晶体与胶体
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Tonicity
Acid–base and chloride
Stewart 模型：水溶液
物质作用定律 物质守恒定律 电中性原则
血浆的酸碱平衡状态取决于三个独立变量
强离子差 (SID) 非挥发性弱酸总浓度 (Atot) PCO2
Acid–base and chloride
SID
重量分布类型
通过胶体渗透压比评价 胶体渗透压比反映了胶体溶液通过不同孔径的跨膜渗透活性
分子量越大容量效力越强 分子量越大副反应越高
胶体的化学特性：HES
取代级（SD）：羟乙基化程度
每10 个葡萄糖分子上有几个羟乙基团 贺斯0.5 万汶0.4
取代级高
对抗淀粉酶的能力强 表面积大，容量效力高 代谢慢，易在体内的蓄积，副反应高
输液后液体分布预测
主要考虑因素：volume kinetics
张力
晶体渗透压：细胞内外水移动的决定因素
血管内外胶体压之差 血管内外静水压之差
不同液体的容量效应
输注等张胶体液、平衡液与5%葡萄糖溶液 各500ml，扩容量分别有多大？
扩容量=补充液体量×
正常血浆容量(normal 分布容积(distribution
Effect of adding isotonic, hypertonic, and hypotonic solutions to the extracellular fluid after osmotic equilibrium
补充晶体液的作用
补充功能性细胞外液 低张维持性液体
提供每天最低需要量的盐溶液 高张盐水(HTS)
最初治疗急性、严重低钠血症而不伴有大容量输注 HTS作为TBI的初始复苏液体 具有抗炎作用 晶体液维持血容量的能力有限：由无蛋白的小颗粒组成
常用晶体液的组成
晶体液的组成
Acid–base and chloride Ancillary cations
potassium, calcium and magnesium
理想的平衡液
与血浆等张力，SID=24 mEq/l，无辅助阳离子， 以HCO3-优先替代Cl-，乳酸可以作为选择替代Cl-
胶体的化学特性
胶体为同质的非结晶质制剂 通过另外一种物质分散（通常是水）
胶体可能是大分子或小颗粒 胶体不沉淀
不可从悬浮液中通过滤过或离心分离 胶体总体呈多元分散
代表了一个分子大小范围 以单一制剂为特征
PV) volume)
不同液体的容量效应
平衡液
分布容积为细胞外液 扩容量=500ml×5%/20%=125ml
The normal state is indicated by the solid lines, and the shifts from normal are shown by the shaded areas. The volumes of intracellular and extracellular fluid compartments are shown in the abscissa of each diagram, and the osmolarities of these compartments are shown on the ordinates.
医院死亡的独立危险因素：血乳酸与SID
不包括： 酸中毒程度与Cl-
Gunnerson KJ. Crit Care 2006; 10:R22.
输注生理盐水：高氯血症
高氯代谢性酸中毒
促炎刺激剂 肺、肾、内脏循环扩张和凝血功能障碍 促进血管内液体外渗
肾动脉血流与皮质灌注↓
推测：入球小动脉阻力↑（ Cl-刺激致密斑） 推测：囊内压↑ →压迫肾皮质血管
HCO3- = SID albuminate ions
SID = Buffer base (Singer and Hastings, 1948)
孤立的SID ↑ / ↓ → 代碱/代酸
孤立的 Atot ↑ / ↓ → 代酸/代碱
Acid–base and chloride
静脉液体的酸碱特性取决于：SID、Atot 晶体液：Atot=0 补充晶体液对酸碱平衡的影响
Osmolar Substances in Extracellular and Intracellular Fluids
晶体液的化学特性 —Osmolality and tonicity
将红细胞放置于400mOsm/l 的尿素溶液中或 400mOsm/l 的NaCl溶液中
NaCl 不能在细胞内外自由弥散→红细胞萎缩
Crystalloid solutions
Saline solutions
Isotonic normal saline(0.9%)
Hypotonic saline(<0.9%)
Hypertonic saline(>0.9%)
Ringers lactate Dextrose
solutions(5%) Dextrose/saline
Cl-的替代物
乳酸输注速度不超过100 mmol/h不会导致聚集（肝功能正常） 70%经糖异生转换为丙酮酸：影响血糖
醋酸迅速代谢：300 mmol/h输注不会在体内聚集 肝外代谢：主要在肌肉 不会导致高血糖 对VO2和CO2的清除影响小 RRT时高醋酸血症 低血压、心肌抑制、代谢性紊乱
Roche AM, James MF. Colloids and crystalloids: does it matter to the kidney? Curr Op Crit Care 2009; 15:520–524.
