血液净化基本原理及治疗方式的选择

1、血液净化治疗基本原理及治疗方式的选择,第一中心医院 刘俊铎,血液净化治疗基本原理及治疗方式的选择,血液净化的概念和历史 血液净化的基本原理 治疗方式的选择,血液净化定义,把患者血液引出体外并通过一种血液净化置装，除去其中的致病物质（毒素），达到净化血液，治疗疾病的目的，这个过程即为血液净化。,血液净化的概念,血液净化(blood purification)是由血液透析(hemodialysis)发展而来 血液透析是为了解决肾功能衰竭患者对各种毒素的清除 古罗马的蒸气浴：排出水和毒素 1854苏格兰化学家 Thomas Graham 首次提出dialysis dia- 通向对面的 -lysis

2、分离,血液透析的历史,1912年 Johns Hopkins医学院 John Abel 动物实验，次年首次命名人工肾脏（artificial kidney),并给兔子进行了2小时血液透析 第一次世界大战中战伤导致的急性肾衰需要透析治疗，促进了人工肾脏的研制，主要障碍：膜材料和抗凝剂 1918年发现了肝素，并于20世纪30年代提纯了肝素 当时的另一项发明用玻璃纸（赛璐玢 cellophone)制成透析膜 1926年德国Haas第一次给人进行了透析治疗，患者死亡，随后又有很多的努力 1945年荷兰学者Kolff治疗一例急性胆囊炎伴急性肾衰，患者昏迷，透析11.5小时后患者神智改善，一周后开始利尿，

3、患者康复出院，成为第一例人工肾成功救活的急性肾衰患者。开启了现代透析的历史。目前全球有两百多万尿毒症患者依赖维持性血液透析存活。存活时间最长超过50年。,我国血液透析的历史,1957年上海夏其昌医师首次报道使用人工肾 1958年天津马腾骧教授用人工肾治疗急性肾衰 目前血液透析已经得到广泛开展，基本普及到所有的县级医院，2016年登记透析患者近50万。 天津市开展血液透析的医院达50余家，接收治疗的患者人数和生活质量、存活时间均有显著的提高，目前在透患者6000人左右，占人口比500/百万人口，日、美、台湾地区均超过2000/百万人口。,肾功能衰竭和血液净化,肾脏是维持人体内环境稳定的重要器官，

4、排泄代谢产物、调节体液容量、维持电解质稳定和酸碱平衡。此外还有内分泌和糖异生功能。 肾功能衰竭后，利用血液净化技术清除代谢产物、调节体液容量、维持电解质稳定和酸碱平衡，以延续生命 血液净化技术是最成功的器官功能替代技术，目前全球范围内两百多万人口依赖透析维持生命,血液净化治疗基本原理及治疗方式的选择,血液净化的概念和历史 血液净化的基本原理 治疗方式的选择,基本原理,弥散,对流,吸附,弥散与透析,溶质溶于溶剂形成溶液，只要存在浓度梯度，溶质分子就会热运动，由高浓度向低浓度方向迁移，在溶剂中分散趋于均匀，这种现象称为弥散。 在不同的溶液间，用一个半透膜将溶质分成两部分，溶质也能跨膜从高浓度侧向低

5、浓度侧运动迁移，这一跨膜弥散过程称为透析过程。,血液,透析液,弥散,SMW-S,MMW-S,PB-S,对LMW-S 高效 对MMW-S 低效 对PB-S 无效,弥散-血液透析原理,弥散与透析,血液在空心纤维内流动，透析液在空心纤维外流动，溶质从血液侧经过空心纤维膜向透析液侧运动迁移。,血液透析,血液透析可清除毒素的特点 小分子量（高效）和部分中分子（500-1200D） 低蛋白结合率 水溶性，分布容积小,血液透析适应证,终末期肾脏病 急性肾损伤 药物或毒物中毒 严重水、电解质、酸碱平衡紊乱 其它，如严重高热、低体温,对流与滤过,对流是在外力下，整个溶液迁移的过程，比弥散快得多。这种外力不是浓度

