第九章 人工肾脏原理与相关材料

这种序贯和联合使用的透析器， 常用的有聚丙烯腈膜（ＡＮ６９ 透析器）及聚甲基丙烯酸甲酯膜 （东丽，FiltryzerB1,B1,L）以 及聚砜膜（Amicol,D２０－Ｄ５ ０）等。
连续动静脉血液滤过：这是由 kramer等人提的新的血液净 化方法，它亦利用血液滤过的 原理，不同的是它用一个小型 的血液滤过器（直滤肾）与患 者动静脉连接，不需要血泵， 利用动、静脉间的压力差作为 推动力进行血液滤过。
血液透析，又称透析型人工肾是利用 透析的原理，正如前述利用透析膜两 侧溶质浓度梯度，作为传质动力，血 液中高浓度溶质跨膜传递到透析液中 去，从而达到替代肾脏功能净化血液 的目的。它也是各种人工肾治疗中使 用最多的一种治疗方式。
据日本透析学会公布的资料，全日本 有１０多万名患者接受肾脏替代治疗， 其中有９８０００人接受人工肾透析 治疗，占全部治疗人数的９２％以上。 欧、美各国的统计资料大抵相仿，在 接受肾脏替代治疗的患者中约有８０ ％～９０％左右是采用血液透析的治 疗方案。
４、调节酸碱平衡：人体血液保 持pH值为７.３５～７．４５，肾 脏起重要的调节作用，主要通过： 再吸收NaHCO３，排除Ｈ＋，以 维持体内缓冲体系；排泄氢离子， 酸化尿中磷酸盐等缓冲碱，排出 可滴定酸；生成氨并与强酸基结 合成铵盐而排出体外，并保留钠 等。
５、分泌生物活性物质：肾脏也 是内分泌器官，近球旁细胞分泌 肾素，对血压有重要调节作用。 肾脏产生红细胞生成素 （erythropoietin,EPO）刺激 骨髓加速红细胞生成。维生素Ｄ３ 在肝内羟化为２５－ＯＨＤ３，在 肾脏内再羟化成１，２５－（Ｏ Ｈ）２Ｄ３，这才具有调节钙磷代 谢作用。
四、透析器的特殊作用
透析器临床上除了用于透析治 疗外，尚有其他一些用途。随 着治疗范围的扩大，这些方面 的工作将会逐渐开展。主要应 用于以下几个方面。
（１）由于透析液可以在３ ５～４２℃之间调节温度，所 以临床上可以用来对那些急需 升温或降温的患者。
（２）严重肺水肿，无论非容 量负荷性或容量负荷性，均可 以单纯超滤，超滤率至少大 于４ml/(mmHg·h)，或用Ｈ ＦＤ，应注意需防止低血容量 性休克的发生。
血液灌流：它通过血液引出体 外直接和吸附剂接触，吸附血 液中过剩溶质而达到净化作用 的目的，它能吸附分子量较高 的溶质，使用免疫吸附剂还能 吸附血液中抗原及免疫复合物。
由于血液灌流过程中血液与吸 附剂直接接触，清除率较高， 尤其适用于治疗愈量药物中毒 等病症。血液灌流作为人工肾 使用的问题是一般吸附剂（如 活性炭）不吸附尿素，亦不能 清除水份。
２、调节体液平衡：肾小球每天 滤出尿液１８０Ｌ，但８０％在 近曲小管被重吸收，近曲小管重 吸收率受尿液渗透压影响，在远 曲小管则受抗利尿激素调节，从 而保持机体体液平衡。
３、调节电解质平衡：大量电 解质随体液进入肾小管，钠、 钾、钙、镁、碳酸氢盐、氯和 无机盐等大部分被重新吸收回 到体内，吸收率受神经、内分 泌和体液的调节。
第九章 人工肾脏原理与相关 材料
principle and related materials)
(Artificial kidney
第一节 人工肾概述 (Overview of artificial kidney)
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肾脏是人体的主要排泄器官之 一，它在调节和维持人体内环 境、体液及电解质平衡方面起 着极其重要的作用。正常成年 人肾脏的尺寸为１２cm×６ cm×３cm，重量为１２０～ １５０g，它约有１００万个 肾单位组成。
实际上人工肾的基本技术概念是将患 者的血液引出体外，通过利用不同技 术原理制作的装置（血流透析器、血 流滤过器、血液灌流器）完成对血液 中溶质与水的传递或清除，再将净化 后的血液回输人体，达到治疗的目的， 即通过人工肾的生物物理机制来完成 对血液中应清除的代谢废物、毒物、 致病因子以及水、电解质的传递和清 除，达到内环境的平衡。
