血液净化技术

血液透析技术

1. 血液透析的原理

血液透析是一种较安全、易行、应用广泛的血液净化方法之一。透析是指溶质通过半透膜，从高浓度溶液向低浓度方向运动。血液透析包括溶质的移动和水的移动，即血液和透析液在透析器(人工肾)内借半透膜接触和浓度梯度进行物质交换，使血液中的代谢废物和过多的电解质向透析液移动，透析液中的钙离子、碱基等向血液中移动。如果把白蛋白和尿素的混合液放入透析器中，管外用水浸泡，这时透析器管内的尿素就会通过人工肾膜孔移向管外的水中，白蛋白因分子较大，不能通过膜孔。这种小分子物质能通过而大分子物质不能通过半透膜的物质移动现象称为弥散。临床上用弥散现象来分离纯化血液使之达到净化目的的方法即为血液透析的基本原理。

2 血液透析溶质的清除方式

（1）血液透析所使用的半透膜厚度为10－20微米，膜上的孔径平均为3纳米，所以只允许分子量为1.5万以下的小分子和部分中分子物质通过，而分子量大于3.5万的大分子物质不能通过。因此，蛋白质、致热源、病毒、细菌以及血细胞等都是不可透出的；尿的成分中大部分是水，要想用人工肾替代肾脏就必须从血液中排出大量的水分，人工肾只能利用渗透压和超滤压来达到清除过多的水分之目的。现在所使用的人工肾即血液透析装置都具备上述这些功能，从而对血液的质和量进行调节，使之近于生理状态。

（2）尿毒症毒素

①小分子毒素：分子量小于500D，肌酐、尿素、胍类、胺类、酚类等；

②中分子毒素：分子量500-5000D，正常代谢产物、多肽、细胞和细菌产物

③大分子毒素：分子量大于5000D，如β2－MG、部分激素(PTH、生长激素、胰岛素等)

3 血液透析的适应症

血液透析是治疗急、慢性肾功能衰竭和某些急性药物、毒物中毒的有效方法，其适应症有以下几方面：

（1）急性肾功能衰竭

急性肾功能衰竭（ARF）公认的开始透析的标准为：①利尿剂难以控制的水超负荷；②药物治疗难以控制的高血钾；③严重代谢性酸中毒；④出现尿毒症严重并发症。Bellomo等提出ICU中ARF进行肾脏替代治疗的具体标准为：①少尿，尿量<200ML/12小时；②无尿，尿量<50ML/12小时；③高血钾，钾>6.7mmol/L；④严重酸中毒，PH<7.1；⑤氮质血症，BUN>30 mmol/L；⑥肺水肿、尿毒症心包炎、尿毒症神经病变或肌病、验证的血钠异常（钠<115或>160 mmol/L）、高热等之一者。

（2）慢性肾功能衰竭

①经非透析疗法无法维持生存，需要透析替代失功的肾脏者。通常血浆尿素氮>28.6mmol/L；肌酐>707.2μmol/L或肌酐清除率<10ml/min；出现严重的代谢性酸中毒，CO2结合力<13mmol/L；高度浮肿或伴有肺水肿；水钠潴留性高血压；心包炎；明显贫血，Hct<15%时，均应开始透析。②可逆性慢性肾功能衰竭，透析有助于缓解急性期。③肾移植前准备，肾移植后急性排异导致急性肾衰竭或慢性排异移植肾失功时均需透析维持。

（3）急性药物或毒物中毒：毒物能够通过透析膜而被析出且毒物剂量不大与毒物作用速度不太快的可进行透析，应争取在服毒后8～16小时以内进行，以下情况应行紧急透析：①经常规方法处理后，病情仍恶化，如出现昏迷，反射迟钝或消失，呼吸暂停，难治性低血压等；

②已知进入体内的毒物或测知血液中毒物浓度已达致死剂量；③正常排泄毒物的脏器因有原发疾病或已受毒物损害而功能明显减退；④合并肺部或其他感染。（4）其他：①难治性充血性心力衰竭和急性肺水肿的急救；②肝胆疾病，如肝功能衰竭、肝硬化顽固性腹水、完全

