**章血液净化概论
血液净化技术是利用天然或人工半透膜及吸附材料，通过体外循环技术清除机体血液内代谢产物、内源性抗体、过量的药物或毒物等，以维持体液、电解质或酸碱平衡的一种治疗技术，广泛应用于终末期肾脏病的治疗。近年来随着血液净化技术的发展和工程技术的进步，血液净化日趋成为现代医学不可缺少的一种治疗手段。血液净化包含了血液透析、血液滤过、血液透析滤过、血液灌流、血浆置换、血浆分离、免疫吸附、连续性肾脏替代治疗等多种治疗方式。
**节肾脏病基础知识
一、肾脏功能
人体有两个肾脏，左、右各一个，成年人正常肾脏大小约12cm×6cm×3cm，男性一个肾脏重量为100～140g，女性略轻。每个肾约有100万个肾单位。肾单位是肾脏*基本的结构，肾单位包括肾小球和肾小管，肾小球由肾小球毛细血管丛和周围包绕的肾小囊组成。肾小球毛细血管壁由毛细血管内皮层、基膜层和系膜组成。基膜是滤过膜的主要组成部分，小分子物质可通过该层。肾小管分为近*小管、髓袢、远*小管、集合管，集合管汇集于肾乳头，尿液经肾盏*终至输尿管。肾小球主要功能是滤过血浆中的水和溶质，使之形成超滤液，即原尿。肾小管主要功能是重吸收，将肾小球滤出液中的水、电解质、葡萄糖等吸收入血液，经过重吸收，每天排出约2.0L尿液。
肾脏的主要功能如下。
1.排泄功能尿素、氨基酸、尿酸、肌酐、肌酸和氨是体内蛋白质代谢后的主要产物，其中尿素占大部分，其经肾脏每天排出约30g。排出物中有相对分子质量较小的小分子物质（尿素60，肌酐113，尿酸168），还有相对分子质量为350～5000的中分子物质。正常肾脏很少滤过大分子物质。
2.调节体液平衡肾小球24小时滤出约180L原尿，80%在近*小管被重吸收，近*小管尿液渗透压直接影响其重吸收率。在远*小管尿液的重吸收则受到抗利尿激素影响，重吸收率会根据机体的需要进行调节，从而保持机体体液平衡。
3.调节电解质平衡大量电解质被滤过后进入原尿，其在通过肾小管时，钠、钾、钙、镁、氯离子和无机盐等大部分会在肾小管被重吸收，机体会根据内环境需要，通过神经、内分泌和体液调节来调整电解质吸收率。
4.调节酸碱平衡肾脏通过离子的转运和酸碱的排泄使人体血液保持pH在7.35～7.45。
5.内分泌功能肾脏是体内重要的内分泌器官，球旁细胞通过分泌肾素，来调节机体血压。肾脏生成红细胞生成素（erythropoietin，EPO），通过刺激骨髓加速红细胞的生成。维生素D3在肝脏内羟化为25-(OH)D3后，再通过肾脏羟化成1，25-(OH)2D3，具有调节体内钙磷代谢的作用。肾脏分泌的前列腺素可以扩张血管，从而增加肾脏血流量。
二、慢性肾脏病分期
慢性肾脏病（chronic kidney disease，CKD）有多种定义的方式，多个国家的指南将其定义为肾功能的减退，估算肾小球滤过率（estimated glomerular filtration rate，eGFR）＜60ml/（min 1.73m2），或者肾脏持续损害超过3个月。慢性肾脏病分期依据肾脏病预后质量倡议（K/DOQI）制定的指南将慢性肾脏病分为1～5期，详见表1-1。
肾脏的代偿功能强大，在临床治疗中，应以积极保护肾脏功能、延缓肾功能进一步恶化为主，当eGFR＜15ml/（min l.73m2），肾脏的残余肾功能往往不能满足身体的排泄、酸碱平衡、内分泌功能等需求。当发生重症急性肾损伤（AKI）或慢性肾脏病肾损伤发展至终末期肾病阶段，则必须依靠肾脏替代治疗方法来维持内环境的稳定。血液净化技术是目前应用*为广泛的终末期肾病治疗方式。
第二节血液净化发展历史