6、差，而是力学强度差，如压力差。,对流可以在二相间发生，如用一个半透膜将血液和透析液分开，膜两侧予以一定的压力差，血液中的水分在负压吸引下由血液侧对流迁移至透析液侧，血液中的代谢废物也随水分的迁移从血液进入透析液，这一过程称为滤过，血液滤过就是基于这一原理发展而来。,对LMW-S 低效 对MMW-S 有效 对PB-S 无效,对流-血液滤过原理,血液滤过,血液滤过可清除毒素的特点 小分子量相对低效 尿素清除率 透析 200ml/min左右 滤过 15-60ml/min 中分子清除明显增加（分子量小于30-50KD） 低蛋白结合率 水溶性，分布容积小,血液滤过,血液透析能较好清除各种小分子毒素，纠正

7、电解质紊乱，拯救了大量尿毒症患者的生命，延长了患者存活时间，发现某些中分子物质的蓄积影响了患者生活质量的改善和寿命的延长，为了血液净化治疗增加对中分子物质的清除，诞生了血液滤过。 较之血液透析： 对流替代弥散：跨膜压的作用下水和溶质通过滤过膜 以较大的膜孔径的滤器（高通量）替代小孔径的滤器,血液滤过适应证,适用于急、慢性肾功能衰竭，特别是伴有以下情况者 常规透析易发生低血压 顽固型高血压 常规透析不能控制的体液过多和心力衰竭 严重的继发性甲旁亢 尿毒症神经病变 心血管功能不稳定、多器官功能衰竭和病情危重者,血液透析滤过,长期透析患者，中大分子毒素的蓄积会带来诸多问题，于是衍生出在透析基础上加上

8、血液滤过的治疗方式，血液透析滤过（HDF）,CRRT（连续性肾脏替代治疗）,是指所有连续缓慢清除溶质、水分、致病介质和毒素，调节内环境、对脏器功能起保护和支持作用的各种体外血液净化技术。其中最常用的方法是CVVH。由于CBP具有血液动力学稳定，溶质清除率高，可清除炎症介质，改善组织氧代谢，提供充分的营养支持并能保持水电平衡，加快急性肾功能衰竭的恢复和改善心功能状态等特性，故在急性中毒危重症的治疗方面应用广泛。 适用证：用于各种中毒病人合并肺水肿、血液动力学不稳定、急性肾功能衰竭、肝功能衰竭、心功能不全、酸碱平衡失调及电解质紊乱、横纹肌溶解综合症及SIRS、Sepsis、ARDS、MODS等。,

9、部分重症患者，合并多器官功能衰竭，需要大量的液体治疗和营养支持，不能耐受短时间内大量毒素的清除和脱水，于是衍生出连续性血液净化治疗,血液动力学稳定 溶质清除率高 清除炎症介质 提供充分的营养支持 保持水、电解质平衡 可在病人床边治疗,CRRT（连续性肾脏替代治疗）的优越性,连续性血液净化适应证,肾脏疾病 重症急性肾衰，伴血流动力学不稳定和需要持续清除过多水或毒性物质 慢性肾衰竭合并急性肺水肿、尿毒症脑病、心力衰竭和血流动力学不稳定等 非肾脏疾病：包括多器官功能衰竭、脓毒血症或败血症休克，急性呼吸窘迫综合症、挤压综合征、乳酸酸中毒、急性重症胰腺炎、心脏体外循环术、慢性心力衰竭、肝性脑病、药物或毒

10、物中毒、眼中也提出刘、需要大量补液、严重电解质紊乱、肿瘤溶解综合征、过高热。,血液透析和血液滤过能较为有效清除小分子和中分子毒素，但是对于分子量大于30-50KD的毒素，或者和蛋白质结合的毒素的清除则无能为力 解决之道：继续增大膜材料的孔径，使得更大分子的毒素和蛋白结合的毒素得以清除,血液,血浆,滤过,SMW-S,MMW-S,PB-S,对LMW-S 低效 对MMW-S 有效 对PB-S 中效 滤过了毒性物质同时也损失了有用物质,血浆置换,血浆置换,可以清除存在于血浆中的所有毒素，但是存在明显不足 大量血浆的使用增加了传染性疾病感染和过敏的机会 血浆的短缺和昂贵 滤过了毒性物质同时也损失了有用物

