糖尿病酮酸中毒 (Diabetic Ketoacidosis, DKA)

我們來詳細介紹糖尿病酮酸中毒 (Diabetic Ketoacidosis, DKA)。這是一個重要的內科急症，尤其在第一型糖尿病患者中常見，但也可發生於第二型糖尿病患者。

糖尿病酮酸中毒 (Diabetic Ketoacidosis, DKA)

1. 定義 (Definition)

DKA 是一個由胰島素絕對或相對缺乏，以及升糖素等反調節荷爾蒙過多所引起的嚴重代謝紊亂。其生化特徵主要包括：

  • 高血糖 (Hyperglycemia): 通常血糖 > 250 mg/dL (13.9 mmol/L)。但需注意，在某些情況下 (如懷孕、SGLT2抑制劑使用者、部分進食者)，可能出現血糖不高於此標準的 正常血糖性DKA (euglycemic DKA)。

  • 代謝性酸中毒 (Metabolic Acidosis): 動脈血 pH < 7.30，血清碳酸氫鹽 (bicarbonate) < 18 mEq/L。

  • 酮血症/酮尿症 (Ketonemia/Ketonuria): 血中或尿中出現酮體 (主要為 β-羥丁酸 β-hydroxybutyrate 和乙醯乙酸 acetoacetate)。

2. 流行病學 (Epidemiology)

  • DKA 是第一型糖尿病 (Type 1 Diabetes Mellitus, T1DM) 最常見且嚴重的急性併發症之一，也可能是 T1DM 的初次表現。

  • 雖然較少見，但第二型糖尿病 (Type 2 Diabetes Mellitus, T2DM) 患者在特定壓力情況下 (如嚴重感染、重大手術) 或使用特定藥物 (如 SGLT2 抑制劑) 時，也可能發生 DKA，此類患者有時被稱為 "ketosis-prone type 2 diabetes"。

  • 根據台灣糖尿病相關研究，DKA 仍是糖尿病患者住院及產生醫療負擔的原因之一。

3. 病因與危險因子 (Etiology and Risk Factors)

最常見的誘發因素包括：

  • 胰島素治療中斷或不足：

    • 新診斷的 T1DM。

    • 已知糖尿病患者自行停用或減少胰島素劑量。

    • 胰島素幫浦故障或導管阻塞。

  • 急性感染： 最常見的誘因，如肺炎、泌尿道感染、腸胃炎、敗血症等。

  • 急性重大疾病或壓力事件：

    • 心肌梗塞、中風。

    • 胰臟炎、膽囊炎。

    • 創傷、燒傷、重大手術。

  • 藥物影響：

    • SGLT2 抑制劑 (Sodium-glucose cotransporter 2 inhibitors): 可誘發 DKA，甚至 euglycemic DKA。

    • 皮質類固醇 (Corticosteroids): 增加胰島素阻抗及血糖。

    • 某些非典型抗精神病藥物。

    • Thiazide 利尿劑 (高劑量)。

  • 其他：

    • 懷孕 (尤其在 T1DM 孕婦)。

    • 飲食失調 (如厭食症、暴食症)。

    • 濫用藥物 (如古柯鹼)。

4. 病理生理學 (Pathophysiology)

DKA 的核心病生理機制是 胰島素的絕對或相對缺乏，以及 升糖素 (glucagon) 和其他反調節荷爾蒙 (如 catecholamines, cortisol, growth hormone) 的過度分泌。

  1. 胰島素缺乏的影響：

    • 肝臟葡萄糖生成增加： 肝醣分解 (glycogenolysis) 和糖質新生 (gluconeogenesis) 作用增強。

    • 周邊組織對葡萄糖利用減少： 肌肉和脂肪組織無法有效利用葡萄糖。

    • 脂肪分解 (lipolysis) 增加： 脂肪組織釋放大量游離脂肪酸 (Free Fatty Acids, FFA) 進入血液。

  2. 升糖素及其他反調節荷爾蒙過多的影響：

    • 進一步刺激肝臟葡萄糖生成。

    • 促進酮體生成 (ketogenesis)： 游離脂肪酸在肝臟經由 β-氧化 (β-oxidation) 途徑轉化為乙醯輔酶A (Acetyl-CoA)。由於胰島素缺乏，Acetyl-CoA 無法有效進入檸檬酸循環 (Krebs cycle)，轉而大量生成酮體，包括乙醯乙酸 (acetoacetate) 和 β-羥丁酸 (β-hydroxybutyrate)。乙醯乙酸可自發脫羧形成丙酮 (acetone)。