1854年，苏格兰化学家ThomaGraham*次提出了“透析”（dialysis）的概念，“dia-”具有通向双面的意思，“-lysis”即分离的意思。其**次提出晶体物质通过半透膜弥散并开创了渗透学说，被称为现代透析之父。1912年，美国约翰斯 霍普金斯医学院的JohnAbel及其同事用火棉胶制成管状透析器，并命名为人工肾脏（artificial kidney）。在抗凝治疗中使用了水蛭素，对兔子进行了2小时的血液透析，从而开创了血液透析事业。1926年德国的Georg Haas*次对一位年轻的尿毒症患者进行了血液透析，虽然没有取得治疗效果，但为今后透析研究的发展打下了良好的基础。20世纪30年代后期，荷兰著名学者WillemKolff研制完成了**台转鼓式人工肾脏，其具有划时代的意义。1944年，Kolff*次成功
地将透析应用于肾衰竭患者的抢救治疗。1960年美国学者Scribner和Sinbner发明了用于反复透析的血管通路，提出了动静脉外分流，用两根聚四氟乙烯管分别插入桡动脉和头静脉，这是血液透析史上的突破性进展。1962年，Cimino和Brescia用手术方法建立了更为永久的血管通路——动静脉内瘘，这是透析史上重要的里程碑。此后，透析技术逐步完善，从20世纪80年代开始，血液净化相关设备逐步向电子化、智能化发展，透析膜相容性的改进，透析液的不断完善，抗凝技术等方面研究的进展，使血液净化技术进入了一个持续快速发展的时期。血液净化不仅被广泛地应用于肾脏病领域，在医学各领域均发挥着重要作用。
血液透析能够像肾脏一样帮助患者排出体内的代谢产物，因此又被称为人工肾脏，但是人工肾脏不能完全达到生物肾脏的功能，仅能部分替代肾脏的作用。人工肾脏是发展较早，技术较成熟的人工器官，能起到排除多余水分、调节体内电解质和酸碱平衡，以及排泄部分代谢终末产物的作用。人工肾脏不具备分泌生物活性物质的功能，因此机体完全丧失肾功能后，通过人工肾脏替代治疗的患者生活质量是很难达到正常人水平的，但在学科的不断发展下，现可以通过基因重组技术或人工合成制造出人体所需要的物质[如红细胞生成素（EPO）、活性维生素D3等]，从而弥补人工肾脏缺乏内分泌功能的缺陷。
血液滤过比血液透析在理论上更接近生物肾脏的生理功能，它主要通过将一些成分近似于细胞外液的液体输入体内，再利用对流原理来排出废物和水分，这近似于人体肾脏肾小管的重吸收和肾小球的滤过功能，其对中分子物质的清除水平明显高于普通的血液透析。
但是血液滤过的临床应用时间不长，长期治疗存在哪些缺点尚需进一步证实。
近年来，在结合了血液透析和血液滤过的理论和技术基础上，血液透析滤过技术迅速发展，高通量透析液得到了广泛的应用。在目前人工肾脏主要向两个方向发展：①透析膜的生物相容性更好、具有抗凝特性，能清除或吸附某些特定的毒素；②透析器的设计工艺不断改进，使血液和透析液更合理地配置，达到*大的清除毒素效果。在透析机器方面，随着电子技术的发展，血液及透析液的监测装置更趋于准确、安全、自动化和智能化。人工肾脏正向着*终的方向——生物反馈功能发展。
第三节血液净化原理
血液净化是将患者的血液引出体外并通过一种净化装置，去除其中某些致病物质，净化血液，达到治疗疾病的目的。现代血液净化疗法主要包括：血液透析（hemodialysis，HD）、血液滤过（hemofiltration，HF）、血液透析滤过（hemodiafiltration，HDF）、血液灌流（hemoperfusion，HP）、血浆置换（plasma exchange，PE）、免疫吸附（immunoadsorption，IA）、连续性肾脏替代治疗（CRRT）。不同的净化模式对溶质清除的原理不同，主要有弥散（diffusion）、对流（convection）、吸附（adsorption）和渗透（osmosis）。不同物质被清除的方式也不同，小分子物质弥散效果好，中分子物质则对流及吸附效果好。在临床上应根据不同的临床需要，甚至在病情的不同阶段，选择恰当的治疗模式。
一、血液透析的原理
血液透析主要是依靠半透膜的作用，利用弥散、超滤（ultrafiltration，UF）的原理清除血液中有害物质和过多水分，从而达到治疗的目的。血液透析是*常用的肾脏替代治疗方法之一，也可用于治疗药物或毒物中毒等。
