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第13章 重症血液净化技术
重症血液净化(critical care blood purification,CCBP)是涉及血液净化治疗的多个专业学科与重症医学之间的交叉学科,它是将各个专业学科理论、血液净化技术与重症医学的救治理论和监测技术有机结合起来,研究如何使用各种不同的血液净化技术来治疗重症疾病、改善重症患者预后的一门科学。重症血液净化技术是重症医学常用的一种治疗方法,它是把重症患者的血液引出身体外并通过一种或几种净化装置,除去多余的水分和(或)某些致病物质,实现容量平衡和内环境稳定,从而达到治疗疾病和改善预后的目的。重症血液净化技术虽然源于肾脏替代治疗(RRT),但又有别于传统的肾脏替代治疗,在其不断发展和成长过程中,逐渐烙上了重症医学的理念和特征。重症血液净化治疗的范围已远远超过了肾脏病领域,成为各种重症救治中的重要支持技术。
常见的重症血液净化技术包括:连续性肾脏替代治疗(CRRT)、血液灌流、血浆吸附、血浆置换、双重血浆置换、联合血浆滤过吸附以及一些人工肝技术。其中CRRT是重症患者最常用到和最重要的血液净化技术,成为重症血液净化技术的基石。为了方便学习和培训,我们将由单一原理或技术构成的血液净化技术称之为基本技术,如血液透析、血液滤过、血液灌流、单重血浆置换等;而将不同原理或不同方式的技术组合或杂合在一起的复合血液净化技术称为集成技术。常用的集成血液净化技术包括连续性静静脉血液透析滤过(CVVHDF)、维持低效每日透析(SLEDD)、血液灌流+CRRT、血浆吸附(PP)、联合血浆滤过吸附(CPFA)、双重血浆置换(DFPP)以及一些高级人工肝技术。
本章我们对重症血液净化技术的分类、重症血液净化基础、连续性肾脏替代治疗和集成血液净化技术分别进行介绍。
第一节 重症血液净化技术的分类
重症血液净化技术是重症医学常用的一种治疗方法,它是把重症患者的血液引出身体外并通过一种或几种净化装置,除去多余的水分和(或)某些致病物质,重建并维持容量平衡和内环境稳态,从而达到治疗重症疾病和改善预后的目的。
我们可以将重症血液净化技术分别按照治疗目的、血液净化原理和形式、治疗的连续性、技术的复杂程度及体外血液循环的动力进行分类。
一、按治疗目的分类
1.肾脏替代治疗(RRT)/肾脏支持技术
这是最常用到的重症血液净化技术。在1977年Kramer发明连续性动静脉血液滤过之前,人们采用血液透析技术(IHD)或腹膜透析技术(PD)来治疗急性肾衰竭。在1980年之后,连续性肾脏替代治疗(CRRT)技术不断完善,逐渐成为治疗重症急性肾损伤的主要治疗方式,而IHD主要用在治疗慢性尿毒症患者的肾脏替代治疗。目前急性肾损伤的治疗理念已经从肾脏替代转变为肾脏支持,并从单一的肾脏替代转变为对全身的器官支持(multi-organ support therapy,MOST)。因此,我们在重症AKI的血液净化治疗方式、时机等方面都有别于传统的肾脏替代技术。CRRT与IHD相比,在血流动力学及渗透压改变方面有明显的优势,因此更加适合血流动力学不稳定或合并脑水肿的重症AKI患者。由于CRRT要求相对较高,近年来,有一些研究表明,用SLEDD来治疗重症AKI患者可以减少花费和持续抗凝引起的并发症,并降低医护人员的工作量。
2.人工肝技术
除了AKI之外,ICU也会经常收治一些急性肝损伤/急性肝衰竭的患者。这类患者所需的血液净化技术不完全与RRT相同。肝衰竭时除了有小分子的代谢产物蓄积外,还会有较多与蛋白结合的毒素和代谢产物蓄积。因此,人工肝技术当中,除了有能去除小分子毒素的透析/血液滤过技术,还应该包含能去除与蛋白结合毒素的血液净化技术,如:血浆置换、吸附技术、白蛋白透析技术等。目前,在发达地区和国家,常采用将上述技术集成在一起的技术来治疗急性肝衰竭,如分子吸附再循环系统(MARS)、成分血浆分离吸附技术(FPSA,如Prometheus系统)。但由于上述设备成本较高,单次治疗费用也很昂贵,我国大多数ICU尚不具备做这种人工肝的条件,可根据患者病情灵活选用CRRT、血浆置换、胆红素吸附等单一技术组合的方式进行人工肝治疗。而且并非所有肝衰竭患者都适合做MARS或Prometheus治疗,对于凝血功能极差的肝衰竭患者,应该首先考虑血浆置换治疗或血浆透析滤过治疗(PDF)。对于单纯高胆红素血症的肝损伤患者,行胆红素吸附治疗即可,没必要做更加复杂的人工肝技术。
3.中毒相关的血液净化技术
药物或毒物中毒也是ICU经常会遇到的疾病。除了催吐、洗胃、导泻、利尿等常规治疗外,血液净化治疗在中毒的救治中起关键作用。血液灌流、血液透析及CRRT是中毒救治常用的血液净化技术。血液透析技术或CRRT技术主要用于与蛋白结合率较低的水溶性药物或毒物中毒;而血液灌流技术可用于与蛋白结合率高或脂溶性的药物或毒物中毒。此外,血浆置换、血浆吸附或血浆透析滤过等技术也可用于与蛋白结合率高或脂溶性药物或毒物中毒。
4.免疫相关的血液净化技术
很多疾病的发病与抗体或免疫复合物相关,如重症肌无力、吉兰-巴雷综合征、系统性红斑狼疮、脏器移植后的免疫排斥反应等。这些疾病的治疗方法主要有激素、免疫抑制剂或免疫球蛋白等;对于药物治疗无效的患者,可以考虑采用血液净化治疗清除致病性抗体或免疫复合物。由于抗体/免疫复合物的分子量一般较大,如:IgG在16万道尔顿,IgM在96万道尔顿,血液透析技术和CRRT无法清除,常需要采用免疫吸附、双重血浆置换或单重血浆置换技术来进行治疗。
5.脓毒症相关的血液净化技术
脓毒症(sepsis)是致病微生物侵入人体,引起炎性细胞因子大量释放,产生细胞因子风暴,从而导致细胞和器官功能损伤的病理过程。由于严重脓毒症和感染性休克的死亡率较高,除采用抗生素、早期集束化治疗外,近十多年来,人们一直热衷于尝试用血液净化的方法来治疗脓毒症。很多小型的研究提示CRRT,特别是高容量CRRT能够清除脓毒症时的炎性细胞因子,改善血流动力学。而最近的一项多中心RCT的结果提示高容量血液滤过并不能改善感染性休克患者的预后。该研究阴性结果的原因可能在于高容量血液滤过引起抗生素、营养素、维生素和微量元素等的过度消耗;另一方面,单纯对流模式清除细胞因子的能力有限,分子量在3万道尔顿以上的细胞因子和内毒素在该模式下清除得很少。因此,目前人们研究的热点转向以吸附为主的血液净化方式或CRRT联合吸附的方式。虽然也有阴性的研究结果,目前多数内毒素吸附的研究报道提示内毒素吸附治疗能够改善感染性休克患者的血流动力学和预后。此外,有研究表明,改善CRRT膜的吸附性能,或在CRRT管路上串联血浆吸附(即CPFA)可能会增加细胞因子的清除,从而改善预后。
6.降脂技术
高脂血症胰腺炎是急性重症胰腺炎中的一种,这类患者血中的甘油三酯一般高于正常5~10倍甚至更多,降脂药物往往不能迅速使血脂水平降到较低水平,常常需要采用血液净化的方法进行降脂治疗。由于低密度脂蛋白和乳糜微粒的分子量在数十万至数百万道尔顿以上,CRRT和血液透析无法有效降脂,临床可采用血浆置换或专门的吸附技术对血脂进行清除。
起初人们采用普通单重血浆置换技术清除血脂,但由于血浆置换是非选择性地清除血浆中的所有成分,需要大量的外源性血浆进行补充,目前越来越多地被其他方法所替代。DFPP可以看做是一种部分血浆置换,只清除包括脂蛋白在内的大分子血浆蛋白,而将白蛋白等小分子血浆蛋白还回体内,可以大大减少所需的外源性血浆,甚至不需要外源性血浆,是目前临床上比较受欢迎的一种降脂方法。还有几种高选择性的血液净化降脂技术,包括利用抗LDL或Lp(a)抗体的免疫吸附法(IA);硫酸右旋糖酐纤维素吸附系统(DSA);肝素介导体外低密度脂蛋白沉淀系统(HELP);全血灌注聚丙烯酰胺脂蛋白吸附法(DALI)等,可以根据具体情况选用。
二、按血液净化的原理和形式分类
1.血液滤过技术
血液滤过技术主要利用对流原理清除溶质,即依靠膜两侧的压力差,使溶质从压力高的一侧向压力低的一侧流动。血液滤过清除的溶质大小取决于所采用的血滤器/透析器的膜的孔径大小,主要清除小于其标称的截留分子量的溶质。血液滤过器膜的截留分子量一般在3万道尔顿左右;而血液透析膜的截留分子量一般<5000道尔顿;高通量透析器膜的截留分子量介于上述两者之间;高截留分子量膜能清除的溶质可达5万道尔顿以上或更高。以血液滤过为主要工作方式的治疗技术有CRRT中的连续静静脉血液滤过(CVVH),也称作连续性血液滤过(CHF)、缓慢持续超滤(SCUF)等。CRRT中的连续静静脉血液透析滤过(CVVHDF),也称连续性血液透析滤过(CHDF),及间歇性血液透析(IHD)治疗中的血液透析滤过(HDF)也都用到血液滤过技术。
2.血液透析技术
血液透析技术主要利用弥散原理清除溶质,即依靠膜两侧的浓度差,使溶质从浓度高的一侧向浓度低的一侧流动。血液透析所能清除的溶质大小也取决于所采用的血滤器/透析器的膜的截留分子量。以血液透析为主要工作方式的治疗技术有间歇性血液透析(IHD)、维持低效每日透析(SLEDD)、CRRT中的连续静静脉血液透析(CVVHD),也称连续性血液透析(CHD)等。CRRT中的连续静静脉血液透析滤过(CVVHDF),也称连续性血液透析滤过(CHDF)、及间歇性血液透析(IHD)治疗中的血液透析滤过(HDF)也都用到血液透析技术。此外,还有一些广义的透析技术,如人工肝技术中的白蛋白透析技术可以看做是一种白蛋白辅助的特殊的透析技术,用来清除与白蛋白结合的溶质;ECMO和ECCO 2R可以看做是针对气体溶质O 2和CO 2的透析技术,用来改善机体氧合和清除CO 2。
3.灌流/吸附技术
灌流/吸附技术主要利用吸附技术来清除溶质。非特异性吸附技术所能清除的溶质范围比较广,包括大中小分子,其中以中分子溶质为主,对于黏附性较强的大分子或带有苯环的小分子溶质(如百草枯)也有较强的吸附作用。免疫吸附是利用抗原抗体反应或特殊的理化性质将某种特定溶质吸附到吸附柱载体上的高选择性特异性吸附。以吸附为主要工作方式的血液净化技术包括血液灌流(HP)、血浆灌流吸附(PAP)和免疫吸附(IA)等。很多集成技术中均含有吸附技术,如联合血浆滤过吸附(CPFA)、MARS、FPSA、HP+CRRT 等。CRRT滤膜或IHD透析膜也有一定的吸附作用,但若利用其吸附作用来清除溶质,吸附饱和后,膜的对流和弥散功能将明显下降。