  3. 高血糖的後果：

    • 當血糖濃度超過腎臟葡萄糖再吸收閾值 (約 180-200 mg/dL) 時，會導致 滲透性利尿 (osmotic diuresis)。

    • 滲透性利尿造成水分和電解質 (鈉、鉀、磷、鎂) 大量流失，導致 脫水 (dehydration) 和 血漿高滲透壓 (hyperosmolality)。

  4. 酮體生成的後果：

    • β-羥丁酸和乙醯乙酸均為酸性物質，其在血液中積累會消耗血清碳酸氫鹽，導致 代謝性酸中毒 (metabolic acidosis)。

    • 酸中毒會刺激呼吸中樞，引起深而快的 Kussmaul 呼吸，以代償性排出二氧化碳。

    • 酮體本身也會造成噁心、嘔吐和腹痛。

  5. 電解質紊亂：

    • 鉀離子 (K+)： 儘管總體鉀缺乏 (因尿液流失和嘔吐)，但初期血鉀可能正常甚至偏高。這是因為酸中毒導致細胞內鉀離子移向細胞外，且胰島素缺乏也抑制鉀離子進入細胞。治療開始後，隨著酸中毒改善和胰島素作用，血鉀會迅速下降。

    • 鈉離子 (Na+)： 可能因滲透性利尿導致水分流失多於鈉離子而偏高，或因高血糖導致水分從細胞內轉移至細胞外而造成稀釋性低血鈉 (需校正)。

    • 磷離子 (PO4---) 和鎂離子 (Mg++)： 通常因尿液流失而降低。

5. 臨床表現 (Clinical Manifestations)

症狀通常在數小時至數天內逐漸出現：

  • 早期症狀 (與高血糖相關)：

    • 多飲 (polydipsia)

    • 多尿 (polyuria)

    • 體重減輕 (weight loss)

    • 虛弱、倦怠 (weakness, fatigue)

  • 晚期/嚴重症狀 (與酮症和酸中毒相關)：

    • 噁心、嘔吐 (nausea, vomiting)

    • 腹痛 (abdominal pain)：有時嚴重到類似急腹症。

    • 脫水徵象： 口乾舌燥、皮膚彈性降低、眼眶凹陷、心搏過速、姿勢性低血壓。

    • Kussmaul 呼吸： 深快呼吸，試圖代償代謝性酸中毒。

    • 呼吸有水果味/丙酮味 (acetone breath)： 因丙酮經由肺部排出。

    • 意識狀態改變： 從嗜睡 (lethargy)、精神錯亂 (confusion) 到昏睡 (stupor) 甚至昏迷 (coma)。意識狀態與血漿滲透壓及酸中毒嚴重程度相關。

    • 體溫可能正常或偏低，即使存在感染。若有發燒，強烈提示感染。

6. 實驗室檢查 (Laboratory Findings)

  • 血糖 (Blood Glucose): 通常 > 250 mg/dL。

  • 動脈血液氣體分析 (Arterial Blood Gas, ABG):

    • pH < 7.30

    • HCO3- < 18 mEq/L

    • PaCO2 下降 (呼吸代償)

  • 血清酮體 (Serum Ketones):

    • β-hydroxybutyrate (β-OHB) 顯著升高 (定量檢測優於尿酮試紙)。

    • 尿酮 (Urine Ketones): 強陽性。

  • 電解質：

    • 鈉 (Na+): 需校正高血糖造成的影響。
      校正後鈉 (Corrected Na+) = 測量鈉 (Measured Na+) + 1.6 × [(血漿葡萄糖 mg/dL - 100) / 100]
      (註：部分文獻對血糖 > 400 mg/dL 時，校正因子建議用 2.4)

    • 鉀 (K+): 初期可能正常或升高，但總體鉀缺乏。治療後易發生低血鉀。

    • 磷 (PO4---)、鎂 (Mg++): 常偏低。

  • 陰離子間隙 (Anion Gap, AG): 升高。
    AG = Na+ - (Cl- + HCO3-) (參考值約 8-12 mEq/L)。DKA 時通常 > 12 mEq/L。

