血液透析原理及不同透析方式的选择

1、内容提要内容提要 血液透析治疗的原理血液透析治疗的原理 不同透析膜效果的评价不同透析膜效果的评价 不同血液透析方式的比较不同血液透析方式的比较 血液透析基本原理血液透析基本原理 溶质清除机制溶质清除机制 弥散弥散diffusion 溶质浓度梯度溶质浓度梯度成正比成正比 溶质分子大小溶质分子大小成反比成反比 对流对流convectconvection 随溶剂的跨膜运动而转运随溶剂的跨膜运动而转运 溶质分子大小成反比溶质分子大小成反比 超滤率及筛系数决定转运速率超滤率及筛系数决定转运速率 吸附吸附absorption 水份清除机制水份清除机制 超滤系数超滤系数Kuf 跨膜压跨膜压(TMP)(TMP

2、) positive pressurenegative pressure Ultrafiltration: The movement of fluid through a membrane caused by a pressure gradient. Ultrafiltration （超滤）（超滤） Diffusion: The movement of solutes from a higher to a lower solute concentration area. Diffusion （弥散） Convection: The movement of solutes with a wate

3、r-flow, “solvent drag”, e.g., the movement of membrane-permeable solutes with ultrafiltered water. Convection （对流对流） 血液透析面对的尿毒症毒素 欧洲尿毒症毒素工作组欧洲尿毒症毒素工作组(European Uremic Toxin Work Group, EUTox) 溶质种类溶质种类分子量分子量是否与蛋白结合是否与蛋白结合 至少已鉴定种数至少已鉴定种数 小分子溶质小分子溶质500Da否否68 中大分子溶质中大分子溶质500Da65,000Da否否22 小分子蛋白结小分子蛋白结 合

4、类溶质合类溶质 500Da是是25 PiorryPiorry、 HeritierHeritier 尿毒症概念尿毒症概念 18401840年年 至少至少100100 余种毒余种毒 素素 尿毒症症状尿毒症症状 机体代谢紊乱机体代谢紊乱 细胞与组织器官细胞与组织器官 结构损伤与功能结构损伤与功能 失常失常 尿毒症毒素与血液透析并发症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 2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

5、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尿毒症毒素与并发症 Water permeability Solute permeability Biocompatibility Material/Polymer Regenerated cellulose Modified cellulose Synthetic Low- fluxKuf 15 ml/mmHghr For small solute KoA e.g. BUNScrUA For larger solute SC e.g. 2-MG Qualitative measur

6、es 内容提要内容提要 血液透析治疗的原理血液透析治疗的原理 不同透析膜效果的评价不同透析膜效果的评价 不同血液透析方式的比较不同血液透析方式的比较 透析技术发展历程透析技术发展历程 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 u1960s、1970s u体积大、功能弱体积大、功能弱 u1980s，代表：铜纺膜；，代表：铜纺膜； u1990s，代表：血纺膜；，代表：血纺膜； u2000s，代表：，代表：PS聚砜、聚砜、PES聚醚砜；聚醚砜； u生物安全、高效、中分子毒素清除生物安全、高效、中分子毒素清除 透析膜种类（一）透析膜种类（一） 纤维素膜纤维素膜 纤维二碳糖纤维二碳

7、糖 表面存在羟基表面存在羟基 改良的纤维素膜改良的纤维素膜 以不同基团取代羟基以不同基团取代羟基 合成膜合成膜 高分子人工聚合成的透析膜高分子人工聚合成的透析膜 透析膜种类（二）透析膜种类（二） 硝化纤维素，火棉胶（硝化纤维素，火棉胶（Nitrocellulose，NC ） 铜氨纤维素，铜仿膜（铜氨纤维素，铜仿膜（Cuprophan ，Cu ） 血仿膜（血仿膜（Hemophan，HE） 醋酸纤维素（醋酸纤维素（Cellulose acetate ，CA） 三醋酸纤维素（三醋酸纤维素（Cellulose triacetate ，CTA） 透析膜种类（三）透析膜种类（三） 聚丙烯腈（聚丙烯腈（Po

