人工肾研究论文

人工肾研究论文

人工肾

时间：2011-03-06 15:56:09 来源： 作者：

人工肾(artificial kindney)是一种替代肾脏功能 的装置，主要用于治疗肾功能衰竭和尿毒症。它将血 液引出体外，利用透析、过滤、吸附和膜分离等原理 排出体内过剩的含氮化合物、新陈代谢产物或愈量药 物等，以调节水和电解质平衡，然后再将净化的血液 引回体内。人工肾是目前临床广泛使用，疗效显著的 一种人工器官。 早在19世纪中叶就有用透析法除去血中尿素的设 想。1913年Abel等用火棉胶膜制成管状透析装置进行 了动物透析实验。1943年Kolff等首次将转鼓型人工肾 用于临床，获得成功，开创了人工肾治疗肾功能衰竭患者 的历史。1960年，Quiton等用聚四氟乙烯一硅橡胶制成 第一个动、静脉血液短路导管(A-V外瘘)用于临床，此后 又相继研制出平板型人工肾、蟠管型人工肾和空心纤维 人工肾，并研制成功完善的人I肾监护系统，为透析患者 长期存活提供了条件。 除血液透析外，近10年来还开发了血液滤过、血液灌 流和腹膜透析等新的人工肾技术，并进行了建立患者一人 工肾系统数学模型的工作，以便估算患者接受人工肾治 疗的时间及指导最佳化疗方案的设计。 人工肾的基本结构包括血液净化器、液体供给系统 和自动监视装置三个部分。 血液净化器血液净化器是人工肾的核心。依据 不同的工作原理可分为透析型、滤过型和吸附型3种 类型。 (1)透析类血液净化器（简称透析器）：是利用透析 膜两边液体浓度平衡原理制成。当膜两侧溶质浓度不同 时，跨膜产生一定的渗透压差，溶质由浓度高一侧经膜向 浓度低一侧扩散；水分（或溶剂）则从低浓度一侧向高浓 度一侧渗透，最后达到动态平衡。透析器利用一层合成 的高分子半透膜隔开患者的血液与特制的透析液，通过 扩散作用除去患者血液中的某些代谢废物和毒物，并保 持患者水和电解质的平衡。 临床使用的透析膜主要有3种类型。①盘管型透析 器：又称Kolff型透析器，将透析膜制成细管状，长5- lOm，绕在特制的网架上。透析时血液在透析膜管内流 动，透析液在管外沿网架流动，透析面积在0.8―1.2m2 左右。最早使用的双盘管型，因预充血量大，流体阻力太 而被淘汰。近来发展了小容量盘管型透析器，应用正压 透析。②平板型透析器：KiiJ于1960年研制标准平板透 析器，它用聚丙烯板制成带槽支承板，板间铺放两张半透 膜，血液流经两膜间，透析液在膜板间流动，透析面积 1 m2左右，可反覆使用。但体积大、操作繁杂、消毒不严 密。近年发展成固定式多层小平板透析器，体积小，透析 面积大(1．O一1.8m2)，预充血量在lOOml以下，经严格消 毒，安全可靠。③空心纤维型透析器：是目前国外临床 主要使用的一种血液净化器。它由内径为200 pm．壁厚 30 pm左右的高分子材料制成的空心丝1.0-1.5万根 束在一起，装入长20cm，直径7 cm左右的圆筒形有机玻 璃容器中制成，透析面积1―1.5秆，预充血量lOOml左 右。严格消毒，安全可靠，用后须弃去。近期，临床改进 了清洁消毒方法，可重复使用。 (2)滤过型血液净化器（简称滤过器）：是利用微 孔膜压力梯度作用下产生溶液的流体力学渗透的原理 制成。流体中的颗粒或溶质分子与膜孔的相对大小是 分离的关键。当流体中的颗粒或溶质分子比膜的孔径 小时，在压力差作用下将随流体积透过膜；反之则被挡 住。滤过器以除水性能优异、对代谢废物中的中等分 子量物质去陈性能高为主要特点，这是透析器所不能 达到的。 (3)吸附型血液净化器（简称灌流器）：是利用分离 色谱的原理制成。当血液流经不同孔径和不同孔径分布 的固体吸附剂表面，由于物理作用（范德华力）和化学作 用（化学键合力）而使代谢废物和毒物被吸附剂吸附，达 到清除目的。这种直接血液灌流的方法对于愈量药物中 毒的治疗效果好；目前仍不能纠正水和电解质失调。 