  • 腎功能 (Renal Function): BUN, Creatinine 可能因脫水導致腎前性氮血症 (prerenal azotemia) 而升高。

  • 血漿滲透壓 (Plasma Osmolality): 通常升高。
    計算公式 ≈ 2 × (Na+ + K+) + (Glucose mg/dL / 18) + (BUN mg/dL / 2.8)

  • 全血球計數 (Complete Blood Count, CBC): 白血球可能升高 (壓力反應或感染)。

  • 其他檢查： 依臨床懷疑尋找誘因，如尿液分析與培養、血液培養、胸部X光、心電圖 (ECG，評估高/低血鉀影響及是否有心肌缺血)。

7. 診斷標準 (Diagnostic Criteria)

根據美國糖尿病學會 (ADA) 指引，DKA 的診斷標準包括：

  1. 血糖 > 250 mg/dL (13.9 mmol/L)

  2. 動脈 pH < 7.30

  3. 血清碳酸氫鹽 (Bicarbonate) < 18 mEq/L

  4. 中度以上酮血症 (如血清 β-hydroxybutyrate ≥ 3 mmol/L) 或明顯酮尿症 (通常尿酮試紙 ++ 或以上)

  5. 陰離子間隙 (Anion Gap) > 10-12 mEq/L

DKA 嚴重度分級 (ADA)：
| 嚴重度 | 動脈 pH | 血清碳酸氫鹽 (mEq/L) | 陰離子間隙 | 意識狀態 |
| :----- | :------------ | :------------------- | :--------- | :----------- |
| 輕度 | 7.25 - 7.30 | 15 - <18 | > 10 | 清醒 (Alert) |
| 中度 | 7.00 - <7.25 | 10 - <15 | > 12 | 嗜睡/遲鈍 |
| 重度 | < 7.00 | < 10 | > 12 | 昏睡/昏迷 |

8. 鑑別診斷 (Differential Diagnosis)

  • 高滲透壓高血糖狀態 (Hyperosmolar Hyperglycemic State, HHS): 血糖通常更高 (>600 mg/dL)，血漿滲透壓更高 (>320 mOsm/kg)，酸中毒和酮體生成較輕微或無。但 DKA 和 HHS 可能同時存在 (混合型)。

  • 酒精性酮酸中毒 (Alcoholic Ketoacidosis, AKA): 有酗酒史，血糖通常正常、偏低或輕微升高，酮體陽性，酸中毒。

  • 飢餓性酮症 (Starvation Ketosis): 長時間禁食導致，酮體輕微升高，酸中毒不明顯或輕微。

  • 乳酸性酸中毒 (Lactic Acidosis): Anion gap 升高，但以乳酸升高為主，酮體不高。

  • 藥物或毒物中毒導致的代謝性酸中毒： 如水楊酸鹽 (salicylate)、甲醇 (methanol)、乙二醇 (ethylene glycol) 中毒。

  • 腎衰竭導致的尿毒症性酸中毒 (Uremic acidosis)。

9. 治療 (Treatment)

DKA 的治療需嚴密監測，目標是：矯正脫水、高血糖、電解質失衡和酸中毒；找出並治療誘發因素。

治療原則與步驟：

I. 靜脈輸液治療 (Fluid Replacement)：

  • 首要且最重要的步驟。

  • 初期： 快速輸注 0.9% Normal Saline (NS)。

    • 第1小時：1.0 - 1.5 L (或 15-20 mL/kg)。

    • 之後2-4小時：250 - 500 mL/hr，視脫水程度、血鈉及心腎功能調整。

  • 後續輸液選擇：

    • 若校正後血鈉正常或偏高，可改用 0.45% Half Saline (HS) (250-500 mL/hr)。

    • 若校正後血鈉偏低，繼續使用 0.9% NS。

  • 加入葡萄糖： 當血糖降至 200-250 mg/dL 時，輸液應改為 5% 葡萄糖溶液 (D5W) 加入 0.45% Saline (D5 1/2NS)，輸注速率約 150-250 mL/hr。目的是避免低血糖，並允許胰島素繼續作用以清除酮體。