11、质，包括白蛋白、免疫球蛋白和各种凝血物质 以上因素制约了血浆置换的开展和治疗剂量，因此血浆置换对毒素的清除效果表现为 对LMW-S 低效 对MMW-S 有效 对PB-S 中效,血浆成分置换疗法,将患者血液引入血浆分离器分离出来的血浆再通过膜孔更小的（130-300）血浆成分分离器将分子量大的蛋白去除，留下白蛋白等分子量小的蛋白，加上补充液输回人体的治疗方法,单级膜血浆置换（ PE）的原理,Plasmaflo,动脉,静脉,废弃血浆,置换液,双级膜血浆置换（DFPP）的主要原理,Plasmaflo,动脉,静脉,Cascadeflo,废弃血浆,置换液,血浆成分置换疗法的优缺点,优点： 使用的补充液少

12、 感染或过敏的可能性较使用FFP的全血浆置换法为小 用不同孔径的血浆成分分离器来控制血浆蛋白的除去范围 适应症有较高的选择性 缺点： 白蛋白有少许损失 由于根据分子量的划分来分离血浆蛋白（膜孔径的大）， 有可能除去部分有用的蛋白,血浆置换适应症,风湿性疾病 SLE、难治性类风湿性关节炎、系统性硬化症、抗磷脂抗体综合征 免疫性神经系统疾病：重症肌无力、GBS、多发性硬化症、慢性炎症性脱髓鞘多发性神经病 消化系统疾病：重症肝炎、严重肝衰竭、肝性脑病、胆汁淤积 血液系统疾病：多发性骨髓瘤、冷球蛋白血症、巨球蛋白血症、血栓性微血管疾病、新生儿溶血性疾病、白血病、淋巴瘤、重度血型不合的妊娠、自身免疫性血

13、友病 肾脏疾病 抗肾小球基底膜肾炎、急进型肾炎、难治性局灶节段性肾炎、系统性血管炎、重症狼疮性肾炎 器官移植：器官移植前去除抗体，器官移植后排斥反应 自身免疫性皮肤疾病：大疱性皮肤病、天疱疮、类天疱疮、中毒性表皮坏死溶解症、坏疽性脓皮病 代谢性疾病：家族性高胆固醇血症等 其它 浸润性突眼等自身免疫性甲状腺病、多脏器衰竭等,血液或血浆,SMW-S,MMW-S,PB-S,血液或血浆,SMW-S,MMW-S,PB-S,Y,非特异性吸附 （吸附谱广，治疗多种毒因肝衰竭， 但同时损失了有益物质）,特异性吸附 （吸附谱窄，主要吸附特定的毒素， 如治疗重症肌无力）,吸附剂,吸附剂,吸附-血液或血浆灌流原理,

14、有许多副作用，如吸附剂与血液直接接触导致的严重凝血机制障碍， 多种促肝细胞再生物质等大量有益生物活性物质的丢失及其它。,血液灌流,静脉端,动脉端,灌 流 器,血液灌流的特点,清除药物或毒物广泛，适用11040000Dal 血液灌流对脂溶性高、蛋白结合率高、分子质量较大的毒物的清除率远大于其他血液净化方式。,其它特殊血液净化方式,分子吸附再循环系统（MARS）,清除范围：水溶性毒素、蛋白结合性毒素。,适应症：多用于肝衰竭的治疗，也有报道用于治疗苯妥英钠中毒疗效明显。,血液或血浆,SMW-S,MMW-S,PB-S,血液或血浆,SMW-S,MMW-S,PB-S,Y,非特异性吸附 （吸附谱广，治疗多种

