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100mmHg，透析液壓力為負150mmHg，此時總共即有250mmHg的跨膜壓力(transmembranouspressure,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(Ultrafiltrationrate,UFR)，是指每一小時，每1mmHg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(BasalFunction)一、血液流路(Thebloodcircuit)1.血液幫浦(bloodpump):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(heparinpump)﹕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(arterialchamber)﹕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(venouschamber)﹕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(Thedialysatecircuit)主要隱藏於血液透析機器中，透析液的流速一般介於500-1000ml/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-membranouspressure,TMP又稱之為透析液壓力dialysatepressure)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,CobeCentry3,Fresenius4008,Althin1000,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(Safefunction)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(Airbubble)﹕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。四、漏血監測(Bloodleakage)﹕經由紅外線偵測透析液中的血紅素。在每公升透析液中，其偵測靈敏度可達0.25-0.35毫升血紅素。一般漏血偵測是使用光學原理進行(Photo-opticaltype)，如果機器消毒不徹底，容易引發假性警報，須清洗偵測器，才能恢復正常。五、導電度監測(Conductivity)﹕測量透析液中陽離子的總量範圍為13.0-15.0ms/cm。約等於鈉濃度的十分之一。以確定濃縮透析藥水的安全性。經常是維持在13.8-14.0ms/cm之間。臨床上常為了透析順利進行，維持病患血壓穩定，常微調導電度，使透析液鈉濃度偏高，再階梯式下降，稱為高鈉透析。導電度太高，即透析液鈉濃度高，病人會因高鈉血症而血壓升高、昏迷等。如果導電度低，則病人容易因低鈉血症而噁心、嘔吐、抽搐、低血壓，而發生危險。有時甚至透析機上導電度是正常，但病人卻因鈉離子濃度異常而昏迷了。六、酸鹼值監測(PH)﹕經由透析液酸鹼值的監測，預防放錯透析濃縮藥水，如漂白水、消毒劑等，避免病患發生發生死亡。在國內，此偵測器常因考慮成本，在損壞後，有些即不再裝置。如此，常會使病患發生危險。七、繞道裝置(Bypass)﹕當透析液有任何異常出現，機器即出現自動出現繞道，避免病患發生危險。為最主要的安全功能。參、其他附加功能及消毒(Otherfunction&Disinfection)一、其他附加功能﹕可用於中毒病患移除血中毒素、心臟衰竭及腹水病患移除多餘的水份。CVVH,CVVHD,CVVHDF等用在加護病房，急性腎衰竭併休克病患的透析治療方法，也須利用到透析機的血液幫浦系統。二、消毒(Disinfection)機器消毒的重點在於消毒劑的濃度要足夠，消毒的時間要夠長，且透析機器的管路都要消毒到不能有死角。可分為1.熱消毒﹕加熱以滅菌，每天至少一次。一般須加熱到90-95度C以上，整個過程約須一個小時才能完全殺菌。2.化學消毒﹕使用每週最少一次的0.1-0.15%過醋酸12小時、4%福馬林24小時、或0.1%漂白水10-20分鐘以殺菌。但沖洗完後，病患使用前，都必須作化學消毒劑殘餘測試，以策安全。RO出來之後到透析機的管路消毒，則以0.1-0.15%過醋酸或0.01%漂白水留置20分鐘，加以沖洗即可。漂白水絕對不可以與酸類同時合用，以避免產生毒氣(氯氣)。3.除鈣及有機物污染﹕使用檸檬酸、草酸或A液來去除鈣質沈澱，以漂白水或鹼性液去除有機物沈澱或水生細菌或黴菌產生的biofilm。如此監測系統才能正常進行，不會受扞擾如導電度、漏血、超過瀘等，出現異常或發出不必要的警報聲。超過濾也不會因此而不準確。一般微生物污染產生的多醣體(polysaccharide)或生物膜(biofilm)，容易影響感應式脫水控制系統，如Gambro及Baxter。而碳酸鈣結晶，則容易影響機械式脫水控制系統，如Hospal,CobeCentry3,Fresenius4008,Althin1000,及Toray。4.透析機外表消毒﹕班與班之間，都要用漂白水0.5%擦拭透析機外表一次，尤是是轉鈕及按鍵之處，更要注意擦乾靜。以防止血液微粒污染，致使肝炎病毒到處傳播。漂白水消毒過後，再用一般清潔劑擦乾淨。一般市面上所賣的漂白水，大約在5%左右。一、其他附加功能﹕可用於中毒病患移除血中毒素、心臟衰竭及腹水病患移除多餘的水份。CVVH,CVVHD,CVVHDF等用在加護病房，急性腎衰竭併休克病患的透析治療方法，也須利用到透析機的血液幫浦系統。二、消毒(Disinfection)機器消毒的重點在於消毒劑的濃度要足夠，消毒的時間要夠長，且透析機器的管路都要消毒到不能有死角。可分為1.熱消毒﹕加熱以滅菌，每天至少一次。一般須加熱到90-95度C以上，整個過程約須一個小時才能完全殺菌。2.化學消毒﹕使用每週最少一次的0.1-0.15%過醋酸12小時、4%福馬林24小時、或0.1%漂白水10-20分鐘以殺菌。但沖洗完後，病患使用前，都必須作化學消毒劑殘餘測試，以策安全。RO出來之後到透析機的管路消毒，則以0.1-0.15%過醋酸或0.01%漂白水留置20分鐘，加以沖洗即可。漂白水絕對不可以與酸類同時合用，以避免產生毒氣(氯氣)。3.除鈣及有機物污染﹕使用檸檬酸、草酸或A液來去除鈣質沈澱，以漂白水或鹼性液去除有機物沈澱或水生細菌或黴菌產生的biofilm。如此監測系統才能正常進行，不會受扞擾如導電度、漏血、超過瀘等，出現異常或發出不必要的警報聲。超過濾也不會因此而不準確。一般微生物污染產生的多醣體(polysaccharide)或生物膜(biofilm)，容易影響感應式脫水控制系統，如Gambro及Baxter。而碳酸鈣結晶，則容易影響機械式脫水控制系統，如Hospal,CobeCentry3,Fresenius4008,Althin1000,及Toray。4.透析機外表消毒﹕班與班之間，都要用漂白水0.5%擦拭透析機外表一次，尤是是轉鈕及按鍵之處，更要注意擦乾靜。以防止血液微粒污染，致使肝炎病毒到處傳播。漂白水消毒過後，再用一般清潔劑擦乾淨。一般市面上所賣的漂白水，大約在5%左右。範例一、消毒劑漂白水或過醋酸殘留在透析機的透析液管路中。在透析一開始時，當血液一流過透析器，在靜脈流路端的血液顏色突然變成黑色，甚至產生許多泡沫狀物，病人甚至呼吸困難及休克。此時的處理應該如何﹖處理方式﹕宜馬上停止透析Bypas