血液净化技术的概述

1、血液净化技术的概述血液净化技术的概述目目 录录透析机基本装置透析机基本装置血液净化发展史血液净化发展史透析人群的流行病学透析人群的流行病学血液透析基本原理血液透析基本原理血液透析方法血液透析方法透析器透析器透析液简介透析液简介血液净化发展史n血液净化是指把患者血液引出体外净化去除某些致病物质，达到治疗目的过程的统称。n血液净化源于血液透析，近30多年发展出一系列治疗方法：血液透析滤过、连续性肾替代治疗、血液灌流、血浆置换、免疫吸附、血脂分离和腹膜透析。血液净化技术发展史血液净化技术发展史n1943319447 荷兰 Groningen 大学的年轻医生William Kolff 制造了第一台人工

2、转鼓式人工肾。n19459 Kolff治疗1例急性胆囊炎 伴急性肾功能衰竭的昏迷患者， 透析1周后，开始利尿，好转出院。 此为首例由人工肾救活的急性肾衰竭患者。血液净化技术发展史血液净化技术发展史n第二次世界大战期间，Murray and Delmore and Jhomas成功研制第一台蟠管（coil）人工肾，于1946年应用于临床。n1947年MacNeil、1948年Skeggs 先后报道了平流型透析器n1955年Kolff制成双蟠管型人工肾，透析面积为1.8m2，尿素清除率140ml/min,具明显超滤效果血液净化技术发展史血液净化技术发展史1960年挪威人Kiil制成Kiil平板型透

3、析器。1967年Lipps将醋酸纤维拉成直径200um的空心纤维，将8000-10000根纤维装在一个硬壳里，为空心纤维透析器（Hollow fiber）。现在，已有200多种类型。血液净化技术发展史血液净化技术发展史n血管通路尤其是永久性通路是血液透析能否用于治疗慢性肾衰的关键。1960年美国Quinton、Dillard创建了动静脉分流，使慢性透析成为现实。1966年Brescia 创建了动静脉内瘘，成为另一个里程碑。透析人群流行病学n（一）透析患者的发病率透析人群流行病学n（二）透析患者的住院率及死亡率n血液透析患者的死亡率上升，中国肾脏病学会也统计以心脑血管并发症为第一住院死亡原因。外

4、周外周血管病血管病脑血管疾脑血管疾病病心血管疾病心血管疾病血液透析患者易发并发血液透析患者易发并发症症肾脏主要功能血液透析基本原理血液透析基本原理n一、溶质的转运机制一、溶质的转运机制（一）弥散（一）弥散1.定义：溶质依浓度梯度从高浓度一侧向低浓度一侧运动的过称。定义：溶质依浓度梯度从高浓度一侧向低浓度一侧运动的过称。血液透析基本原理-影响弥散清除的因素影响弥影响弥散清除散清除的因素的因素1.溶质的溶质的浓度梯度浓度梯度 2.半透膜半透膜的面积的面积 3.溶质的溶质的分子量分子量 4.溶质的溶质的弥散阻力弥散阻力 5.其他其他 血液透析基本原理n（二）对流（二）对流n1.定义：通过透析膜两侧的

5、压力梯度使血中毒素随着水的定义：通过透析膜两侧的压力梯度使血中毒素随着水的跨膜移动而移动，此现象为对流。跨膜移动而移动，此现象为对流。血液透析基本原理跨膜压计算公式跨膜压计算公式P总=(PBi+PBo)/2-(PDi+PDo)/2PBi:血液入口处压力；PBo：血液出口处压力；PDi：透析液入口处压力；PDo：透析液出口处压力。跨膜压：跨膜压：透析液流出泵可以在透析液流出侧产生负压（为跨膜压，简称TMP），血液透析基本原理-影响对流清除的因素：1.膜两侧净压力差 2.*溶质的分子量 3.筛选系数血液透析基本原理n（三）吸附 n 通过正、负电荷相互作用或范德华力和透析膜亲水性的原理，将可被吸附的

