摘自《临床血透工程技术》
一、透析器发展历史
透析器( dialyzer)由透析膜及其支撑结构组成，是血液透析治疗的核心部分。历经半个多世纪的发展，透析器已经从最初复杂笨重、低效的转筒式透析器，演变至目前广泛使用的简单、轻便、高效的中空纤维透析器。作为透析器核心的透析膜，其理化和生物特性也较早期透析膜有了质的飞跃。纵观透析器和透析膜的发展历程,大致可分成3个阶段。
(一)第1阶段（20世纪60年代之前）
20世纪早期，透析治疗仅处于试验阶段。1924年 Hass G使用火棉透析器对人体进行第一次血液透析治疗。1944年美国医师KoW应用转筒式人工肾(rotating drum）第一次救治急性肾衰竭患者获得成功，这是血液透析历史上的里程碑。1947年瑞典学者 Alwall N发明了第一个具有超滤功能的固定式管型透析器。1956年Kolff和 Watschinger研制成功第１台蟠管型透析器（coil dialyzer），并被用于临床治疗急性肾衰竭和药物中毒，后由美国Travenol公司批量生产。1960年挪威Kiil在早期平流型透析器基础上研制成平板型透析器，即所谓Kiil型平板透析器（parallel plate dialyzer），这种透析器具有阻力小、不需要血泵、透析膜一次性使用、消毒方便、价格低廉等优点,促进了人工肾的发展与普及，直至20世纪70年代，仍有不少中心在使用平板型透析器。1966年美国 Stewart R研制出第一个乙酸纤维膜材料的中空纤维透析器（hollow fiber dialyzer），它具有体积小、透析效率高、除水能力强等优点，逐渐成为透析器的主流设计。
(二)第2阶段(20世纪60年代~20世纪80年代)
这一阶段的透析治疗已逐渐趋于标准化，中空纤维透析器成为主流，人们对膜的清除性能、膜材料、透析膜的生物相容性等方面有不少新的认识，合成膜透析器开始应用于临床。
早期透析治疗以清除尿素、肌酐等小分子毒素和水分为目的。当时观点认为，小分子毒素清除依赖于浓度梯度驱动的扩散作用，而水分的清除则通过压力梯度下的对流作用，因此早期透析膜所能承受的压力阈值不高。1967年 Bluemle Ｌw等通过研究发现，增加压力梯度能够有效增加毒素清除，这一研究促进了以对流为主要原理的血液滤过（hemofiltration）的发展。与此同时，对尿毒症毒素的研究也认为血液透析治疗应给予中分子毒素足够的清除。
因此，传统的纤维素膜已不能很好地满足临床需求。1969年, Hospal以丙烯腈、甲代烯丙基磺酸钠共聚物为原料，研制出第一个合成膜透析器,即AN69膜透析器。随后其他类型的合成膜透析器广泛应用于临床，如聚甲基丙烯酸甲酯膜（1977, Toray,日本东丽）、聚酰胺膜（1982, Gambro,瑞典金宝）、聚砜膜（1983, Fresenius,德国费森）。
对透析膜生物相容性的认识促进了合成膜透析器的应用。1968年, Kaplow和 Goffinet首次报道应用改良纤维素膜进行透析的尿毒症患者白细胞计数一过性降低。Craddock等进步研究发现上述现象的机制在于纤维素膜表面的羟基对补体C3的激活。以后，对透析膜性能的评价开始综合考虑清除效能、对凝血机制的影响及生物相容性等多方面。相比早期的纤维素膜，合成膜材料具有良好的清除性能和较佳的生物相容性，因此得以在临床上广泛应用。以高质量的合成膜为基础，配合具备自动超滤控制功能的透析机，血液透析治疗的模式也延伸出血液透析滤过、高通量透析等新的治疗手段。
（三)第3阶段(20世纪80年代至今）
这一阶段人们主要致力于在膜材料、透析清除性能、消毒方式等方面不断优化和改良透析器。
在透析膜材料上，对透析膜生物相容性的认识不断深入。人们发现，透析膜生物相容性和膜材料的分子结构关系密切。透析膜表面对蛋白的吸附和膜表面氢键基团、电荷数以及亲疏水能力均有关系，生物相容性较好的透析膜具有较少的亲水基团、较低的电荷及亲水性和疏水性的良好平衡。疏水性为主的透析膜材料能够吸附蛋白和血小板,而亲水性为主的膜材料则激活补体和细胞。因此，理想的膜材料应该很好地平衡亲水性和疏水性。目前新型合成膜材料在此方面较早期已有较多改进。
新的一些评价透析膜清除性能的指标如β2微球蛋白逐步应用于临床。1986年，Ceyjo等报道了β2-微球蛋白和透析患者淀粉样变等并发症的关系。由于传统的低通量透析无法清除β2-微球蛋白，且研究表明生物相容性差的透析膜反而促使β2-微球蛋白生成，这些研究结果促进了高通量透析和血液透析滤过等治疗模式的推广。与此同时，人们也发现，高通量透析膜不能完全阻止透析液侧的污染物如内毒素等进入人体，在出现反超滤现象时这种风险更大。尽管超纯透析液应用和内毒素滤过器能够降低上述风险，但也促使人们在透析膜材料的研制中考虑到透析膜对细菌内毒素、细菌DNA片段等有害物质的吸附作用。