4.血浆分离技术/血浆成分分离技术
血浆分离技术是指用血浆分离器将血浆从血中分离出来的技术;而血浆成分分离技术是用血浆成分分离器进一步将血浆中的大分子蛋白与小分子蛋白分离开来的技术。从本质上来讲血浆分离技术和血浆成分分离技术均利用了对流的清除原理,只不过其清除/分离的溶质为分子量较大的血浆蛋白。血浆置换、血浆吸附等治疗中均含有血浆分离技术;FPSA、白蛋白置换、PDF等治疗中均含有血浆成分分离技术;而DFPP治疗中既有血浆分离技术,又有血浆成分分离技术。
三、按治疗的连续性分类
1.连续性技术
连续性技术一般指治疗持续时间超过24小时,主要指CRRT。CRRT包括 SCUF、CVVH、CVVHDF和CVVHD四种模式。重症患者常并发急性肾损伤,由于CRRT具有血流动力学稳定、对内环境影响小等优点,目前成为重症AKI患者肾脏替代治疗的主要方法。可以说CRRT是重症血液净化技术的基石,重症医学科医护人员应该像使用呼吸机一样完全掌握这种血液净化技术,根据患者病情选择恰当的CRRT模式、时机和剂量,学会制订个体化的血液净化方案。
连续性技术在实施过程中若发生中断,如滤器凝血,在需要CRRT的原发疾病没有解除的情况下,应更换管路和滤器继续进行治疗。但如果病情允许,连续性技术应及时转换成间歇性技术,以节约成本和花费。
2.间歇性技术
间歇性技术一般一次治疗数小时,如IHD每次治疗3~4个小时;SLEDD每次治疗8~12小时;血液灌流每次2个小时左右;血浆吸附/免疫吸附每次2~4个小时;血浆置换每次2个小时左右;双重血浆置换每次2~5个小时;MARS、FPSA、CPFA每次7~8小时。
也有一些治疗既包含连续性技术,也包含间歇性技术,如HP+CRRT、CRRT+血浆置换等。两种技术可以序贯进行,也可以串联在一起同时进行。
四、按技术的复杂程度分类
1.基本技术
基本血液净化技术是由单一原理或技术构成的,相对简单和容易实施。如血液透析技术(IHD或CVVHD)、血液滤过技术(SCUF或CVVH)、血液灌流技术(HP)、单重血浆置换技术(PE)等。
2.集成技术
由于重症疾病的复杂性和多因性,单纯使用一种血液净化方式有时达不到治疗效果。随着血液净化技术的不断发展,出现了将两种或两种以上血液净化方式用于同一个患者身上的治疗方法,即集成血液净化技术。集成血液净化技术是在血液滤过、血液透析、血液灌流、血浆置换等单一技术的基础上,将不同原理或不同方式的技术组合或杂合在一起的复合血液净化技术。常用的集成技术包括维持低效每日透析、CVVHDF、血液灌流+CRRT、血浆吸附、联合血浆滤过吸附、双重血浆置换以及血浆透析滤过(plasma diafiltration,PDF)、分子吸附再循环系统(MARS)、成分血浆分离吸附技术(FPSA)等人工肝技术,可用于急慢性肾衰竭、肝衰竭、各种毒物和药物中毒、高脂血症重症胰腺炎以及药物治疗无效的重症肌无力、吉兰-巴雷综合征、多发骨髓瘤、系统性红斑狼疮等重症患者。
五、按体外血液循环的动力分类
1.以患者动静脉压力差为动力
1977年,Kramer最先发明的CRRT为连续动静脉血液滤过(CAVH)。即在患者的动脉和静脉分别置管引血,以患者自身动静脉压力差作为动力,驱动血流经滤器进行过滤。Novalung也是以自身动静脉压力差作为动力的一种CO 2去除装置。由于动静脉压力差受到患者循环情况的影响,因此CAVH的滤过效率并不稳定。
2.以血泵为动力
由于以患者自身动静脉压力差为动力的血液净化方式受患者循环稳定性影响大,且不易调控,自1980年以来,逐渐被血泵所替代,转变为CVVH。随着技术的进一步发展,出现了集成血泵、滤出泵和补液泵等多个泵的性能先进的床旁CRRT机,可以根据治疗要求,精确调整治疗剂量和液体出入量,进一步提高了治疗的效率和安全性。
近年来随着重症医学的不断发展,重症血液净化技术在很多医院的重症患者抢救中从无到有,从生疏到熟练,取得了可喜的进步,成为我们救治重症患者的有力武器。但同时也应看到,重症血液净化技术在实施过程中还存在一些问题,包括时机、方式、抗凝、液体管理等方面,尚不够规范。随着对急性肾损伤及重症疾病研究的深入,重症血液净化的理念和技术必然会被更多的重症医学医师所掌握。它的广泛应用将会成为继机械通气之后,又一个能够明显改善危重患者预后的有效手段。
(杨荣利)
主要参考文献
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第二节 重症血液净化技术的基础
一、血液净化技术的原理
不同的血液净化技术利用不同的溶质清除方式来清除致病因子,常见的溶质清除方式包括弥散、对流和吸附,也有的血液净化技术同时利用几种原理来清除溶质。
1.弥散
弥散的动力来自半透膜两侧的溶质浓度差,可以透过半透膜的溶质从浓度高的一侧向浓度低的一侧移动,最终两侧浓度逐渐达到相等。血液透析主要通过弥散清除溶质。
弥散的速度主要取决于溶质分子自身的布朗运动,即分子的热运动。相同条件下布朗运动剧烈程度同分子的质量呈负相关,分子量越小,布朗运动越剧烈。因此,弥散机制更有利于小分子物质的清除。
2.对流
当半透膜两侧的液体存在压力差时,液体就会从压力高的一侧流向压力低的一侧,液体中的溶质也会随之穿过半透膜,这种溶质清除机制即为对流。半透膜两侧的压力差称为跨膜压,是对流的原动力。血液滤过主要凭借对流清除溶质。
对流溶质清除的动力来自跨膜压,影响对流机制溶质清除的因素有滤过膜的面积、跨膜压、筛选系数和血流量等。中分子量物质可凭借对流予以清除。
3.吸附
溶质分子可以通过正负电荷的相互作用或范德华力同半透膜发生吸附作用,为部分中大分子物质清除的重要途径之一。吸附作用与溶质分子的化学特性及半透膜表面积有关,而同溶质分子浓度无关。炎症介质、内毒素,部分药物和毒物可能通过滤膜的滤过和吸附两种机制清除。当吸附作用达到饱和后,清除效率也会随之下降。吸附作用达饱和的时间可能同溶质分子的特性和滤膜表面积有关。
二、透析器/滤器、灌流器、血浆分离器
透析器/滤器的基本结构有平板型和空心纤维型之分。在已有的三大类滤过膜中,纤维素膜价格低廉,但通量低、生物相容性较差,目前已基本不用;经过修饰的纤维素膜生物相容性略有改善,适用于慢性肾衰竭长期血液透析;合成膜不但生物相容性良好,而且具备高通量和高通透性特点,能最大化清除中分子物质,成为目前重症患者CRRT应用最多的膜材料。
高通量、生物相容性好的合成滤过膜应用是RRT技术的重要进展,因为滤过膜是RRT时物质交换的直接界面,是决定治疗效果和避免不良反应的关键因素。对滤过膜的要求主要包括以下几点:①无毒,无致热源,生物相容性好;②孔径均匀,有确切的截留分子量;③溶质通透性高,又能保留白蛋白;一般认为,超滤系数(Kuf)≥20ml/(mmHg·h),尿素清除率>100ml/L,β 2微球蛋白清除率>2.0ml/min的滤器为高通量滤器;④高分子材料制成,理化性能稳定,耐压强度高;目前常用的材料包括聚丙烯腈(PAN)、聚砜(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。
灌流器内含有很多由活性炭或树脂等吸附材料做成的吸附柱,这些吸附柱表面有很多吸附孔,可以吸附各种分子量的溶质。
血浆分离器的膜孔径较一般滤器大,可以将血浆与血细胞分离开来,达到血浆分离的目的。选择性血浆分离器的膜孔径介于血浆分离器和血滤器之间,用于双重滤过血浆置换。
三、重症血液净化的血管通路
建立和维持一个良好的血管通路是保证血液净化治疗顺利进行的基本条件。在临床实际工作中,重症血液净化的血管通路主要为临时中心静脉置管。透析使用的动静脉瘘一般不适合CRRT使用。
1953年,Seldinger采用了通过导丝经皮插入导管的方法进行动脉造影;1961年,Shaldon等首次用该技术进行动静脉置管,建立血液透析的血管通路。随着技术和导管材料的发展,Seldinger技术中心静脉置管临床应用越来越广泛。
1.导管的选择
导管有单腔导管、双腔导管和三腔导管三种类型。单腔导管通常需要穿刺两个不同的部位,通常情况下一个在动脉或中心静脉,另一个在周围静脉,不容易固定,限制患者的活动,因此目前较少使用。
双腔导管具有两个腔,呈同心圆型内外排列(采血腔包绕回血腔)或侧侧排列。导管尖端设计有数个小孔,采血腔开口在后,回血腔开口靠前,两者有一定的距离,以减少再循环,保证血液净化的充分性。导管置入的方向必须与静脉回流方向一致,否则会增加再循环。双腔导管仅有一个穿刺部位,减少了患者的痛苦,容易操作和固定,是一种安全、可靠的血管通路。
三腔导管具有三个腔,动静脉腔呈侧侧排列,中间包绕一腔,用于输液和监测中心静脉压力,主要用于危重患者,减轻患者的创伤。
2.导管材料
目前中心静脉导管的常用材料包括聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,Teflon)、聚氨酯(polyurethane)、聚亚胺酯、聚乙烯(polyethylene)和硅胶(Silastic)等。这些导管表面光滑、质地柔软、可弯曲,容易插入,组织生物相容性好,不易形成血栓,不引起血管损伤,能够长时间安全留置。导管不能透过X线,通过摄片可确定导管的位置。导管的硬度取决于导管的材料,稍硬的导管(聚四氟乙烯、聚乙烯)操作较容易,但易引起血管机械性损伤,继而形成血栓。聚氨酯导管硬度适中,易操作,导管进入血管后,在体温的作用下变得柔软,是短期血液净化(1~2周)导管的理想选择。如长时间血液净化,需要定期更换导管或选择柔软的硅胶导管。目前认为聚氨酯和硅胶导管血栓形成率低,是比较理想的导管材料。
3.导管留置部位