这种由聚砜及聚丙烯腈制成的滤过肾， 膜面积为０.２５～０．６ｍ２，用环 氧乙烷进行消毒。由于它流体阻力小， 超滤速度大，动静脉压差足以维持柔 和而持续地排除体液。由于这种连续 滤过方式，不会造成体液分布的剧烈 改变，不产生失衡综合症及低血压， 因此，即使对心源性休克患者，亦能 较满意地获得负的体液平衡。
因此，近年来进一步提高人工肾的生 物相容性，尽可能减少对人体免疫系 统的影响，提高对高分子量溶质如β２ 微球蛋白清除、生物型人工肾等为主 要议题开展了大量的研究工作。个体 化人工肾治疗也已提到议事日期上来。 展望未来，可以断言人工肾技术的进 步将给人类战胜病魔带来更多的福音。
第二节 血液透析 (Hemodialysis)
近期采用血液灌流与血液透析 合并使用的方法，以提高疗效。 加拿大Chang等人制成灌流、 透析组合式人工肾，临床使用 可缩短治疗时间，提高对中分 子代谢物的清除率，延长透析 间隔。血液灌流器还可以与血 液滤过器串联使用，使净化的 血浆滤过液重新输回患者体内。
血浆分离：这是近年来临床应 用的新方法，它将血液移出体 外，将血浆与血细胞分开，弃 去血浆，重新补充新鲜血浆和 血细胞合并输回体内，达到净 化血液的目的。
正压式透析：改变常规的透析 液一侧负压进行透析的方式， 采用血液侧为正压，透析液侧 压力接近零的方式进行透析。 透析液由输液泵供给，透析器 血路出口处增设一特制的双腔 囊以增加透析器静脉端阻力， 动脉端用血泵使透析器血液侧 保证一定正压。
临床应用表明，和负压透析相 比较，正压透析对尿素、肌酐 等溶质清除率高（肌肝清除率 可达６５％以上），透析超滤 性能好，一般超滤速率可达２. ２以上， ０ml/mmHg·h·m 患者透析前后血压的平稳性略 有下降，透析反应轻。
近年来，由于各学科的互相渗透， 互为依托，特别是人工肾的基础 研究取得较大进展，推进了新装 置，新器具的开发，出现了一些 人工肾的新技术，主要包括：血 液滤过、血液灌流、血浆分离、 连续动静脉血液滤过、高流量透 析、每日透析等。下面对这些作 一个介绍。
透析再生型的人工肾：这是对 透析液用尿素吸附剂进行再生 的人工肾装置。由于透析液可 循环使用，透析液一次使用量 由２００Ｌ降至５.５Ｌ，从而 大大减小了人工肾装置的体积。
（一）透析型人工肾的构造
自动监护装置 ↓ ↓ ↓ 透析液→ 透 供给 析→ ←人体 装置 ← 器← 血液回路 ↗
透析型人工肾的基本结构并不 十分复杂，主要有透析器、透 析液供给装置和自动监护装置 三个部分组成。通过血液回路 把人体与透析型人工肾联接起 来。
（二）透析器
透析器的种类甚多，在临床使 用过的主要有三类：平板型、 盘管型、空心纤维型，目前基 本上使用的是空心纤维透析器。
肾小管主要有重吸收功能，将 滤液中大部分水、电解质、葡 萄糖以及其他小分子物质重新 吸收入血液，每天仅排出尿量 约２.０Ｌ。
肾脏有以下一些生理功能：
１、排泄功能：排除体内蛋白质代谢 终末产物（尿素、尿酸、肌酐、氨基 酸、肌酸和氨等）和对人体有害的毒 物和药物。排出物中主要是小分子物 质。也有少量分子量在３５０～５０ ００之间的中分子物质。正常肾脏滤 过的大分子物质是很少的，如每天尿 中蛋白质含量不超过１５０mg,主要 是小分子蛋白。
肾脏还分泌前列腺素，具有扩 张血管，增加肾脏血流量作用。 此外，肾脏对胃泌素、胰岛素 和甲状旁腺激素的灭活都有影 响。
进行性的肾脏疾患可使肾单位 受损逐步丧失功能。一旦肾功 能不足以维持人体新陈代谢的 平衡即出现肾功能衰竭，重者 转为尿毒症，危及生命。
这种终末期肾病患者的年发病 率在世界范围约为５０～１５ ０人／百万人口，欧洲略低亚 洲及非洲。根据部分省市的调 查，我国终末期发病率约为１ ００人／百万人口，其中大多 数为青、中年。
自从首次开展透析治疗至今已 有６０多年的历史，从技术上 看人工肾取得长足的进步还是 近三十年的事。
