第三章　血液透析的实施

血液透析是通过透析膜，将血液中高浓度的尿毒症毒素（如尿素、肌酐、钾、磷等）清除到体外，同时将体内缺乏的物质（如碳酸氢根）从透析液补充到血液中的过程，即通过溶质的跨膜转运来完成血液净化。透析膜是半透膜，其上有很多微小的孔径，水和低分子量的水溶性物质可以自由通过；随着分子量的增加，溶质的通过性逐渐下降；大分子物质（例如蛋白质）、血液中有形成分则不能通过。

水的清除是通过超滤来完成的。当半透膜的两侧存在静水压和（或）渗透压产生的压力梯度时，水分子会随着压力梯度方向发生跨膜移动，这个过程就是超滤。在血液透析中，压力梯度主要是由血液侧与透析液侧的静水压力差产生的，叫跨膜压（TMP）。

影响水的超滤效率的影响因素主要有：

（1）TMP：其他透析条件相同时，TMP越高，单位时间里清除的水分越多。

（2）超滤系数（Kuf）：不同的半透膜对水的通透能力有很大差别，主要与膜材料、厚度、孔径大小有关。膜对水的通透性用超滤系数（Kuf）表示。Kuf定义为在每mmHg的TMP下，透析器每小时的超滤液毫升量。超滤系数越大，单位时间里、相同的TMP下水的超滤清除越多。

Q _UF：超滤量（ml）；TMP：跨膜压（mmHg）；T：时间（h）

血液中水溶性溶质的清除主要通过弥散与对流两个机制。

弥散是溶质分子热运动的结果。当半透膜两侧的某种小分子溶质存在浓度梯度时，随着分子无规则热运动，溶质从浓度高的一侧逐渐扩散到浓度低的对侧即为弥散。弥散是小分子水溶性物质的主要清除方式，如尿素与肌酐。尿毒症患者血液中存在高浓度的尿素、肌酐等毒素，而透析液中浓度为0。透析中这些小分子毒素通过透析膜弥散到透析液中得到清除。而透析液中高浓度的溶质如碳酸氢根离子则是向血液中弥散，使代谢性酸中毒得到纠正。

在一定温度下，溶质的弥散效率与浓度梯度、膜面积正相关，与膜厚度、阻力、溶质分子量负相关。弥散也受溶质分子量的影响，分子量越小弥散也快。通过体外试验可以得到各种透析器对不同分子量溶质的弥散清除率K，相当于每分钟清除相当于多少毫升血液中的溶质。

Q _B：有效血流速；C _in：透析器入口处溶质浓度；C _out：透析器出口处溶质浓度

对流是溶液跨越半透膜而发生超滤时，溶液中的溶质被超滤的水分拖拽同时做跨膜转运的过程。对流不仅可以清除小分子尿毒症毒素，还可以清除分子量更大的中分子毒素，而后者在低通量透析时不能通过弥散的方式得到清除。因此高通量透析、血液滤过提供的对流方式是中分子毒素的主要清除方式。

在超滤液中的小分子溶质浓度与原液中的浓度相同或相近似，随着溶质分子量的增加，其对流效率也相应减弱，超滤液中的浓度也随之降低。当溶质分子量分子增加到大于半透膜孔径时则不能通过对流清除。透析膜对溶质对流清除的能力可以用超滤液中的溶质浓度与原液中溶质浓度比表示，及筛选系数S。分子量小的溶质可以100%被超滤，则S=1；分子量逐渐增大后，溶质只能被部分超滤，S=0～1；当溶质直径大于膜孔径时，完全不能被超滤，则S=0。

