血液透析的原理及原理图

血液透析的原理季大玺南京总医院，解放军肾病研究所血液透析(Hemodialysis，HD)通过其生物物理机制，完成对溶质及水的清除和转运，其基本原理是通过弥散(Diffusion)、对流(Convection)及吸附(Absorption)清除血液中各种内源性和外源性“毒素”；通过超滤(Ultrafiltration)和渗透(Osmosis)清除体内潴留的水分，同时纠正电解质和酸碱失衡，使机体内环境接近正常从而达到治疗的目的。

1. 溶质转运a. 弥散转运溶质依靠浓度梯度从高浓度一侧向低浓度一侧转运，称此现象为弥散。

溶质的弥散转运能源来自溶质的分子或微粒自身的不规则运动(布朗运动)。

在两种溶液之间放置半透膜，溶质通过半透膜从高浓度溶液向低浓度溶液中运动，称为透析。

这种运动的动力是浓度梯度。

HD的溶质交换主要是通过弥散转运来完成的。

血液中的代谢废物向透析液侧移动，从而减轻尿毒症症状；透析液中钙离子和碱基移入血液中，以补充血液的不足。

为叙述方便，一般提到的是净物质转运，实际上通过膜的溶质交换是双向性的。

b. 对流转运溶质伴随含有该溶质的溶剂一起通过半透膜的移动，称对流。

溶质和溶剂一起移动是磨擦力作用的结果。

不受溶质分子量和其浓度梯度差的影响。

跨膜的动力是膜两侧的水压差，即所谓溶质牵引作用(Solvent Drag)。

HD和血液过滤(Hemofiltration，HF)时，水分从血液侧向透析侧或滤液侧移动(超滤)时，同时携带水分中的溶质通过透析膜。

超滤液中的溶质转运，就是通过对流的原理进行的。

反映溶质在超滤时可被滤过膜清除的指标是筛选系数，它是超滤液中某溶质的浓度除以其血中浓度。

因此，利用对流清除溶质的效果主要由超滤率和膜对此溶质筛选系数决定。

c. 吸附吸附是通过正负电荷的相互作用或范德华(Van der Wassls)力和透析膜表面的亲水性基团选择性吸附某些蛋白质、毒物及药物(如b2-M、补体、炎症介质、内毒素等)。

膜吸附蛋白质后可使溶质的扩散清除率降低。

在血液透析过程中，血液中某些异常升高的蛋白质、毒物和药物等选择性地吸附于透析膜表面，使这些致病物质被清除，从而达到治疗目的。

2. 水的转运液体在水力学压力梯度或渗透压梯度作用下通过半透膜的运动，称超滤。

临床透析时，超滤是指水分从血液侧向透析液侧移动；反之，如果水分从透析液侧向血液侧移动，则称反超滤。

3. 酸碱平衡紊乱的纠正透析患者每天因食物代谢产生50~100mEq的非挥发性酸，由于患者的肾功能障碍，这些酸性物质不能排出体外，只能由体内的碱基中和。

体内中和酸性产物的主要物质是碳酸氢盐，因此尿毒症患者血浆中的H2CO3浓度常降低，平均为20~ 22mEq/L左右。

透析时常利用透析液中较血液浓度高的碱基弥散入血来中和体内的酸性产物。

二影响透析效率的因素1. 透析器类型目前各种类型透析器对中、小分子物质的清除以及对水分超滤的效率较大程度上取决于透析膜性能。

如聚砜膜、聚甲基丙烯酸甲脂膜和聚丙烯膜等对中分子物资和水分清除效果优于铜仿膜透析器。

此外，透析效率尚与透析器有效透析面积成正比。

一般应选用透析面积为1.2~1.5m2的透析器为宜。

2. 透析时间透析时间与透析效率呈正比。

使用中空纤维透析器，一般每周透析时间为12~15h。

3. 血液和透析液的流量每分钟流入透析器内的血液和透析液流量与透析效果密切相关。

HD过程中，体内某些代谢产物如肌酐或尿素氮的清除率，一般可由简化的清除率公式计算：清除率＝C i＝某溶质流入透析器浓度；C o＝某容质流出透析器的浓度；Q B＝入透析器的血流量(ml/min )。