液体供给系统对于不同类型的血液净化器，由于 供液的种类不同，采用不同的液体供给系统。透析型人 工肾的液体供给系统由透析液循环装置和透析液供应装 置两部分组成。透析液的循环一般由循环泵推动；透析 液供应由比例泵自动将浓缩透析液按比例稀释供给透析 器使用。在大型透析中心，上述工作由集中的供液装置 完成。滤过型人工肾的液体供给系统根据血液滤过时超 滤液量多少，用相应的等渗电解质液进行补偿，以达到体 液的生理平衡。它由滤液计量装置与等渗液反馈供给装 置两部分组成。 自动监视装置为保证血液净化器中血液和供液系 统的正常循环，人工肾都具备自动监护装置，对温度、负 压、供液流量进行自动控制与调节，对动、静脉压，浓度和 漏血等自动监视。人工肾在治疗过程中一旦出现异常情 况，立即自动报警，并能切断电路，以而增加了人工肾的 安全性。大型透析中心还设有中央监视台，统一监视各 台人工肾的运行。 人工肾的临床应用 由于人工肾安全可靠，疗效显 著，故已被广泛地用于临床，透析中心也普遍建立。 (1)可有效地排除人体代谢废物，缓解由于代谢废 物累积而造成的病理生理变化，就尿素的清除而言，一次 有效地透析4-6h，可使血浆中尿素值降低50%- 70%，连续透析可使其稳定于较低的水平。 (2)能有效地调节电解质平衡。有些因水代谢失调 及由其导致的电解质失调均可用人工肾得到调节。 (3)可有效地排除体内潴留的水分，使患者的血压 增高、肺水肿和心力衰竭等症状得到明显改善。 人工肾治疗的适应证①急性肾功能衰竭：血钾高 于6. Ommol／L．血尿素氮迅速上升，每日10.7mmol／L (30mg／dl)或超过35. 7mmol／L(lOOmg／dl)o②慢性 肾功能衰竭：适用于血液尿素氮超过35.7mmol／L (lOOmg／dl)；内生肌酐清除率低于lOml／min。③药物 中毒：如巴比妥类、甲喹酮、甲丙氨酯、海洛因、非那西丁、 环磷酰胺等。④急性肝功能衰竭：某些自身免疫性疾病 （如牛皮癣），严重的精神分裂症以及非终末期心力衰竭 和急性肺水肿的急救等。 人工肾治疗是一种急救措施，没有绝对的禁忌证。 但是为了保证人工肾治疗的安全有效，对于休克或低血 压、显著的心脏扩大并伴有心肌严重受损、严重心律失 常、严重出血症状、严重糖尿病和脑溢血等患者，暂不宜 进行人工肾治疗。 急性肾功钝衰竭透析时，出现的不良反应及并发症 不多；慢性肾功能衰竭患者长期透析时，并发症及不良反 应较多。并发症的主要表现有以下几种。①少尿：透析 后经常发生少尿，尿量可减少1／2或l／3以上，一般发生在 每次透析后l-3d内，以后逐渐增加。②溶血：当透 析液渗透压低、管道及透析器清洗不足、消毒液残留、血 泵使用不当等情况下，易发生溶血。③发热：透析早期 寒颤继而高热，此与人工肾消毒灭菌不严、清洗不净有 关，也可能与预冲液较快进人体内而引起输血反应等有 关。④心血管系统并发症：比较常见，是慢性肾功能衰 竭患者死亡的重要原因之一。如透析脱水过多、过快，以 及低钠透析等因素可能引起低血压、心包炎、高钾血症、 高脂血症和严重心律失常等，导致心脏扩大和心力衰竭。 ⑤感染：由于长期人工肾治疗的患者免疫功能低下，易 导致动、静脉外瘘，肺部及尿路感染，败血症和肝炎等。 ⑥贫血：透析引起的营养障碍和肾功能衰竭都可导致贫 血。⑦钙代谢异常及内分泌系统功能紊乱等。 人工肾是近年来发展较快的一种人工器官，由于它 具有良好的治疗效果和继续扩大使用领域的潜力，人们 将继续重视人工肾技术的应用和开发，特别是加强人工 肾新材料的研究；加强透析液用水的精制，营养液朴充透 析，正压式透析，吸附透析法和血浆分离法等新技术的开 发；联合滤过、透析技术和血浆分离一吸附技术的应用；患 者一人工肾系统的进一步完善；由电子计算机进行数据采’ 集和自动控制的大型人工肾中心的建立；新的植入式人 工肾的设计和使用等等。

