透析的原理及血液透析机的功能

透析的原理及血液透析機的功能

長庚醫院腎臟科教授林杰樑醫師

血液透析的原理

經由半透膜的兩端血液及透析液中的分子，經濃度的差異而互柤產生自由擴散的現象(Diffusion)叫作透析作用。半透膜可能人工腎臟的中空纖維膜或是腹部的腹膜。如此即可使血液中的尿毒分子，得以經透析液帶出體外。如果在透析液邊加上負壓或高透析壓物質如高濃度葡萄糖，則會使血液中的水份大量的移到透析液中，而帶離人體，此種作用即叫咋超過瀘(Ultrafiltation)。因此，在透析治療時，通常有兩種物理作用力在進行。一種是擴散(Diffusion)，又稱為廓清(Clearance)，另一種是超過濾(Ultrafiltation)，又稱之為對流(Convection)。

壹、擴散或廓清(diffusion & clearance)

血中尿毒經由透析膜的擴散作用的大小，與其濃度差、膜的表面積大小、膜之擴散係數有關。而膜之擴散係數又由材質、溫度、及介面電荷反應所決定。

貳、超過濾或對流(Ultrafiltation & Convection)

血液在人工腎臟透析器中，因幫浦推動而產生壓力，另外透析液流動或人為製造出負的壓力。如果血中壓力為100 mmHg，透析液壓力為負150 mmHg，此時總共即有250 mmHg 的跨膜壓力(transmembranous pressure, TMP)，將血液中的水份伴有些大份子尿毒溶質，經由此種拉力移出人體血液，而由透析液帶走。。此种情形即叫超過濾(Ultrafiltation)。所謂

超過濾率(Ultrafiltration rate, UFR)，是指每一小時，每1 mmHg的跨膜壓力(TMP)所能移除水份的.

目前市面上有各式各樣的血液透析機，雖然形狀都不相同，但是他們的功能都是類似的。事實上，血液透析量是否足夠﹖透析的是否乾淨﹖與血液透析機是關係不大的。血液透析機的主要功能，是在使透析治療安全及順利的進行。因此，好的透析機必須足夠敏感度，當異常發生，尚未影響病患安全前，即能發出警訊通知操作人員。甚至馬上停止幫浦轉動或讓透析液繞道，中止透析治療，以避免危險發生。當然，當沒有異常發生時，也不該有假性的警報發生，如此一旦有異常發生，常會使工作人員失去警戒。有時病人己出現危險的症候，但透析機器卻顯示一切正常。所以醫護人員不可完全相信機器，有時機器也會出現誤差，要以病人實際臨床情況為判斷依歸。

定期維修、保養、及消毒是維持透析機在最佳狀態的不二法門。在進行每一次血液透析冶療之並，都應先確定機器的功能及監測器都是正常的，才可以開始治療病人。血液透析機主要功能區分有﹕

壹、基本功能(Basal Function)

一、血液流路(The blood circuit)

1. 血液幫浦(blood pump):推動血液以利血液透析治療進行。一般而言，血液幫浦須要定期校正。轉輪與凹槽空間通常為3.2-3.3mm，不可太緊，會造成管路破裂，致使矽(silicon)的微粒隨血流，累積肝臟，造成肝功能傷害。不可太鬆，如此會致使轉速與實際血液流速，誤差太大，越快則越不準確。致使病患透析量不足，長久易發生合併症。血液幫浦之前為負壓容易吸入空氣要特別小心。

2. 肝素幫浦(heparin pump)﹕平均灌注肝素以防血液凝固。宜每小時給予記錄，肝素實際注入量，以便隨時加減劑量。由於肝素為血液透析抗凝固的主要用藥，因此忘了打開，則會引起透析器的凝固的嚴重後果。同樣的，使用的注射針筒的大小，也會影響注入的量，一般是使用20CC空針為主。因此目前有些透析機器，己設有肝素未開啟的警報系統。

3. 動脈滴室(arterial chamber)﹕偵測透析器血栓、凝固及壓力變化。當血流不足時，動脈滴室壓力會下降。當透析器凝固或血栓發生時，動脈滴室的壓力會上升。

4. 靜脈滴室(venous chamber)﹕偵測管路血液回流壓力及氣泡。當透析器凝固或血栓形成，或靜脈血液回流針頭脫落時，靜脈滴室壓力會下降。如果腔室本身有凝固或血栓時，或靜脈血液回路有被扭曲時，靜脈滴室壓力即會上升，命發出警報聲響。

二、透析液回流路(The dialysate circuit)

主要隱藏於血液透析機器中，透析液的流速一般介於500-1000 ml/min。

1. 加熱(Heating)﹕逆滲透純水加熱到36-40度C。以避病人的血液體外循環而失溫，發生顫抖等症狀。

2. 混合(Mixing)﹕經由混合幫浦將濃縮液以1:35比例與加熱純水混合。A液: B液: Water純水=1:1.83:34。

3. 除去空氣(Degassing)﹕經由加減壓力去除透析液中的空氣。因為氣泡存在透析液中可能引起血液空氣栓塞、降低清除率、阻礙透析液流動、及影響導電度及透析壓等情況發生。除氣法可分為加熱及負壓兩種方式。

4. 超過濾(Ultrafiltration, UF)﹕利用經膜負壓(Trans-membranous pressure, TMP又稱之為

透析液壓力dialysate pressure)的壓力控制或體積控制達到超過濾，去除水份的目的。目前市場上的透析機器的超過濾控制系統，一般區分為流量感應系統如Gambro及Baxter及機械原理系統如Hospal, Cobe Centry 3, Fresenius 4008, Althin 1000, 及Toray二大類。此二大系統均是直接感應或評估出透析液進出透析器的流量差異，再決定超過濾的多寡，較以前為精確。

貳、安全功能(Safe function)

一、壓力監測(pressure)﹕主要為了偵查血液流路是否有中斷或阻塞，其中含動靜脈滴室的壓力偵測。靜脈滴室壓力的監測特別重要，尤其壓力的警戒下限要設定在零以上。否則，血液回流的針脫落了，並不會有警報聲響，如此病人會大量失血而死。

二、空氣氣泡監測(Air bubble)﹕以超音波原理，偵測存在血液流路及靜脈滴室中的空氣氣泡。配合血液流路的鎖住裝置以維護安全。事實上，空氣偵測常常無法偵測到細小的氣泡，致使病患產生空氣栓塞的危險，卻毫無警報聲響。這種情形常見於高血流速的透析治療中，例如高效率或高透量透析治療。由於血流量不足，高轉速導致空氣沿著針壁被吸入所致。或是在血液幫浦之前的管路，因品質不良出現裂縫，如此可由負壓吸入空氣，形成細小氣泡所致。另外空氣氣泡監測未被開始，也是造成空氣栓塞的常見原因。

三、溫度監測(Temperature)﹕監測透析液溫度，維持在36-40度之間以防太高或太低。溫度如高於45度C以上，則會產生溶血現象，有致命的危險。溫度低於35度C以下，則常用在低血壓病患，使其血壓上升，以使透析治療順利進行。病人感到炎熱或寒冷，除了檢測病患體溫外，宜將透析液複檢其溫度，並觀察血液流路中血液顏色是否有改變。