  • 總體水分虧缺約 5-10 L，目標在 24-48 小時內補足。

II. 胰島素治療 (Insulin Therapy)：

  • 重要：必須在開始輸液且確認血鉀 > 3.3 mEq/L 後才開始胰島素治療。 若血鉀 < 3.3 mEq/L，應先補充鉀離子，否則胰島素會使血鉀進一步降低，引發嚴重低血鉀和心律不整。

  • 首選：短效胰島素 (Regular insulin) 靜脈持續輸注 (IV continuous infusion)。

  • 劑量：

    • 起始推注 (Optional, 某些指引不建議)： 0.1 U/kg IV bolus。

    • 維持輸注：0.1 U/kg/hr IV infusion。

    • 若血糖在第1小時內未下降 50-75 mg/dL，可將胰島素輸注速率加倍，或給予額外 bolus。

  • 治療目標： 血糖每小時下降 50-75 mg/dL。

  • 調整： 當血糖降至 200-250 mg/dL 時，胰島素輸注速率可降至 0.02-0.05 U/kg/hr (或根據臨床反應調整)，同時給予含葡萄糖輸液，維持血糖在 150-200 mg/dL 左右，直到酮酸中毒緩解。

III. 鉀離子補充 (Potassium Replacement)：

  • DKA 患者總體鉀缺乏，即使初期血鉀正常或偏高。

  • 監測： 每 2-4 小時監測血鉀。

  • 補充時機與劑量 (目標維持血鉀 4.0-5.0 mEq/L)：

    • 血鉀 < 3.3 mEq/L： 暫停胰島素，積極補鉀 (每小時給予 20-40 mEq 氯化鉀 KCl，直到血鉀 > 3.3 mEq/L)，再開始胰島素。

    • 血鉀 3.3 - 5.2 mEq/L： 每公升輸液中加入 20-30 mEq 鉀離子 (通常為 KCl，部分可為 KPO4)。

    • 血鉀 > 5.2 mEq/L： 暫不補鉀，但需密切監測，因治療後血鉀會下降。

  • 若同時有低磷血症，可部分使用磷酸鉀 (K2HPO4) 補充。

IV. 碳酸氫鹽治療 (Bicarbonate Therapy)：

  • 具爭議性，不常規使用。

  • 適應症： 僅考慮於 嚴重酸中毒 (動脈 pH < 6.9) 且可能影響心血管功能 (如低血壓、心律不整) 或呼吸代償時。

  • 劑量： 若使用，給予 NaHCO3 50-100 mmol 溶於 200-400 mL 無菌水中，加入 10-20 mEq KCl (因 HCO3- 會使 K+ 進入細胞內)，於 1-2 小時內輸注完畢。每 2 小時監測 pH，若 pH 仍 < 7.0 可考慮重複給予。

  • 潛在副作用： 低血鉀、腦水腫、組織缺氧 (Bohr effect)、顱內酸中毒惡化 (CO2 易穿過血腦屏障)。

V. 磷離子補充 (Phosphate Replacement)：

  • 不常規補充，因多數低磷血症無臨床症狀且會隨進食改善。

  • 適應症： 僅考慮於血磷 < 1.0 mg/dL 且出現相關症狀 (如心肌功能抑制、呼吸肌無力、橫紋肌溶解、溶血) 時。

  • 劑量： 若需補充，可給予 20-30 mmol/L 的磷酸鉀 (K2HPO4 或 KH2PO4) 加入輸液中，緩慢輸注。

VI. 監測 (Monitoring)：

  • 血糖： 每小時監測，直到穩定。

  • 電解質 (K+, Na+, Cl-, HCO3-)、BUN, Creatinine, Anion gap, 血清酮體 (β-OHB)： 每 2-4 小時監測，直到 DKA 緩解。

  • 動脈血氣 (ABG) 或靜脈血氣 (VBG)： 初次及嚴重酸中毒時，之後可依臨床狀況或改用 VBG (VBG pH 通常比 ABG 低約 0.03，HCO3- 差異不大)。