8、lyacrylonitrile ，PAN或或AN69) 聚乙烯聚乙烯(polyethylene ，PE) 聚乙烯醇聚乙烯醇(Ethylene-vinylalcohol copolymer ，EVAL) 聚碳酸酯（聚碳酸酯（Polycarbonate ，PC） 聚酰胺聚酰胺（Polyamide ，PA, Nylon ) 聚甲基丙烯酸甲酯（聚甲基丙烯酸甲酯（polypethyl methacrylate，PMMA） 聚砜聚砜 （polysulphone ,PS） 聚醚砜膜（聚醚砜膜（olyethersulfone，PES ） 透析膜种类（四）透析膜种类（四） 多粘菌素多粘菌素B修饰透析膜修饰透析膜

9、 维生素维生素E修饰透析膜修饰透析膜 肝素修饰透析膜肝素修饰透析膜 生物膜生物膜 透析膜种类（五）透析膜种类（五） 一种透析膜可由多种化学物质组成一种透析膜可由多种化学物质组成 Polyflux 14L 多芳基砜醚多芳基砜醚(PAES) ；聚乙烯基吡咯啉酮；聚乙烯基吡咯啉酮 (PVP) ；聚酰胺；聚酰胺(PA) POLYFLUXPOLYFLUXTM TM 膜 膜材材完完美的把各种美的把各种聚合膜材料混合聚合膜材料混合 把各自的优点相互结合提升把各自的优点相互结合提升 疏水性疏水性聚合材料聚合材料 增加生物相容性增加生物相容性 增加增加内毒素内毒素抵抗力抵抗力 疏水性疏水性聚合材料聚合材料 抗高

10、温抗高温 增加材料稳定性增加材料稳定性 親水性親水性聚合材料聚合材料 高超滤性能高超滤性能 PolyfluxPolyfluxTM TM 空纤 空纤 - 3 - 3层构造层构造 X 20.000 X 80.000 1 m 100 m 250 nm X 20.000 X 80.000 1 m 100 m 250 nm 内层内层 - - 选择性选择性清除清除层层 ( (皮层皮层) ) - - 狭窄孔徑狭窄孔徑 - - 分離血液分離血液/ /透析液层透析液层 - 0.1-0.5 m- 0.1-0.5 m 中间层中间层 - - 结构稳定层结构稳定层 - - 支撑作用支撑作用 - 25 m- 25 m 外

11、层外层 - - 指状结构层指状结构层 - - 大片段空间大片段空间层层 - - 极低扩散阻力极低扩散阻力 - 4045 m- 4045 m 更有效和更稳定的清除特性更有效和更稳定的清除特性：主要透过主要透过 皮层皮层/指状结构指状结构 达成达成 内毒素阻隔能内毒素阻隔能力力主要透过主要透过：不对称结构不对称结构/ /疏水疏水性性吸附吸附性性能能达成达成 增强性能增强性能 PUREMA H 膜结构膜结构 (三层三层) 电子显微镜扫描图电子显微镜扫描图 = 5 nm= 100 nm= 10 nm 30 m PES与与PS的比较的比较 没有液体流过的区域没有液体流过的区域 透析器中透析液室流体分布不

12、均匀的原因透析器中透析液室流体分布不均匀的原因 液体流液体流 为什么空纤似乎排列不整齐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（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，单位为定脱水量，单位为ml/h.mmHg 低通量透析器超滤系数多为低通量透析器超滤系数多为10 ml/h.m

13、mHg以下以下 高通量透析器超滤系数多为高通量透析器超滤系数多为20ml/h.mmHg以上以上 透析器对中小分子溶质的清除透析器对中小分子溶质的清除 清除率（清除率（K K）是指在特定血流，透析液流速条件下，透）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：物质交换能力的一项指标，单位：ml/minml/min 评价透析器对小分子物质清除率的指标：尿素（分子评价透析器对小分子物质清除率的指标：尿素（分子 量量6060）、肌酐（分子量）、肌酐（分子量113113） 评价透析器对中分