6、物质如2-微球蛋白、补体、IGg抗体、内毒素等吸附。血液透析方法n血液透析使用透析机分别驱动血液及透析液通过透析器来完成透析和超滤。n血液和透析液被分隔在半透膜两侧。血液中的小分子代谢废物通过弥散进入透析液被排除。n透析液和血液在透析膜两侧逆向流动，保持二者高流速可增加溶质弥散。血液透析的方法n高效血液透析n 指尿素清除率高于210ml/min,同时透析器的尿素KoA 即，尿素转运系数（溶质转运系数*透析器面积），高于600ml/min。n 高效血液透析需要膜面积大、KoA高、透析液流速高，而且只能使用碳酸氢盐透析液。n高效血液透析还需要好的血管通路提供高血流速。n只有当血流速大于200ml/

7、min时，将透析液流速提高至500ml/min以上才可能增加溶质清除率。高通量血液透析n 高通量血液透析指水通过透析膜的速率，常常意味着使用高通透性膜，如2-微球蛋白清除率大于20ml/min。n 高通量血液透析需要透析机具有超滤容量控制模式以避免可能出现的严重容量失衡。n 因透析膜孔径较大，中分子和大分子的清除率也较高，可以使合成透析膜或纤维素透析膜。n为避免超滤液由透析液室回渗到血液室，需要使用超纯的，无致热源的碳酸氢盐透析液。血液滤过n血液滤过仅仅通过对流的方式来清除溶质，即水和溶质一起顺压力梯度被滤出。由于大量溶液被滤出，需补充大量置换液（大于40l/次）。n血液滤过比血液透析能更好的

8、清除大分子溶质如2-微球蛋白、糖基化终产物等，提高小分子物质的清除率，稳定心血管系统，改善炎症反应。血液透析滤过n血液透析滤过由血液透析和血液滤过组成，同时通过对流和弥散两种方式清除溶质。n置换被直接输入患者体内，置换液必须超纯，内毒素的污染要降至最小。n血液透析滤过需要高通透性、大面积半透膜、高血流速以及对置换量的精确控制。透析器n透析器是整个透析装置的核心功能部分，也成人工肾。n在临床上使用过的透析器主要有三类：n(一)平板型透析器n早期使用Kill型大平板型人工肾，后多采用多层小平板型透析器。n多层平板透析器由外壳、支撑片和透析膜组成。n血液在膜中间流动，透析液流经膜与支撑片之间的空间。

9、n此类透析器尿素清除率可达100150ml/min。透析器n优点：1）膜内部血流阻力小n 2）破膜率比蟠管型低n 3）溶液清除率和超滤能力比蟠管型高n 4）透析器内残留血量小n缺点：与空心纤维透析器相比，压力耐受性差，预充量多，破膜率高，清除率和超滤量低。透析器n(二)蟠管型透析器n临床应用最多的是封闭式的蟠管型透析器n由外壳、内衬网片及透析膜三部分构成n透析膜为扁管型，宽15-20cm，长4-6m，用尼龙或聚乙烯塑料网片做成夹具，将透析袋加于网片之间，卷成桶装。n血液在透析膜之间流动，透析液在膜外流动进行透析，尿素清除率为110-150ml/min。n像口袋状的透析膜与合成树脂网一起卷成圆桶

10、状，血液从口袋一端进入，另一端流出。透析器n优点:1)价格低廉n 2）血液阻力小n缺点:1）预充量多，体外循环血量多n 2）容易破膜、漏血。n 3）只能用正压型透析机，需用血泵。n 4）残余血量小n 5)与空心纤维透析器相比，清除率低。透析器n（三）空心纤维型透析器n 目前临床应用最多，透析效果最好。n由聚碳酸酯材料铸造成型的外壳与空心纤维透析膜构成。n临床上更常用中空纤维透析器，其预充量较少，复用方便，但容易出现轻微的凝血，并可能滞留氧化乙烯等消毒剂。透析器n一个理想透析器应具备以下条件：n小分子和中分子毒素清除率高。n足够的超滤n蛋白质和氨基酸丢失较少。n材料无毒性n组织相容性好n血液容量

