透析膜的那些事儿

1、转鼓式透析装置：

• 1943年，在极端困难的二战时期 ，来自荷兰的Willem Johan Kolff教授在工程师Hendrik Berk的帮助下，设计制作了世界上 第１台转鼓式人工肾，血液透析的历 史 由此翻开了新的篇章。

• 转鼓式人工肾的核心是一个由玻璃纸透析管覆盖的旋转轮，部分浸入到透析液中，血液在玻璃纸透析管中流动，利用 玻璃纸的半透膜特性实现溶质和水的交换 。

• 1945年 ，Kolff应用转鼓式人工肾成功为1名67岁的急性肾衰竭患者实施了血液透析，治疗后患者各项指标逐渐好转 ，最终完全康复。

• 随后，Nils Alwall对这一装置进行了改进，使其能够通过正压进行超滤，弥补了以往只能通过渗透压进行超滤的缺陷 。

• 1955年，美国人工器官协会宣布人工肾可以正式应用于临床，Kolff转鼓式人工肾在欧洲和美国的部分医院 逐步得到推广，用于急性肾衰竭患者的血液净化治疗。

2、蟠管型透析器：

• 同一时期， 加拿大外科医生Gordon murray也在致力于人工肾的研究。他的团队用腊肠状透析管制成透析膜，缠绕在木制转轴上，制作了1种新 的透析器。为了增加透析膜面积，他们在腊肠状透析管表面压上一层金属丝网。活塞的充气和放气带动气鼓转动， 通过股静脉导管将肝素抗凝的血液泵出 体外。

• 应用这种方法，Murray于1946年成功实施了北美第1例血液透析 。

• 1955年，Kolff与同事合作，研制出双蟠管型人工肾，配以100公升的透析液槽，被称为Kolff人工 肾系统。

3、平板型透析器：

• 自20世纪60年代起，血液透析进入 了快速发展时期。1960年，Kiil在挪威率先使用平板型透析器，它由3块精密制造的聚丙烯平板作为骨架，每2层平板之间放置2块半透膜，血液在2块薄膜之间流动，透析液在薄膜外逆向流动。平板型透析器膜面积可达2.4-3.2平米，血室容量约在200-400ml，重量35-45kg，曾在20世纪60和70年代广泛应用。

4、中空纤维透析器

• 1960年，第1个中空纤维透析器问世，它含有800根纤维丝，长度10cm，纤维内径55微米。

• 随着生物医学工程技术的不断进步，透析膜材料也在不断改良，纤维素膜及合成膜（如聚砜膜等）材料的透析器在临床得到越来越多的应用，这种新型透析器体积更小，膜面积更大，透析效率更高，生物相容性也更好。

随着对尿毒症病理生理机制的认识不断 深入，学者们致力于寻找针对不同毒素分子更高效的清除方式，对流，吸附等原理被引入到血液净化领域，血液透析的模式更加多元化。1980年代以后，高通量透析、血液滤过，血液透析滤过、血液灌流、免疫吸 附、血浆置换、高截留量透析等技术相 继应用于临床，极大地丰富了血液净化治疗的内容。

血液透析是常用的肾脏替代疗法。但是，长期血液透析会引发一系列疾病，常见的血液透析并发症有感染，透析失衡综合征，心血管疾病和低蛋白症等。血液透析患者还很容易出现急性炎症反应与氧化应激现象，进而导致很多疾病产生。

规范的透析器复用已被证实是安全和有效的，这样做不仅可以降低透析成本，而且可以消除透析器的“首次使用综合征”，提高其生物相容性，减少补体系统与免疫系统的激活，从而降低透析并发症发生的概率。但是也可能透析器的性能降低，使透析器及患者被感染的危险增加，增大透析并发症的发生概率。

透析膜作为一种人工制备的膜，它的表面不同于人体血管内皮细胞，且与血液直接接触，不可避免地会引起机体的反应，如上述并发症等。

血液透析膜对膜材料的要求较高，需要兼具生物安全性以及生物功能性。

理想的透析膜应具有以下几个特点：

(1)溶质清除率高，包括中分子溶质。

(2)不允许相对分子质量超过35000的物质通过(如血流中的蛋白质和透析液中的细菌、病毒等)。

(3)有适宜的超滤渗水性(超滤性)。

(4)有足够的湿态强度和耐压性。

(5)有良好的生物相容性。

(6)对人体安全无害(无毒性、无抗原性、无致热原)。

(⑦)能耐蒸汽消毒或消毒液浸泡，灭菌处理后，膜的性能不能改变。

1、根据透析膜的材料分类：

• 未修饰的纤维素膜：将天然纤维溶解、再生后制成的纤维素膜，具有亲水性高、通透性好，但生物相容性差，对中大分子毒素清除能力低（如铜仿膜、双醋酸纤维素膜）的特点。

• 改良或再生纤维素膜：在纤维素主链上连接不同的取代基团，属纤维素膜衍生物，其特点是对小分子物质和磷的清除率强，为高效透析膜材料，然而血液相容性仍有待提高（如血仿膜、三醋酸纤维素膜）。