常选择的导管留置部位有股静脉、颈内静脉和锁骨下静脉,不同部位导管留置各有优缺点(表13-2-1)。在危重患者中,主要强调其安全性和操作简便性。KDIGO指南推荐的导管留置部位选择的优先顺序为:右颈内静脉>股静脉>左颈内静脉>锁骨下静脉。
4.导管留置深度
选择正确的导管留置深度,可以防止导管尖端导致的严重机械并发症。不同部位的置管深度不尽相同,一般认为导管尖端位于上腔静脉与右心房交界处上方1~2cm处。
表13-2-1 不同导管留置部位的优缺点
导管的材料性质、长度、直径、韧性和导管尖端小孔数量与排列方式等因素决定了导管的血流量,临床上可根据患者身高和体型特点选择不同规格的导管,一般需要满足血液净化150~350ml的血流量需要。
采血端和回血端压力可反映导管通畅程度。血流量不足时出现抽吸现象,使采血负压增大。采血端负压不能低于-300mmHg,否则会造成血管壁损伤和溶血现象。回血压反映血液回流的阻力,取决于血流量大小和导管回血端堵塞情况。双腔导管回血压不超过血流量的一半为宜,采血压和回血压的异常变化反映导管有功能障碍,应及时采取措施。
5.导管的再循环率
双腔导管回血端的部分血流会再回流至采血端,称为再循环。再循环使血液净化的效率下降。再循环率可用下列公式计算:
R=(P-A)/(P-V)×100%
公式中:R为再循环百分率,P为外周静脉溶质浓度,A、V分别为动、静脉导管腔内血溶质浓度。
标本必须同时留取,检测尿素氮、肌酐浓度。无论导管内径多少,当血流量<200ml/min时,再循环率<10%;当血流量>300ml/min时,再循环率在10%~25%,但有时也高达40%。双腔导管反向连接时,明显增加再循环率,显著降低血液净化效率。
四、基本血液净化技术
(一)血液透析(HD)
血液透析(hemodialysis,HD)时,血液和透析液间的物质交换主要在滤过膜的两侧完成,弥散作用是溶质转运的主要机制。由于常规的血液透析是间歇进行的,每周数次,每次3~4小时,故又称间歇性血液透析(intermittent hemodialysis,IHD)。HD模式的特点是对小分子物质,包括尿素氮、肌酐、钾、钠等清除效率高,但对炎症介质等中分子物质清除能力差。
高通量血液透析(high-flux hemodialysis,HFD)是对HD的改进,通过增加透析膜的孔径和超滤量提高对溶质的清除效力。同常规的HD相比,HFD对截留分子量以下的各种溶质有较高的清除效率。但在实施过程中某些风险增加,主要风险包括致热源入血,大量白蛋白、可溶性维生素及微量元素丢失等。
(二)血液滤过(HF)
血液滤过(hemofiltration,HF)是利用高通量滤过膜两侧的压力差,通过对流清除水和溶质,同时用与血浆晶体成分相似的置换液对容量进行补充。以血流滤过为主要工作方式的重症血液净化模式包括CVVH和CVVHDF,详见本章第三节CRRT。
(三)血浆置换(PE)
血浆置换(plasma exchange,PE)是通过血浆分离器将血浆分离并滤出,弃去患者的异常血浆,然后将血液的有形成分以及所补充的置换液回输体内。置换液包括外源性血浆、晶体、人工胶体或白蛋白。血浆分离技术有膜式血浆分离和离心式血浆分离两种,主要用于透析和血滤所不能清除的大分子免疫复合物、抗体、及与白蛋白结合的药物或毒物的清除。血浆置换应用范围广泛,涉及肾脏病、肝脏病、血液系统、神经系统疾病,代谢性疾病以及自身免疫性疾病。其中,抗肾小球基底膜病出血肺出血,高黏滞综合征出现脑卒中前兆,吉兰-巴雷综合征、重症肌无力出现呼吸衰竭,急性爆发性肝坏死以及严重的中毒是紧急血浆置换的适应证。
1.血管通路
膜式血浆分离需要较高的血流速度,需要大静脉插管或双腔深静脉插管;离心式血浆分离所需血流速度较低,周围静脉如肘正中静脉即可。
2.血滤机模式选择
血浆置换采用PE或TPE模式。
3.抗凝
膜式血浆分离采用常规肝素抗凝即可;离心式血浆分离采用枸橼酸盐进行抗凝。
4.参数设置
置换速度:1000~1500ml/h。血流速度:膜式血浆分离100~150ml/min;离心式血浆分离40~60ml/min。
5.治疗时间
单重血浆置换每次2小时左右,即每次治疗置换出2000~3000ml血浆弃掉。
6.置换液
血浆置换的置换液为外源性血浆1500~2000ml,余下的以白蛋白或人工胶体(羟乙基淀粉或琥珀酰明胶)代替。为减少外源性血浆被置换出去,先输入人工胶体,后输入外源性血浆。
7.并发症的防治
输注血浆可以出现过敏反应。可常规静脉注射地塞米松5mg预防过敏反应。发生过敏反应者可应用地塞米松、钙剂等对症治疗。严重过敏者需要暂停血浆置换治疗。
(四)血液灌流(HP)
血液灌流(hemoperfusion,HP)是指将患者的血液从体内引出,经灌流器将毒物、药物或代谢产物吸附清除的一种血液净化治疗方法,常用于各种中毒的抢救。HP与其他血液净化方式结合可形成不同的组合式血液净化疗法,如HP+CRRT、血浆灌流吸附、血浆免疫吸附等。
1.HP的适应证
HP在临床上常用于巴比妥类药物、非巴比妥类镇静药物、有机磷中毒等,目前已扩展到肝性脑病、尿毒症、脓毒症及重症胰腺炎等疾病。
2.血液灌流治疗时机
灌流治疗过早则药物尚未形成血药浓度高峰,过晚则药物过多地与外周组织结合。有下列情况者应尽早进行灌流治疗:毒物中毒剂量过大或已达致死剂量;病情严重伴脑功能障碍或昏迷者;伴有肝肾功能障碍者。
3.抗凝
由于血液灌流器易导致凝血,抗凝力度相对血液滤过治疗要强。肝素负荷量3000~6000IU,维持量10~20U/(kg·h)。
4.参数设置
血流速度越快,吸附率越低,一般血流速度设为100~150ml/min即可。
5.治疗时间与频率
灌流器对大多数溶质的吸附在2~3小时接近饱和,时间过长会破坏血小板及白细胞,引起炎症反应及凝血功能障碍,故血液灌流每次治疗时间在2~3小时。
对于部分脂溶性较高的药物或毒物而言,在一次治疗结束后很可能会有脂肪组织中相关物质的释放入血的情况,可根据不同物质的特性间隔一定时间后再次进行灌流治疗。
6.结束治疗
血液灌流结束后将灌流器动脉端向上回血,回血速度要慢,以减少已被吸附的物质被冲洗下来。由于治疗过程中所用的肝素量较大,为防止出血,在治疗结束时可静滴25~50mg鱼精蛋白。
(杨荣利 李元忠)
第三节 连续性血液净化治疗
连续性血液净化(continuous blood purification,CBP)是利用弥散、对流、吸附等原理,连续性地清除体内各种代谢产物、毒物、药物和致病性生物分子,调节体液电解质及酸碱平衡,保护和支持器官功能的治疗方法,一般治疗时间达24小时或接近24小时。由于它具有良好的水分和溶质清除效应,具有血流动力学稳定性,为各种药物治疗和营养支持等提供平台,对多脏器功能起支持作用,已成为重症医学科中的重要治疗手段。在重症医学领域,连续性血液净化并不仅仅应用于AKI,而且还用于很多非肾脏疾病的治疗,如重症感染、感染性休克、重症胰腺炎、ARDS、急慢性心力衰竭、多脏器功能障碍(MODS)以及药物或食物中毒等。目前临床上以连续性肾替代治疗(continuous renal replacement therapy,CRRT)最常用。本节以CRRT为例阐述CBP技术和临床应用。
最初的连续血液净化采用连续动脉-静脉血液滤过(continuous arterio-venous hemofiltration,CAVH),体外循环动力来自动-静脉压力差,需建立动-静脉循环通路,利用动-静脉压差建立体外循环,允许在设备简陋的条件下开展RRT,但出血和血栓并发症发生率高,难以精确掌控液体平衡,严重低血压患者无法应用。随着20世纪80年代初期单根双腔静脉导管和血泵的推广,连续静脉-静脉血液滤过(CVVH)等模式开始应用于临床,上述缺点逐步得到解决,使得CRRT进入一个快速发展的时期。目前常用的CRRT模式包括连续静脉-静脉血液滤过(CVVH)、连续静脉-静脉血液透析(CVVHD)和连续静脉-静脉血液透析滤过(CVVHDF)。
一、CRRT适应证与治疗时机
(一)肾脏适应证
AKI是连续性血液净化的首要适应证。肾脏替代治疗指征包括需要紧急行CRRT指征如无尿、高钾血症、急性肺水肿和严重代谢性酸中毒,其他包括尿毒症相关的脑病、心包炎、神经或肌肉损伤等并发症的治疗;高分解代谢;清除毒素(乙二醇、水杨酸等毒物中毒)等。
(二)非肾脏适应证
严重感染或感染性休克、急性重症胰腺炎、MODS、ARDS或急性心力衰竭容量过负荷时,严重电解质紊乱等重症患者采用常规治疗无效时,可考虑使用CRRT。
(三)CRRT时机选择
与终末期肾病(ESRD)患者相比,AKI时CRRT目的不是传统意义上的“肾脏替代”,而是一种“肾脏支持”或“内环境支持”。多数学者认为不能仅依据血清肌酐和尿素氮的阈值决定是否开始RRT,还需综合考虑其他因素,包括是否存在可通过RRT改善的疾病状态、实验室检查的变化趋势等,其中尤以容量过负荷程度和生物标志物对判断RRT开始时机的意义,正逐渐受到重视。
临床上除了有需要紧急行CRRT指征外,对于AKI或非AKI重症患者的血液净化开始时机仍存在争议。国内外学者针对AKI治疗提出类似ARDS和急性心肌梗死等疾病实施器官保护性治疗策略,对已发生的AKI,应“允许性肾脏低滤过”,以减轻受损的肾脏超负荷工作,因此提倡应尽早开始RRT,避免容量过负荷、减少药物对肾脏的附加损害以及纠正内环境和电解质紊乱。然而目前研究对“早期”和“晚期”RRT时机定义以及采用何种指标尚无统一结论,仍是研究和争论的热点。研究中常用的时机判定指标主要包括尿量、生化指标如血肌酐和尿素氮、入ICU时间、容量负荷、AKI分期和肾损伤标志物等,得到比较认可的结论是“早期”开始RRT疗效优于“晚期”开始RRT,有助于患者肾功能恢复及降低死亡率。
然而,并不是所有类型的AKI都需要早期进行RRT,尤其在以尿量作为肾脏替代指标时,必须保证患者的前负荷是充足的,即患者的当前少尿或无尿不是肾前性原因所致。尽管从理论上而言,早期进行CRRT可以尽早缓解尿毒症症状,但同时也增加了患者导管相关感染的机会、体外循环带来的危险以及过度治疗的可能性。因此,临床医师应根据患者和本单位的具体情况,权衡利弊,慎重决定AKI患者的肾替代时机。