11、小n安全可靠n可复用n费用低透析器：技术说明n预充量一般为40-150ml（不包括血液管路-约为150ml）。n膜面积一般为0.5-2.2m2 。n超滤系数Kuf一般为2.5-85 ml/(h.mmHg)。 Kuf小于4 ml/(h.mmHg)属于中通透性，大于8 ml/(h.mmHg)为高通透性。高通透性膜需要采用容量控制方式以确保透析安全。n尿素KoA一般为200-1200，小于300属于低效透析器，大于600属于高效透析器。透析器：技术说明n透析器可以使用-射线、环氧乙烷或蒸汽灭菌。蒸汽和射线消毒对患者危害小。n在连接患者前应用2.0L盐水预充透析器，以避免透析器中的“碎片”（指可以进入

12、身体的固体物质或可溶解复合物）释放进入人体，同时清除透析器生产过程中其它潜在的污染物和消毒剂。透析器n近代科技及透析技术的发展使透析器性能有了很大提高，一些特殊类型的透析器也在投入临床应用。n1. 用于小儿透析 面积0.5m2， UFR 2ml/(H.0.133KPa)的婴幼儿透析器。n2. 用于出血倾向患者 乙烯聚乙烯醇（EVAL）透析器有防凝作用的半透膜，可少用肝素，也可选择用肝素包被的血仿膜的透析器。透析器n3.高效透析器 透析膜具有大面积，能大量清除尿素。高效透析器的膜孔径可大可小，大的孔径清除中分子物质多，小的孔径不能清除中分子物质。n4.高通量透析器 对于高通量的定义还未统一，一般

13、认为Kuf20ml/(h.mmHg),尿素清除率100mL/L。而NIH HEMO研究小组对高通量透析器的定义为Kuf14ml/(h.mmHg), 2-微球蛋白20ml/min。透析器n5.超通量透析器 如Fresenius F800S ，为聚砜膜，相对于高通量透析器具有更高的对流和内滤过的能力。n6.透析滤过用透析器 兼有透析器和滤过器的特点。采用高通透性透析膜，截留分子量大于普通透析器。透析器的主要技术性能n（一）清除率n透析器的清除率分别以小分子物质（分子量 300Da）物质：尿素（60Da）、肌酐（113Da）为代表，应能达到130-190ml/min；n中分子（分子量300-5000

14、Da）：以维生素B12 （1360Da）为代表，应能达到20-50ml/min（高通量应达到50-100ml/min）；n大分子蛋白（分子量8*103-25*103）：以2-微球蛋白（分子量1.18*103）为代表。n清除率与膜材料、厚度、孔径、面积等相关。透析器的主要技术性能n(二)超滤系数（Kuf）n定义：每毫米汞柱跨膜压（TMP）每小时超滤的毫升数。n代表透析器对水分的廓清效率。n低通量透析器Kuf为4.2-8.0 mL/(h.mmHg),高通量透析器为20-55 mL/(h.mmHg)。n超滤率与透析膜材料、厚度、面积、工艺水平相关，通常耐受压力为500mmHg。随着膜对水的通透性的增

15、加，所需的跨膜压随之降低。透析器的主要技术性能n（三）血区预充量n空心纤维透析器的预充量一般为50-120ml，与透析面积成正比，跨膜压增加时血区容积基本不变，当复用透析器的部分纤维丝堵住时，实际预充量会减少。n（四）耐受压力n新透析器耐受压力标准不低于66.7KPa。n（五）残留血量n透析结束时残留在透析器中的血液量应不超过1ml。透析器的主要技术性能n（六）生物相容性n定义：指仅引起轻微的生化反应和生物反应，既往专指生物膜对白细胞和补体系统的活化作用。n使用生物相容性较好的聚砜膜透析器的患者，CPR显著降低，这种差别在分别使用两种透析膜透析数小时之后最为明显。n临床判断生物相容性的指标是检

