医学技术的飞速进步,极大革新了疾病的治疗手段与方法,输液治疗作为现代医疗体系中的关键环节,在临床实践中应用极为广泛。晶体液、胶体液以及血液制品(图1),作为输液治疗的3种主要制品类型,犹如守护患者健康的坚固防线,各自承担着不可或缺的重要使命。
图13种输液制品的代表溶液(图源于豆包生成)
晶体液如生理盐水等可快速透过血管壁,补充细胞外液,维持水电解质及酸碱平衡,是补充体液的基石,常见于脱水等症状。胶体液如羟乙基淀粉“人如其名”能够维持血管内胶体渗透压,相对分子质量大,可用于扩充血容量,见于抗休克治疗。血液制品源于血液,含有多种复杂的生物活性成分,可用于治疗贫血、凝血障碍等。
在临床应用中,这三类输液制品的合理选用与科学使用,对于提升治疗效果、促进患者康复进程、降低并发症发生率起着决定性作用。医生需依据患者的具体病情、身体状况以及各项生理指标,综合考量后做出最为恰当的选择。然而,不同输液制品各有怎样的特点与优缺点?在何种情况下应优先选用哪类制品?怎样才能确保输液治疗既安全又高效?接下来,让我们一同深入探究这3种输液制品的奥秘,了解它们在医疗领域中的应用,为守护健康增添更多的专业知识储备。
2.1晶体液:从霍乱救治萌芽到多元发展
图2晶体液发展历史和研究人员的主要贡献(图源于急诊时间微信公众号)
晶体液发展历史见图2,19世纪30年代,欧洲霍乱肆虐,英国医生托马斯·拉塔(Thomas Latta)用煮沸的生理盐水与 NaHCO₃救治患者,开启晶体液应用,但其成分与如今0.9%生理盐水差异大。1874年,法格(Fagg)将0.9%氯化钠溶液(生理盐水)用于临床,因Cl⁻浓度高,大量输注易引发高氯性酸中毒。1883年,悉尼·林格(Sydney Ringer)提出含钾、钙和碳酸氢根的林格液,更贴合人体需求。1932年,亚历克西斯·哈特曼(Alexis Hartmann)在林格液中加乳酸钠制成乳酸林格液,可调节酸碱平衡,但有适用局限。1979年国外推出醋酸钠林格液,2005年江苏恒瑞研发含糖醋酸钠林格液,弥补不含钙的缺陷。后来逐渐实现碳酸氢钠林格液工业化生产。
2.2胶体液:战争催生的扩容良方
胶体液的发展与战争医疗需求密切相关。1915年一战时,霍根首次报道在人体使用明胶溶液,用于治疗休克,其成为第一种人造血浆代用品,后衍生出琥珀酰明胶和聚明胶肽。
20世纪40-50年代,右旋糖酐和羟乙基淀粉制剂相继出现。1945年右旋糖酐用于临床,1960年羟乙基淀粉开始临床试验,2004年1月第三代羟乙基淀粉(万汶)在欧洲获准用于儿童。胶体液溶质分子直径1~100 nm,相对分子质量常超1000 Da,能调节血管内外水平衡、扩充血容量、维持血浆胶体渗透压等,作用显著。
2.3血液制品:从血浆分离到基因工程介入
图3血液制品工业化工艺发展历程(图源于作者)
血液制品源于二战战场需求,军医为失血性休克的士兵患者在进行输全血治疗(图4)。但当时急需便于保存运输的血浆容量扩张剂,全血受限制难以满足。如图3所示,1940年左右,美国Cohn E J 教授团队用低温乙醇法提纯出人血清白蛋白,第一种血液制品诞生。1946年其发表人血清白蛋白制备工艺(Cohn 6法)[1],1949年研制成Cohn 9法,形成工业化体系。1962年,瑞士Nitschmann和Kistler教授改进工艺,即Nitschmann-Kistler法。70年代后,层析法用于生产并与低温乙醇法结合。80年代基因工程血液制品出现。现血浆中20余种蛋白用于临床,种类和应用日益广泛[2]。
图4医生在给受伤的士兵进行血液输液(图源于一本正经说历史微信公众号)
3.1晶体液
