis katijonas, kurio koncentracija

serume svyruoja nuo 2,1 – 2,6 mmol/l. Didžioji dalis

kalcio yra susitelkusi kauluose kalcio – hidroksiapatito

kristaluose, tuo tarpu laisvas kalcis dalyvauja įvairiose

ląstelių funkcijose: raumenų susitraukime, nervinio

impulso perdavime, medžiagų pernašoje, kraujo

krešėjime bei ląstelės vystymęsi ir diferenciacijoje

[12]. Kalcio apykaitai svarbus virškinamasis traktas,

inkstai, kaulai bei organizmo hormonai – kalcitoninas,

parathormonas ir aktyvi vitamino D forma. Todėl šių

organų bei hormonų veiklos sutrikimai yra

dažniausios kalcio disbalanso priežastys [12,15].

Dažniausios hiperkalcemijos priežastys yra

pirminis hiperparatiroidizmas (prieskydinių liaukų

adenoma, piktybiniai prieskydinių liaukų navikai ar

prieskydinių liaukų hipertrofija), vėžiniai susirgimai

(plaučių, krūties, inkstų, prostatos, hematologiniai)

[12]. Retesnėms priežastims priklauso paveldimos

ligos, kuomet hiperkalcemija pasireiškia vaikų

amžiuje (šeiminė hipokalciurinė hyperkalcemija), taip

pat antrinis bei tretinis hiperparatiroidizmas,

dehidratacija, sarkoidozė, tuberkuliozė, inkstų

funkcijos nepakankamumas, nejudrumas dėl

neįgalumo, per didelis kalcio bei vitamino D papildų

vartojimas [13]. Hiperkalcemija yra skirstoma į

lengvą, kuomet kalcio koncentracija tarp 2,6 – 2,88

mmol/l, vidutinio sunkumo – 2,88 – 4,50 mmol/l bei

sunkią, kuomet kalcio koncentracija serume > 4,5

mmol/l. Kalbant apie hiperkalcemijos sukeltus

simptomus, svarbu pabrėžti, kad esant lengvai

hiperkalcemijai jie gali būti nežymūs. Tuo tarpu

ryškėjant hiperkalcemijai gali pasireikšti troškulys bei

padažnėjęs šlapinimasis, virškinamojo trakto

sutrikimai (pykinimas, vėmimas, vidurių

užkietėjimas), raumenų silpnumas, kaulų skausmas,

depresija, konfuzija, nuovargis bei sutrikęs širdies

darbas (aplimai, palpitacijos, širdies aritmijos) [12,15].

Pagrindiniai pokyčiai, kuriuos galima stebėti EKG

esant hiperkalcemijai yra sutrumpėjęs QT intervalas,

praplitęs QRS kompleksas, bradikardija. Retais

atvejais galima pastebėti sumažėjusį T dantelio

amplitudę, ST segmento pakilimą krūtininėse V1 – V2

derivacijose, Osborno bangą, sinoatrialinio mazgo

sutrikimus, AV blokados vaizdą bei skilvelinę

tachikardiją.


6

6 pav. Sutrumpėjęs QT intervalas esant hiperkalcemijai.

Hipokalcemija dažniausiai yra nulemta

hipoparatiroidizmo, tačiau taip pat gali pasireikšti

esant inkstų ligoms, infekcijoms (pankreatitui),

ilgalaikiam viduriavimui, vėmimui, gaunant per mažai

kalcio bei vitamino D su maistu, bei vartojant tam

tikrus vaistus (fenobarbitalį, fenitoiną, rifampiną)

[12,13]. Hipokalcemijos metu pacientams pasireikšia

pokyčiai odoje (egzema), plaukuose, raumenyse

(raumenų spazmai, kietumas), psichinės ir nervinės

sveikatos sutrikimai (atminties susilpnėjimas,

parestezijos, depresija, nervingumas, nuovargis,

parkinsonizmas). Hipokalcemijai būdingi Chvosteko ir

Trousseau simptomai, tačiau Chvosteko simptomas

gali būti randamas net 10 proc. sveikų žmonių. Tuo

tarpu Trousseau simptomas teigiamas net 94 proc.

hipokalcemiją turinčių pacientų ir tik 1 proc. sveikų

žmonių [14]. Esant sunkiai hipokalcemijai gali

pasireikšti traukuliai, širdies aritmijos, laringospazmas

[12,16]. Hipokalcemijos metu priešingai nei esant

hiperkalcemijai QT intervalas pailgėja, QRS

kompleskas sutrumpėja. Retai gali pasitaikyti

sinuatrialinė, AV blokada bei skilvelinė tachikardija.

7 pav. Prailgėjęs QT intervalas pacientui su ryškia hipokalcemija (1,4mmol/l). Adaptuota iš Nijjer et al. (2010).