（一）弥散
溶质在溶剂中浓度分布不均，存在浓度梯度，溶质分子与溶剂分子的布朗运动（热运动）会使溶质分子在溶剂中分散趋于均刀（图1-1）。这种溶质分子在溶剂中均刀分散的过程即热运动产生的物质迁移现象，称为弥散。例如，一滴墨水滴入清水中，其溶质会自行扩散直至溶质均刀分布。
血液透析指溶液中的分子以弥散的方式通过半透膜的过程。半透膜是一种具有微孔的膜，能够允许直径比其膜孔小的溶质分子通过，而直径大于膜孔的物质被阻挡于膜的一侧。血液透析中溶质转运的基础是弥散作用。半透膜上含有小孔，使较小的溶质都可以通过弥散的方式移动。弥散指各种物质的分子或颗粒都呈无规律的热运动。根据膜平衡原理，半透膜两侧液体各自所含溶质浓度的梯度差及其所形成的不同渗透浓度，可使尿毒症患者血液中的水及小分子物质，如电解质、尿素、肌酐等从浓度高的一侧通过半透膜向浓度低的一侧透析液中移动（弥散作用），而透析液中的碱基、钙离子等向血液中弥散。同时利用超滤压和渗透压两种压力清除水分（图1-2）。
影响弥散清除的因素：溶质的浓度梯度、溶质的相对分子质量、透析膜的物理特性、血流量和透析液流量等。
（1）溶质的浓度梯度：弥散是分子的随机运动。尿毒症患者血液中的尿素、肌酐、胍类、尿酸、钾离子等浓度很高，而在透析液中不含上述溶质，因而在透析膜的两侧形成了浓度梯度，溶质顺着由透析膜两侧浓度差形成的电化学梯度运动，向透析液侧弥散。溶质的清除量与该溶质在血液侧与透析液侧的浓度梯度差成正比。
（2）溶质的相对分子质量：每一种溶质因为分子体积和相对分子质量的不同而具有不同的溶质转运量。转运速率与相对分子质量呈负相关，溶质的相对分子质量越大，其通过半透膜的转运速率越低。如相对分子质量为100的溶质的弥散率是相对分子质量为200的2倍。
高速率运动的分子与膜壁碰撞频率高，其通过半透膜的转运速率快。大分子物质运动较慢，与膜壁的碰撞频率低，通过半透膜孔的速率慢，故清除率低。另外溶质的相对分子质量与其大小密切相关。若溶质分子的体积接近或超过膜孔大小，溶质仅能部分或完全不能通过半透膜。小分子物质，如尿素、肌酐可很容易地通过半透膜，而较大的分子，如β2-微球蛋白或白蛋白弥散很慢或不能弥散，体积更大的大分子更是被小孔阻挡。
（3）透析膜的物理特性：弥散清除量与膜的阻力成反比。膜的阻力是溶质弥散速度的决定因素，取决于透析膜的面积、厚度、结构、弥散系数、膜孔径大小和膜所带的电荷等。如果透析膜很厚、膜孔数量少、膜孔径小，膜对溶质跨膜转运的阻力就很大；相反，减少膜厚度可增加溶质的弥散率。而膜的结构对各种相对分子质量的溶质均有明显的影响，如纤维素膜的孔道弯*，彼此间有交通支、阻力大，相对分子质量相同的小分子物质弥散量也较合成膜低；合成膜壁薄，孔道直，无交通支，阻力小。透析膜的表面积越大，对小分子物质弥散清除率越高。膜的亲水性与疏水性可将蛋白质吸附于膜上，从而影响溶质的转运。
（4）血流量和透析液流量：血液流速影响溶质的清除效率。当血流量增加时，单位时间内有更多的溶质与膜接触，溶质的清除增加。当血液流速＜200ml/min时，其尿素清除率与血流量呈线性关系；当血液流速＞300ml/min时，尿素清除率仍随之增大，但随着血流速不断增加，尿素氮清除率*线逐渐变缓。一般而言血流量的设定应为自身体重的4倍较妥，透析液流速为血液流速的1.5～2倍，*有利于溶质的清除。
另外，透析液温度、血液黏滞度等均能影响溶质弥散清除量。
（二）渗透与超滤
1.渗透是指依靠膜两侧的渗透压差，使水分从渗透压低的一侧向渗透压高的一侧做跨膜运动（图1-3）。血液透析主要通过水压梯度超滤脱水，而渗透脱水的作用很小。
2.超滤是血液透析清除体内过多水分的主要途径，即水在压力差下做跨膜运动（图1-4），这一压力称
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