晶体液是指溶质分子直径<1 nm的溶液,由于没有大相对分子质量物质的存在,输注血管后能够自由通过毛细血管壁,大部分渗透分布于组织间隙,因其电解质组成与细胞外液相似,且能在一定程度上纠正酸中毒,被广泛用于各种休克的液体复苏[3]。目前临床上应用的晶体液分为电解质溶液和非电解质溶液两类。如图5所示电解质溶液分为以0.9%氯化钠注射液为代表的非平衡盐晶体液和以乳酸钠林格注射液、醋酸钠林格注射液等为代表的平衡盐晶体液。非平衡盐晶体液具有高氯性,大量输注时易引发高氯性代谢性酸中毒,而平衡盐晶体液电解质成分更接近血浆,因此目前临床上大多数情况(尤其是危重症复苏)下更倾向使用平衡盐晶体液以减少不良反应与死亡风险。非电解质溶液则有5%葡萄糖注射液等。
图5晶体液的分类(图源于作者)
生理盐水即0.9%氯化钠注射液,是临床最常用的非平衡盐晶体液,价格低廉,溶液中没有其他离子,不易发生配伍禁忌。但是大量液体复苏时,需要根据患者具体情况谨慎使用。
复方氯化钠溶液(即林洛氏溶液)如图6所示是在生理盐水的基础上调整了钠离子浓度,与人体更为接近;另外,还添加了钾和钙离子。在液体复苏中减少了出现离子紊乱的可能性,特别是低钾和低钙血症。
图6复方氯化钠溶液(图片源于百度百科)
乳酸林格液(LRS)在林格液的基础上添加了乳酸盐,降低了氯离子的含量,使钠离子和氯离子水平与细胞外液生理水平更为接近。另一方面,增强了对酸中毒的缓冲,使其更适用于酸中毒或有酸中毒倾向的脱水患者。
醋酸林格液(ARS)采用醋酸盐替代乳酸盐,在电解质水平上更接近细胞外液,渗透压及pH值均在生理范围以内。适用于肝功能不良、肝移植及肝脏手术的患者,也可用于糖尿病和酸中毒的治疗。与乳酸林格液相比,醋酸钠林格液更适于在输血前后使用,并且因其成分中不含Ca2+,可避免Ca2+过量导致的凝集级联反应的活化和凝血的发生。
高张氯化钠溶液的Na+浓度范围为250~1200 mEq/L。适用于烧伤和水中毒等。
6.5%葡萄糖溶液是一种等渗溶液,主要用于补充体液和能量。主要成分为葡萄糖或无水葡萄糖,分子式C6H12O6,可快速提供能量,调节血糖水平。
3.2胶体液
图7胶体液的分类(图源于作者)
胶体液是指溶质分子直径为1~100 nm的溶液,静脉输入后,不易透过正常的毛细血管壁,大部分保留在血管内,维持有效血容量的作用较晶体液持久[4]。目前临床上应用的胶体液如图7所示,有天然胶体液(白蛋白等)和人工胶体液(包括羟乙基淀粉、右旋糖酐和明胶等)两类。
图8羟乙基淀粉结构式(图源于分析测试百科网)
以羟乙基淀粉(图8)为代表的胶体液由于扩容效果显著、扩容时间持久,一度成为理想的液体复苏药物[5]。然而,大量试验及研究证明其具有严重的肾损伤和凝血功能障碍风险,另外对重症特别是严重脓毒症和肾功能受损患者可致肾功能损害,目前在重症患者、严重脓毒症和肾损伤患者中的应用已受到严格限制,部分国家已禁用。
3.3血液制品
血液制品是指从人血液或其组分中经各种物理、化学、免疫学和生物技术制成的药物。在免疫缺陷、凝血障碍等重大疾病的治疗中发挥着不可替代的作用[6]。血液制品在危重病患者、遗传性疾病、自身免疫性疾病的治疗中占有不可撼动的位置[7]。我国上市的血液制品有3大类,即白蛋白类、凝血因子类和免疫球蛋白类,共计13种产品。国外血液制品产业发展较快,另有蛋白酶抑制剂类和抗凝蛋白类10余种产品已经上市。
图9人血白蛋白(图源于抖音)
血液制品中白蛋白(图9)具有调节血浆渗透压,参与药物、各种离子或脂肪酸的转运,减轻炎症反应,抗血栓形成和组织蛋白互相转化等作用。而免疫球蛋白通过抗原抗体特异性结合在免疫调节和预防感染性疾病的治疗中具有重要作用。
晶体液和胶体液是重症监护病房(Intensive Care Unit,ICU)中常用的两种复苏液体,选择哪种液体随着时间的推移也在改变。如图10所示,2014年一项在全球426个ICU进行的横断面研究显示,81.3%的液体复苏治疗选择晶体液,21.4%选择胶体液[8];而在晶体液中,58.0%使用平衡盐晶体液,40.6%使用生理盐水;胶体液中,79.7%使用白蛋白,11.0%使用明胶。
图10 2014年全球ICU晶体液使用情况(图源于作者)
4.1晶体液:人体“电解质小管家”,基础补液好帮手