7

Išvados

Įvairūs elektrolitų disbalanso sutrikimai pasitaiko gan

dažnai. Dėl savo svarbos ir poveikio daugeliui

organizmo sistemų, elektrolitų koncentracijų skirtumai

sukelia įvairius, kartais itin sunkius simptomus.

Pagrindinių katijonų kalcio, magnio nei kalio

koncentracijos veikia širdies funkciją ir gali lemti

širdies laidumo bei ritmo sutrikimus, kuriuos galima

pastebėti elektrokardiogramoje. Todėl stebint

nespecifinius pokyčius EKG visada svarbu įtarti

galimą elektrolitų balanso sutrikimą.

Literatūros sąrašas

1. Arif Kadri Balcı, Ozlem Koksal, Ataman Kose, Erol

Armagan, Fatma Ozdemir, Taylan Inal, and Nuran

Oner. General characteristics of patients with

electrolyte imbalance admitted to emergency

department. World J Emerg Med. 2013; 4(2): 113–

116.

2. Pyung Chun Oh, Kwang Kon Koh,Joon Hwan Kim,

Hwasun Park, So Jeong Kim. Life threatening severe

hyperkalemia presenting typical electrocardiographic

changes—Rapid recovery following medical,

temporary pacing, and hemodialysis

treatments.International Journal of Cardiology 177

(2014). 27-29.

3. Brian T. Montague, Jason R. Ouellette, and Gregory

K. Buller. Retrospective Review of the Frequency of

ECG Changes in Hyperkalemia. Clin J Am Soc

Nephrol. 2008 Mar; 3(2): 324–330.

4. Csaba P Kovesdy. Updates in hyperkalemia:

Outcomes and therapeutic strategies. Rev Endocr

Metab Disord. Author manuscript; available in PMC

2018 Mar 1. Published in final edited form as: Rev

Endocr Metab Disord. 2017 Mar; 18(1): 41–47.

5. Anja Lehnhardt and Markus J. Kemper. Pathogenesis,

diagnosis and management of hyperkalemia. Pediatr

Nephrol. 2011 Mar; 26(3): 377–384. Published online

2010 Dec 22.

6. Efstratios Kardalas, Stavroula A Paschou, Panagiotis

Anagnostis, Giovanna Muscogiuri, Gerasimos

Siasos and Andromachi Vryonidou. Hypokalemia: a

clinical update. Endocr Connect. 2018 Apr; 7(4):

R135–R146. Published online 2018 Mar 14.

7. Friedrich C. Luft. Whither Magnesium? Clin Kidney

J. 2012 Feb; 5(Suppl 1): i1–i2.

8. James J DiNicolantonio, James H O’Keefe,

and William Wilson. Subclinical magnesium

deficiency: a principal driver of cardiovascular disease

and a public health crisis. Open Heart. 2018; 5(1):

e000668.Published online 2018 Jan 13.

9. Touitou Y, Godard JP, Ferment O, et al. Prevalence of

magnesium and potassium deficiencies in the

elderly. Clin Chem 1987;33:518–23.

10. Costello RB, Elin RJ, Rosanoff A, et al. Perspective:

the case for an evidence-based reference interval for

serum magnesium: The time has come. Adv

Nutr 2016;7:977–93

11. ter Borg S, Verlaan S, Hemsworth J, et

al. Micronutrient intakes and potential inadequacies of

community-dwelling older adults: a systematic

review. Br J Nutr 2015;113:1195–206.

12. Jean-Jacques Body, Daniela Niepel and Giuseppe

Tonini. Hypercalcaemia and hypocalcaemia: finding

the balance. Support Care Cancer. 2017; 25(5): 1639–

1649.Published online 2017 Jan 12.

13. Victoria J Stokes, Morten F Nielsen, Fadil M

Hannan and Rajesh V Thakker. Hypercalcemic

Disorders in Children. J Bone Miner Res. 2017 Nov;

32(11): 2157–2170. Published online 2017 Nov 2.

14. Cooper MS, Gittoes NJL. Diagnosis and management

of hypocalcaemia. BMJ, 2008; 336: 1298–302

15. Steven A. Lietman, Emily L. Germain-

Lee and Michael A. Levine. Hypercalcemia in

Children and Adolescents. Curr Opin Pediatr. Author

manuscript; available in PMC 2011 Aug 1.Published


8

in final edited form as:Curr Opin Pediatr. 2010 Aug;

22(4): 508–515.

16. Tom Steele, Ruwanthi Kolamunnage-Dona, Colin

Downey, Cheng-Hock Toh and Ingeborg Welters.

Assessment and clinical course of hypocalcemia in

critical illness. Crit Care. 2013; 17(3): R106.

Published online 2013 Jun 4.

electrolyte imbalance. common causes and ecg abnormalitiesmedicsciences.com/f/2018-may-3/electrolyte...

Documents