胶体的化学特性：HES
淀粉的化学特性
高分子量 (>450 kDa) 中分子量 (200kDa) 低分子量 (70–130 kDa)
枸橼酸与钙螯合：不宜使用 葡萄糖酸可能对心肌有保护作用
Chloride liberal versus chloriderestrictive fluid
辅助阳离子
很多晶体液补充K+、Ca2+、Mg2+ Ca2+、Mg2+导致药物或血制品不相容 低钙导致凝血障碍： < 0.56 mmol/l 通常情况下没有必要补充Ca2+、Mg2+
所有充分解离的阳离子（Na+、K+、Ca2+、Mg2+）与阴离子 （Cl-、lactate、keto-acids 、其它酸常数 pKa <4.0的无 机阴离子 ）的净电荷差
正常血浆：SID=40 mEq/l 正常血浆Atot： albumin 、phosphate 红细胞5 mOsm/kg 正常血浆张力： 270–290 mOsm/kg
尿素可通过细胞膜
补充张力低的溶液可致ICP升高＞ 5mmHg
Tommasino C. Crit Care Med 1988; 16:862–868.
等张盐水 vs 平衡液
Chua HR. J Crit Care 2012;27:138-45.
尿素能在细胞内外自由移动→不产生渗透压效应→ 红细胞肿胀
等张糖溶液 (输注时不损伤血管) →低渗
Effect of adding isotonic, hypertonic, and hypotonic solutions to the extracellular fluid after osmotic equilibrium
临床如何选择液体的类型
PVE的大小、持续时间、效应力、副反应
特定的治疗目的
常影响血浆电解质的成分和PH值
每种液体都影响血浆PH值
指导临床选择特定的液体进行液体复苏或液 体维持
Ertmer C, Rehberg S, Van Aken H, Westphal M. Relevance of nonalbumin colloids in intensive care medicine. Best Pract Res Clin Anaesthesiol 2009; 23:193–212.
液体的概念转换
危重病人液体管理的风险
容量超负荷 促炎和造成潜在损伤
出血或感染性休克通常需要大量扩容（PVE） 概念转换
将静脉液体当做一种药物 具有特定的适应症 治疗窗 副反应
Kellum JA. Chest 2004; 125:243–248. Kellum JA。Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2004; 286:R686–R692. Kaplan LJ。J Trauma 2009; 67:173–178; discussion 178–179.