15、毒因肝衰竭， 但同时损失了有益物质）,特异性吸附 （吸附谱窄，主要吸附特定的毒素， 如治疗重症肌无力）,吸附剂,吸附剂,吸附-血液或血浆灌流原理,有许多副作用，如吸附剂与血液直接接触导致的严重凝血机制障碍， 多种促肝细胞再生物质等大量有益生物活性物质的丢失及其它。,血液灌流适应证,急性药物或毒物中毒 尿毒症，尤其是顽固性瘙痒和难治性高血压 重症肝炎，特别是暴发性肝衰竭导致的肝性脑病，高胆红素血症 脓毒症或系统性炎症综合征 银屑病或其它自身免疫性疾病 其他疾病，如精神分裂症、甲状腺危象、肿瘤化疗,血液净化,包含了上述各种血液净化的治疗方式 血液透析、血液滤过、血液灌流（吸附）、血浆置换等等，广义

16、也包括腹膜透析 治疗的适应症也远远超出了肾功能衰竭的范围 血液净化成为了成熟和独立的学科,我国血液透析的历史,1957年上海夏其昌医师首次报道使用人工肾 1958年天津马腾骧教授用人工肾治疗急性肾衰 目前血液透析已经得到广泛开展，基本普及到所有的县级医院，2014年登记透析患者近40万。 天津市开展血液透析的医院近60家，接收治疗的患者人数和生活质量、存活时间均有显著的提高（2015年6000人，占人口0.05%）,美国、日本、中国血液净化基本情况,血液净化的机制及其演变,血液净化机制 弥散 对流 吸附,血液,透析液,弥散,SMW-S,MMW-S,PB-S,对LMW-S 高效 对MMW-S 低

17、效 对PB-S 无效,弥散-血液透析原理,对LMW-S 低效 对MMW-S 有效 对PB-S 无效,对流-血液滤过原理,血液或血浆,SMW-S,MMW-S,PB-S,血液或血浆,SMW-S,MMW-S,PB-S,Y,非特异性吸附 （吸附谱广，治疗多种毒因肝衰竭， 但同时损失了有益物质）,特异性吸附 （吸附谱窄，主要吸附特定的毒素， 如治疗重症肌无力）,吸附剂,吸附剂,吸附-血液或血浆灌流原理,有许多副作用，如吸附剂与血液直接接触导致的严重凝血机制障碍， 多种促肝细胞再生物质等大量有益生物活性物质的丢失及其它。,常用的血液净化治疗模式,血液透析（HD） 血液滤过（HF） 血液透析滤过（HDF）

18、血液灌流（HP） 连续性血液净化（CBP） 血浆置换（PE） 血液置换（BE） 杂合式血液净化治疗,血液净化,血液净化(blood purification)是由血液透析(hemodialysis)发展而来，最初是为了解决肾功能衰竭患者对各种毒素的清除 经过百年的发展，血液净化始于血液透析，不限于血液透析，已经发展为一个颇有影响的独立学科，数以百万计的人完全依赖血液净化延续着生命。 到目前为止，作为肾脏替代治疗的血液净化治疗，血液透析仍然是患者生命延续的基础，新型的治疗模式以“景上添花”角色共筑血液净化的繁荣，丰富了我们的选择。,治疗方式选择,血流动力学稳定性 溶质清除效果,血液净化 血流动力

19、学稳定性,单纯超滤 每搏输出量减少导致心输出量减少，但因为同时伴随外周阻力的增加，所以血压是稳定的 透析治疗中，超滤和弥散同时进行，相比单纯超滤更容易出现低血压，原因是透析治疗中因为尿素的快速下降导致血管内及细胞外液渗透压的下降，低于细胞内渗透压，从而细胞外液的水向细胞内流动。,血流动力学稳定：心输出量+外周血管阻力,与,血流动力学稳定性,血流动力学的不稳定患者透析过程中需要弥补以尿素下降为主造成的渗透压下降 如果用高渗的甘露醇或甘油代替葡萄糖加入透析液中以减少血浆渗透压的下降，则透析中血流动力学的稳定性和单纯超滤就差不多。 其实，要减少渗透压的变化，最主要和最接近生理的措施是提高透析液钠浓度