Cu：超滤液中浓度，Cb：血液中浓度。

血液透析中影响溶质清除效率的主要因素有血流素、透析液流速、透析器性质及效能、溶质分子量及浓度梯度。

随着血液流速的增加，透析弥散清除效率也相应会增加，但是二者并不是线性关系，即血流增加到一定程度后，对溶质的清除效率增加会变缓。如在透析液流速不变情况下，当血流速从200ml/min增高至400ml/min时，对尿素的清除率仅能增加30%～40%。对于正常体型的成人，通常血液流速设置为200～300ml/min，美国血液透析患者常可以到达400～500ml/min。在一些特殊的透析情况下，血流速可能会降低至＜200ml/min。如为了避免透析失衡，刚进入血液透析患者的诱导透析中常把血流速设置为150～200ml/min。在透析时间明显延长的情况下，如CRRT以及日间延长的透析等模式时，血流速也会相应降低。

通常设置的透析液流速为500ml/min，低于此值会使透析效率降低。透析液流速进一步增加会增加溶质清除效率，但是效果有限，并且要求血流速也达到一定的较高范围。如在用高效透析器进行透析时，如果血流速设置在350ml/min以上，将透析液流速从500ml/min提高到800ml/min，仅可以使尿素清除率大约增加12%。与降低血流速一样，在夜间透析、延长的日间透析或持续性肾脏替代治疗模式时，因为透析时间延长会增加透析溶质清除率，这些情况下可以相应降低透析液的流速。新开始透析的患者在诱导透析时可以将透析液流速设置为300ml/min，以避免失衡综合征。

透析器效能直接影响透析效率。在血流速与透析液流速相同情况下，使用较大膜表面积、壁薄、孔径大、透析液与血液能充分接触的透析器可以获得更高的溶质清除率。

通常来说，由于各种透析器对水溶性小分子毒素（如尿素）的弥散效率都很高，通过增加膜表面积即可提高小分子毒素的清除效率。如果通过合理地提高血流速和（或）透析液流速仍然不能使患者尿素清除达标，则可以选用透析膜面积更大的透析器来进行治疗。

透析器的通量反映对水的清除能力。高通量透析器对弥散作用没有太大提高，即小分子溶质清除影响不显著，但是高通量膜孔径增加可以使对流效率及对流清除溶质的分子量阈值大大提高。

溶质分子量影响分子热运动的速度。分子量越小的溶质运动越快、弥散越快。随着分子量增加，溶质分子热运动的速率下降、与膜碰撞的概率减低，弥散效率也随之下降直至消失。即使用了更大孔径的透析膜，中大分子溶质也几乎不能通过弥散清除。常规低通量透析以弥散为主要毒素清除方式，可以较好地清除分子量＜500Da的小分子水溶性毒素。如血液通过透析器后，尿素（MW60）可以清除75%，肌酐（MW113）可以清除60%。分子量大于1000Da的毒素弥散清除显著降低，如维生素B ₁₂（MW1355）的清除仅为25%。中分子及大分子毒素则完全不能清除。

分子量还影响到对流时的溶质通过膜的阻力，分子量越大、阻力越高，清除效率越低。但是对流比弥散可以清除更大的分子。对于分子量较大、弥散不能清除的溶质，可以通过对流清除，如菊粉（MW5200）。当溶质分子量增加至大于透析膜孔径时，β ₂微球蛋白（MW11818），即使对流也不能清除这些溶质。这时可以采用膜孔径更大的高通量透析膜来满足特定溶质清除需求，可以很好地清除分子量50 000Da以下的溶质。

由于透析膜不能透过蛋白质，或仅能通过少量白蛋白，因此蛋白结合率会明显影响溶质的清除。高蛋白结合率的毒素不宜被常规透析清除，常在体内蓄积导致透析长期并发症。蛋白结合的溶质清除率除了受上述因素影响外，还取决于其在血浆中的游离浓度以及与蛋白的解离速度。蛋白结合率高、解离速度慢的溶质用常规透析方法清除非常有限，在紧急情况下如高蛋白结合率的药物中毒时，通常采用吸附材料如药用炭、吸附树脂来进行清除。