危重患者的液体管理： 如何选择胶体与晶体液？
正常成人的体液分布
成年男性体液量占体重的60%（女性：50%） 随年龄而变化
成人体重
比例（%）
体液总量（TBW）
60
细胞内液（ICV）
40
细胞外液（ECV）
20
组织间液（ISF）
15
血浆（PV）
5
体液及血浆的组成
Fluid types used for resuscitation in critically ill patients
胶体的化学特性：HES
C2/C6 比
碳2位与碳6位上的羟乙基团数量比 C2位对抗水解的能力远高于C6位 C2/C6大：持续时间和血浆半衰期长
贺斯：5:1 万汶：9:1
常用胶体液
胶体制剂补充极少的自由水
常用胶体液
液体维持 避免高胶体渗透压（诱发AKI） 不同的胶体具有不同的化学特性
血浆 羟乙基淀粉 右旋糖酐
mixtures
Colloid solutions
Albumin 4–5% or 20% Hydroxyethylstarch
solutions (i.e.hetastarch, pentastarch) Gelatin-based solutions Dextrans Blood products Packed red blood cells/whole blood Fresh frozen plasma Platelets Cryoprecipitate
可选的方法 降低的Cl-含量 以OH-、HCO3 –或CO3 –替代24 mEq/l 的Cl OH-：严重碱性 (pH=12.4 ，25 ℃) CO3-：钙沉淀 HCO3-是理想的选择 HCO3-生产困难 必须较高的 PCO2以防其轻度解离为CO3-
Cl-的替代物
以乳酸、醋酸、枸橼酸、葡萄糖酸、苹果酸替代HCO3 –， pH=4.0–8.0
晶体液特性取决于SID，而不是单一的Cl-浓度 Na+的显著下降→细胞外液SID ↓
液体输注导致的酸中毒有害吗？
盐水导致的酸中毒：轻度到中度
SBE通常低于-10 mEq/l（50 ml/kg over 2 h） pH极少低于7.3（呼吸代偿后） 不可能出现酸中毒的传统并发症
心肌抑制 心律失常 肺动脉高压
晶体液的化学特性 —Osmolality and tonicity
添加电解质使液体接近人体血浆渗透压的浓度和张力 渗透压浓度
每1000ml液体中具有渗透压活性颗粒的浓度 正常值275–295mOsm/L
张力
一个相对术语 反映一种特定液体的渗透压浓度与血浆渗透压的比较
等张不等于等渗
如果产生渗透压的颗粒能自由弥散，将不产生渗透压效应
稀释作用降低了细胞外的Atot（ albumin 、phosphate等） SID ↓ 迅速补充盐水（SID=0，Na+与Cl-相等） SID ↓ (代酸) Atot ↓(代碱) 净效应为代酸：SID ↓ ＞ Atot ↓
Acid–base and chloride
0.9%盐水→高氯血症→代酸 低氯溶液也可致同等的酸中毒
增加死亡率与并发症
感染、需要RRT的肾衰竭、输血、电解质紊乱
Yunos NM. Crit Care Med 2011; 39:2419 –2424. Yunos NM. JAMA 2012; 308:1566– 1572.
如何预防液体诱导的代谢性酸碱紊乱？
平衡液输注导致的SID降低应与Atot的降低相平行 避免酸中毒
Acid–base and chloride
Stewart 模型：水溶液
物质作用定律 物质守恒定律 电中性原则
血浆的酸碱平衡状态取决于三个独立变量
强离子差 (SID) 非挥发性弱酸总浓度 (Atot) PCO2
Acid–base and chloride
SID
重量分布类型
通过胶体渗透压比评价 胶体渗透压比反映了胶体溶液通过不同孔径的跨膜渗透活性
分子量越大容量效力越强 分子量越大副反应越高
胶体的化学特性：HES
取代级（SD）：羟乙基化程度
每10 个葡萄糖分子上有几个羟乙基团 贺斯0.5 万汶0.4
取代级高
对抗淀粉酶的能力强 表面积大，容量效力高 代谢慢，易在体内的蓄积，副反应高
输液后液体分布预测
主要考虑因素：volume kinetics
张力
晶体渗透压：细胞内外水移动的决定因素
血管内外胶体压之差 血管内外静水压之差
不同液体的容量效应
输注等张胶体液、平衡液与5%葡萄糖溶液 各500ml，扩容量分别有多大？
扩容量=补充液体量×
正常血浆容量(normal 分布容积(distribution
Effect of adding isotonic, hypertonic, and hypotonic solutions to the extracellular fluid after osmotic equilibrium
补充晶体液的作用
补充功能性细胞外液 低张维持性液体
提供每天最低需要量的盐溶液 高张盐水(HTS)
最初治疗急性、严重低钠血症而不伴有大容量输注 HTS作为TBI的初始复苏液体 具有抗炎作用 晶体液维持血容量的能力有限：由无蛋白的小颗粒组成
常用晶体液的组成
晶体液的组成
Acid–base and chloride Ancillary cations
potassium, calcium and magnesium
理想的平衡液
与血浆等张力，SID=24 mEq/l，无辅助阳离子， 以HCO3-优先替代Cl-，乳酸可以作为选择替代Cl-
胶体的化学特性
胶体为同质的非结晶质制剂 通过另外一种物质分散（通常是水）
胶体可能是大分子或小颗粒 胶体不沉淀
不可从悬浮液中通过滤过或离心分离 胶体总体呈多元分散
代表了一个分子大小范围 以单一制剂为特征
PV) volume)
不同液体的容量效应
平衡液
分布容积为细胞外液 扩容量=500ml×5%/20%=125ml
The normal state is indicated by the solid lines, and the shifts from normal are shown by the shaded areas. The volumes of intracellular and extracellular fluid compartments are shown in the abscissa of each diagram, and the osmolarities of these compartments are shown on the ordinates.
