基本介紹
人工腎是一種替代腎臟功能的裝置,主要用於治療腎功能衰竭和尿毒症。它將血液引出體外利用透析、過濾、吸附、膜分離等原理排除體內過剩的含氮化合物,新陳代謝產物或逾量藥物等,調節電解質平衡,然後再將淨化的血液引回體內。亦有利用人體的生物膜(如腹膜)進行血液淨化。它是目前臨床廣泛套用、療效顯著的一種人工器官。就慢性腎炎和晚期尿毒症的治療效果而言,其五年生存率已達70~80%,其中約有一半患者還能部分恢復勞動力。由於上述成就,人工腎的治療範圍逐步擴大,並進入免疫性疾病的治療領域,受到各方面的重視,成為人工器官研究最活躍的領域之一。發展歷史
早在19世紀中葉,就有人設法用透析法除去血液中的尿素,因未找到合適的半透膜未獲成功。1913年Abel等用火棉膠膜製成管狀透析裝置進行動物透析實驗;1943年Kolf等首次將轉鼓型人工腎套用於臨床並獲得成功,開創了人工腎治療腎衰竭患者的歷史;1960年Kill研製平板型人工腎;1966年Steward研製空心纖維人工腎臨床套用成功。進入70年代以來,透析器向小型化方面發展。
近年來開發的新的人工腎技術主要包括血液濾過、血液灌流和腹膜透析。
走近血液透析—人工腎
細胞膜和其他生物膜都有選擇透過性,即生物膜讓水分子自由通過,一些小分子也可以通過,而其他離子、小分子和大分子則不能通過。因為生物膜的這個特性,人體血液中一部分代謝終產物通過腎臟形成尿液而排出體外。在腎臟病變不能正常行使功能時,體內代謝的廢物或毒素不能及時排出而出現各種疾病,醫藥上用人工合成的膜材料—透析型人工腎代替病變腎臟行使功能。血液透析俗稱“人工腎”,是用人工方法模仿人體腎小球的濾過作用,在體外循環中清除人體血液內過剩的含氮化合物、新陳代謝產物或逾量藥物等,調節水和電解質平衡的一種血液透析裝置。
透析原理:
人工腎的核心部分是一種用高分子材料(稱為膜材料)製成的透析器,這種膜材料具有半通透特性,可代替腎小球實現其毛細血管壁的濾過功能,達到血液淨化的目的。如下圖:其中的膜性管道相當於腎小球,透析箱相當於腎小囊,加熱的溫度是37.5℃。人工腎是套用的膜分離技術原理,用半透膜將引出人體外的血液與專門配製的透析液隔開,由於血液和透析液所含溶質濃度的不同及其所形成的滲透濃度差,使包含代謝產物的溶質(如尿素、肌肝、尿酸、以及廢物硫酸鹽、酚和過剩離子Na、K、Cl)在濃度梯度的驅動下,從濃度高的血液一側,通過半透膜向濃度低的透析液一側移動(稱為彌散作用);而水分子則從滲透濃度低的一側向濃度高的一側轉移(稱為滲透作用),最終實現動態平衡,達到清除人體代謝廢物和糾正水、電解質和酸鹼平衡的治療目的。
透析過程(見上圖):
透析開始時,將血液從患者臂部或腿部的血管通路導入動脈管道、去泡器(血泵),到達透析器。患者的血液在膜性管道中向一側流動,透析液在膜性管道外向相反方向流動。血液和透析液藉助於透析器內的半透膜進行逆流交換,交換後的透析液進入廢液槽被棄去,而被“淨化”的血液經過去泡器、靜脈管道從靜脈血管通路重新輸入患者體內,以達到“清洗”的目的。由於在半透膜兩側的血液和透析液具有不同的濃度,濃度高的一側的溶質可向低的一側移動,且膜內外物質移動的速度與其濃度差成正比。如尿毒症時的毒素,僅存在於膜內血液中,不存在於透析液中。透析開始階段,濃度差最大,透析速度也最快,隨著血中尿毒素濃度的下降,透析後期,尿毒素向膜外移動的速度也漸緩慢。透析液中各種電解質的濃度應與正常血液中電解質的含量相仿,這樣才可使血中缺乏的得到補充,多餘的則向膜外移動。但是,希望較快從血中移除的物質(如鉀),則可在透析液中保持一較低濃度;希望每次透析得到稍稍補充的物質(如鈣),則可使透析液中鈣的濃度略高於血中的游離鈣值。一般為了防止某些鹽類等有用的物質隨著廢物離開血液,透析液中的酸鹼度和滲透壓應與血液中的基本相同。在血液透析過程中為防止血液在透析器等體外管道中凝集,臨床常用肝素做抗凝劑,肝素靜脈注射後5分鐘可產生全身抗凝作用,4~6小時排盡。