16、查透析15min后白细胞、血小板计数，血氧分压，补体C3a、C5a水平。透析器的主要技术性能n（七）血流阻力n空心纤维透析器，膜内阻力大于平板型，通常为 20mmHg压力，如果阻力过大将会增加动脉压。n（八）重复使用率n透析器复用的优点：改善生物相容性，减少首次使用综合征和过敏反应，减少浪费。透析器复用的缺点：可能影响中分子、大分子物质清除率，透析器容量减少，超滤率下降，增加热源反应和感染并发症。透析膜n透析膜材料分为纤维膜、改良纤维膜、合成材料三种。n纤维素膜通透性低，并可能激活补体和白细胞，生物相容性较差。n改良纤维素膜通透性有高有低，生物相容性可好（如三醋酸纤维素）可差（如醋酸纤维素）。

17、n合成膜都有较好的生物相容性，其通透性有高有低。合成膜和改良纤维素膜对溶质的清除率是相似的，但是合成膜对2-微球蛋白的清除效果更好。材料材料别称别称纤维素纤维素铜氨人造纤维铜仿铜氨纤维再生纤维素改良纤维素改良纤维素合成纤维素血仿醋酸纤维素双醋酸纤维素Dicea，Diaphan三醋酸纤维素水合纤维素合成合成聚砜生物硫烷，PS，helixone聚丙烯腈PAN,AN69，SPAN聚甲基丙烯酸甲酯PMMA聚酰胺Polyflux聚碳酸酯Gambrane血液透析机的基本结构n（一）体外循环通路n1.血泵 通常是蠕动装置，调节血流速率200-600ml/min之间。血液透析机的基本结构n2.动、静脉壶 n用

18、以捕捉从上游进入血路的空气。n静脉壶位于静脉血路上，动脉壶位多位于血泵之前，为负压。n动静脉壶通常有1-3个接头，其作用：排除空气，调节液面；压力测定；动脉壶常作为输液、输血接口；静脉壶作为空气探测部位。血液透析机的基本结构n3.动脉压力监测器 n检测血管通路与血泵之间的压力变化。n低压报警原因：血压下降；穿刺针与血路之间的管路扭结；血液凝结；血管壁贴附于穿刺针上。n高压报警的原因：病人血压升高；血管通路与血泵之间的管路破裂；输注盐水的管路未夹闭；血泵泵血部分断裂。血液透析机的基本结构n4.静脉压力监测器n低压报警原因：静脉管路破裂；血流量低n高压报警原因：静脉管路缠结；血液凝结；静脉通路失去

19、功能。n5.空气探测器 采用超声波检测法血液透析机的基本结构n6.自动管路夹 能够承受800mmHg的压力。n7.管路 具有良好的生物相容性，无毒性的材料制成，血泵部分的管路由硅酮处理后防止血液凝结。n8.肝素泵 位于血泵和透析器之间。多采用注射泵或蠕动泵。血液透析机的基本结构n（二）透析液通路n1.加热/热交换 加热装置采用不锈钢材料制成。透析液一般在33-39之间。过热的透析液（ 42 ）引起溶血，低温可导致病人寒战等不适。n2.除气装置 防止透析液中气体过多，通过透析膜进入人体内或者附着在透析膜表面，减少有效交换面积，引起超滤控制系统的测量误差。血液透析机的基本结构n3.透析液配比装置n

20、将浓缩液以一定的比例与反渗水混合，获得有适当离子浓度、温度和电导率的透析液。n目前透析机所采用的配比泵有三种：陶瓷泵、计量泵、硅油泵。碳酸氢盐透析液配比系统，需要两个浓缩液泵，分别为酸性浓缩液泵和碳酸氢盐浓缩液泵。n碳酸氢盐应临时配制，否则配好的碳酸氢盐会缓慢释放CO2，利于细菌繁殖。血液透析机的基本结构n4.电导率检测元件 通过电导率检测，以检测透析液离子的总浓度。透析液的电导度主要反映钠离子浓度。n5.旁路阀 用途一是可以将温度或电导率异常的透析液导向透析器下游不流经透析器。n 用途二是在单纯超滤时，旁路阀将透析液直接导至透析器下游，使透析器中弥散过程停止。n6.超滤控制系统 n7.漏血监