对于使用造影剂的患者,血液净化可有效清除造影剂,可用于预防已发生急性肾损伤的患者造影后肾损伤的加重。有证据表明:CRRT对于预防造影剂相关AKI的效果优于IHD。
对于严重挤压伤或其他原因所产生的横纹肌溶解,可积极采用CRRT清除循环中的大量肌红蛋白,以避免和减轻肌红蛋白引起的急性肾损伤,同时也可治疗横纹肌溶解所致的高钾血症和代谢紊乱。
二、CRRT模式选择
对于不同病理生理状态的重症患者应根据具体情况选用不同治疗模式。虽然目前研究表明CRRT和间歇性肾脏替代治疗(IRRT)在对重症AKI患者死亡率影响方面无显著差异,但CRRT在肾功能恢复率、稳定血流动力学和清除过多体液方面的疗效优于IRRT。目前KDIGO指南推荐:AKI患者可选择CRRT或IRRT,对于血流动力学不稳定者,建议予CRRT;合并急性脑损伤,或其他原因导致颅内压增高,或广泛脑水肿的AKI患者,建议予CRRT。
目前临床上常用的连续性血液净化模式有连续性血液滤过(CVVH)、连续性血液透析滤过(CVVHDF)、连续性血液透析(CVVHD),还有一种缓慢持续超滤(SCUF)。连续性血液净化模式的选择遵循以下原则:
1.连续静脉-静脉血液滤过(CVVH)
以后稀释方式工作时清除中、小分子溶质的能力均较强,可用于清除中、小分子毒物或代谢产物。容易产生较高的跨膜压,滤器容易发生凝血。
2.连续静脉-静脉血液透析(CVVHD)
清除中分子的能力较弱,一般用于以清除小分子毒物或代谢产物。由于主要以弥散的方式清除溶质,不会产生较高的超滤压力,与CVVH相比,滤器不易发生凝血。
3.连续静脉-静脉血液透析滤过(CVVHDF)
对中分子溶质清除能力及对滤器寿命的影响介于CVVH和CVVHD之间。
4.缓慢持续超滤(SCUF)
以清除水分为主,适用于心力衰竭及单纯容量负荷过重的患者。
三、CRRT的参数设置
1.血流速
一般设置为100~200ml/min,对血流动力学不稳定的患者可从50~100ml/min开始,逐步上调血流速;对血流动力学稳定的患者,可以直接将血流速设置为150~200ml/min。
2.前稀释与后稀释比例
血液滤过时置换液的补充有前稀释法和后稀释法两种模式。前稀释法抗凝剂的需要量相对减少,但预先稀释了被处理的血液,溶质清除效率因此减低;采用后稀释法时,被处理血液先通过超滤浓缩,然后再补充置换液,后稀释溶质清除效率较高,但管路凝血的发生概率较高。
前稀释与后稀释置换液的输入比例可根据患者对溶质清除和抗凝要求设置,一般可按1∶(1~3)设定。
3.滤过分数(FF)
FF=单位时间内滤出量/流经滤器的流量。
一般应将FF控制在25%以下,以降低跨膜压,减少滤器凝血。
4.净超滤速率(或称CRRT脱水速率)
主要根据患者全身液体平衡需求及耐受程度设置。设置范围一般为0~500ml/h。设置时应计算患者每小时的各种入量和出量,除常规的入量之外,还包括碳酸氢钠、枸橼酸、冲洗管路和滤器的盐水等的量。对于血流动力学不稳定的患者,应该从0开始,根据血压变化,逐渐上调脱水速率。设置后必须根据前负荷、循环稳定程度等血流动力学指标变化随时调整。
5.CRRT剂量的计算与设定
CRRT的剂量目前比较公认的定义是指单位时间内单位体重的废液流量,单位为ml/(kg·h)。在临床工作中还要考虑到处方剂量和实际交付剂量的差别,包括前稀释的影响及CRRT暂停所引起的实际交付剂量的减少。不同的CRRT模式剂量算法不同:
(1)CVVHD的处方剂量=(透析液速率+脱水速率)/体重
(2)CVVH的处方剂量=(置换液速率+脱水速率)/体重(在只有后稀释的情况下)
(3)CVVHDF的处方剂量=(置换液速率+透析液速率+脱水速率)/体重(在只有后稀释的情况下)
(4)如果CVVH或CVVHDF有前稀释,其清除溶质效率低于后稀释,需要进行校正,校正系数=滤器血浆流速/(滤器血浆流速+前稀释流速)。
在2012年之前,临床上CRRT常采用较高剂量,甚至高容量血液滤过[HVHF,一般指治疗剂量>50ml/(kg·h)的CRRT)]。目前临床上CRRT常采用2012年KDIGO指南推荐的20~25ml/(kg·h)的治疗剂量。人们期待已久的IVOIRE(High Volume in Intensive Care)研究得出了阴性的结论。因此,即使是脓毒性 AKI,现有证据不推荐HVHF。
CRRT在实际治疗中常因滤器凝血、滤器效能下降、前稀释的应用以及机器故障等因素使得实际交付剂量小于处方剂量,因此,指南也推荐在制订剂量处方时,需考虑实际交付剂量,尽可能保证剂量达成率为85%。临床上我们应该在每一次肾脏替代治疗前,提前制订好治疗剂量方案,并根据患者病情变化调整治疗剂量处方。为达到处方剂量,处方剂量常选用指南推荐剂量的上限。CRRT用于感染性休克及重症急性胰腺炎患者早期辅助治疗时,可采用较高治疗剂量。
四、CRRT的置换液
原则上,置换液的成分应当尽可能接近人的细胞外液。可应用的碱基主要有乳酸盐、柠檬酸盐、醋酸盐及碳酸氢盐,由于前三者需要在肝脏中代谢生成碳酸氢盐,因此在肝功能不全或乳酸性酸中毒患者中应用受到限制。在重症医学领域,碳酸氢盐作为置换液碱基的应用最为广泛。
置换液有商品化的成品制剂,如改良 Port配方(表13-3-1)和Kaplan配方等,也可根据需要自行配置。与自配置换液相比,成品置换液可以大大减少护理工作量,并减少血行感染和输液反应发生的机会,应该提倡使用成品置换液。
表13-3-1 改良Port配方
需要注意的是:钙剂和镁剂会与 发生化学反应,形成沉淀,不能放在一起。当然根据习惯也可以将钙剂和镁剂加入置换液中,而把NaHCO 3单独静脉输入。
自行配制时应当遵循以下原则:①无菌,无致热原;②电解质浓度应保持在生理水平,为纠正患者原有的电解质紊乱可根据治疗目标个体化调节;③缓冲系统可采用碳酸氢盐、乳酸盐或柠檬酸盐;④置换液或透析液的渗透压要保持在生理范围内,一般不采用低渗或高渗配方。
五、CRRT的抗凝
血液接触体外管路和滤器后可激活凝血因子,引起血小板活化和黏附,在滤过膜表面及管路内形成血栓,从而影响管路中血液流动的阻力和溶质的清除效率,或可导致严重的栓塞并发症。因此在血液净化治疗过程中应采取恰当的抗凝措施。
目前所采用的抗凝策略有三种:全身抗凝、局部抗凝和无抗凝。需根据患者有无出血风险个体化选用。
(一)全身抗凝
全身抗凝主要用于无出血风险的患者。全身抗凝一般采用普通肝素,也可以选择低分子肝素、阿加曲班等抗凝药物。
1.肝素
肝素抗凝仍是CRRT中最常用的抗凝方法。普通肝素首次负荷剂量1000~3000IU静注,然后以5~15IU/(kg·h)的速度持续静脉输注。需每4~6小时监测APTT或活化凝血时间(ACT),调整普通肝素用量,维持APTT在正常值的1.5~2倍。
2.低分子肝素
低分子肝素首次静注负荷剂量15~25IU/kg,以后静脉维持剂量5~10IU/(kg·h)。有条件者监测抗Ⅹa因子活性,持续给药时需维持抗Ⅹa活性在0.25~0.35IU/ml。由于目前大多数医院无法做到连续监测Ⅹa因子活性,AKI时低分子肝素容易发生蓄积,发生出血风险。因此,对于无条件动态监测抗Ⅹa因子活性的单位,CRRT治疗AKI时不宜常规使用低分子肝素抗凝。
3.阿加曲班
当发生肝素诱发的血小板减少(HIT)时,阿加曲班是比较好的抗凝替代。阿加曲班是一种人工合成的凝血酶直接抑制剂,直接灭活凝血酶。清除半衰期39~51分钟,停药后APTT在2~4小时内恢复到正常。阿加曲班在肝脏代谢,肾功能不全时不需要减量,但肝功能不全时应当加强监测并适当减量。肾功能障碍的推荐剂量与正常人相同[初始量为2.0g/(kg·min)];在肝衰竭患者,须减量[0.5g/(kg·min)]。抗凝效应可用APTT监测(最好是正常的1.5~2.0倍)。阿加曲班没有拮抗剂,过量时只能输入新鲜冷冻血浆逆转。
(二)局部抗凝
局部抗凝包括枸橼酸抗凝/钙剂局部抗凝技术和肝素/鱼精蛋白局部抗凝技术,主要用于有出血风险的患者;KDIGO指南推荐无出血风险的患者也应使用枸橼酸抗凝。
1.枸橼酸/钙剂局部抗凝
枸橼酸盐可以螯合钙,致使血中钙离子浓度降低,从而阻止凝血酶原转化为凝血酶,以及参与凝血过程的其他很多环节,从而达到抗凝目的。一般采用枸橼酸钠溶液滤器前输入或采用含枸橼酸的置换液以前稀释方式给入,同时在滤器后补充氯化钙或葡萄糖酸钙溶液,须同时监测体外及体内离子钙浓度,使滤器后的离子钙浓度维持在0.2~0.4mmol/L,血清离子钙浓度维持在1.0~1.2mmol/L,根据滤器后的离子钙浓度调整枸橼酸剂量,根据体内血清离子钙浓度调整氯化钙或葡萄糖酸钙溶液剂量。另外研究显示血清总钙/离子钙浓度比值与血浆枸橼酸水平相关性高,是反应枸橼酸浓度的有效指标,血清总钙/离子钙浓度比值>2.25,应该减少枸橼酸的输注,补充钙和碳酸氢盐。由于枸橼酸钠主要经肝代谢,对于肝功能障碍的患者,应根据其严重程度,或禁用,或适当减慢枸橼酸钠输注速度,以防造成体内蓄积。枸橼酸局部抗凝常见不良反应有枸橼酸中毒、代谢性碱中毒、高钙血症和低钙血症等。
2.肝素/鱼精蛋白局部抗凝
利用鱼精蛋白在1分钟内迅速与肝素结合形成稳定的复合物,同时使肝素失去抗凝活性的特点而实现体外抗凝,其优点是抗凝发生在体外,不容易导致机体内出血,具体实施如下:
(1)在血管通路滤器前静脉注射泵输注肝素。
(2)在滤器后以鱼精蛋白1mg:普通肝素100~130U的比例持续输注。
(3)根据滤器前后ACT调整肝素剂量,使得滤器前血液ACT达200~250秒,体内血ACT正常。
需要注意的是在低剂量肝素应用时ACT监测是不精确的。由于滤过系数与肝素代谢的影响,普通肝素/鱼精蛋白抗凝法难以准确估算中和剂量,导致中和作用不确切,连续血液净化治疗结束后易引起肝素反跳。
(三)无抗凝技术
对于高危出血风险患者血液净化时可不使用抗凝剂,即无抗凝策略。无抗凝连续血液净化治疗容易发生凝血,可以采用下述措施减少管路内凝血:
选择CVVHD或CVVHDF模式,滤器寿命优于CVVH模式。
如果选择CVVHDF或CVVH模式,置换液尽可能采用前稀释方式输入。
预冲液加入5000~20 000IU的肝素,延长预充时间;预充后应用不含肝素的生理盐水将管路和滤器中的肝素预冲液排出弃掉。
治疗过程中,以生理盐水冲管路,每1小时1次,每次100ml,但应在超滤中多负平衡100ml/h。并应注意无菌操作,防止外源性感染。
减少血泵停止时间和次数。
尽可能避免管路中进入空气。
适当提高血流速度,保证充足的血流量,但应避免抽吸现象的发生。
六、CRRT的容量管理
血容量管理和控制是CRRT过程中最重要、也是最基础的环节。由于CRRT过程中血液与体外循环交换大量液体,即使容量控制中的细微偏差,也可导致患者容量极大波动;且多数重症患者存在心血管功能不全,对容量波动的耐受性较差。因此,在CRRT过程中需采取精准的容量管理策略,避免容量不足或容量过负荷等造成脏器功能损害。此外,需要注意不同的CRRT设备在液体平衡控制的精确性方面存在差异;对CRRT液体平衡报警的误处理可能会对患者的容量产生潜在的较大影响。
CRRT实施过程中总体容量管理策略是:清除过多液体,恢复患者体液的正常分布比率,不影响心输出量;维持液体平衡,防止正平衡;维持肾小球正常滤过,保证尿量。CRRT实施过程中总体容量管理目标是:以目标为导向的滴定治疗,制订患者溶质清除目标及液体平衡目标;设定置换液速率以达到溶质清除目标,设定脱水速率以达到液体平衡目标,调整治疗参数以达到净平衡目标。
(一)CRRT治疗中与容量相关的概念
1.置换液速率(replacement fluid rate,Qr)
是单位时间液体置换入血滤管路的量。
2.超滤速率(ultrafiltration rate)
是指单位时间内从循环中超滤出的液体量,为置换液速率与血滤机脱水速率之和,在CVVH模式下超滤速率等于废液速率。
3.净超滤速率(net ultrafiltration rate)
即CRRT脱水速率,是针对血滤机而言,单位时间内的净出量。在CVVH模式下净超滤速率等于超滤速率减去置换液速率。
4.总液体平衡
针对患者而言,单位时间内液体正平衡或负平衡多少毫升。正平衡代表患者体内液体增多,负平衡代表患者体内液体在减少、零平衡代表机体液体出入处于平衡状态。
总液体平衡=患者同期总入量-患者同期总出量
在实际临床中,为方便计算,一般不将置换液和透析液算入总入量,也不将废液算入总出量,直接采用CRRT设备自身的液体平衡即CRRT脱水量计算。即:
总液体平衡=除外置换液和透析液的总入量-除外废液的总出量-CRRT脱水量。
(二)CRRT期间的容量管理
1.确定CRRT液体管理的级别
在重症患者中,为了更好地维持血流动力学稳定和保护残余肾功能,可根据患者循环状态、容量耐受程度以及溶质清除要求等,将CRRT液体管理强度分为三个级别。
(1)一级水平:
是最基本的液体管理水平,一般以8~24小时作一时间单元,估计8~24小时内应去除的液体量,然后计算和设定脱水速率。此级水平的液体管理从整个时间单元来看,患者达到预定容量控制目标,但可能在某一时间点容量状态存在一定波动,故一级水平的液体管理适用于治疗变化小,血流动力学稳定,能耐受暂时性容量波动的患者。
(2)二级水平:
是较高级的液体管理水平,将总体容量控制目标均分到每一时间段,以此确定超滤率,再根据即时的液体输入量来调整脱水速率,以保证每小时患者都达到液体平衡,避免患者在某一时间点出现明显容量波动的现象。二级水平的液体管理适用于治疗计划变化大,血流动力学不稳定,难以耐受容量波动的患者。
(3)三级水平:
扩展了二级水平的概念,以精确的血流动力学指标随时指导调节每小时液体的净平衡。此级水平根据血流动力学指标,如中心静脉压(CVP)、肺动脉嵌顿压(PAWP)或全心舒张末容积的最佳容量状态。
由于ICU收治的患者病情均较重,一般需要按照二级或三级水平对CRRT液体平衡进行管理,一级水平不适用于ICU患者。
2.确定当日容量管理目标
根据患者当前容量状况、肾功能状况、目前液体治疗情况确立当日容量管理目标,通常分为以下3种目标。
(1)总体负平衡:
脱水治疗运用于所有液体过负荷的无尿或少尿的患者,近年来随着对液体过负荷危害性认识的加深,一些肾功能正常或轻度异常的容量过负荷患者应用血液滤过已被广泛接受。根据患者的容量状况和前期患者对超滤的反应情况,初步确定目标平衡量(即准备脱水的量)。
(2)总体零平衡:
当评估患者的容量状况在正常范围,或前期脱水治疗后容量超负荷状态纠正后,患者的容量需要维持在平衡状态,也就是目标平衡量为零。在此期间内CRRT主要用来清除溶质。
(3)总体正平衡:
行CRRT治疗的患者若存在循环不稳定,血流动力学指标提示容量不足,可以在一定时间内降低CRRT脱水速率,使单位时间内的总入量大于总出量,在此期间内CRRT主要用来清除溶质。待患者容量恢复、血流动力学稳定后再脱水或保持平衡。
(杨荣利 李元忠)
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第四节 集成血液净化技术
重症患者抢救过程中可能用到多种血液净化技术。基本血液净化技术由于相对简单和容易实施,在ICU中得到了较为广泛的应用。如连续性血液滤过(CVVH)、连续性血液透析(CVVHD)、血液灌流技术(HP)和单重血浆置换技术(PE)等。然而由于重症疾病的复杂性和多因性,单纯使用一种血液净化方式有时达不到治疗效果。随着血液净化技术的不断发展,出现了将两种或两种以上血液净化方式用于同一个患者身上的治疗方法,即集成血液净化技术。
一、集成血液净化技术的定义
集成血液净化技术是在血液滤过、血液透析、血液灌流、血浆置换等单一技术的基础上,将不同原理或不同方式的技术组合或杂合在一起的复合血液净化技术。常用的集成技术包括连续性静静脉血液透析滤过(CVVHDF)、维持低效每日透析(SLEDD)、血液灌流+CRRT、血浆吸附(PP)、联合血浆滤过吸附(CPFA)、双重血浆置换(DFPP)以及血浆透析滤过(plasma diafiltration,PDF)、分子吸附再循环系统(MARS)、成分血浆分离吸附技术(FPSA)等人工肝技术,可用于急慢性肾衰竭、肝衰竭、各种毒物和药物中毒、高脂血症重症胰腺炎、药物治疗无效的重症肌无力、吉兰-巴雷综合征、多发骨髓瘤、系统性红斑狼疮等重症患者。
二、集成血液净化技术的分类
(一)狭义与广义
1.狭义的集成血液净化技术
是特指一种介于CRRT和IHD之间的一种杂合肾脏替代治疗方式SLEDD。
2.广义的集成血液净化技术
是泛指所有由不同的原理或技术组合/杂合形成的血液净化技术,如CVVHDF、CRRT+HP、PAP、DFPP、PDF、MARS、FPSA、CPFA 等。
(二)集成的方式
1.不同血液净化技术的杂合
如SLEDD是CRRT与IHD杂合而成的一种肾脏替代方式。
2.不同血液净化原理或技术的结合
如CVVHDF集血液透析和血液滤过两种血液净化原理于一身,形成了与CVVH和CVVHD不同的CRRT模式;PDF是血浆成分分离技术和透析技术的有机结合。
3.类似血液净化技术的叠加
如DFPP是血浆分离技术与血浆成分分离技术叠加在一起形成的一种半选择性清除大分子溶质的一种血液净化方式。
4.不同血液净化技术的组合
如PA是血浆分离技术与吸附技术的组合;HP+CRRT是血液灌流技术与CRRT技术的组合;CPFA是血浆吸附技术与CRRT技术的组合;MARS是白蛋白透析技术、吸附技术和血液透析技术的组合;FPSA是血浆成分分离技术、吸附技术和血液透析技术的组合。
(三)集成血液净化技术的应用
1.集成血液净化技术在重症肾脏疾病中的应用
(1)连续性静静脉血液透析滤过技术:CVVHDF是将CVVH和CVVHD两种基本血液净化技术有机结合在一起形成的一种集成血液净化技术,三者均为CRRT的主要治疗模式。CVVHDF既利用血液透析的弥散原理,又利用血液滤过的对流原理来清除溶质。在相同剂量下,CVVHDF清除溶质的能力并非最强。对于小分子溶质而言,由于弥散系数和筛过系数均接近1,CVVHDF同后稀释CVVH和CVVHD三者的清除效率相当。对于中分子溶质而言,由于筛过系数一般大于弥散系数,CVVHDF的清除能力介于CVVH和CVVHD之间。在滤器寿命方面,由于血液滤过比血液透析容易产生较高的跨膜压,CVVHDF和CVVHD模式下的滤器寿命一般长于CVVH模式。因此三种CRRT模式各有优缺点,可根据重症患者病情个体化选用CRRT模式。CVVHDF由于兼顾了CVVH清除中分子效率高和CVVHD滤器寿命长的优点,并且其透析和滤过的比例可以根据治疗需要随时调整,可能受到更多的青睐。
(2)延长每日透析技术:在肾脏替代治疗方式的选择上,IHD由于需要在3~4个小时之内完成治疗,容易引起血压下降和透析失衡综合征;CRRT在血流动力学及渗透压改变方面有明显的优势,因此更加适合血流动力学不稳定或合并脑水肿的重症AKI患者。然而由于CRRT持续时间超过24小时,对抗凝、成本及工作量要求相对较高。近年来,有专家将CRRT和IHD的做法中和了一下,产生了一种新的肾脏替代方法,即延长每日透析(extended daily dialysis,EDD),其中比较常用的一种EDD是维持低效每日透析(sustainedlow-efficiencydailydialysis,SLEDD)。SLEDD每次治疗时间为8~12小时,治疗剂量在200ml/min左右,均介于CRRT与IHD之间,其对血流动力学和渗透压的影响也介于两者之间。因此SLEDD也可以用于相对轻度血流动力学不稳定的AKI患者。有研究表明,用SLEDD来治疗重症AKI患者可以减少花费和持续抗凝引起的并发症,并降低医护人员的工作量。目前,无论在国内还是国际上,SLEDD开展尚不普遍,但由于SLEDD集成了CRRT和IHD两者的优点,笔者认为SLEDD在未来的肾脏替代治疗舞台上必将拥有一席之地。
