2 血液透析原理及不同透析方式的选择

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透析膜种类(四)
• 多粘菌素B修饰透析膜
• 维生素E修饰透析膜 • 肝素修饰透析膜
• 生物膜
透析膜种类(五)
• 一种透析膜可由多种化学物质组成
Polyflux 14L
多芳基砜醚(PAES) ;聚乙烯基吡咯啉酮 (PVP) ;聚酰胺(PA)
POLYFLUXTM 膜材完美的把各种聚合膜材料混合 把各自的优点相互结合提升
• 醋酸纤维素(Cellulose acetate ,CA)
• 三醋酸纤维素(Cellulose triacetate ,CTA)
透析膜ຫໍສະໝຸດ Baidu类(三)
• 聚丙烯腈(Polyacrylonitrile ,PAN或AN69)

• • • • • •
聚乙烯(polyethylene ,PE)
聚乙烯醇(Ethylene-vinylalcohol copolymer ,EVAL) 聚碳酸酯(Polycarbonate ,PC) 聚酰胺(Polyamide ,PA, Nylon ) 聚甲基丙烯酸甲酯(polypethyl methacrylate,PMMA) 聚砜 (polysulphone ,PS) 聚醚砜膜(olyethersulfone,PES )
250 nm
• 更有效和更稳定的清除特性:主要透过 皮层/指状结构 达成
• 内毒素阻隔能力主要透过:不对称结构/疏水性吸附性能达成
PUREMA® H 膜结构 (三层)
电子显微镜扫描图
= 5 nm
= 10 nm
= 100 nm
30 µm
PES与PS的比较
透析器中透析液室流体分布不均匀的原因
没有液体流过的区域 液体流
尿毒症毒素名称
甲状旁腺激素PTH β2微球蛋白 瘦素 氧化蛋白产物 终末期糖基化产物
主要相关并发症
肾性骨病,异位钙化 淀粉样变及腕管综合症 营养不良 动脉粥样硬化 淀粉样变及动脉粥样硬化
同型半胱氨酸
肾素、血管紧张素 白细胞介素1,6
心血管并发症
顽固性高血压 全身微炎症状态
甲酚、对甲酚
吲哚 马尿酸
肝细胞毒性
• HF通过对流机制有效维持电解质和酸碱平衡 • HF通过对流机制清除1-3万的小、中分子物质 • HF通过对流机制清除炎性介质
血液透析面对的尿毒症毒素
溶质种类
小分子溶质
分子量
<500Da
是否与蛋白结 合
至少已鉴定种数
68