20、。,透析液钠和血容量变化,透析液钠和血容量变化,Van store 等人报道，60公斤体重常规透析4小时脱水2公斤 低钠（ 7%）血浆容量下降21%，细胞内水增多 高钠（ 7%） 血容量及细胞内容量均下降13%。,血流动力学稳定性,超滤速度是决定血流动力学稳定性的关键因素 目前的每周2-3次的间断透析是营养摄入需要、超滤耐受力和医疗经济学的互相妥协 超滤耐受力：血容量超滤率血浆胶体渗透压 血浆胶体渗透压正常的成年人，透后达到干体重，能耐受的最大超滤速度17ml/小时/公斤体重（干体重60公斤4小时允许最大超滤4公斤） 在患者特定病情条件下，要想增加超滤量，延长透析时间、减慢超滤率是最常用的方式

21、，此外减慢和补偿渗透压的变化也是有效的补充 徐缓式、每日、血液滤过,对LMW-S 低效 对MMW-S 有效 对PB-S 无效,血液滤过的血流动力学优势：等渗?,血液滤过的血流动力学优势,徐缓：尿素清除率较小 可能纠正重症患者体内影响血流动力学稳定的内环境紊乱（内毒素、炎症因子等）,HDF是否具有血流动力学上的优势？,低血压倾向患者？ 超滤速度：治疗时间、超滤速度 渗透压变化：HD+HF，如果有更强的小分子 毒素如尿素清除能力，也必伴 随更大的渗透压梯度。 透析高血压患者？,治疗方式选择,血流动力学稳定性 溶质清除效果,溶质清除效率,尿素清除率是目前最广泛使用的评估血液净化溶质清除效率的指标 中

22、分子毒素的清除越来越受到重视，或者被过于重视 各种炎症介质的清除效果及其意义受到热议,尿素清除率是目前最广泛使用的评估血液净化溶质清除效率的指标,透析的尿素清除率 180-250ml/min，影响因素： 血流量（200-400ml/min）：血管通路 血流动力学稳定性 透析液流量（300-800ml/min）：一般保持血流量两倍有最好的效益比 透析器因素：面积及高通量透析器,常用透析器技术参数,Fresenius Polysulfone 透析器滤过系数,Low-Flux,High-Flux,Urea1 Creatinine1 Vitamin B120.65 Inulin0.05 2-micro

23、globulin0 Albumin0,Urea1 Creatinine1 Vitamin B121 Inulin1 2-microglobulin0,65 Albumin 0,001,尿素清除率是目前最广泛使用的评估血液净化溶质清除效率的指标,血滤的尿素清除率 10-100ml/min，滤出液的尿素浓度等于血液侧尿素浓度，尿素清除率=置换总量/治疗时间，如后稀释HF 3升/小时的尿素清除率=3000ml/60min=50ml/min。 影响因素： 后稀释血液滤过只要实现了治疗剂量，血流量和滤器面积、滤过系数都不会影响尿素清除率 滤器超滤系数、能耐受的跨膜压及血液浓缩制约了后稀释治疗剂量的实现，

24、因此也需要选择超滤率较好的滤器、尽可能大的血流量。,治疗模式的选择之一 HD vs HF,HF相对较好的血流动力学稳定性 对小分子毒素的清除效率存在较大的差异 HF对中大分子毒素的清除优于HD HF相对较长的治疗时间、抗凝需要、人力和财力的消耗是相对的短板。,治疗模式的选择之一 HD vs HF,短时间HD vs 短时间HF HF不能满足的溶质清除的需要，不宜用于肾功能严重受损患者 CVVH vs CVVHD 小分子毒素的清除孰优孰劣? HD与中分子物质的清除 高通量透析、超滤 HD vs HDF,HDF 优于HD？,小分子毒素的清除差别细微，尿素和磷的清除增加10%15% 中分子的清除明显增

25、加 有人认为可以有助于控制透析高血压 血流动力学上无优势（渗透压、白蛋白的丢失） 均适用于慢性肾衰的维持性治疗。 价格因素 水质要求 适应证的选择 急性重症？严重合并症（脑病等）？出血风险？CKD-MBD? 长期维持性血液透析其他并发症？,血液灌流在MHD患者中的应用,活性炭或树脂灌流器可以吸附各种分子量的毒素，主要目的是弥补血液透析清除中、大分子量的毒素的不足。 奇迹 或是 谎言,奇迹 或是 谎言,血液灌流对中、大分子物质的清除,血液灌流对中、大分子物质的清除,为什么只是ipth（分子量9500）有显著下降？ 而分子量较小的维生素B12（分子量1355），以及较大的微球蛋白（分子量11800