由于对流方式清除溶质仅伴随着超滤而发生，而对流是中分子毒素的主要清除方式，因此超滤量主要影响中分子毒素的清除率，对小分子毒素的清除也会轻度有影响。增加超滤量可以增加对流清除。用传统的低通量透析器进行血液透析时，每次透析中超滤量等于患者透析间期增加的体重，约为1～4kg，对流清除非常有限，并且膜孔径小基本不能清除分子量较大的溶质，导致β ₂微球蛋白等中分子毒素在体内蓄积及相关并发症的发生，并可能会增加患者的死亡率。为了增加中分子毒素的清除，使用膜孔径更大的高通量透析器，并通过透析管路向血液中注射置换液，同时等速将与置换液相同体积的液体经透析器超滤出来的技术—血液滤过技术，可以数十倍地增加透析中的超滤量，从而较好地清除中分子毒素。使用高通量透析器进行的血液透析，由于透析中存在反向超滤现象，因此在没有补充置换液的情况下也使实际通过透析膜的超滤量明显增加，从而也可以明显增加透析时中分子毒素通过对流方式的清除。

尿素是一种小分子水溶性蛋白质代谢废物，分子量60Da，是血液透析清除的主要尿毒症毒素。虽然尿素本身毒性不大，透前尿素水平与预后不相关，但是透析中以尿素清除效率所代表的小分子透析充分性与患者的预后有明确关联。因此，用尿素清除为代表的小分子透析充分性是评价透析质量的重要指标。透析对尿素的清除效率通常有以下这些指标：

时间平均尿素浓度（TAC）是用透析后与下次透析前的血尿素浓度的曲线下面积除以时间得到，在血液透析开展的早期曾被用于判断透析效率。但是其同时受透析对尿素清除与体内尿素生成速率的影响。比如透析清除减少或尿素产生增加，则TAC增高；反之透析清除增加或尿素产生减少，则TAC下降。所以TAC低并不一定表示透析充分，也可能是蛋白质营养摄入不足的结果，并与死亡率增高相关。所以TAC不是评价小分子毒素清除充分性的良好指标，目前已经少被使用。

URR是血液透析尿素清除效率的一个重要指标，其为透析前后血尿素浓度下降值与透析前浓度比。比如透析前血尿素水平是30mmol/L，透析结束时是9mmol/L，则URR=（30-9）/30×100%=70%，表示一个单元的血液透析使血液中的尿素水平下降70%。

是目前最常用的判断尿素清除充分性的指标，为Gotch等人在1985年对20世纪70年代的国家透析合作研究（NCDS）的数据进行再分析后开发出来的判断透析充分性的指标，发现spKt/V与患者住院率及预后相关。

K：透析器对血液中尿素的清除率（ml/min）

T：透析时间（min）

V：体内的尿素分布容积（ml），相当于身体总体水量。

spKt/V是假设透析时身体尿素浓度、转移是发生在均质体（single pool，单室）。透析过程中尿素的变化呈指数下降，spKt/V可理解为一个透析单元时间内尿素分布容积内液体被清除了多少遍。

在理想条件下，假设体内所有的水分（即1.0个尿素分布容积）依次通过透析器，其中的尿素经过透析器时100%被清除（入口处的尿素浓度为30mmol/L，出口处为0），被净化的血液不是立即回到体内，而是收集在容器中直到所有体液被透析后才流回体内。这中完美透析情况下URR为100%，Kt/V为1.0，即URR=Kt/V。但是由于透析后的血液应该是立即与体内的血液混合，因此血液中的尿素浓度呈指数下降，Kt/V与URR的关系为：

