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115年:放射基礎(1)

關於物質於單位時間內由腎臟清除所需的血液量之排序，下列何者正確？

A鈉＞尿素＞肌酸酐＞鉀
B肌酸酐＞尿素＞鉀＞鈉
C鉀＞鈉＞尿素＞肌酸酐
D尿素＞肌酸酐＞鉀＞鈉

詳細解析

本題觀念：

本題測驗的核心觀念為腎臟清除率 (Renal clearance)。題目中所述「物質於單位時間內由腎臟清除所需的血液量」，即為腎臟清除率的標準定義。 清除率的公式為 C=U×VPC = \frac{U \times V}{P}（UU 為尿液中該物質濃度，VV 為每分鐘尿量，PP 為血漿中該物質濃度）。 物質的清除率大小取決於該物質在腎臟的處理方式，包含腎絲球過濾 (Filtration)、腎小管再吸收 (Reabsorption) 以及腎小管分泌 (Secretion)。 若物質自由過濾且不被再吸收與分泌（如 Inulin），其清除率等於腎絲球過濾率 (GFR，正常人約 120 mL/min)。若物質被再吸收，清除率會小於 GFR；若物質被分泌，清除率則會大於 GFR。

選項分析

我們將這四種物質在正常生理狀態下的腎臟處理機制與清除率數值進行分析比較：

  1. 肌酸酐 (Creatinine)： 肌酸酐在腎絲球自由過濾，在腎小管幾乎不被再吸收，且有極少量的分泌作用。因此，肌酸酐的清除率會略微大於或等於 GFR，正常成人數值約為 120 ~ 140 mL/min，是這四種物質中清除率最高的。

  2. 尿素 (Urea)： 尿素在腎絲球自由過濾，但在腎小管（特別是近曲小管及集尿管）約有 50% 會被再吸收回血液中。因此，尿素的清除率大約只有 GFR 的一半，正常數值約為 60 ~ 70 mL/min。

  3. 鉀 (Potassium, K+)： 鉀離子在腎絲球自由過濾，且在近曲小管與亨利氏環受到大量再吸收。然而，依據體內鉀離子的平衡需求，遠曲小管及皮質集尿管會分泌鉀離子至尿液中。在正常飲食狀態下，鉀的排泄分率 (Fractional excretion, FE) 約為 10% ~ 15%，換算其絕對清除率大約為 12 ~ 15 mL/min。

  4. 鈉 (Sodium, Na+)： 鈉離子在腎絲球自由過濾，但在整個腎小管系統中有高達約 99% 會被再吸收回血液中，以維持體液與血壓平衡。正常情況下，鈉的排泄分率 (FENaFE_{Na}) 小於 1%，其清除率極低，大約僅有 1 ~ 2 mL/min。

綜合上述數值，四種物質由大到小的清除率排序應為：肌酸酐 (Creatinine) ＞ 尿素 (Urea) ＞ 鉀 (Potassium) ＞ 鈉 (Sodium)。

答案解析

依據上述生理學機制，正常人體對各物質清除率的數值比較為：肌酸酐（約 125 mL/min）＞ 尿素（約 65 mL/min）＞ 鉀（約 12 mL/min）＞ 鈉（約 1 mL/min）。動物實驗數據亦證實了相同的清除率排序規律。比對各選項，(B) 肌酸酐＞尿素＞鉀＞鈉 的排序完全符合生理學特徵，故為正確解答。

核心知識點

考生在準備腎臟生理學時，務必熟記以下核心考點：

  1. 清除率與 GFR 的關係：
    • C=GFRC = GFR：如菊糖 (Inulin)，僅過濾，不再吸收與分泌。
    • C>GFRC > GFR：如對胺基馬尿酸 (PAH)（完全分泌，代表有效腎血漿流量 ERPF）、Creatinine（有極少量分泌）。
    • C<GFRC < GFR：如 Urea（部分再吸收）、Na+、K+（大量再吸收）、Glucose 與 Amino acids（正常情況下 100% 再吸收，清除率為 0）。
  2. 電解質的腎小管處理機制：了解鈉離子高達 99% 的再吸收特性，以及鉀離子在遠端腎小管的「分泌」機制如何受醛固酮 (Aldosterone) 調控。
  3. 排泄分率 (Fractional Excretion)：了解 FENaFE_{Na} 在臨床上常用於鑑別腎前性與腎性急性腎損傷 (AKI)。

參考資料

  1. Renal Clearance of Endogenous Creatinine, Urea, Sodium, and Potassium in Normal Cats and Cats With Chronic Renal Failure - PubMed (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9286469/)
  2. Creatinine clearance and the assessment of renal function - Australian Prescriber (https://www.nps.org.au/australian-prescriber/articles/creatinine-clearance-and-the-assessment-of-renal-function)
  3. Chemical pathology case conference - renal function tests - The Hong Kong Practitioner (https://www.hkcfp.org.hk/Upload/HK_Practitioner/1999/hkp1999vol21Mar/case_conference.html)
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