从公式中可以看出：(1)血流量越大，清除率越高；(2)在透析过程中，血液内某一溶质的清除与该物质在血液侧与透析液侧的浓度的梯度差呈正比，为保持最大的浓度梯度差，可以增加透析液流量。

此外，清除效果尚与透析液通过透析器时接触透析膜的量、面积、时间有关。

血流与透析液在透析器内反向流动，可增加接触时间。

故透析液流量亦直接影响溶质的清除。

常规HD要求血流量为200~ 300ml/min，透析液流量为500ml/min。

若能提高血流量至300ml/min，或必要时提高透析液流量至600~ 800ml/min，则更可提高透析效率。

4. 跨膜压力HD过程中体内水分的清除，主要靠超滤作用。

超滤率与跨膜压(TMP)密切相关。

TMP越大，超滤作用越强。

在常规HD时为扩大TMP，一般在透析液侧加上负压，通常为20~ 26.6kPa(150~200mmHg)，使水分从血液侧迅速向透析液侧流动。

因此，在透析过程中，及时调节TMP甚为重要。

血压正常患者，在血流量为200ml/min时，入口端平均动脉压(MAP)小于10.6~12kPa(80~90mmHg)。

而出口端MAP小于6.6~ 8kPa(50~60mmHg)。

若出口端MAP过低提示透析器内阻力增加，升高则提示静脉回路内有阻力或见于体内静脉压升高。

此外，增加血流量至300ml/min亦可明显提高透析器两端MAP。

透析器内MAP 还受血流量和静脉端回路阻力的影响。

TMP实际上应等于透析器平均动脉压与透析液侧的负压测定之和。

5. 溶质分子量在弥散过程中，溶质转运速率与其分子量有关。

尿毒症患者血液中蓄积小分子量的物质如尿素、肌酐等通过透析膜的弥散速率高，铜仿膜中空纤维透析器对尿素的清除率可达130~ 180ml/min，而中分子量的物质(分子量300~5000之间)弥散速率低，而分子量超过5000以上的物质不能通过一般材料的透析膜。

在对流过程中，在膜截留分子量以下的溶质其转运速率取决于溶液转运速率，而与分子量无关。

三血液透析的适应证和禁忌证血液透析是目前公认的清除血液中各种内源性和外源性“毒素”效力又高又快的血液净化方式。

临床适用于各种原因的急性或慢性肾功能衰竭，水分过量(急性肺水肿，严重肾病综合征等)、电解质紊乱、某些药物或毒物中毒。

严格来说，HD没有绝对禁忌证。

只需要从患者、病情及设备条件衡量利弊，选择一种血液净化方式。

1. 适应证a. 急性肾功能衰竭HD治疗急性肾功能衰竭(ARF)的目的是：(1)清除体内过多的水分及毒素；(2)维持酸碱平衡；(3)为用药及营养治疗创造条件；(4)避免多脏器功能障碍综合征等并发症的出现。

凡高分解代谢者(每日血尿素氮上升超过或等于14.3mmol/L，肌酐超过或等于177µmol/L，钾上升1~2mmol/L，HCO3-下降大于或等于2mmol/L，)立即进行透析。

非高分解代谢者，但符合下述第一项并有其它任何一项者，即可进行透析：(1)无尿48小时以上；(2)血尿素氮(BUN)超过或等于21.4mmol/L(60mg/dl)；(3)血肌酐(Cr)超过或等于442µmol/L(5mg/dl)；(4)血钾超过或等于6.5mmol/L；(5)HCO3-小于15mmol/L，CO2结合力小于13.4mmol/L(35Vol%)；(6)有明显水肿、肺水肿、恶心、呕吐、嗜睡、躁动或意识障碍；(7)误输血或其它原因所致溶血、游离血红蛋白高于12.4mmol/L。

b. 慢性肾功能衰竭慢性肾功能衰竭应用HD治疗的目的是：(1)维持患者生命，恢复工作；(2)对有可逆性急性加重因素的慢性肾功能衰竭患者，血液透析治疗可帮助其渡过危险期；(3)配合肾移植。

