2 血液透析原理及不同透析方式的选择

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﹚跨膜压(TMP)positivepressurenegativepressureUltrafiltration:Themovementoffluidthroughamembranecausedbyapressuregradient.Ultrafiltration（超滤）通过超滤机制稳定的控制水平衡Diffusion:Themovementofsolutesfromahighertoalowersoluteconcentrationarea.Diffusion（弥散）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:Themovementofsoluteswithawater-flow,“solventdrag”,e.g.,themovementofmembrane-permeablesoluteswithultrafilteredwater.Convection（对流）•HF通过对流机制稳定的控制水平衡•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－－欧洲尿毒症毒素工作组(EuropeanUremicToxinWorkGroup,EUTox)溶质种类分子量是否与蛋白结合至少已鉴定种数小分子溶质500Da否68中大分子溶质500Da～65,000Da否22小分子蛋白结合类溶质500Da是25Piorry、Heritier尿毒症概念1840年至少100余种毒素尿毒症症状机体代谢紊乱细胞与组织器官结构损伤与功能失常尿毒症毒素与血液透析并发症尿毒症毒素名称主要相关并发症甲状旁腺激素PTH肾性骨病，异位钙化β2微球蛋白淀粉样变及腕管综合症瘦素营养不良氧化蛋白产物动脉粥样硬化终末期糖基化产物淀粉样变及动脉粥样硬化同型半胱氨酸心血管并发症肾素、血管紧张素顽固性高血压白细胞介素1，6全身微炎症状态甲酚、对甲酚肝细胞毒性吲哚肾小球硬化马尿酸胰岛素抵抗、糖耐量异常尿毒症毒素与并发症ClassificationofartificialmembranesusedforbloodpurificationtherapyWaterpermeabilitySolutepermeabilityBiocompatibilityMaterial/PolymerRegeneratedcelluloseModifiedcelluloseSyntheticLow-flux﹙Kuf15ml/mmHg·hr﹚High-flux﹙Kuf15ml/mmHg·hr﹚Forsmallsolute→KoA﹙e.g.BUN﹑Scr﹑UA﹚Forlargersolute→SC﹙e.g.β2-MG﹚Qualitativemeasures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纤维素膜衍生纤维素膜合成膜空心纤维透析器1960s、1970s体积大、功能弱1980s，代表：铜纺膜；1990s，代表：血纺膜；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）•醋酸纤维素（Celluloseacetate，CA）•三醋酸纤维素（Cellulosetriacetate，CTA）透析膜种类（三）•聚丙烯腈（Polyacrylonitrile，PAN或AN69)•聚乙烯(polyethylene，PE)•聚乙烯醇(Ethylene-vinylalcoholcopolymer，EVAL)•聚碳酸酯（Polycarbonate，PC）•聚酰胺（Polyamide，PA,Nylon)•聚甲基丙烯酸甲酯（polypethylmethacrylate，PMMA）•聚砜（polysulphone,PS）•聚醚砜膜（olyethersulfone，PES）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Polyflux14L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PA聚胺(Polyamide)膜表面材质疏水性聚合材料增加生物相容性增加内毒素抵抗力PAES聚碸(Polyaryl-Ether-Sulfone)主要膜结构材质疏水性聚合材料抗高温增加材料稳定性PVP(聚乙烯吡咯啉酮)次膜结构材质親水性聚合材料高超滤性能PolyfluxTM空纤-3层构造X20.000X80.0001µm100µm250nmX20.000X80.0001µm100µm250nm•内层-选择性清除层(皮层)-狭窄孔徑-分離血液/透析液层-0.1-0.5µm•中间层-结构稳定层-支撑作用-2–5µm•外层-指状结构层-大片段空间层-极低扩散阻力-40–45µm•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增强性能PUREMA®H膜结构(三层)电子显微镜扫描图=5nm=100nm=10nm30µmPES与PS的比较没有液体流过的区域透析器中透析液室流体分布不均匀的原因液体流为什么空纤似乎排列不整齐集聚分流无透析液流DialyzerwithoutP.E.T.®DialyzerwithP.E.T.®Laukemper-Ostendorfetetal,JMembrSci;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10ml/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）、β2-微球蛋白（分子量11800）尿素肌酐磷酸盐维他命B12SYNPHAN®LF100:体外清除率（1.25m2，未消毒）SYNPHAN(R)LF100Qb200Qb400Qb200Qb400F6清除率（ml/min）050100150200250300InvitrostudyMembrana(1999)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•不同透析膜效果的评价•不同血液透析方式的比较•continuousambulatoryperitonealdialysis(CAPD)•continuouscyclicalperitonealdialysis(CCPD)•slowcontinuousultrafiltration(SCUF)•continuousarterio-venoushemofiltration(CAVH)•continuousarterio-venoushemodialysis(CAVHD)•continuousarterio-venoushemodiafiltration(CAVHDF)•continuousvono-venoushemofiltration(CVVH)•continuousvono-venoushemodialysis(CVVHD)•continuousveno-venoushigh-fluxdialysis(CVVHFD)•continuousvono-venoushemodiafiltration(CVVHDF)continuousintermittent•intermittentperitonealdialysis(IPD)•hemoperfusion(HP)•hemoconcentration•plasmapheresis•hemodialysis(HD)•hemofiltration(HF)•hemodiafiltration(HDF)水分迅速减少组织器官血供障碍血浆渗量骤然下降血压不平稳或诱发肺水肿生理代偿机制加重或诱发心衰血/膜反应SIRSIRRT对血流动力学影响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•为营养支持创造条件•重症ARF首选CRRTH2OwatersolublemoleculesBBDBDmmHgBBF,Dlow-fluxFiltermmHgBmmHgmmHgFDmmHgmmHgHFHDHDFKidney104ß2-MGC3a、C5aIT-1TNFVit.B12LipidABunCrUAclearance﹙ml/min﹚12080400101031020MW﹙Da﹚105AlbLpsheparinAVPVPADUFDBLDSADheaterlow-fluxStandardSurface1.2～1.5m2QB250ml/minQD500ml/minTD4hr高效血液透析Surface1.5m2QB300～400ml/minQD600～800ml/minTD2～3hrheparinAVPVPADUFDBLDSADheaterhigh-flux特点高通量透析器弥漫清除为主+对流QB=250ml/minQD=500ml/min不需要置换液评价eliminationofawidemolecularrangesimplerandcheaperfreshandpuritydialysatefluidbalancecomplicatedsystemicinflammatoryresponseheparinAVPVPA评价goodeliminationofmiddleandlargemoleculesgoodfiltrationcomplexmachineryexpensivefluidbalancecomplicated特点高通量透析器或滤过器对流清除为主QB=250ml/minQi5000ml/hrUFBLDSADRheaterRheaterheparinVVPVPADUFDBLDSAD特点高通量透析器对流+弥散清除为主QB=250ml/minQD.=500ml/minQi5000ml/hr评价goodeliminationofsmallandlargemoleculesincredsehaemodynamicstabilitybestbiologicalcompatabilitycomplexmachinerywithon-linepreparationofsub.derivedfromdialysateexpensive