医院死亡的独立危险因素：血乳酸与SID
不包括： 酸中毒程度与Cl-
Gunnerson KJ. Crit Care 2006; 10:R22.
输注生理盐水：高氯血症
高氯代谢性酸中毒
促炎刺激剂 肺、肾、内脏循环扩张和凝血功能障碍 促进血管内液体外渗
肾动脉血流与皮质灌注↓
推测：入球小动脉阻力↑（ Cl-刺激致密斑） 推测：囊内压↑ →压迫肾皮质血管
HCO3- = SID albuminate ions
SID = Buffer base (Singer and Hastings, 1948)
孤立的SID ↑ / ↓ → 代碱/代酸
孤立的 Atot ↑ / ↓ → 代酸/代碱
Acid–base and chloride
静脉液体的酸碱特性取决于：SID、Atot 晶体液：Atot=0 补充晶体液对酸碱平衡的影响
Osmolar Substances in Extracellular and Intracellular Fluids
晶体液的化学特性 —Osmolality and tonicity
将红细胞放置于400mOsm/l 的尿素溶液中或 400mOsm/l 的NaCl溶液中
NaCl 不能在细胞内外自由弥散→红细胞萎缩
Crystalloid solutions
Saline solutions
Isotonic normal saline(0.9%)
Hypotonic saline(<0.9%)
Hypertonic saline(>0.9%)
Ringers lactate Dextrose
solutions(5%) Dextrose/saline
Cl-的替代物
乳酸输注速度不超过100 mmol/h不会导致聚集（肝功能正常） 70%经糖异生转换为丙酮酸：影响血糖
醋酸迅速代谢：300 mmol/h输注不会在体内聚集 肝外代谢：主要在肌肉 不会导致高血糖 对VO2和CO2的清除影响小 RRT时高醋酸血症 低血压、心肌抑制、代谢性紊乱
Roche AM, James MF. Colloids and crystalloids: does it matter to the kidney? Curr Op Crit Care 2009; 15:520–524.
胶体的化学特性：HES
淀粉的化学特性
高分子量 (>450 kDa) 中分子量 (200kDa) 低分子量 (70–130 kDa)
枸橼酸与钙螯合：不宜使用 葡萄糖酸可能对心肌有保护作用
Chloride liberal versus chloriderestrictive fluid
辅助阳离子
很多晶体液补充K+、Ca2+、Mg2+ Ca2+、Mg2+导致药物或血制品不相容 低钙导致凝血障碍： < 0.56 mmol/l 通常情况下没有必要补充Ca2+、Mg2+
所有充分解离的阳离子（Na+、K+、Ca2+、Mg2+）与阴离子 （Cl-、lactate、keto-acids 、其它酸常数 pKa <4.0的无 机阴离子 ）的净电荷差
正常血浆：SID=40 mEq/l 正常血浆Atot： albumin 、phosphate 红细胞5 mOsm/kg 正常血浆张力： 270–290 mOsm/kg
尿素可通过细胞膜
补充张力低的溶液可致ICP升高＞ 5mmHg
Tommasino C. Crit Care Med 1988; 16:862–868.
等张盐水 vs 平衡液
Chua HR. J Crit Care 2012;27:138-45.