晶体液就像一位贴心的“电解质小管家”,科学层面,晶体液是溶质分子直径<1nm的溶液,因不含大分子物质,输注后可自由透过毛细血管壁,快速补充细胞外液,维持水电解质及酸碱平衡,这是其能承担“电解质调节”功能的核心原理。主要由水、钠离子、氯离子、钾离子等电解质组成,部分还添加了葡萄糖这类小分子物质。这些成分个头小,能自由穿过毛细血管壁,在人体内灵活穿梭。说到晶体液家族,如表1所示,0.9%氯化钠溶液-(也就是我们常说的生理盐水)可是“老大哥”,它价格亲民、生产简单,很早就活跃在医疗舞台上。不过,这位“老大哥”也有小缺点——虽然渗透压和血浆差不多,但其他方面和人体内环境并不完全匹配。其含有过高浓度的Cl-可导致高氯酸性酸中毒,增加患者内环境紊乱及增加肾损伤,降低肾小球滤过率等风险[9]。在临床场景中,晶体液的作用可不小。当人们因为脱水、低钠血症等出现水、电解质紊乱时,它能及时补充水分和电解质,帮身体恢复平衡;手术中及术后,它还能维持体液容量和渗透压,为身体搭建“基础补给线”;此外,它还常常充当“药物稀释器”,很多药物需要用它稀释后才能输入体内。除了生理盐水,晶体液家族还有乳酸林格液、葡萄糖注射液等成员,在不同医疗需求中发挥作用。
表1 晶体液的临床应用与注意事项(表格源于作者)
4.2胶体液:血管“扩容特种兵”,对抗休克显神通
从医学定义看,胶体液溶质分子直径为1~100nm、相对分子质量常超1000Da,静脉输入后不易透过正常毛细血管壁,大部分保留在血管内,因此能更持久地扩充血容量、维持血浆胶体渗透压,这是其“扩容”作用的关键机制。和晶体液不同,胶体液是由大分子物质构成的“大块头”,凭借独特的结构,它比晶体液更擅长改善微循环,还能减少内皮细胞肿胀,就像一位训练有素的“血管卫士”。临床上,胶体液分为天然胶体液和人工胶体液两大阵营,天然胶体液中清蛋白是血浆中产生胶体渗透压的主要物质,而人工合成胶体液能在血管内长时间维持较高的胶体渗透压。在医疗战场上,胶体液堪称“扩容特种兵”。遇到低血容量休克的患者,它能快速扩充血管内血容量,帮患者挺过休克早期的危急时刻;对于烧伤、失血性休克等情况,它既能维持血浆胶体渗透压,又能减少组织水肿,为患者的后续治疗争取时间。常见的右旋糖酐注射液、羟乙基淀粉注射液、明胶类注射液等,都是临床中常用的胶体液,在拯救生命的过程中发挥着重要作用。
4.3血液制品:人体“生命补给包”,多效修复有妙招
血液制品可不是普通的液体,它是由健康人血浆或经特异免疫的人血浆,经分离、提纯或由重组DNA技术制备的血浆蛋白组分,以及血液细胞有形成分的统称[9],就像一个装满“生命能量”的补给包,其“补给”功能源于含有的多种生物活性成分——如红细胞可运输氧气、白蛋白可调节血浆渗透压、凝血因子可促进止血、免疫球蛋白可增强免疫力,能针对性治疗贫血、凝血障碍、免疫缺陷等疾病。在临床应用中,血液制品的用途十分广泛。红细胞制品是“氧气搬运工”,当患者贫血、缺氧时,它能及时输送氧气,改善患者的缺氧状态;血浆制品则是“凝血小助手”,可以为身体补充凝血因子,同时也能起到扩容的作用;白蛋白能提高血浆胶体渗透压,帮助调节血管内水分平衡;血小板是“止血卫士”,能治疗各种与血小板相关的出血问题;免疫球蛋白则是“免疫增强剂”,适合免疫缺陷病患者或感染患者,帮他们提升免疫力对抗疾病。
4.4 常见风险与注意事项
在临床输液治疗中,晶体液、胶体液和血液制品是维持患者循环稳定、调节内环境紊乱和补充特定成分的关键手段。然而,三者均存在其特殊的使用风险和注意事项(如表3所示),合理选择与规范应用是保障患者安全的核心。
1. 晶体液常见风险:
j高氯性代谢性酸中毒:大量输注0.9%氯化钠注射液(生理盐水)等非平衡盐溶液,因其氯离子浓度显著高于血浆,会导致肾性高氯性酸中毒、急性肾损伤风险增加以及肾小球滤过率下降[3,9]。因此对于需要大量液体复苏的患者,应首选平衡盐晶体液。