性梗阻性黄疸患者的术前准备；③水电解质紊乱，如各种原因稀释性低钠血症与高钾血症；

④精神分裂症；⑤牛皮癣。

血液灌流技术

1 血液灌流的原理

利用活性炭或树脂等强吸附剂的吸附原理，把血液引出体外直接与吸附剂接触，吸附血液中愈量溶质，清除血液中内源性或外源性毒物，达到血液净化的目的。

2 灌流器的吸附材料与吸附机制

常用吸附材料有活性炭、树脂、碳化树脂、离子型吸附剂、免疫吸附剂。

1）活性炭

主要采用椰子壳为原料制成。经过蒸馏、炭化、酸洗、高温、高压、活化而成。可用于血液灌流的炭主要为石油炭、树脂炭、子母囊炭。

活性炭的形状有不规则粒状、球形、柱状、纤维状、粉状，其中以粒状的吸附能力最强，柱状次之。临床所血液灌流用活性炭多以200目为主；活性炭是多孔性结构，具有高比表面积的特点，为广谱吸附剂，孔径分布较宽孔隙率较高，能吸附多种化学物质如肌酐、尿酸、胍类物质、中分子物质，对于外源性小分子物质特别是药物、毒物、具有很高的清除率，但对于尿素、钠、钾、氯、磷、氢离子与水无清除作用；虽然活性炭的吸附能力强、速度快、吸附容量较高，但选择性差，机械强度低，有脱落形成微栓塞之可能，而且接触血液后有可能导致红细胞、白细胞、血小板破坏之可能，引起血小板与白细胞的减少、补体活化、溶血、过敏反应、热原反应。

2）树脂

吸附树脂是一种球形合成交联共聚物，具有多孔性、高比表面积的特点，在制备过程中可能控制其化学反应、改变物理性状、达到调节其吸附特性。在骨架分子苯乙烯分子上带有极性交换基团的树脂称为离子效换树脂（对于极性大、溶于水的物质吸附较好，但对血液电解质平衡有一定的影响，少用于血液灌流；所带基团以酯基、羟基、酰胺基、烷氧基为主。带有酯基者对脂肪酸吸附较好，带有氨基的树脂对内毒素等阴离子吸附较好）；不带有可交换基团的树脂称为吸附树脂。

树脂吸附直接与血液接触可能会导致有形成分的变化特别是血小板减少，国外Ronenboum 报道单次吸附后可降低血小板高达50％。这在急性药物中毒患者关系可能不大，因为这些患者多没有重要脏器功能衰竭，也没有凝血机制异常；但是对于暴发性肝炎肝功能衰竭或尿毒症患者，此时的血小板减少有可能引起严重的临床病理过程，但包裹后血小板减少可明显减轻。

3）碳化树脂

又称球形活性炭。是近年研制的新型吸附剂，基本分子骨架与活性炭相似，对水溶性的极性物质与脂溶性物质均有良好的吸附能力。外形呈球型，表面光滑，比表面积高达1000－1600m2/g，具备了活性炭与树脂的结构与吸附特性，可以不经包裹直接与血液进行吸附反应。

4）阳离子型吸附剂

吸附剂表面带有一些阳离子功能基团如固定有多黏菌素的纤维载体（PMX－F）、聚乙烯酰胺（PEI）与二乙烯二胺（DEAE）等阳离子修饰包裹的纤维素珠、琼脂糖、硅土、树脂等，对血液中带阴离子的溶质

成分具有较好的吸附能力如内毒素等。

5）免疫吸附剂

常用的免疫吸附剂有金黄色葡萄球菌蛋白A、抗人免疫球蛋白抗体、补体C1q、疏水性氨基酸、硫酸葡聚糖、已二异氰酸酯、合成多肽（如乙酰胆碱受体多肽），在制备过程中将这些吸附剂交联固定在载体分子上，而后者多为琼脂糖、聚乙烯醇、纤维素、聚丙烯酰胺等。