尿素能在细胞内外自由移动→不产生渗透压效应→ 红细胞肿胀
等张糖溶液 (输注时不损伤血管) →低渗
Effect of adding isotonic, hypertonic, and hypotonic solutions to the extracellular fluid after osmotic equilibrium
临床如何选择液体的类型
PVE的大小、持续时间、效应力、副反应
特定的治疗目的
常影响血浆电解质的成分和PH值
每种液体都影响血浆PH值
指导临床选择特定的液体进行液体复苏或液 体维持
Ertmer C, Rehberg S, Van Aken H, Westphal M. Relevance of nonalbumin colloids in intensive care medicine. Best Pract Res Clin Anaesthesiol 2009; 23:193–212.
液体的概念转换
危重病人液体管理的风险
容量超负荷 促炎和造成潜在损伤
出血或感染性休克通常需要大量扩容（PVE） 概念转换
将静脉液体当做一种药物 具有特定的适应症 治疗窗 副反应
Kellum JA. Chest 2004; 125:243–248. Kellum JA。Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2004; 286:R686–R692. Kaplan LJ。J Trauma 2009; 67:173–178; discussion 178–179.
危重患者的液体管理： 如何选择胶体与晶体液？
正常成人的体液分布
成年男性体液量占体重的60%（女性：50%） 随年龄而变化
成人体重
比例（%）
体液总量（TBW）
60
细胞内液（ICV）
40
细胞外液（ECV）
20
组织间液（ISF）
15
血浆（PV）
5
体液及血浆的组成
Fluid types used for resuscitation in critically ill patients
胶体的化学特性：HES
C2/C6 比
碳2位与碳6位上的羟乙基团数量比 C2位对抗水解的能力远高于C6位 C2/C6大：持续时间和血浆半衰期长
贺斯：5:1 万汶：9:1
常用胶体液
胶体制剂补充极少的自由水
常用胶体液
液体维持 避免高胶体渗透压（诱发AKI） 不同的胶体具有不同的化学特性
血浆 羟乙基淀粉 右旋糖酐
mixtures
Colloid solutions
Albumin 4–5% or 20% Hydroxyethylstarch
solutions (i.e.hetastarch, pentastarch) Gelatin-based solutions Dextrans Blood products Packed red blood cells/whole blood Fresh frozen plasma Platelets Cryoprecipitate
可选的方法 降低的Cl-含量 以OH-、HCO3 –或CO3 –替代24 mEq/l 的Cl OH-：严重碱性 (pH=12.4 ，25 ℃) CO3-：钙沉淀 HCO3-是理想的选择 HCO3-生产困难 必须较高的 PCO2以防其轻度解离为CO3-
Cl-的替代物
以乳酸、醋酸、枸橼酸、葡萄糖酸、苹果酸替代HCO3 –， pH=4.0–8.0
晶体液特性取决于SID，而不是单一的Cl-浓度 Na+的显著下降→细胞外液SID ↓
液体输注导致的酸中毒有害吗？
盐水导致的酸中毒：轻度到中度
SBE通常低于-10 mEq/l（50 ml/kg over 2 h） pH极少低于7.3（呼吸代偿后） 不可能出现酸中毒的传统并发症
心肌抑制 心律失常 肺动脉高压
晶体液的化学特性 —Osmolality and tonicity
添加电解质使液体接近人体血浆渗透压的浓度和张力 渗透压浓度
每1000ml液体中具有渗透压活性颗粒的浓度 正常值275–295mOsm/L
张力
一个相对术语 反映一种特定液体的渗透压浓度与血浆渗透压的比较
等张不等于等渗
如果产生渗透压的颗粒能自由弥散，将不产生渗透压效应
稀释作用降低了细胞外的Atot（ albumin 、phosphate等） SID ↓ 迅速补充盐水（SID=0，Na+与Cl-相等） SID ↓ (代酸) Atot ↓(代碱) 净效应为代酸：SID ↓ ＞ Atot ↓
Acid–base and chloride
0.9%盐水→高氯血症→代酸 低氯溶液也可致同等的酸中毒
增加死亡率与并发症
感染、需要RRT的肾衰竭、输血、电解质紊乱
Yunos NM. Crit Care Med 2011; 39:2419 –2424. Yunos NM. JAMA 2012; 308:1566– 1572.
如何预防液体诱导的代谢性酸碱紊乱？
平衡液输注导致的SID降低应与Atot的降低相平行 避免酸中毒