21、测 在规定的最大透析液流量下，每分钟漏血0.5ml时，发出警报，同时关泵。血液透析机的基本结构n（三）透析机脱水装置n可分为压力控制型和容量控制型n1.压力控制型血透机 通过调节跨膜压进行脱水，机器通过负压泵对透析器透析液侧施加负压（Po），而血侧的静脉压为正值（Pv）。 Pv与Po的差值即为TMP。血液透析机的基本结构n容量控制型（平衡室型）血透机 平衡室型机在透析器的出水口设有一个超滤泵，设定脱水量后，超滤泵工作，泵每次工作脱水量固定不变，因此由每小时泵的工作次数可计算出每小时的脱水量。n（四）微电脑控制检测系统n 负责接收操作面板发出的指令，处理来自水路及血路上所有传感信号，按照预先编制

22、的程序进行。 透析机的主要特征n透析机主要由血泵、透析液供给系统和安全监控系统组成。n血泵：通常是蠕动装置，调节血流速率在200-600ml/min之间。n气泡壶：与远端空气检测器联合应用，使返回患者体内血液中存在血液的危险降至最小。n肝素泵：由透析器自带注射泵注射。n透析液供给装置：通常每台透析机按一定比例混合纯净水、浓缩透析液、碳酸氢盐而配置透析液，或单个机器集中配置，然后将配好的透析液分配到多个透析机。浓缩透析液通常是液体（可能含有醋酸），而碳酸盐以液体或固体方式单独保存，使用时由透析机临时与浓缩透析液混合配制。透析机的主要特征n目前，碳酸盐透析液的使用已经很普遍。n每台透析机单独制备透

23、析液具有更好的灵活性，而集中配置则更经济。n透析液必须被加温到37并除气后方可使用。n透析液泵可产生超滤所需的负压。透析机：附加设施n超滤控制：目前，透析机常采用容量控制方式进行超滤，通过调节跨膜压实现预定的超滤量，可精确到0.5%（大约25ml/H，）并可以在透析的不同时间分段设定，即在透析的全过程中，超滤率并非恒定不变，最大超滤速度约为4L/H。n钠曲线：一些透析机可以改变浓缩液和水的比例来改变透析液中的钠浓度。这可通过电脑设定或人工操作。n置换液的制备：现在越来越多的透析机内置2-3个超微滤器对标准纯净水进行再过滤，以保证纯净水无菌和无污染，并联机在线制作置换液。透析机：附加设施n化学或

24、热消毒n单针或双针透析：几乎所有的透析机读可提供两种选择。单针透析的优点是只用一根静脉穿刺针，但是通常效率较低，通路再循环量大。“Y”型连接通过一根穿刺针在不同时间使动脉血被泵入透析机，使静脉血被泵回到患者体内。因为血液的泵入和泵出是分时进行的，因此需要专门的管道和大的储液器，而且通常需两个血泵。透析机监测装置n血路监测装置：n1.血流速度 用血泵控制，其流速显示实际上是用血泵转速换算成的。 2.空气检测器：安装在静脉回路，多为超声装置，配有气泡阀，并和血管夹相连，一旦发现血液中存在气泡，用血管夹夹闭，阻止血液回到患者体内。 3.压力检测器：安装在血泵（动脉）前和透析器后（静脉）。动脉压检测器

25、检测并记录患者体内泵出血液的压力，当回流阻力增大时，检测器显示压力过高，反之则反。这两种检测器都连有报警装置，当超过设定值时，能够及时报警并停止血泵。透析液监控n漏血：可以发现透析膜破裂，通常采用红外线或光感检测，灵敏度小于0.5ml/min血液。n温度：连续检测以保证透析液温度。透析液高温可能引起溶血，低温引起体温降低。一旦监控器报警，透析液通过旁路作为废液流出透析机。（温度检测还可用于降低患者的体温，通常降低0.5-1 ），以减少低血压的发生及改善超滤。透析液监控n电导度：透析液的电导度检测用于检测水和浓缩液的配制比例。通过改变透析液电导度，调整透析液中钠的浓度，实现钠曲线透析。一旦电导度