k组织水肿与容量负荷过重:晶体液在血管内的存留时间短,过量输注会导致全身组织水肿,易引发脑水肿、肺水肿,对心力衰竭患者可诱发急性左心衰。因此需严密监测患者的容量负荷指征。
l特定溶液的代谢风险:乳酸林格液中的乳酸需经肝脏代谢。对于严重肝损伤、休克致肝灌注不足的患者,乳酸代谢受阻,可能加重酸中毒。含葡萄糖的晶体液则可能导致血糖剧烈波动。
2. 胶体液常见风险:
j急性肾损伤:羟乙基淀粉(Hetastarch,HES)可沉积于肾小管,引起“渗透性肾病”,显著增加重症患者、脓毒症患者及已有肾功能不全者的急性肾损伤风险与肾脏替代治疗需求[10]。
k凝血功能障碍:HES和右旋糖酐可通过稀释凝血因子、影响血小板功能和纤维蛋白原聚合而干扰凝血,增加出血风险。
l过敏样反应:所有人工胶体液均有引发过敏样反应的风险,明胶类制剂的发生率相对最高。用药前应询问过敏史,输液过程中应密切观察,备好肾上腺素等抢救药物。
m组织蓄积与瘙痒:HES可在网状内皮系统长期蓄积,导致顽固性瘙痒,治疗困难。
3. 血液制品常见风险:
j输血相关免疫反应:包括发热性非溶血性输血反应、过敏反应、输血相关急性肺损伤、溶血反应以及输血相关移植物抗宿主病等。
k感染风险:尽管现代筛查与病毒灭活技术已极大降低风险,但经血传播疾病(如艾滋病病毒、乙肝病毒等)的窗口期风险依然存在。
l输血相关循环超负荷:快速或过量输注全血、血浆等,可导致血容量急剧升高,引发急性肺水肿,尤其是老年及心功能不全患者。
m电解质与代谢紊乱:大量输注库存血可致高钾血症和低钙血症。在大量输血时,需监测电解质,必要时补充钙剂。
表2晶体液、胶体液、血液制品常见风险及注意事项
输液类型
常见风险
注意事项
晶体液
高氯性酸中毒、组织水肿、电解质紊乱等
首选平衡盐溶液;个体化治疗;监测容量负荷及电解质
胶体液
肾损伤、凝血功能障碍、过敏反应、组织蓄积
谨慎使用人工胶体液,避免HES用于脓毒症/肾功能不全者;警惕过敏;严格掌握指征
血液制品
免疫反应、感染、循环超负荷、电解质紊乱等
严格输血指征;执行核对;采用滤白、辐照等措施;控制输注速度
临床建议:
l 建议首选平衡盐晶体液;
l 多数情况应避免选用胶体液;
l 严重肝损伤、严重颅脑损伤和脑水肿患者避免选用乳酸钠林格液;
l 建议肝功能不全、糖尿病和危重症患者选用醋酸钠林格液。
综上所述,基于现有循证证据,重症监护患者液体复苏首选平衡盐晶体液,避免使用羟乙基淀粉和明胶,国内专家共识建议肝功能不全、肝脏手术、糖尿病和危重症患者使用醋酸钠林格液,不推荐严重肝功能损伤、严重颅脑损伤和脑水肿患者使用乳酸钠林格液。关于白蛋白,不推荐脑外伤或神经重症患者维持治疗,只有大量输注晶体液的脓毒症或脓毒性休克、大面积烧伤和明确的低蛋白血症患者可考虑使用白蛋白[10]。
未来,随着医疗技术的飞速发展和人们对健康需求的不断提升,三大输液将开启各自的“升级之路”,在守护人类健康的舞台上绽放更多光彩。先看晶体液,它的市场规模会随着临床需求的增加持续扩大。科研人员会不断优化它的配方,就像给“电解质小管家”升级装备,从“一刀切”的通用配方,转向针对特定患者群体和病理生理状态的“精准配方”,让它更符合人体生理需求,减少不良反应。比如针对糖尿病患者,可能会研发出低糖或无糖的专用晶体液。同时,未来将涌现更多第三代平衡盐晶体液,如含多种缓冲体系(如丙酮酸)的溶液,以更好地维持酸碱平衡,减少传统乳酸林格液或生理盐水的代谢副作用[10]。
胶体液的发展也不甘落后。为了让这位“血管扩容特种兵”更强大,科研人员会持续优化配方,努力开发过敏风险更低、稳定性更好的胶体液,让胶体液能满足更多复杂疾病的治疗需求。毕竟,过敏反应是胶体液使用中需要警惕的问题,未来的胶体液可能会通过特殊工艺去除致敏成分,让更多患者放心使用。在生产工艺方面,未来将引入连续生产工艺和在线质量监控,确保每一批胶体液的质量均一、可控,从生产源头保障产品安全,实现生产工艺的标准化与智能化。