  • 生命徵象、意識狀態、尿量： 密切監測。

  • 心電圖 (ECG)： 持續或間歇監測，注意高/低血鉀變化。

VII. DKA 緩解標準 (Resolution of DKA)：

  • 血糖 < 200-250 mg/dL

  • 且以下至少兩項：

    • 血清碳酸氫鹽 (HCO3-) ≥ 15-18 mEq/L

    • 動脈 pH > 7.30

    • 陰離子間隙 (Anion gap) ≤ 12 mEq/L

  • 患者能夠正常進食。

VIII. 轉換至皮下胰島素 (Transition to Subcutaneous Insulin)：

  • 當 DKA 緩解且患者能正常進食時，可準備轉換為皮下胰島素治療。

  • 重要：應在停用靜脈胰島素輸注前 1-2 小時給予第一劑皮下胰島素 (通常是基礎胰島素如 glargine, detemir, degludec，或中效胰島素 NPH，並搭配餐前短效/速效胰島素)，以避免高血糖反彈和酮體再生。

  • 對於新診斷的 T1DM 患者，需制定長期的胰島素治療計畫並提供衛教。

10. 併發症 (Complications)

  • 治療相關併發症：

    • 低血糖 (Hypoglycemia): 最常見，因胰島素劑量過多或未及時補充葡萄糖。

    • 低血鉀 (Hypokalemia): 因胰島素治療和酸中毒矯正使鉀離子進入細胞，以及尿液流失。

    • 腦水腫 (Cerebral edema): 罕見但致命，尤其在兒童和青少年。可能與輸液過快、血糖下降過快、或血漿滲透壓快速改變有關。症狀包括頭痛、意識改變、嘔吐、視力模糊、瞳孔變化、腦神經麻痺。需立即處理 (如 Mannitol, 高張食鹽水)。

    • 高氯性代謝性酸中毒 (Hyperchloremic metabolic acidosis): 大量使用 0.9% NS 輸液可能導致，通常為 non-anion gap acidosis，臨床意義不大，會隨氯離子排出而自行緩解。

    • 肺水腫 (Pulmonary edema): 輸液過多，尤其在心臟或腎臟功能不全者。

  • 疾病本身相關併發症：

    • 血栓栓塞事件 (Thromboembolic events): 如深層靜脈血栓 (DVT)、肺栓塞 (PE)，因脫水、高凝狀態。

    • 急性呼吸窘迫症候群 (ARDS): 罕見。

    • 橫紋肌溶解 (Rhabdomyolysis): 嚴重低磷血症可能誘發。

    • 心律不整 (Arrhythmias): 與電解質紊亂 (尤其是鉀離子) 和酸中毒相關。

    • 黏膜黴菌病 (Mucormycosis): 罕見但嚴重的伺機性感染，尤其在免疫功能低下者。

11. 預後 (Prognosis)

  • 在及時且適當的治療下，DKA 的死亡率已降至 < 1% (在醫療資源充足的地區)。

  • 預後較差的因素包括：高齡、伴有嚴重共病症 (如心肌梗塞、敗血症)、嚴重酸中毒 (pH < 7.0)、昏迷、低血壓。

  • 腦水腫是兒童和青少年 DKA 最主要的死亡原因。

12. 預防 (Prevention)

  • 加強糖尿病患者教育：

    • 遵從醫囑規律使用胰島素或口服降血糖藥。

    • 學會自我血糖監測。

    • 了解 DKA 的早期症狀和誘發因素。

    • 生病日處理原則 (Sick day rules)：

      • 生病時 (如感冒、發燒、腸胃炎) 不可自行停用胰島素，反而可能需要增加劑量。

      • 更頻繁地監測血糖和尿酮 (或血酮)。

      • 保持足夠水分攝取。

      • 若無法進食或持續嘔吐、血糖持續升高或出現酮尿，應立即就醫。

  • 對於使用 SGLT2 抑制劑的患者，應告知 euglycemic DKA 的風險，並在手術前、生酮飲食、或急性疾病時考慮暫停使用。

13. 台灣相關指引參考

  • 台灣的臨床實踐通常會參考國際指引 (如 ADA, ISPAD) 並結合本土經驗。建議參考台灣糖尿病學會或台灣內分泌學會發布的最新版糖尿病臨床照護指引中關於 DKA 的章節，例如「2022 台灣糖尿病臨床照護指引」等。這些指引會提供符合台灣醫療環境的建議。

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