1 血液滤过的原理

生理情况下肾脏产生尿液依赖肾小球的滤过和肾小管的重吸收。肾小球滤过率取决于肾血流量、滤过压力、滤过膜面积和通透性等因素。两个肾脏肾小球基膜面积总和为1.5m2，血浆流量600ml／min，肾小球有效滤过压 6.0kPa，滤过率125m1／min。全日的原尿量为180L，经肾小管将大部分的水和有用物质重吸收后，最后排出的尿液仅为原尿量的1％左右，约1500ml。

血液滤过（HF）是模仿肾单位的这种滤过重吸收原理设计的一种血液净化方法，以对流转运的方式清除溶质。它是将患者的血液引入具有良好通透性并与肾小球滤过面积相当的半透膜滤器中，当血液通过滤过器时，在负压的牵引下，滤过膜孔径范围内的所有溶质均以相同的速度跨过滤器，血浆内除蛋白质、细胞以外的溶质及大量水分被滤出，从而清除潴留于血中的有毒代谢产物（溶质）及过多的水分，在清除溶质的同时补入一定量的置换液，维持体液平衡。

血液滤过（HF）的滤过率大小取决于滤过膜的面积、跨膜压、筛选系数和血流量，由于滤过器的膜面积可以接近于肾小球的膜面积，但由于体外循环的血流量仅为肾血流量的1/6～1/3，单纯依靠动脉血压不能在短时间内滤出足够的溶质，因此必须有较大的压差才能获得与肾小球可比的滤过率，而每一次HF治疗中的滤液量要达到15～20L左右，才能达到较好的治疗效果。

为了补偿被滤出的液体和电解质，保持患者机体内环境的平衡需要补回一定的液体和电解质以代替肾小管的重吸收功能。一般的计算方式是：

滤出总量（废液量）＝超滤量＋补液量。

在进行血液滤过时，既可先进行（单纯）超滤，然后一边滤出一边补液，或者在开机就进行边滤边补，也可以先（单纯）超滤后再进行补液，依次循环进行。不管采用哪种方式滤过，超滤速度都不能超过2000ml/h，如有心功能不全或低血压、呼吸衰竭等症状的患者不能超过1000ml/h，超滤的总量不超过5000ml,但最重要的还是患者身体能承受这种脱水速度和总量。对于超滤的总量和速度问题，医护人员应根据每个患者的具体情况而定，并且在平时的血液滤过中注意积累经验。

血液与血透主要区别在于：血透是依赖半透膜两侧的溶质浓度差所产生的弥散作用进行溶质清除，其清除效能很差。正常人肾小球对不同分子量的物质如肌酐和菊粉的清除率几乎都一样。血液滤过模仿正常肾小球清除溶质原理，以对流的方式滤过血液中的水分和溶质，其清除率与分子量大小无关，对肌酐和菊粉的清除率均为100～120ml/min。故血滤在清除中分子物质方面优于血透，与正常人肾小球相似。

2 血液滤过溶质的清除方式

血液滤过（H F）与传统的血液透析（HD）清除溶质的机制不同。前者主要利用压力梯度，通过对流原理，清除中、小分子能力相等，而血液透析通过弥散原理，清除率与分子量成反比，对小分子的清除优于中分子，因此可见血液滤过对中分子的清除优于血液透析。

肾小球滤过膜的截留分子质量为80000u，目前使用的血液滤过器滤过膜的分子截留量为10000～50000u，最近已有报告新合成的膜分子截留量达60000u。透析膜的孔径则很小，分子质量300u上的物质均不能通过。下表列出了某些物质的分子质量。一些中分子物质如甲状旁腺素（PTH）、β2－微球蛋白（β2—MG）等均小于滤过器膜分子截留量，故HF时可被清除。

表2 低分子蛋白和某些中分子毒素的分子质量（u）

β2－MG11 800

转铁蛋白76 000

溶菌酶15 000

a1－糖蛋白44 000