血液制品行业则会呈现出明显的集中化趋势,就像行业内的“强者愈强”,少数大型跨国企业会凭借强大的技术实力和广泛的市场渠道主导全球市场。而国内那些拥有先进技术研发能力和科学浆站运营模式的企业,一方面加快信息化建设,另一方面也在积极运用新技术进行更深入的探索,不断扩大市场份额。同时药监部门也在努力与企业深化协作,不断强化血液制品生产的智慧监管[11]。免疫球蛋白类产品会成为行业增长的“新引擎”,随着它在临床应用中的不断普及,适应症会进一步拓展。凝血因子类产品也会迎来好消息,医保支付范围的扩大,会让更多有凝血功能障碍的患者能用得起这类药物,减轻他们的经济负担。在技术创新方面,传统工艺与现代技术的结合、改进与完善,使得血浆蛋白新制品不断出现,使以往因为技术和成本限制的微量蛋白制品的研发成为可能,一份血浆制备多达十几种不同产品已在领先的血液制品企业实施[2]。未来,这个数字可能还会不断增加,让血浆的利用效率达到新高度。不过,血液制品行业也面临着一个棘手的问题——血液供应紧张。随着临床用血需求的持续攀升,血液供应一直处于“紧平衡”状态,就像一个不断消耗的“蓄水池”,进水速度赶不上出水速度。解决血源紧张和输血风险是血液制品领域最迫切的挑战,人工血液制品的研发是应对这一挑战的核心方向。目前已有诸多技术有望解决这个问题包括干细胞技术、血红蛋白基氧载体技术、重组技术等。在此基础上,个体化液体治疗将成为临床实践的核心准则。一方面,通过基因组、代谢组等多组学数据,预测患者对不同液体及血液制品的反应与风险,实现“因人施治”[12];另一方面,在重症监护等场景中,利用便携超声、功能血流动力学监测等手段,对患者进行精细的血流动力学分型,从而制定“因病因时施治”的精准复苏策略,告别单一化的输液方案[13]。
智能输液系统作为贯穿输注流程的“智慧中枢”,正推动给药方式的变革。系统通过集成高精度传感器、机器视觉与物联网技术,实现液位、滴速的实时监测与堵塞预警。自动配药与换药装置则显著降低了护士工作负荷与操作误差。未来的发展方向是深度融合人工智能,构建个体化闭环输注系统,能够根据患者的实时生理数据动态调整输液参数,并与电子病历系统互联,最终实现从“开放管理”到“智能闭环”的跨越。
我们相信,晶体液、胶体液与血液制品必将在医疗健康领域书写更多精彩篇章。它们不仅会在临床治疗中朝着更精准、更个性化的方向发展,让医生能根据患者的具体情况“对症下药”,还可能在紧急救援、再生医学等前沿场景中开辟新的应用领域。比如在地震、洪水等突发灾害的救援现场,便携、高效的输液产品能为受伤人员争取宝贵的救治时间;在再生医学领域,经过特殊处理的血液制品可能会为组织修复、器官移植提供新的技术支持。相信在科技的助力下,这三类输液制品会不断突破创新,为人类健康保障体系的完善带来更多突破性进展,守护更多人的生命健康。
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1. 文中晶体液的历史发展、血液制品的工业化工艺等部分涉及大量年份、人物和工艺细节。建议在保持学术性的同时,适当压缩专业细节,用图表或时间线形式简化呈现。
2. 文章中用到了一些比喻,虽然生动,但过于拟人化,容易让非医学背景的读者误解。建议在比喻后加上简洁的科学解释,使趣味性和准确性兼顾。
3. 临床应用部分建议增加一个小节,专门介绍常见风险及注意事项,例如晶体液和胶体液对于肝肾功能受损患者的组织蓄积、过敏反应,血液制品使用中的输血相关免疫反应、感染风险等。
4. 前景展望部分建议加入一些前沿内容,补充一些最新科研进展,例如:智能输液系统、个体化液体治疗、人工血液制品研发等。
5. 注意书写规范
第15、16行,行距与其他不一致;
第54行,Na+;
第58行,C6H12O6;
图2和图3,图注中括号的格式明显和其他图注的不一致;
统一参考文献格式,为什么只有[9]有DOI号?
审稿人:蔡挺
编辑:朱真逸
审核:佘婉宁