人工肾脏是怎样的？

1960年，美国有一位名叫阿尔伯斯的研究生不幸患了严重的肾脏疾病，他的肾已不能完成过滤血液中有害物质的任务了。如果不及时采取措施便会发生尿毒症，即他会产生恶心、呕吐、浮肿、高血压、昏迷等一系列症状，直至肾脏彻底衰竭而死亡。此时医生们果断地给他施行了“人工血液透析”，即“人工肾”治疗，使他获得了第二次生命。在治疗过程中，阿尔伯斯凭借“人工肾”，顽强地学习与工作，终于完成了他的博士论文。如今，像阿尔伯斯这样靠人工血液透析来代替肾脏功能，并坚持工作的人，在全世界多达30~40万人。人工肾对人类的功劳真是不小呀。

肾脏病人正在使用人工肾脏机从他们的血液中滤出废物

那么，怎样进行“人工血液透析”呢?或许我们可以形象地将它喻为“人工洗血”。原来，患有严重肾脏疾病的病人，由于肾脏不能过滤血液中的毒素及代谢产物，这些物质便在血液中累积起来，最终使患者产生严重的毒症状。人工血液透析就是利用“透析”原理，将这些废物从血液中滤出支。科学家们设计了一种血液透析机，它主要由两个部分组成，即透析器及动力泵。前者由极细的空心半透明细管侵入透析液内所构成。因此，当病人的血液流经小管时，通过透析作用，血液中的尿素及其他代谢废物便可从管内排出至透析液中，同时，透析液内对身体有利的某些物质，如钾、钙、葡萄糖等可以摄入到血液内。至于动力泵则是推动病人血液至透析器中的动力装置。

目前，世界上有许多科学家潜心于人工肾的改良与制作。1985年日本大阪市立大学医学研究中心研制成功了一种新型的人工肾，它不需要动力泵来推动血流，而是靠病人本身的血压来驱动的。这样不但更简单，而且也更安全。经动物实验表明，其功能与真正的人体肾脏基本相似，用于病人效果也很不错。近年来科学家们正向人工肾小型化、高效化等方面努力。我国也研制成功“吸附型人工肾”、“粘胶空心纤维人工肾”等，临床证明效果也相当好。

“干细胞”可以治疗尿毒症晚期吗？

虽然已经被采纳，但我还是想回答一下。首先要说，干细胞理论上是可以修复任何损伤的人体组织，当然也能修复肾脏组织，治疗尿毒症。不过目前技术还不成熟，只有少数临床试验的案例，并且也没有在国内开发用于临床治疗，所以说理论可行，但实际结果却并未可知。

我们都知道，尿毒症是慢性肾衰竭的终末期。患了尿毒症，除了水与电解质代谢紊乱和酸碱平衡失调外，还会产生因毒性代谢产物在体内大量潴留而呈现消化道、心、肺、神经、肌肉、皮肤、血液等广泛的全身中毒症状，给患者造成巨大的痛苦。

现阶段，治疗尿毒症的方法主要有血液透析、腹膜透析、肾移植三大疗法，但是这些疗法都是治标不治本，给尿毒症患者在身心、经济等方面造成沉重的负担。例如，肾移植，且不说肾源短缺、费用高昂，一般家庭难以承担，肾移植后还要预防感染和各种并发症的产生，还要忍受终生服用防排斥的药物。

近年来，随着干细胞与再生医学的发展，干细胞在治疗各种难治性疾病展现出很大的潜力，大量的临床试验数据也不断通过媒体公诸于世，让许多传统疗法无法治愈的患者，对干细胞寄语了深切的厚望。也难怪，网络上有那么多人询问干细胞能不能治疗尿毒症了。要回答这个问题，我们先来看看我国最具权威的央媒是怎样报道的。

“研究发现，目前干细胞疗法治疗可以应用的领域有：血液系统疾病，主要是白血病，是临床应用较早也较为成熟的领域；神经系统疾病，如帕金森氏综合征、老年痴呆症、小儿脑瘫、脊髓损伤、运动神经元病等；实质器官损伤或病变，如肝硬化及其并发症、肾功能衰竭及尿毒症等；免疫系统疾病，主要是利用干细胞的免疫调控作用，如系统性红斑狼疮、皮肌炎等；心血管系统疾病，如心肌梗塞、血管病变等；代谢性疾病，如糖尿病及其并发症等；其他领域，如角膜干细胞治疗眼部疾病、干细胞美容等。”