• 合成膜：多为非对称型疏水性膜，具有较大的截留相对分子量范围，超滤系数较高，生物相容性较好，能够被拉伸成具有不同孔径的膜（如聚砜膜、聚醚砜膜）。

2、根据超滤系数分类：

• 高通量透析膜：高通量透析膜平均孔径2.9nm，最大直径3.5nm，由含疏水性基团的材料与不同亲水性成分组成，具有高弥散和超滤能力。一般认为高通量透析器超滤系数大于等于20ml/(mmHg·h)，尿素清除率185~192ml/min，肌酐清除率172~180ml/min，维生素B12清除率118-135ml/min，β2-MG筛选系数大于0.65。

• 低通量透析膜：平均孔径为1.3nm，最大直径为2.5nm，亲水性高，清除小分子毒素能力强。一般超滤系数为4.2~8.0ml/(mmHg·h)，尿素清除率180~190ml/min，肌酐清除率160~172 ml/min，维生素B12清除率60-80ml/min，几乎不清除β2-MG。

• 新型中型截留量透析器：详见- 高截留量血液透析治疗骨髓瘤管型肾病原理（点击可浏览）

图文无关，图来自肾友手绘

1、透析膜材料

目前透析器膜材料主要是纤维素及其改良型、合成膜。特点见上面分类

2、膜的亲水性

透析膜的亲水性取决于膜材料化学基团与水的相互作用，如纤维素膜、聚乙烯乙烯醇膜亲水性强；而聚甲基丙烯酸甲脂、聚酰胺亲水性低。通常讲，膜亲水性越低，黏附蛋白量越多；由于膜亲水性不同，膜对涅度反应也不同，如铜仿膜遇涅厚度增加，合成膜遇涅厚度般无变化。

3、膜吸附性

合成膜比天然纤维素膜有明显的吸附性，在透析过程中可以吸附血液中的蛋白质，如小分子蛋白(β2-MG和某些治疗药物如红细胞生成素)，因此具有双重的生物学意义和临床作用。

4、消毒方式

目前透析器消毒方式主要有三种：环氧乙烷(ETO)、γ-射线和高压蒸汽(湿法或干法)，

高压蒸汽消毒对人体危害小，但有些聚合膜不能耐受高压蒸汽，故ETO仍是广泛应用的消毒剂。

透析器封装体(芳香族聚氨酯)在y-射线消毒后可释放出亚甲二苯胺(MDA)，有

致癌作用，如用脂肪族聚氨酯则不产生MDA，但临床尚无报道。

透析器消毒剂生物相容性：蒸汽、γ射线>环氧乙烷消毒。

5、清除率

清除率和超滤率是透析器的两个主要功能，也是评价透析器质量的关键指标。常用小分子物质，如尿素、肌酐；中分子物质，如维生素B12、β2-MG作为评价透析器清

除率的指标。

6、超滤率

见上

7、超滤系数：表示某一特定透析器总的超滤能力，

是指在1mmHg的跨膜压力下，每小时通过膜超滤的液体的毫升数，单位为ml/h/mmHg。它反映了透析膜对水的通透性，由膜的本身特点如孔径，厚度，膜面积等决定，在一定时间内超滤量与跨膜压成正比。

8、膜面积：透析器表面积与其清除率和超滤系数有关，但透析器的表面积大小与尿素清除率并不总成正比。

9、生物相容性

透析膜与血液反应主要后果是激活补体。

近年来透析膜生物不相容性对透析患者的危害越来越受到重视，增加血/膜生物相容性是改善透析质量减少透析并发症的重要措施。

透析膜的生物相容性是表明透析器质量的重要指标，通常合成膜优于纤维素膜。临床判断相容性的指标是检查透析15min后白细胞、血小板计数，血氧分压，补体C3a，c52水平变化，从而可以判断血/膜生物相容性。

透析膜生物相容性：合成膜>改良纤维素膜>纤维素膜

10、顺应性：

关于空心纤维膜的顺应性，即血室扩张性不宜过大，以免增加体外循环血容量。

11、血流阻力：

空心纤维型透析器，膜内阻力>平板型，通常为<20mmHg(血流量200ml/min)，如果阻力过大将增加动脉压。

11、破膜率：透析膜应有适度的抗压能力，通常可耐受500mmHg压力，在透析中很少超过此压力，故不应该有破膜率高现象。临床所遇到的破膜多是由于在复用过程中压力过大损伤膜，或因用氢氧化钠净化剂腐蚀透析膜，特别是纤维素膜。

13、残余血量：透析结束用200m盐水回血后，透析器内残余血量越少越好，通常不超过1.0ml。

14、预充容量：透析器内预充容量要适中，通常成人透析器容量为60~80ml。容量小影响透析效率；容量过大，增加体外循环血量，容易引起低血压。

15、重复使用率：临床工作中关键是保证透析器的复用质量，按正规程序冲洗和净化透析器，严格消毒。评价复用透析器的质量重要指标是清除率和超滤率，二者与透析器容量下降有相关性，故通常认为复用透析器的容量下降15%，超滤率下降25%应该丢弃。

16、抗凝性：如果膜与肝素或其他抗凝物质相结合可以减少透析肝素的用量，防止长期透析与肝素相关的并发症。目前尚无不用肝素的透析膜，聚乙烯乙烯醇膜可以减少肝素的用量，或适用于无肝素透析。

17、质量价格比：有较好的清除率和超滤率，有满意的重复使用性，价格低于同类产品。

血液透析那些事儿

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