在透析器的消毒方式方面也有新的发展。早期透析器的消毒剂多采用环氧乙烷，且透析器的封装材料中使用了以环氧乙烷为原材料生产的聚氨酯材料，可导致首次使用综合征。目前使用环氧乙烷技术消毒的透析器已经大幅降低，封装材料中的聚氨酯比例也显著降低，并在生产中使用除气技术尽可能降低环氧乙烷残存量。除环氧乙烷消毒外，γ射线消毒和高温蒸汽消毒业已十分常见。γ射线消毒要求膜材料聚合物稳定性较好，否则可能引起透析膜材料退化变质，高温蒸汽消毒是理论上最佳的消毒方法，但对膜材料分子结构的热稳定性有较高的要求。这些改进的消毒方式也是膜材料改良中应加以考虑的因素。21世纪以来，随着生产工艺水平的进步，透析膜材料的更新和改良速度很快。透析膜的功能也不仅限于清除毒素和水分，一些具有特殊性能的透析器，如肝素覆层、多黏菌素B修饰、维生素E修饰等透析膜，也开始针对特定患者逐步应用于临床。随着医疗实践经验的丰富以及透析工程技术学的进步，对透析膜和透析器的认识也必将不断深入。
二、透析膜
透析膜是透析器的核心部分。对透析膜的评价主要包括其理化特性和生物相容性。透析膜的理化特性主要指透析膜材料的物理性质、化学结构及膜通透性等，决定了透析膜对体内毒素的清除能力和生物相容性。透析膜的生物相容性指透析膜对白细胞、补体系统和凝血系统等的活化作用。透析膜的上述理化特性很大程度上决定了血液透析患者治疗的有效性和安全性。对于血液净化用的透析膜有一些基本要求:①所需清除的中、小分子量物质容易透过，一般不允许透过蛋白质；②具有适宜的超滤渗水性；③有足够的湿态强度与耐压性；④具有良好的血液相容性，不引起血液凝固、溶血现象发生；⑤对人体安全无害；⑥灭菌处理后，膜性能不改变。
目前用于临床的透析膜根据其材料性质,可分为纤维素衍生膜、改良纤维素膜和合成膜纤维素衍生膜以铜仿膜、乙酸膜等为代表。由于其原料易得，价格低廉，且其溶质清除率能够满足血液透析基本的要求，因此在透析发展的早期阶段较常用。但由于纤维素衍生膜对中、大分子尿毒症毒素清除能力差，且生物相容性无法令人满意，因此目前临床已基本不再应用。改良纤维素膜以双乙酸膜和三乙酸膜为代表，是以纤维素膜为基础，通过嵌段、共聚、接枝等方法制备和开发而成的新型透析膜材料。纤维素衍生膜和改良纤维素膜两种透析膜材料均以纤维素为原料，因此也可将两者统称为纤维素为基础的透析膜，以区别于以高分子共聚物为原料的合成膜。
合成膜是目前临床上应用最为广泛的透析膜材料。合成膜由人工技术合成的高分子材料经特殊工艺生产而成,根据高分子共聚物的化学结构式不同可分成聚砜膜、聚醚砜膜、AN69膜等，而根据其断面物理结构特点又可分成对称膜和非对称膜两类。合成膜具有生物相容性好，通透性高，可清除中、大分子毒素，具有一定的吸附能力等多项优点,因此在临床实践中得以广泛应用。
三、透析器清除效能评价标准
通量和效能是评价透析器清除效能的常用指标。
(一)通量(fux)
通量是评价透析膜性能的重要指标。广义上的通量指的是透析膜的通透性。目前对通量的评价标准主要依据透析膜和滤膜对水的清除能力，用超滤系数[ Kuf,单位ml/（mmHg·h）]表示，意义为单位时间内单位压力下单位面积的透析膜超滤水的量。根据膜的Ku值将透析器分为低通量、中通量和高通量透析器。以Kuf为标准划分透析器标准并不统一。以低通量透析器为例，欧洲标准为Kuf<10ml/（mmHg·h），而美国则为Kuf<8ml/（mmHg·h）。与之对应，高通量透析器的标准也并不一致，如欧洲标准为Kuf>20ml/( mmHg·h）而在HEMO研究中定义高通量透析器为Kuf>14ml/(mmHg·h)。中通量透析器介于低、高通量透析器之间。
如透析膜的通量高于普通的高通量透析器，达50ml/（mmHg·h）以上，临床上主要应用于血液滤过治疗，通常也称之为血滤器。
此外，尚有一些透析器被称之为“高效能”透析器。这一定义包含了若干内容，如以通量为标准，这类透析器指的是 UFcoeff比低通量透析器高，但又位于高通量透析器定义范围的低限范围。一般而言，这一标准在欧洲是10～20ml/(mmHg·h)，而在美国则为8~15ml/(mmHg·h)。如以透析器膜面积为标准,高效能透析器则指面积至少为1.5m2，甚至超过2.0m2以上的透析器。因此，高效能透析器和中通透析器有部分重合。
(二)效能
物质转运系数（koA）也是评价透析膜性能的重要标准指标。KoA系指在特定血流量和透析液流量下，单位面积的透析膜通过扩散作用对特定溶质的转运能力。如以尿素为标准，则可将透析器分成高效透析器(大于700m/min)和低效透析器(小于500ml/min)，据此也衍生出透析器的“效能”概念。
必须指出的是，对透析器清除性能的评价，其实质是特定条件下透析膜对特定物质的清除能力。因此，由于评价标准不同并由此产生的具体分类，其相互之间并不矛盾，甚至部分重合。在血液透析治疗期间，尚需要评价膜对某种特定药物或溶质的清除能力。特定药物或溶质透过透析膜的能力用筛选系数（SC）来表达。SC无限趋近0表明该种药物或溶质无法经过透析膜，SC=1则意味着该溶质可以自由通过透析膜。SC是对血液透析患者进行药物调整的重要依据之一。