2.集成血液净化技术在重症肝衰竭中的应用 人工肝技术有着与生俱来的集成属性,因为肝衰竭时除了有小分子的代谢产物蓄积外,还会有较多与蛋白结合的毒素和代谢产物蓄积,单一的血液净化技术根本无法达到治疗目的。人工肝技术当中,除了有能去除小分子毒素的透析/血液滤过技术,还应该包含能去除与蛋白结合毒素的血液净化技术。常用的集成人工肝技术包括:高级集成人工肝技术MARS和FPSA、PDF和胆红素吸附技术等。
(1)高级集成人工肝技术:目前,在发达地区和国家,常采用将上述技术集成在一起的技术来治疗急性肝衰竭,如分子吸附再循环系统(MARS)、成分血浆分离吸附技术(FPSA,如Prometheus系统)。这些高级集成人工肝技术能够在7~8小时的单次治疗中同步完成白蛋白透析或血浆成分分离、毒素吸附、小分子毒素透析清除及水平衡,效率很高。但并非所有肝衰竭患者都适合做MARS或Prometheus治疗,对于凝血功能极差的肝衰竭患者,应该首先考虑血浆置换治疗。由于上述设备成本较高,单次治疗费用也很昂贵,我国大多数ICU尚不具备做这种高级集成人工肝的条件,可根据情况开展一些相对简单的集成技术,如血浆胆红素吸附技术;血浆透析滤过(PDF)技术等。
(2)血浆透析滤过技术:血浆透析滤过(PDF)是由透析技术和血浆成分分离技术有机结合而成的一种集成血液净化技术。这种技术是2002年日本学者最先报道的,他们采用PDF作为肝脏替代治疗的新方法。在这种血液净化方式中,透析技术用来清除小分子溶质和保持水平衡;血浆成分分离技术用来清除与白蛋白结合的溶质;同时补充血浆或白蛋白作为置换液。因此,PDF可以同步清除肝衰竭时的各种代谢产物,并可以补充血浆改善凝血功能,是一种比较好的人工肝技术。由于PDF治疗只需要血浆成分分离器一个柱子,无论是从操作难易程度,还是从成本角度考虑,都比MARS和FPSA有明显优势。
(3)胆红素吸附技术:无论是非结合胆红素,还是结合胆红素,在血中多数与白蛋白结合,故CRRT清除胆红素的能力有限。血浆置换、白蛋白透析/置换、MARS、FPSA、PDF等技术均可以清除胆红素,但清除胆红素能力最强的血液净化技术当属特异性胆红素吸附技术。胆红素吸附是一种血浆吸附技术,它由血浆分离技术和胆红素特异性吸附技术组合而成。胆红素特异性吸附是通过专门的胆红素吸附柱来实现的,其主要吸附原理为静电结合。胆红素吸附柱中的吸附材料是一种阴离子交换树脂,树脂上的季氨基带有正电荷,能够相对特异地吸附含有羧基负电荷的胆红素和胆汁酸。行一次胆红素吸附治疗可以使血中的胆红素水平降低30%左右。对于有凝血功能差、肝性昏迷等表现的严重肝衰竭患者,单独做胆红素吸附是不够的,还需要结合血浆置换和CRRT等治疗。对于单纯高胆红素血症的肝损伤患者,行胆红素吸附治疗即可,没必要做更加复杂的人工肝技术。
3.集成血液净化在重症中毒救治中的应用 中毒救治的首要原则是早期迅速,因此在选择血液净化技术时应根据病情首先选择简单易行的基本血液净化技术,如血液透析、血液滤过、血液灌流或血浆置换。但是,若毒物的毒性很强,患者的服毒量又比较大,应考虑采用一些集成技术,以保证在单位时间内同步清除更多的毒素。严重中毒时,可根据病情采用以下集成血液净化技术,如:HP+CRRT、CPFA、PDF 等。
(1)血液灌流联合连续肾脏替代治疗(HP+CRRT):HP+CRRT是由血液灌流和CRRT两种血液净化技术串联而成的。HP可以通过吸附机制清除溶质;CRRT通过血液滤过/血液透析清除溶质;把两者结合起来同时来做有助于在单位时间内清除更多的毒素,对于一些严重中毒可能会改善预后,如百草枯中毒等。由于CRRT是连续性治疗,而HP是间断性治疗,需要在治疗过程中根据病情间断更换血液灌流器。
(2)联合血浆滤过吸附(CPFA):CPFA是将血浆吸附和CRRT两种血液净化方法串联在一起而成的一种集成技术。CPFA与HP+CRRT一样,同时利用吸附和透析/滤过机制清除毒素,其清除毒物效率高,适用于百草枯等严重中毒。两者的不同之处在于把HP+CRRT中的血液灌流换成了血浆吸附,这种改变只是连接方式不同,而用来吸附的柱子同样都是普通的灌流器。与血液灌流相比,血浆吸附可以大大减少血小板的激活和消耗,既减少了吸附治疗的风险,又改善了吸附效果,因此CPFA比HP+CRRT更加安全有效。但由于CPFA需要两台血液净化设备串联来做,操作相对复杂,在中毒早期的救治上的应用可能会受到影响,可考虑在HP或HP+CRRT治疗后序贯使用。相比之下,HP+CRRT比CPFA操作简单,适合在第一时间对中毒患者进行施救。
4.集成血液净化在免疫相关重症疾病中的应用ICU也会收治一些免疫相关重症患者,如重症肌无力、吉兰-巴雷综合征、系统性红斑狼疮、脏器移植后的免疫排斥反应等。这些疾病的发病与患者体内的异常抗体或免疫复合物相关。由于抗体/免疫复合物的分子量一般较大,多在10万道尔顿以上,血液透析技术和CRRT无法清除,常需要采用免疫吸附、双重血浆置换等集成血液净化技术治疗。
(1)血浆免疫吸附:免疫吸附(immunoadsorption,IA)包括血液直接吸附和血浆免疫吸附,后者更加常用。血浆免疫吸附是由血浆分离技术和特异性吸附技术组合而成的一种集成血液净化技术。特异性吸附技术需要免疫吸附柱实现。免疫吸附柱中装有能特异性吸附致病性自身抗体或免疫复合物(吸附对象)的吸附材料(载体+配体)。固定于载体上,具有免疫吸附活性的物质称为配体。配体与吸附对象之间具有特异性亲和力,包括生物学亲和力(如抗原-抗体反应)和物理化学亲和力(如疏水交互作用)。目前常见的免疫吸附包括:抗LDL抗体吸附、苯丙氨酸吸附(PH-350)、色氨酸吸附(TR-350)、胆红素吸附(如:BR-350)、DNA吸附、硫酸葡聚糖纤维素吸附(DSC)、多黏菌素B纤维柱(PMX-F)吸附等。免疫吸附具有高度选择性和特异性,安全有效,避免了过去常用的血浆置换的并发症,是重症免疫性疾病很有前途的治疗方法。
(2)双重血浆置换(DFPP):DFPP是将两种类似的基本血液净化技术——血浆分离和血浆成分分离有机地叠加在一起而形成的一种集成血液净化技术。首先采用普通血浆分离器(一级膜)将血浆与血细胞进行分离;然后采用血浆成分分离器(二级膜)将血浆中的大分子蛋白与小分子蛋白进行二次分离;最后将分离出的含致病抗体或免疫复合物的大分子血浆弃掉,而将含白蛋白等小分子血浆蛋白回收到血液中,治疗过程中只需补充少量血浆或白蛋白作为置换液。与单重血浆置换相比,DFPP虽然操作相对复杂,但所需的外源血浆量明显减少,很大程度上减少了血源性感染性疾病的传播,并节省了大量的血制品资源,应该大力推广。
5.集成血液净化在严重感染中的应用 近十多年来,人们一直热衷于尝试用血液净化的方法来治疗脓毒症。虽然理论上和部分试验证实CRRT等血液净化方法能够清除脓毒症时的炎性细胞因子,改善血流动力学,但由于研究结果参差不齐,尤其对预后改善不佳,目前采用血液净化治疗脓毒症尚未得到公认。近年来有越来越多的研究报道提示内毒素吸附治疗能够改善感染性休克患者的血流动力学和预后,给血液净化治疗脓毒症带来了新的希望。目前研究的热点转向以吸附为主的血液净化方式或CRRT联合吸附的集成血液净化方式。
CRRT联合吸附的集成技术主要包括两种:CPFA和HP+CRRT,它们对脓毒症产生的大量炎症因子的清除能力强于单纯CRRT或单纯吸附。在这两种集成技术中,CRRT能够清除中小分子的炎症因子;而血浆/血液吸附技术能够清除中大分子的炎症因子和内毒素等。早在十多年前,Ronco的研究表明:与单做CRRT相比,CPFA能够更好地改善感染性休克患者的血流动力学。近年来,越来越多的研究表明:较高剂量的CPFA不仅能改善严重感染患者的血流动力学,还可能改善预后。理论上,CPFA或HP+CRRT能够同步清除较多的炎症因子,治疗脓毒症可能更有优势,但还需更多的临床研究去验证。
6.集成血液净化在严重高脂血症中的应用 由于血脂的分子量很高,CRRT和血液透析无法有效降脂,临床可采用以下几种集成血液净化方法进行降脂:
(1)DFPP:DFPP首先通过血浆分离技术将血浆与血细胞进行分离;然后通过血浆成分分离技术将血浆中的大分子脂蛋白与小分子蛋白进行二次分离;最后将分离出的大分子的乳糜微粒、低密度脂蛋白等弃掉,而将含白蛋白等小分子血浆蛋白回收到血液中。治疗过程中需补充少量血浆或白蛋白作为置换液。由于用于分离血脂的血浆成分分离器的孔径较大(如EC 50),其分离比率可以高达90%~95%,即只需弃掉5%~10%的少量血浆,因此DFPP用于降脂治疗时往往不需要输外源性血浆。
(2)血浆吸附法:包括两种高选择性的血液净化方法,一种是免疫吸附法(IA);另一种是硫酸右旋糖酐纤维素吸附系统(DSA)。两种方法均先通过血浆分离技术将血浆与血细胞分离,然后分别用带有特异性抗LDL/Lp(a)抗体的免疫吸附柱或带有负电荷的硫酸右旋糖酐纤维素吸附柱对血脂进行特异性吸附。
(3)肝素介导体外低密度脂蛋白沉淀系统(HELP):HELP是一种较为复杂的集成血液净化技术,也能高选择地完成降脂治疗。它先通过血浆分离技术将血浆与血细胞分离;然后将分离出来的血浆与肝素和醋酸盐的混合液(pH=4.85)以1∶1的比例混合,使 pH值达到 5.12,即LDL等电点,表面带大量负电荷的肝素与带有正电荷的LDL、Lp(a)、VLDL最大程度地结合形成沉淀,在脂质沉淀器中去除;去除脂肪的清洁血浆经阴离子交换柱吸附肝素,在经碳酸氢盐透析恢复生理状况后,随分离的红细胞混合返回体内。
将重症血液净化技术分为基本技术与集成技术,有助于操作者更好地理解一些较复杂的血液净化技术的工作原理,更好地指导这些技术在临床上的个体化使用,并且有助于重症血液净化技术的分层培训和分阶段提高。集成血液净化技术相对复杂,要求有扎实的血液净化基本功,能根据患者的病情个体化地选用最佳的血液净化方式,重症医学科的医护人员应逐步去了解和掌握。从基本血液净化技术到集成血液净化技术,是重症血液净化技术由起步到成熟、由单一向多元化发展的一个过程,需要从事重症的医护人员在熟练基本血液净化技术的基础上进一步加强自身的血液净化本领,以使更多的重症患者受益。