HD不仅可作为移植患者的术前准备，而且可作为移植后出现ARF及急慢性排斥或移植肾失败的应急措施。

慢性肾功能衰竭HD的时机尚无统一标准，我国由于医疗及经济条件的限制，多数患者透析较晚，故影响透析疗效。

目前，国内外多数学者主张早期透析。

透析指征：(1)内生肌酐清除率小于10ml/min；(2)BUN高于28.6mmol/L(80mg/dl)，或Cr高于707.2µmol/L(8mg/dl)；(3)血尿酸增高伴有痛风者；(4)有高钾血症；(5)有代谢性酸中毒；(6)口中有尿毒症气味，伴食欲丧失和恶心、呕吐等；(7)慢性充血性心力衰竭，肾性高血压或尿毒症性心包炎，用一般治疗无效者；(8)出现尿毒症神经系统症状，如个性改变、不安腿综合征等。

c. 急性药物或毒物中毒凡能够通过透析膜清除的药物及毒物，即相对分子质量小，不与组织蛋白结合，在体内分布较均匀，而不固定于某一部位者，均可采取透析治疗。

应在服药物或毒物后8~12h内进行，病情危重者可不必等待检查结果即可开始透析治疗。

下列情况并非透析禁忌症：(1)呼吸暂停；(2)难治性低血压；(3)昏迷；(4)肺部感染；(5)原有肝、肾、肺疾患或糖尿病者。

通过HD可以清除的药物有：(1)镇静、安眠、麻醉药：巴比妥类、格鲁米特、甲丙氨酯、甲喹酮、副醛、水合氯醛、氯氮卓、地西泮；(2)醇类：甲醇、乙醇、异丙醇；(3)止痛药：阿司匹林、水杨酸类、非那西丁、对乙酰氨基酚；(4)抗生素类：氨基糖甙类抗生素、四环素、青霉素类、利福平、异烟肼、磺胺类、万古霉素、先锋霉素II等；(5)内源性毒素：氨、尿酸、乳酸、胆红素；(6)金属类：铜、钙、铁、钴、镁、汞、钾、锂、铋；(7)卤化物：溴化物、氯化物、碘化物、氟化物；(8)兴奋药：苯丙胺、甲基丙胺、单胺氧化酶抑制剂、苯乙肼、异恶唑酰肼；(9)其它：砷、硫氰酸盐、苯胺、重铬酸钾、利血平、地高辛、麦角胺、樟脑、四氯化碳、环磷酰胺、5-氟尿嘧啶、一氧化碳、奎宁、氯磺丙脲。

d. 其它疾病严重水、电解质及酸碱平衡紊乱，用一般疗法难以生效者；肝昏迷、肝肾综合征；肝硬化顽固腹水；高胆红素血症；高尿酸血症；牛皮癣；精神分裂症。

2. 禁忌证近年来，随着透析技术的改进，血液透析已无绝对的禁忌证。

下列情况为相对的禁忌证。

(1)休克或低血压，血压低于80mmHg(10.7kPa)者；(2)严重的心肌病变导致的肺水肿及心力衰竭；(3)严重心律失常；(4)有严重出血倾向或脑出血；(5)晚期恶性肿瘤；(6)极度衰竭、临终患者；(7)精神病及不合作者，或家属不同意透析者。

四透析机器及透析器的选择1. 透析机的选择应选择定容型透析机及碳酸氢盐透析液，并根据患者情况选择不同钠浓度的透析液。

2. 透析器的选择铜仿膜透析器生物相容性差，该膜可激活补体，发生低氧血症和中性粒细胞减少。

有条件的应选择碳酸脂膜、聚甲基丙烯酸甲脂膜和醋酸纤维膜透析器。

作者单位主要应用聚砜膜、聚酰胺膜及聚丙烯腈膜。

在相同条件下，老年人和有心血管功能不稳定、肺部并发症者，应选择生物相容性好的人工合成膜，儿童宜选择容积较小的透析器。

一般情况下，对透析器及透析膜不必作过多的选择。

五透析时机和速度目前，对于ARF总的趋势是早期、多次或连续性进行血液透析治疗，可有效地纠正尿毒症引起的一系列病理生理改变，不仅有利于预防某些危险并发症的发生，而且也有利于原发病的治疗及肾功能的恢复。