26、过低或过高，监控器自动报警，透析液通过旁路作为废液流出透析机。n跨膜压：通过检测透析液流出管的压力来计算跨膜压。n在线Kt/V：通过对透析液流出管内的尿素浓度的检测，不仅可以计算每次透析的剂量，还可以通过检测透析液中离子透析度来替尿素清除率。在线Kt/V检测提供了尿素清除的实时检测。透析机：患者监控n血压:部分透析机具有自动检测动脉压装置n血容量监控：通过光学或超声传感器检测动脉血流中的红细胞压积（Hct）或蛋白浓度来进行监控。此方法可准确测出相对血容量（RBV）变化，并且自动调整超滤率。血容量的下降通常引起血压降低。因此，当发现RBV降低时并及时干预，如降低超滤速度，增加透析液的钠浓度，或输

27、入正常或高渗盐溶液，可防止血压下降。n液体平衡监测：血容量监测能够分析短时快速超滤对患者血容量的影响，从而明确患者体内血容量状态。根据患者血管的再充盈速度能够测出血管外液体量。透析机：患者监控n通路再循环：通过降低或升高透析液温度（热稀释法，2.5 ）几分钟后测量动脉血液的温度变化。属无创检测。n通路血流评估：通过Hct检测时注入盐溶液的方法来测量，或通过短期超滤引起的Hct变化来测量。nKt/V值：通过尿素清除率或透析液电导度变化在线测量。透析液n透析液一般由浓缩透析液和碳酸氢盐缓冲液制备。n醋酸盐透析液容易生产和储存，醋酸盐透析液层被广泛使用。现在，碳酸氢盐透析液基本取代醋酸盐透析液。碳酸

28、氢盐透析液更符合生理，能更好的控制酸中毒，且透析中引起的并发症和副作用少。n在透析液中的碳酸或乳酸，他们可以结合镁、钙溶液与碳酸氢盐溶液混合后生成的碳酸钙或碳酸镁，降低透析液PH值至7.0-7.4，从而保证各种盐类的可溶解性。普通透析液的组成普通透析液的组成钠钠132 155 mmol/L钾钾0 4 mmol/L钙钙1 2 mmol/L镁镁0.25-0.75 mmol/L氯氯90 120 mmol/L醋酸醋酸30 45 mmol/L(仅在醋酸盐透析液中)碳酸氢盐碳酸氢盐27 40 mmol/L葡萄糖葡萄糖0 - 5.5 mmol/LPHPH7.1 -7.3 透析液成分简介n钠：临床上曾使用低钠

29、透析液以降低高血压，但随之引起了一些其他并发症，如痉挛、失衡综合征、低血压，甚至由于引发肾素-血管紧张素分泌引起高血压发生。n提高透析液钠浓度可以减少肌肉痉挛、恶心、呕吐和低血压发生，然而，长期使用高钠透析液，由于盐超负荷可引起高钠血症，加重口渴和高血压。钠曲线透析n是指在透析过程中的不同时间使用不同浓度钠离子以减少低血压的发生。n一般于透析起始阶段使用高钠透析液，之后逐步降低。n在尿素弥散速度最高的时期（透析早期）初始高钠可保持血渗透压，这样可保持血浆从组织间隙中得到水分的再充盈。n透析液钠浓度应逐步下降n一些对照研究发现，钠曲线透析有利于控制透析中的症状，尤其是减少痉挛和改善血管稳定性。n如透析期间透析液钠浓度没有充分下降或骑士浓度过高，就有钠潴留的危险，引起口渴加重、容量超负荷和高血压。透析液：其他电解质和葡萄糖n钾:对于伴有少尿、横纹肌溶解、需多次输血的急性肾衰竭患者，有时需更低或无钾透析液。有些患者由于腹泻、呕吐或每日透析而呈现顽固性低钾血症，则需要较高钾浓度