Данная информация предназначена для специалистов в области здравоохранения и фармацевтики. Пациенты не должны использовать эту информацию в качестве медицинских советов или рекомендаций.
Модернизация метода определения средней величины рН в
медицине
Яковлев Г.А.,
старший научный сотрудник, к.т.н., нач. сектора ЗАО НПП «Исток-Система».
Оценка средней величины рН анализируемой среды (желудочного сока; желудочного
содержимого; на поверхности слоя слизи в верхних отделах пищеварительного
тракта; крови; слюны; мочи и др.) по среднеарифметическому значению,
определенному по сумме всех (двух, трех и более) измеренных величин рН, деленной
на их количество, достаточно широко применяется в клинической лабораторной и
инструментальной диагностике. С целью значительного повышения точности
определения средних величин рН и истинной кислотности предложен метод
модернизации расчета средней величины рН.
Водородный показатель рН очень часто путают с такими характеристиками как
кислотность и щелочность воды; различных водных растворов; слюны; мочи; крови;
желудочного содержимого в просвете желудочно-кишечного тракта человека.
Истинная ( активная ) кислотность (actual acidity), например, желудочного
содержимого это концентрация свободных положительных ионов водорода, имеющая
размерность в моль/л или ммоль/л. А водородный показатель (рН) это отрицательный
десятичный логарифм концентрации свободных водородных ионов, то есть
безразмерная величина. Жидкие среды с рН менее 7 являются кислыми, а среды с рН
более 7 — основными.
Если истинная кислотность равна 0,1 моль/л, то показатель рН равен 1, а если
кислотность равна соответственно 0,01; 0,001; 0,0001; 0,00001; 0,000001 и
0,0000001 моль/л, то рН соответственно равен 2; 3; 4; 5; 6 или 7 рН. То есть
изменение истинной кислотности в 10 раз соответствует изменению рН на одну
единицу. Рост показателя рН в 7 раз (с 1 до 7) приводит к снижению кислотности в
один миллион раз.
Таким образом рН отражает только степень кислотности (или щелочности)
исследуемой среды, в то время как истинная кислотность — это концентрация
свободных ионов водорода в этой среде, которая определяется по измеренной
величине рН. Наиболее точные данные об истинной кислотности, например,
содержимого желудка человека дает измерение концентрации свободных положительных
ионов водорода с помощью внутрижелудочной зондовой рН-метрии, которая позволяет
измерять рН непосредственно в желудке.
Правильный метод определения средней величины рН
Из логарифмической «природы» рН следует, что истинная кислотность численно
равна антилогарифму отрицательной величины измеренного рН. Например, если
измеренные в теле желудка величины рН, равны: 1,2; 6,5 и 1,4, то антилогарифмы
величин (-1,2); (-6,5) и (-1,4) соответственно равны: 0,06309; 0,000000316 и
0,03981, а величины кислотности равны соответственно: 0,06309; 0,000000316 и
0,03981 моль/л. Теперь вычисляем среднюю величину истинной кислотности путем
определения среднеарифметического значения из вычисленных нами трех величин
кислотностей: (0,06309+0,000000316+0,03981)/3=0,102900316/3=0,034300105 моль/л.
Следовательно, правильно определенная средняя величина рН будет равна
(-log0,0343)=1,46. Следует отметить, что в данном случае из трех измеренных
величину рН величину рН=6,5 можно было вообще не учитывать при расчетах среднего
рН потому, что величина кислотности, соответствующая этому рН, на 5 порядков
меньше кислотностей, соответствующих величинам рН, равным 1,2 и 1,4.
Теперь сравним правильно рассчитанную среднюю величину рН, равную 1.46, с
неправильно определенной средней величиной рН. Вычисляем среднеарифметическое
значение рН из тех же трех измерений величин рН. Оно равно
(1,2+6,5+1,4)/3=9,1/3=3,0333. Следовательно, величина рН, рассчитанного путем
определения среднеарифметического значения непосредственно из трех величин рН,
превышает правильно вычисленную среднюю величину рН (1,46) более чем в 2 раза.
Антилогарифм отрицательного среднеарифметического значения рН (-3,0333) равен
0,000926. В свою очередь кислотность, соответствующая неправильно рассчитанному
нами среднеарифметическому значению рН (3,0333), равна 0,000926 моль/л и меньше
величины истинной кислотности (0,0343 моль/л) в 37 раз (!).
Таким образом расчет среднеарифметического значения рН непосредственно из
величин рН, измеренных посредством рН-метрии, ведет к большой ошибке: с одной
стороны, завышая среднюю величину рН, а с другой стороны, значительно снижая
среднюю величину истинной кислотности. Поэтому данный метод вообще нельзя
применять в медицине для расчета средних величин рН анализируемой жидкой среды,
например, при топографическом анализе значений рН; для расчета средней величины
базального рН в теле желудка или в его антральном отделе; средних величин
участков суточных рН-грамм и т.д.
Литература:
Яковлев Г.А. Основы зондовой рН-метрии в гастроэнтерологии.-М.: ОАО
«Издательство «Медицина», 2009.-176 с.: 37 ил.