(杨荣利 李元忠)
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第五节 血液净化技术在肝功能障碍时的应用
肝脏是机体的重要器官,起着调节能量供应、合成多种重要物质、清除毒素等重要作用。病毒、药物、中毒或其他多种原因均可引起肝细胞短期内大块坏死出现急性肝衰竭,大量内源性毒素持续聚积,最终出现肝性脑病、肝肾综合征等多种并发症。暴发性肝衰竭死亡率可高达80%~100%。目前急性肝衰竭发病机制主要有“毒素假说”和“重要物质假说”。“毒素假说”提出由于肝功能损伤,正常情况下由肝脏代谢的毒素出现蓄积进而出现肝性脑病、肝肾综合征等合并症。“重要物质假说”认为肝功损伤时,许多重要物质合成减少,导致肝脏功能进一步损伤,并引起其他脏器功能障碍。目前临床上肝脏功能的替代远较心肺肾功能的替代困难复杂。
早在1956年Sorrentino证明新鲜肝组织匀浆能代谢酮体、巴比妥和氨,首次提出“人工肝脏”的概念。人工肝是借助体外机械、化学或物理性装置,暂时部分替代肝脏功能,从而协助治疗肝脏功能不全或相关肝脏疾病的血液净化方法。其根本目的是稳定改善病情,使患者度过危险期,使肝脏细胞功能有机会再生恢复或是过渡到肝移植。根据其组成和性质主要分为非生物型人工肝、生物型人工肝和组合生物型人工肝。生物型与非生物型人工肝区别在于是否利用了生物材料(肝脏干细胞等)来替代肝脏的功能。生物型人工肝虽然被认为最接近自然肝脏,但由于技术还不成熟,目前尚停留在实验研究阶段。非生物型人工肝仍是目前临床应用的主流人工肝类型。
一、非生物型人工肝
非生物型人工肝强调的是毒素清除,已有研究证实疏水的蛋白结合代谢物在肝衰竭中的器官功能障碍中起重要的作用。胆汁酸或胆红素等蛋白结合能力强的代谢产物是肝性脑病、高心排血量低体循环阻力血流动力学紊乱、肝肾综合征以及进一步的肝细胞合成和解毒功能恶化等方面的重要因素。目前认为理想的非生物型人工肝要求不仅能清除水溶性(氨、乳酸盐、肌酐和尿素等)毒性物质,并且还能清除脂溶性(胆酸、芳香氨基酸、胆红素、短及中链脂肪酸等)毒性物质,同时还应具有一定的选择性,能避免有益于机体的物质清除。
理论上,目前血液净化领域所有的治疗方法均属于非生物型人工肝的范畴。早期的非生物型人工肝包括血液灌流、血液透析、血液置换及持续血液滤过等。血液灌流一般使用树脂、活性炭等材料,虽然可以吸附血液中的毒性物质,但生物相容性差,不良反应较多。近年来采用活性炭微囊化技术,减少了不良反应,但吸附材料本身选择性较差,在清除内毒性物质的同时,一些机体有用的物质也被吸附,清除效率亦有所下降。使用聚丙烯氰膜进行常规血液透析,虽能有效除去尿素、肌酐等小分子物质,但对中、大分子清除率较低。在采用新型材料聚砜膜等进行血液滤过后,虽能清除中分子物质,但对蛋白结合毒素仍然难以有效去除,研究表明对于改善急性肝衰竭患者的意识状态作用很小。目前血浆置换是较为成熟也是临床上应用较多的一种非生物性人工肝,仍具有需消耗大量血浆,HIV病毒及肝炎病毒的经血传播,治疗中出现过敏反应及去除了机体有用物质等多种局限。因此早期传统的单一血液净化方法并不能很好满足非生物型人工肝毒素清除的需要。目前非生物型人工肝中临床研究的热点及主流技术是白蛋白透析(albumin dialysis)。
(一)白蛋白透析
白蛋白是由肝实质细胞合成,在血浆中的半寿期约为15~19天,占血浆总蛋白的40%~60%,是血浆中含量最多的蛋白质,其在机体的主要生理效应包括:①维持胶体渗透压:白蛋白分子量69kDa,在血浆中摩尔浓度高,白蛋白为负离子(体液pH 7.4的环境中),每分子可以带有200个以上负电荷,1g白蛋白可保持18ml的水,其是维持血管内和组织间水平衡的重要因素;②物质的结合和转运:白蛋白分子表面具有许多配位结合点(亦称为配基),其既能结合阴离子也能结合阳离子,可以运载不同的物质到器官组织中去;在血中的亲脂性物质、药物、毒素、中间代谢产物和金属离子等均可与白蛋白可逆性结合并进行转运;③抗炎和抗氧化:白蛋白还可结合脂多糖、可溶性细胞因子结合蛋白、炎性细胞衍生的过氧物、金属离子等,进而限制炎症反应、减少氧化应激反应及抑制过氧化损伤。
白蛋白由585个氨基酸碱基组成,其分子表面上有许多氨基酸残基易与胆红素结合,其亲和位点具有很高的动态可变性。一般认为白蛋白透析对脂溶性物质的清除率与其和白蛋白结合常数有关。胆汁酸类物质与白蛋白的结合常数高于胆红素与白蛋白的结合常数,所以白蛋白透析对胆汁酸类物质的清除略优于胆红素。白蛋白的结合位点主要分为两类:①高亲和位点:非结合胆红素与白蛋白浓度<1时,胆红素结合在高亲和位点;②低亲和位点:非结合胆红素与白蛋白浓度>1时,胆红素则结合在低亲和位点。白蛋白在物质的结合和转运起到重要作用,白蛋白透析模拟了肝细胞膜内的载体蛋白功能,进行以胆红素为代表的亲脂性毒素的清除转移。白蛋白透析临床应用模式主要如下:
1.单次白蛋白通过透析(single pass albumin dialysis,SPAD)
简而言之,在常规透析液中加入白蛋白即白蛋白透析,SPAD和血液透析的原理基本一致,唯一区别是使用含有一定浓度白蛋白的透析液。单次则指白蛋白透析液是一次使用的,非重复使用的。白蛋白透析液配置可参考改良Port配方制备透析液:生理盐水3000ml、质量分数为20%的人血白蛋白900ml、质量分数为10%的葡萄糖100ml、质量分数为25%的硫酸镁溶液5ml、质量分数为10%的葡萄糖酸钙20ml、质量分数为10%的氯化钾13ml、质量分数为5%的碳酸氢钠250ml于使用前注入无菌营养袋中摇匀,白蛋白透析液配置的核心要点是维持其中白蛋白含量为4.5%~5%。SPAD一般血流量150~250ml/h,白蛋白透析液流量为3~10L/h,治疗6小时/次,但具体参数目前尚未达成统一标准。SPAD的优势在于使用常规肾脏替代机器,不需要附加其他的灌流器及吸附设备,操作简单。增加透析液白蛋白浓度或流速,均可增加非结合胆红素的清除。有研究表明,在一定条件下,SPAD清除胆红素的能力可能优于MARS。此外,还有学者直接应用20%白蛋白作为透析液进行SPAD并联合CVVH进行血液净化,此时操作更为简单,即在常规血液滤过的基础结合20%白蛋白透析液进行白蛋白透析,此时需要注意的是白蛋白透析液速度应相对缓慢,以达到对毒素的充分吸附交换的效应,白蛋白透析液速度70~100ml/h,血流速100~150ml/min。
2.重复白蛋白通过透析(repeated pass albumin dialysis,RPAD)
有学者提出,SPAD由于透析膜内外弥散时间短暂,而透析液中白蛋白结合位点对亲脂毒素具有强大的结合能力,单次通过白蛋白吸附能力可能未饱和,重复通过法可充分利用白蛋白的吸附能力,治疗过程通常8~12小时,临床操作需要注意的是:①白蛋白透析液需要评估白蛋白吸附是否饱和的问题,一般推荐治疗6小时后,测定滤器前、滤器后透析液中白蛋白结合胆红素(非结合胆红素)的水平,如两者相近,提示白蛋白吸附饱和,需考虑停止治疗;②RPAD白蛋白透析液需要密闭循环利用,需注意滋生细菌的可能;③在RPAD治疗过程需减少或避免脱水治疗,以免降低白蛋白透析液中白蛋白的浓度,为保证胆红素的清除,一般要求白蛋白不应低于4g/dl。
3.连续白蛋白净化系统(continuous albumin purification system,CAPS)
该系统类似MARS的白蛋白净化系统,采用三醋酸纤维膜血滤器、5%白蛋白透析液、普通透析器、胆红素吸附柱和活性炭柱。CPAS是在白蛋白透析的基础发展起来的,白蛋白透析液作为毒素清除的中介载体,然后通过间接吸附和透析实现最终清除,并有效提高白蛋白透析的效率。
4.分子吸附再循环系统(molecular adsorbent recycling system,MARS)
(1)MARS的背景和目的:
在1990年由德国Rostock大学的Jan stage和Steffen Mitzner研制开发的一种全新的人工肝支持系统,并在1992年首次应用于肝衰竭的患者,到2000年全世界临床应用已经超过400例患者。目前英国皇家肝病研究中心已推荐MARS作为治疗各类肝衰竭的标准方案。
MARS治疗正是基于只有既清除了水溶性毒性物质又清除了脂溶性毒性物质才能对肝衰竭进行合理的临床治疗的理念,以白蛋白透析技术为基础,使用分子吸附再循环系统治疗急、慢性肝病引起的肝衰竭,主要是支持替代肝脏解毒功能,清除肝衰竭时累积的大量水溶性和蛋白质结合性毒素,减少血浆毒素使肝细胞再生恢复以改善患者情况,使患者完全恢复或度过危险期,以及准备和过渡到肝移植或避免再次肝移植。
(2)MARS的机制和原理:
利用人白蛋白作为分子吸附剂,通过吸附透析再循环进行的高通量透析系统,可以选择性的清除蛋白结合终末代谢产物。MARS由血液循环系统,白蛋白循环再生系统和透析循环系统三个系统组成。MARS主机包括:白蛋白动力泵,两个固定 MARS FLUX透析器和dia-FLUX透析器的夹子,两个AC250活性炭吸附罐和IE250阴离子树脂吸附罐的支架,气泡和漏血监测器,操作面板。MARS耗材套件包括:IE250阴离子树脂吸附罐,用量为250g,吸附蛋白透析液中携带的胆红素等毒素;AC250活性炭吸附罐,用量为250g,用于吸附蛋白透析液中携带的毒素。IE250和AC250清除蛋白透析液中的毒素,使白蛋白透析液可以重复使用,节省白蛋白的用量。同时须与一台标准的血液透析机或CVVH血液滤过机配合运行。在治疗过程中,由透析机或CVVH血滤机提供血液驱动的动力,血流量根据患者的血流动力学状况控制在 150~250ml/min,由 MARS主机泵以 150~200ml/min流速驱动600ml 20%人血白蛋白进行闭合透析循环。一般单次MARS治疗通常持续6~8小时,一般不超过10小时,以免白蛋白透析液中滋生细菌。MARS模拟图见图13-5-1。