上面这段话，摘自2014年7月31日新华网发表的新闻报道《干细胞治疗步入临床应用阶段》。众所周知，新华网是我国最具权威的官方传媒机构新华社的门户网站。该报道已将尿毒症明确列入其中，也就是说干细胞是可以治疗尿毒症的，其事实毋庸置疑。而我们要问的是，干细胞移植是怎样治疗尿毒症的？换言之，干细胞治疗尿毒症的原理是什么？

干细胞进入肾血管后，肾脏病灶就会发出某种信号吸引，促使干细胞会产生大量的子代细胞。这些子代细胞将会继续分化成肾脏所需要的各种类细胞，改善肾脏局部微循环，降低肾小球内的高压力，缓解肾脏缺血缺氧状态，使全身血液循环不断地得到恢复和改善，其释放的某种活性因子还会刺激肾细胞分泌促红素。而促红素可以促使红细胞的生成，这样就缓解了机体贫血的状况。另外，干细胞还会抑制免疫反应，分化成免疫细胞，调节免疫系统功能恢复正常，以此达到逐步修复肾脏的目的。总之，通过干细胞的移植，帮助肾脏再生并恢复功能，从而可避免肾移植。

干细胞可以治疗尿毒症，恩次方因此试图查找一些临床案例来向大家分享，但我们无能，仅查到一个案例，这就是武警浙江总队嘉兴医院血透室李胜云等人2014年发表在《昆明医科大学学报》上的《异体造血干细胞移植治疗尿毒症1例报道》（临床试验结果见下面的截图）。我们又想更进一步查找国内有没有医院通过干细胞治疗尿毒症临床试验的备案，结果没有找到。

毕竟，从基础研究到临床研究尚需要一定的时间，又或者还有其他临床案例和备案没有被发现。因此，请大家对此不必悲观失望。要知道，目前干细胞已经治疗和正在临床试验阶段的疾病达到140多种。全球已经保存了200多万份干细胞，并进行了数万例干细胞移植。

干细胞治疗尿毒症，除了干细胞移植外，用干细胞制造人工肾进行肾移植也是另一种思路。这种人工肾因为干细胞分化过程避免了器官被宿主排斥的风险，不同于当前的换肾具有排斥的风险，需要终生服用防排斥的药物。

2018年2月8日，由英国曼彻斯特大学两位教授领衔的研究团队在《干细胞报告》上发表的一篇论文，该论文报道研究人员首次成功在活生物体内利用干细胞技术培育出了可以正常过滤宿主血液并产生尿液的人类肾组织，引起了全球轰动。这或将成为肾病治疗史上一个重要的里程碑，干细胞制造人工肾已隐然可现。

3D打印新的器官替代受损的器官也将成为一种新趋势。干细胞技术和3D技术一直在不同的维度上高速发展，但自2013年苏格兰研究人员首次进行了人类胚胎干细胞的3D打印以来，两者的结合就硕果频出。

2016年，四川大学华西医院将干细胞3D打印血管成功植入了恒河猴体内。2017年，美国明尼苏达大学的一支研究团队宣布开发出了能治疗缺血性心脏病的3D打印贴片。2018年6月4日，英国科学家用干细胞、藻酸盐和胶原蛋白制成的一种特制“生物墨水”打印出人眼角膜，世界上首例3D打印人眼角膜问世。不久的将来，相信也会有3D打印的肾脏出现，尿毒症患者换肾的难题也将会迎刃而解。

总之，干细胞是可以治疗尿毒症的。但是，从基础研究到临床应用尚待时日，治疗尿毒症的干细胞药物的出现，尚需大家耐心等待。万海君今后会密切关注干细胞治疗尿毒症的研发动态，一旦有了好消息，万海君将第一时间告诉大家。在此，万海君郑重提醒各位尿毒症病友，干细胞确实给大家带来了希望，但是在干细胞还未正式应用于临床治疗前，请大家不要放弃当前的积极治疗，该透析的照常透析，有机会换肾的不要错过换肾的宝贵机会。坚强、顽强地与病魔抗争，等待时日让干细胞来打败它！