14、子物质清除率的指标：维生素评价透析器对中分子物质清除率的指标：维生素B12B12 （分子量（分子量13351335）、）、2-2-微球蛋白（分子量微球蛋白（分子量1180011800） 尿素 肌酐 磷酸盐 维他命B12 SYNPHAN LF100: 体外清除率体外清除率 （1.25m2，未消毒），未消毒） SYNPHAN(R) LF100 Qb200 Qb 400 Qb200 Qb 400 F6 清除率（ml/min） 050100150200250300 In vitro study Membrana (1999) 透析器对中大分子溶质的清除透析器对中大分子溶质的清除 膜的筛选系数膜的筛选系

15、数 S=Ca/Cb Ca：超滤液中的溶质浓度超滤液中的溶质浓度 CbCb：血中的溶质浓度：血中的溶质浓度 如何清除大分子及与蛋白结合的溶质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）吸附（非选择性或选择性） 血浆置换（一级膜或二级膜）血浆置换（一级膜或二级膜） 使小分子与血浆白蛋白分离使小分子与血浆白蛋白分离清除小分子清除小分子 吸附和分离吸附和分离 MARS 内容提要内容提要 血液透析治疗的原理血液透析治疗的原理 不同透析膜效果的评价不同透析膜效果的评价 不同血液透析方式的比较不同血液透析方式的比较 continuous ambulatory peritoneal dialys

16、is (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

17、vono-venous hemodialysis (CVVHD) continuous veno-venous high-flux dialysis (CVVHFD) continuous vono-venous hemodiafiltration (CVVHDF) continuous intermittent intermittent peritoneal dialysis (IPD) hemoperfusion (HP) hemoconcentration plasmapheresis hemodialysis (HD) hemofiltration (HF) hemodiafiltra

18、tion (HDF) 水分迅速减少水分迅速减少 组织器官血供障碍组织器官血供障碍 血浆渗量骤然下降血浆渗量骤然下降 血压不平稳或诱发肺水肿血压不平稳或诱发肺水肿 生理代偿机制生理代偿机制 加重或诱发心衰加重或诱发心衰 血血/膜反应膜反应 SIRS IRRTIRRT对血流动力学影响对血流动力学影响 CRRT与IRRT比较 无需水处理无需水处理 改善心血管稳定性改善心血管稳定性 维持脑灌注维持脑灌注 控制高分解代谢控制高分解代谢 维持水电解质和酸碱平衡维持水电解质和酸碱平衡 为营养支持创造条件为营养支持创造条件 重症重症ARF首选首选CRRT H2Owater soluble molecules

19、B B D B D mmHgB B F,D low-flux Filter high-flux or Filter mmHg B mmHg mmHg F D mmHgmmHg HF HD HDF Kidney 104 2-MG C3a、 、C5a IT-1 TNF Vit. B12 LipidA Bun Cr UA clearance ml/min 120 80 40 0 10 103 10 2 0 MWDa 105 Alb Lps heparin A V PV PA D UF D BLD SAD heater low-flux Standard Surface 1.21.5 m2 QB 25

20、0 ml/min QD 500 ml/min TD 4 hr 高高效效血血液液透透析析 Surface 1.5 m2 QB 300400 ml/min QD 600800 ml/min TD 23 hr heparin A V PV PA D UF D BLD SAD heater high-flux 特点特点 高通量透析器高通量透析器 弥漫清除为主弥漫清除为主+对流对流 QB =250 ml/min QD =500 ml/min 不需要置换液不需要置换液 评价评价 elimination of a wide molecular range simpler and cheaper fresh

21、and purity dialysate fluid balance complicated systemic inflammatory response heparin A V PV PA 评价评价 good elimination of middle and large molecules good filtration complex machinery expensive fluid balance complicated 特点特点 高通量透析器或滤过器高通量透析器或滤过器 对流清除为主对流清除为主 QB =250 ml/min Qi =250 ml/min QD .= 500 ml/min Qi 4hrs U.F. 0.05Wt Targe:Kt/ V1.2 nPCR1.1g/day TAC=250 ml/min QD =500 ml/min 不需要