MARS FLUX透析膜是主要模拟体内肝细胞对蛋白结合毒素的解毒机制而设计的。MARS FLUX透析膜的厚度只有普通透析膜的1/500~1/100,膜的总面积达2.4m 2。血液流经不透过白蛋白的高通量膜时,由于材料及工艺的特殊性,血液中的白蛋白毒素结合物首先解离,游离的毒素由于膜两侧的浓度差从膜的内表面扩散到透析侧表面。透析侧净化的白蛋白与配位体结合转运蛋白结合毒素,而激素、生长因子、细胞因子和维生素等与其他蛋白结合的分子量>50kD的物质则一般不能被MARS FLUX透析膜结合,并进一步清除。水溶性毒素则按照弥散机制,从血液侧直接进入白蛋白透析液侧。透析用的人血白蛋白流经血透器的另一侧,通过透析液的透析及活性炭吸附罐和阴离子交换吸附罐的吸附得以洗净再生。研究表明MARS技术从患者血液中可明显清除的物质包括氨、胆红素、胆酸、芳香族氨基酸、中短链脂肪酸、色氨酸、铜、肌酐、尿素、白介素-6、TNF-α、地西泮等。由于 MARS FLUX透析膜和连续在线仿生解毒程序,使得清除胆红素、胆酸以及其他各种表观分布容积大的蛋白结合毒素变得高效合理。
据报道MARS人工肝在治疗时对毒素的清除(如胆红素)后反跳明显低于传统的血浆置换治疗。一般血浆置换3L/次,即使高容量血浆置换也仅为8L,而MARS治疗时间6小时甚至更长,以每分钟100ml循环量计算,至少可以处理36L以上的循环量,有人报道MARS治疗可达到血液净化8L/h的水平,与单纯血浆置换比较有明显优势。目前有报道单通过式白蛋白透析(SPAD)可以部分替代MARS清除蛋白结合毒素进行肝衰竭的治疗。Peszynski等进行了3种不同流量和白蛋白浓度的SPAD和MARS的比较实验,表明MARS是最有效价比的清除模式,而SPAD的高效清除效果是通过巨额的运行成本来实现的。
图13-5-1 分子吸收再循环系统(MARS)
(3)MRSA的主要适应证
1)慢性肝病急性失代偿(acute-on-chronic liver failure,ACLF):
早期MARS人工肝的临床试验主要应用于ACLF的患者。当时就观察到MARS可以改善高胆红素血症,肝性脑病,肾功能,高排低阻的循环状态。目前经临床随机对照研究证实的适应证有:肝肾综合征,ACLF进行性胆汁淤积(胆红素>10mg/dl),3天常规治疗无效;经临床前瞻性研究证实的适应证有:肝性脑病(HEⅢ/Ⅳ),ACLF并发四项中的两项(肾衰竭;高胆红素血症>20mg/dl;HEⅡ;高动力性低血压)。
一组13例ACLF患者合并Ⅰ型肝肾综合征随机分为MARS组和对照组,MARS治疗组7天生存率为67%,而对照组为0。另外24例ACLF伴胆汁淤积的患者(平均胆红素>20mg/dl),随机分为MARS治疗组和对照组。MARS治疗后30天存活率达 92%,而对照组仅为50%( P<0.05)。
2)急性肝衰竭(acute liver failure,ALF):
由于伦理的原因,目前缺乏大规模随机对照临床试验评价MARS人工肝在ALF的应用。经临床前瞻性研究证实的适应证有:肝性脑病(HEⅢ/Ⅳ),颅内压升高,ALF并发四项中的两项(肾衰竭;高胆红素血症;≥HEⅡ;高动力性低血压);经临床回顾性研究证实的适应证有:肝性脑病(HEⅢ/Ⅳ),ALF并发四项中的两项(肾衰竭;高胆红素血症;≥HEⅡ;高动力性低血压)。
3)原发性移植肝失功能(primary graft dysfunction,PGD):
MARS在PGD中的应用,经临床多中心随机研究证实的临床适应证有:24~48小时内确诊为移植肝功能障碍,即PT(PTA<50%或PT>20秒)+AST>2000IU 或 ALT>1000IU以及AST>1000IU或胆红素>10mg/dl;肝功能一度好转后再度功能障碍;肝性脑病(Ⅲ/Ⅳ);ALF并发四项中的两项(肾衰竭;高胆红素血症;≥HEⅡ;高动力性低血压)。但相关临床研究病例报道较少。一研究报道6例PGD患者,应用MARS治疗后,5例存活避免了再次肝移植,一例死亡。四个中心研究报道8例PGD,应用MARS治疗后3例肝功能恢复,4例成功过渡到再次肝移植。
4)肝胆外科手术后的肝功能障碍:
由单中心研究证实的临床适应证:胆红素>10mg/dl(170μmol/L);常规治疗下胆汁淤积无改善;LF并发四项中的两项(肾衰竭;高胆红素血症;≥HEⅡ;高动力性低血压)。7例肝切除术后肝衰竭应用MARS的报道,其中仅一例存活。
5)慢性胆汁淤积综合征:
由临床随机对照研究证实的临床适应证:患者主观症状和感受明显时,顽固性瘙痒。研究表明MARS可以改善瘙痒,有报道症状好转可持续3个月以上。
6)药物过量中毒:
主要应用于高蛋白结合的,高表观分布容积药物中毒,血液透析一般难以清除。有人报道了在苯妥英钠过量中毒应用MARS清除药物,发现总的药物和游离的血浆血药浓度均呈快速线性下降。在动物模型中研究证实,MARS对芬太尼(85%a-1-酸性糖蛋白结合)和咪达唑仑(95%白蛋白结合)药物的清除效果相当,提示在药物过量中毒的清除中,MARS不仅限于白蛋白结合率高的药物清除,对其他蛋白结合率高的药物亦可能有很好清除效应。
(4)MARS面临的问题和挑战:
MARS治疗虽然取得了良好的临床效果,但其确切的机制尚未完全明确。有证据显示NO是导致肝性脑病和肝肾综合征的重要因素,由于NO主要以S-硝基硫醇的形式在体内与白蛋白结合转运,MARS可以清除血浆NO,MARS还可以有效清除TNF和IL-6等细胞因子,这些均是可参与导致肝肾综合征进展的血管活性物质,有随机对照研究观察到对肝肾综合征患者进行MARS治疗时,体循环阻力和平均动脉压增加等,并且明显改善了治疗组的生存率。至今为止目前关于MARS的临床研究多为小样本,非对照的研究。作为脏器替代治疗手段之一,类似急性肾衰竭应用CVVH,呼吸衰竭应用机械通气,ALF和FHF时,MARS人工肝支持治疗可以改善临床症状和生化指标,维持内环境平衡,但MARS能否有效地改善ALF和FHF自然病程的进展,目前尚缺乏多中心随机对照试验进一步证实。另外严重感染引起的MODS的患者中,能否使用MARS人工肝治疗来清除炎性介质,进而改善预后,目前尚无定论。近来报道6例严重感染性,MODS儿童,在ECMO呼吸循环支持的同时,给予白蛋白透析治疗,其中5例存活,作者认为白蛋白透析在严重感染,MODS的儿童患者中可能获益。但如何判断MARS开始治疗最佳时机和治疗剂量?对ARF而言,研究表明早期行CVVH治疗可以改善预后,CVVH优于间断血液透析。但在ALF和FHF时,MARS治疗的开始取决于临床症状还是实验室检查,目前缺乏明确统一的标准。虽然目前多数临床研究以胆红素作为启动MARS治疗的指标之一,但需要进一步研究从病例生理的角度证实胆红素能有效地判断MARS治疗的时机和剂量,近似ARF时可以用BUN或Cr来指导CVVH治疗。
(二)其他的非生物型人工肝
目前非生物型人工肝系统强调不同非生物型人工肝方法的联合应用,研究表明联合应用的疗效往往更好,起到作用互补和较少不良反应的作用。除了MARS系统外,还有其他本身就结合了多种非生物人工肝系统。生物透析吸附治疗系统(biologic-DT系统),生物透析吸附治疗血浆滤过系统(biologic-DTPF系统),Prometheus系统等。
二、生物型人工肝
近年来发展的生物人工肝技术(bioartificial liver,BAL),具有部分肝脏的代谢和生物合成功能。肝活检发现急性肝衰竭患者肝坏死>70%时几乎无一例外死亡,可能与残存的肝组织受到局部毒素和(或)微血管结构紊乱的影响,不能行使功能有关。一般认为BAL应具备正常肝脏30%(相当于300~400g肝细胞)的功能,确切数值尚需深入研究。
生物人工肝技术取决于三部分:即肝细胞、基质和生物反应器。迄今为止,肝细胞培养技术的发展已经历了三代:悬浮培养、附着培养和肝细胞球形体培养。悬浮培养效率最低,肝细胞很快失去功能,但其优点为转动效率高;附着培养可维持细胞的完整性和功能,在生物人工肝技术中应用最为广泛,是以酷似透析器的中空纤维生物反应器为载体,纤维外间隙中灌注含有细胞的混悬液,细胞生长并附着在纤维外壁上,通过跨膜弥散作用来交换代谢产物,将导致效率逐渐下降,通过中空纤维可完成气体交换、提供营养物质和清除毒素等功能。通常,肝细胞培养在中空纤维外间隙中,而培养基质、氧、营养素和血液则通过中空纤维进出。在肝细胞球形体培养中,肝细胞周围均有培养基分布,保证了溶质转动的高效性。目前,应用于临床的生物型肝功能支持技术包括体外辅助肝脏装置(extracorporeal liver assist device,ELAD)、生 物 人 工 肝(bioartificial liver,BAL)和混合肝脏支持系统(hybrid liver support system)。Sussman等治疗11例Ⅲ~Ⅳ级昏迷患者(9例机械通气),治疗579小时,用36个BAL,8例神志改善,多数患者血流动力学改善,尿量不减,2例肝功能恢复,4例成功过渡到肝移植。
目前生物型人工肝的缺点如下:使用体外培养的异种或异源肝细胞以及肿瘤细胞引起的异体排斥反应、潜在的人畜共患疾病及致癌的危险;体外培养细胞替代自然肝脏的能力有限;受肝细胞培养技术,大规模生产、保存和运输生物材料的限制,生物型人工肝的临床推广受到限制,因此真正应用生物人工肝尚需时日。
总之,人工脏器不仅推动了医学思想的革命,而且更新了治疗观念,是人类改变传统的以药物为主的治疗方式,恢复衰竭器官功能的一种新的医疗尝试。肝脏是人体代谢系统的中心器官,肩负着全身代谢、合成、分解、解毒、激素灭活、凝血物质产生等多方面的功能,设计一个这样功能复杂的人工器官,比其他人工脏器困难得多。目前已有的基础研究和初步临床实验取得了一些令人鼓舞的结果,但更艰巨的科学研究等待着我们。我们相信,经过广大人工肝工作者的共同努力,人工肝治疗的新时代即将到来。
(何怀武 刘大为)
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