26、）均没有显著变化？,透析液钙浓度对Ipth的影响 (HD, poly 14L透析器，血流速260ml/min),治疗模式的选择之二 HDF 与 CVVHDF,主要透析（D）的差别 溶质的清除 HDF是HD的基础上加上HF，以D为主（血流速/透析液流速 250/500，血流速决定溶质清除效果），高效；CVVHDF以HF为主，HD是补充（血流速/透析液流速 120/30，透析液流速决定清楚效果），低效。 适用于不同人群,对LMW-S 低效 对MMW-S 有效 对PB-S 无效,治疗模式的选择之三 前稀释与后稀释,治疗模式的选择之三 前稀释与后稀释,治疗模式的选择之三 前稀释与后稀释,后稀释 溶质清

27、除效果好，但滤器内血液浓缩，制约了治疗剂量，比如：血流量150ml/min，HCT 30%，后稀释4L/h(66.7ml/min)，不超滤，滤器内 血球 150*30%=45ml 血浆 150*70%-66.7=38.3ml 相当于HCT 45/(45+38.3)=54%, 血色素 18g/dl,前稀释对清除效果的影响,前稀释减少血滤对溶质的清除,Kf = E / P * Quf,Kp= E / A * Quf,治疗模式的选择之三 前稀释与后稀释,前稀释：血液在进入滤器前被稀释，影响了清除效果，但减少了滤器凝血的机会,前稀释对清除效果的影响,预计清除效果的影响= 血浆流量/（血浆流量+置换量）

28、 血浆流量 =血流量*（1-血球压积） 血流量 150ml/min 血色素 100克/L（血球压积 30%） 置换量 2L/小时（33.3ml/min） 预测尿素清除率是多少？,前稀释对清除效果的影响,Kf = E / P * Quf = 1* 33.3ml=33.3ml Kp = E / A * Quf = P/ A * Quf = (150*70%) /(150*70%+33.3)* 33.3 = 25.3ml/min = 1.52L/h 尿素清除效率降低了24.1%,尿素清除率是目前最广泛使用的评估血液净化溶质清除效率的指标,血滤的尿素清除率 10-100ml/min，滤出液的尿素浓度等

29、于血液侧尿素浓度，尿素清除率=置换总量/治疗时间，如后稀释HF 3升/小时的尿素清除率=3000ml/60min=50ml/min。 影响因素： 后稀释血液滤过只要实现了治疗剂量，血流量和滤器面积、滤过系数都不会影响尿素清除率 滤器超滤系数、能耐受的跨膜压及血液浓缩制约了后稀释治疗剂量的实现，因此也需要选择超滤率较好的滤器、尽可能大的血流量。,前稀释，120ml/min 2L/h 预测尿素清除率 ？,Kf = E / P * Quf = 1* 33.3ml Kp = E / A * Quf =120*70%/(120*70%+33.3)*33.3 = 23.8ml/min = 1.43L/h

30、尿素清除效率降低了28.5%，较血流量150ml/min方案降低更加明显,Solute clearances during continuous venovenous haemofiltration at various ultrafiltration flow rates using Multiflow -100 and HF 1000 filters,Stephan Troyanov， Nephrol Dial Transplant (2003) 18: 961966,目的,比较不同治疗模式（CVVH vs CVVHDF）和滤器对不同物质的清除效果 弥散 对流 吸附,方法,7个急性肾衰患者，10个滤器（5个M100 0.9m2， AN69膜； 5个HF1000 1.1m2，polyarylethersulphone PAES 聚芳基醚砜） Prisma system 血流量 150ml/min 不超滤 前稀释,对流清除效果的检测,不同置换量时对尿素、肌酐、磷、尿酸、2-M的清除 Kf = E / P