否 是
中大分子溶质 小分子蛋白结 合类溶质
500Da~65,000Da
22
ß2-MG C3a、C5a IT-1 TNF
MW﹙Da﹚
105
Bun Cr UA
Vit. B12 LipidA
Alb Lps
PV
D
Standard
Surface 1.2~1.5 m2 QB 250 ml/min
heater SAD
QD 500 ml/min TD 4 hr
BLD
SYNPHAN® LF100: 体外清除率 (1.25m2,未消毒) SYNPHAN(R) LF100 F6
Qb200 Qb 400
尿素 肌酐 磷酸盐 维他命B12
Qb200
Qb 400
0 50 100 150 200 250 300
清除率(ml/min)
In vitro study Membrana (1999)
<500Da
25
--欧洲尿毒症毒素工作组(European Uremic Toxin Work Group, EUTox)
尿毒症毒素与血液透析并发症
Piorry、 Heritier
1840年
尿毒症概念
至少100 余种毒 素
尿毒症症状 细胞与组织器官 结构损伤与功能 失常
机体代谢紊乱
尿毒症毒素与并发症
为什么空纤似乎排列不整齐
集聚分流
无透析液流
Dialyzer without P.E.T.®
Dialyzer with P.E.T.®
Laukemper-Ostendorfet et al, J Membr Sci; 1998, 138: 287-295
透析器对水分的清除率(Kuf)
• 超滤系数:透析膜对水的清除能力,其大小决 定脱水量,单位为ml/h.mmHg • 低通量透析器超滤系数多为10 ml/h.mmHg以下 • 高通量透析器超滤系数多为20ml/h.mmHg以上
透析器对中大分子溶质的清除
• 膜的筛选系数 S=Ca/Cb
• Ca:超滤液中的溶质浓度
• Cb:血中的溶质浓度
如何清除大分子及与蛋白结合的溶质
• 吸附(非选择性或选择性)
• 血浆置换(一级膜或二级膜)
• 使小分子与血浆白蛋白分离→清除小分子 吸附和分离
MARS
内容提要
• 血液透析治疗的原理
跨膜压(TMP)
Ultrafiltration (超滤)
positive pressure
negative pressure
Ultrafiltration: The movement of fluid through a membrane caused by a pressure gradient. 通过超滤机制稳定的控制水平衡
continuous
continuous ambulatory peritoneal dialysis (CAPD) continuous cyclical peritoneal dialysis (CCPD) slow continuous ultrafiltration (SCUF) continuous arterio-venous hemofiltration (CAVH) continuous arterio-venous hemodialysis (CAVHD) continuous arterio-venous hemodiafiltration (CAVHDF) continuous vono-venous hemofiltration (CVVH) continuous vono-venous hemodialysis (CVVHD) continuous veno-venous high-flux dialysis (CVVHFD) continuous vono-venous hemodiafiltration (CVVHDF)
• 不同透析膜效果的评价
• 不同血液透析方式的比较
intermittent
• • • • intermittent peritoneal dialysis (IPD) hemoperfusion (HP) hemoconcentration plasmapheresis • • • • • • • • • • hemodiafiltration (HDF) •
肾小球硬化 胰岛素抵抗、糖耐量异常
Classification of artificial membranes used for blood purification therapy
" Material/Polymer " Regenerated cellulose " Modified cellulose " Synthetic
增强性能
• 内层 - 选择性清除层 (皮层) - 狭窄孔徑 - 分離血液/透析液层 - 0.1-0.5 µm
X2
00 0 . 0
1 µm
X
80
.00
• 中间层 - 结构稳定层 - 支撑作用 - 2–5 µm • 外层 - 指状结构层 - 大片段空间层 - 极低扩散阻力 - 40–45 µm
0
100 µm
" Water permeability
" Low- flux﹙Kuf < 15 ml/mmHg· hr﹚ " High-flux﹙Kuf >15 ml/mmHg· hr﹚
" For small solute → KoA ﹙e.g. BUN﹑Scr﹑UA﹚ " For larger solute → SC ﹙e.g. β2-MG﹚ " Qualitative measures
• 为营养支持创造条件
• 重症ARF首选CRRT
B
mmHg
B
mmHg
B
mmHg
D
F,D
low-flux
Filter
mmHg
mmHg
mmHg
D B
H2O water soluble molecules
F B
D B
clearance ﹙ml/min﹚
120
80
Kidney
HDF
HF
40
HD
0 0 10 102 103 104
heater SAD
QD >=500 ml/min 不需要置换液
BLD
high-flux
V heparin A
PA
评价
elimination of a wide molecular range
D UF
simpler and cheaper fresh and purity dialysate fluid balance complicated systemic inflammatory response
" Solute permeability
" Biocompatibility
内容提要
• 血液透析治疗的原理
• 不同透析膜效果的评价
• 不同血液透析方式的比较
透析技术发展历程
平板膜透析器
1960s、1970s 体积大、功能弱 1980s,代表:铜纺膜;
纤维素膜
空心纤维 透析器
衍生纤维素膜 1990s,代表:血纺膜;
血液透析原理及不同透析方式的选择
武汉大学人民医院肾内科 石 明
内容提要
• 血液透析治疗的原理
• 不同透析膜效果的评价
• 不同血液透析方式的比较
血液透析基本原理
溶质清除机制 弥散﹙diffusion﹚ 溶质浓度梯度—成正比 溶质分子大小—成反比 对流﹙convection﹚ 随溶剂的跨膜运动而转运 溶质分子大小成反比 超滤率及筛系数决定转运速率 吸附﹙absorption﹚ 水份清除机制 超滤系数﹙Kuf﹚
low-flux
V heparin A
PA
高效血液透析
Surface >1.5 m2
D UF
QB 300~400 ml/min QD 600~800 ml/min TD 2~3 hr
特点
PV
D
高通量透析器 弥漫清除为主+对流 QB >=250 ml/min
透析器对中小分子溶质的清除
清除率(K)是指在特定血流,透析液流速条件下,透 析器在体外净化血液的能力,它是评价透析器对某种 物质交换能力的一项指标,单位:ml/min • 评价透析器对小分子物质清除率的指标:尿素(分子 量60)、肌酐(分子量113) • 评价透析器对中分子物质清除率的指标:维生素B12 (分子量1335)、β 2-微球蛋白(分子量11800)
PAES聚碸
(Polyaryl-Ether-Sulfone)
增加生物相容性 增加内毒素抵抗力 抗高温 增加材料稳定性
PA聚胺
疏水性聚合材料
(Polyamide) 膜表面材质
主要膜结构材质
疏水性聚合材料
(聚乙烯吡咯啉酮) 次膜结构材质
親水性聚合材料
PVP
高超滤性能
PolyfluxTM 空纤 - 3层构造
Diffusion (弥散)
Diffusion: The movement of solutes from a higher to a lower solute concentration area. 通过弥散机制有效维持电解质和酸碱平衡 通过弥散清除小分子物质
Convection (对流)
Convection: The movement of solutes with a water-flow, “solvent drag”, e.g., the movement of membrane-permeable solutes with ultrafiltered water.• HF通过对流机制稳定的控制水平衡


hemodialysis (HD)
hemofiltration (HF)
IRRT对血流动力学影响
水分迅速减少 血浆渗量骤然下降 生理代偿机制 血/膜反应 组织器官血供障碍 血压不平稳或诱发肺水肿 加重或诱发心衰 SIRS
CRRT与IRRT比较
• 无需水处理
• 改善心血管稳定性 • 维持脑灌注 • 控制高分解代谢 • 维持水电解质和酸碱平衡
合成膜
2000s,代表:PS聚砜、PES聚醚砜;
生物安全、高效、中分子毒素清除
透析膜种类(一)
• 纤维素膜 纤维二碳糖 表面存在羟基 • 改良的纤维素膜 以不同基团取代羟基 • 合成膜 高分子人工聚合成的透析膜
透析膜种类(二)
• 硝化纤维素,火棉胶(Nitrocellulose,NC ) • 铜氨纤维素,铜仿膜(Cuprophan ,Cu ) • 血仿膜(Hemophan,HE)
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