１９６０年Quinton和Scribner， 用聚四氟乙烯——硅橡胶制成第一 个动静脉血液短路（Ａ－Ｖ外瘘） 导管用于临床，１９６６年 Brescia M.J,提出皮内Ａ—Ｖ内 瘘，从而结束了做透析治疗需切 开动、静脉插管的历史。这项卓 越的改革才使慢性肾功能衰竭患 者应用血液透析来维持生命。
为了救治这些濒于死亡危险的 患者，早在１９世纪中叶就有 人提出用透析的方法从肾衰竭 患者的血液中清除可扩散物质， 进而解除患者中毒症状的可能， 因没能找到合适的半透膜而未 获成功。
经过近百年的努力，１９４３ 年荷兰人Kolff首次将转鼓式 再生纤维素透析器应用于临床， 开创了用人工装置替代肾脏功 能的新时代。
目前全世界依赖人工肾存活和 恢复工作的人已接近七十万人。 我国约有１５００个单位拥有 人工肾，使近３万名尿毒症患 者得到人工肾治疗。
由于上述成就，特别由于人工肾可以 直接从血液中清除对人体有害的物质， 净化血液，从而使人工肾的治疗范围 不断扩大。
肝昏迷、巴比妥等愈量药物中毒、系 统性红斑狼疮、血友病等一些过去认 为无法治愈的疾患可以得到治疗，甚 至象恶性黑色素瘤这样的癌症也能应 用免疫吸附剂得到有效的治疗。人工 肾的显著疗效受到各方面的重视，成 为人工器官研究最活跃的领域之一。
血液滤过：这是模拟肾小球滤 过的一种血液净化方法，利用 滤过膜两侧的压力梯度，一面 向血液中补充等渗电解质溶液， 通过高效滤过膜滤过血液，将 血液中的水份、蓄积的代谢产 物、电解质和其他物质滤过排 除，达到血液净化目的。
由于它对小分子溶质和中分子 溶质的清除率几乎相同，临床 应用取得很好的疗效。失衡综 合症、症状性低血压、高血压 症、末稍神经炎等疾病得到控 制或不发生。近期又采用序贯 滤过透析，即一次治疗中，依 次进行滤过及透析；联合透析、 滤过，即一次治疗中透析、滤 过同时进行。
肾单位包括肾小球和肾小管， 肾小球由毛细血管丛和球囊组 成。肾脏血管丛总滤过面积约 为１.５m２。
肾小球毛细血管壁有三层：毛细 血管内皮层、基膜层和外层。基 膜是滤过膜的主要屏障，孔径７. ５～１０nm,小分子物质及菊粉 （分子量５ ２００）可以自由通 过该层。肾小球主要有滤过作用， 滤过率１２５ml/min,２４小时 约为１８０Ｌ。
目前有商品出售的透析液再生 系统Ｒedy装置，内装有尿酶、 磷酸锆、活性炭等。近期，有 报道可直接吸附尿素的吸附剂， 可望在人工肾临床使用。
碳酸氢钠透析液的应用：用常 规醋酸盐透析液治疗中有的患 者出现诸如恶心、呕吐等失衡 综合症。
据近期研究发现，有相当一部分人是 由于对传统的醋酸盐透析液不耐受而 引起的，因此改用碳酸氢钠替代醋酸 盐，使透析治疗过程更接近于生理条 件，使透析过程心血管功能较为平稳。 临床实践证明，碳酸氢钠透析液的应 用除能减轻上述症状外，还可以解决 血压低下及心肌抑制因素。
特别是膜式血浆分离器的研制 成功，推进了这项技术的发展。 由于它将血浆分离后弃去，因 此即使是高分子量的毒物、与 蛋白结合的毒物以及存在于血 浆中的各种免疫复合物等均能 清除。这是其他各种人工肾血 液净化方法望尘莫及的。
回顾过去，虽然人工肾疗效今 非昔比，而人们期望它能获得 更高的生存率、更长的存活期 和更好的存活质量。
三、高流量透析器（high flux dialyzer,HFD）
随着准确容量控制的超滤型人工肾的 出现和透析膜的发展，近年国外出现 了高流量透析器，它具备高渗透性和 高超滤能力，明显提高了透析效率和 减少了治疗时间。通常超滤率是标准 透析器的２～３倍甚至更多，对 VitB12(分子量１３５５)的清除率相 当于标准透析尿素（分子量６０）的 清除率。
几乎在同期，１９６０年Ｋill研 制了可重复使用的平板型人工肾， １９６6年Steward研制空心纤 维人工肾临床应用获得成功；１ ９６６年继Cole,J.之后， Eschbach,J.完善了人工肾监护 系统，为透析治疗患者的长期存 活提供了主要的物质保证。
随着人工肾技术的提高、设备 的改进，就终末期肾病的治疗 效果而言，其五年生存率已达 ７０％～８０％，最长的存活 期已超过三十年。这些患者约 有一半还能恢复部分劳动力。