R=透析前血尿素浓度/透析后血尿素浓度

所以当Kt/V为1.0时，理想状态下URR为0.63。

但是在实际状况下，这种情况是不会发生的，因为流经透析器的血液不会在一次循环中被100%清除；透析过程中体内会产生新的尿素；透析中超滤液会带走更多的尿素等。因此实际情况下二者有差别。在一定范围内，URR与Kt/V线性相关，并且受透析中的超滤量影响。相同URR、相同透析后V情况下，透析中超滤量多者Kt/V较高。由于尿素的不断产生，观察到的尿素下降率实际上低于透析器的尿素清除效率。校正透析中超滤对尿素的清除并矫正尿素产生对URR的影响，得到校正后的spKt/V Daugirdas公式：

spKt/V=-ln（R-0.0008×t）+（4-3.5×R）×0.55UF/V

t：透析时间（h）

UF：透析中的超滤量（L）

V：透析后的尿素分布容积（L）

0.0008×t：透析时间内尿素产生量

由于V可以用简化公式得到：V=0.55×BW[透析后体重（kg）]，所以公式可以简化为：

由此见，spKt/V与URR之间存在线性关系，都能比较好地与透析患者的预后相关，在KDOQI指南中将二者结合作为判断小分子毒素清除充分性的指标。

上述公式适合每周透析3次的患者，且是在每周第2次透析时对spKt/V进行评估。式中的0.0008是反映尿素产生的一个因子。如果不符合上述透析条件，应当对尿素产生因子进行矫正（表3-1-1）。

spKt/V是建立在体内尿素分布于一个单一的容器（单室）的假设下，即体液中的尿素是均质分布、均匀转移的，所以在透析中血液中的尿素也是指数下降。而在实际的透析过程中，透析刚开始时血尿素的下降比预期的快，后期下降速度变慢，透析结束后血尿素水平会反弹。这些现象提示体内尿素分布不是单室的，而是分布于多个室腔内。尿素除了分布于细胞外液，还存在于细胞内液及组织中，尤其是肌肉组织中含量较多。透析时，尿素丢失仅发生在血液，组织间液中尿素补充到血液中，细胞中尿素补充到组织间液。开始透析时，血尿素浓度较高，透析导致的血浓度下降速度也较快。随着透析的进程，虽然透析器的效率并无降低，随着血液中尿素浓度的下降，尿素的清除速度也变慢。停止透析后，细胞内和组织间液的尿素继续向血液中弥散，导致发生血尿素浓度反弹现象。因此spKt/V用透析结束时的血尿素水平代表整体V的尿素变化，会高估实际的尿素清除量。

eKt/V的概念是，用透析结束反弹后（大约需要30～60分钟）的血尿素水平来计算Kt/V，这个数值会低于spKt/V，能更准确地反映尿素的真实清除率。比如一个透析前60kg体重的患者，透析4小时，超滤量3kg。透析前的血尿素40mmol/L，透析结束时为16mmol/L，透析后45分钟血尿素为19mmol/L，那么此时spKt/V=1.13，eKt/V=0.93。

通常eKt/V会比spKt/V低0.2左右，差值取决于透析单元的时间。透析时间越长，反弹越少，二者差值越小。由于透析结束后再等待30～60分钟取血计算eKt/V很不方便，而尿素反弹是有一定规律的，Daugirdas等利用这规律用透析结束时的尿素水平来计算尿素反弹完成时血尿素水平，用这时的尿素计算的Kt/V成为平衡Kt/V（eKt/V）。根据上述原理，可以直接由spKt/V计算eKt/V（表3-1-2）：

eKt/V=spKt/V-0.6×（spKt/V）/t+0.03（动脉通路，存在心肺再循环）

eKt/V=spKt/V-0.47×（spKt/V）/t+0.02（静脉通路，无心肺再循环）

上述公式中分母中的t是指透析时间长度（小时）。

从表中可以看到，透析时间越长，eKt/V与spKt/V越接近，因为随时间延长，组织中尿素向血液转移越充分。在同样的spKt/V下，静脉通路透析eKt/V较动脉通路高，这是因为其不含心肺再循环的影响。

当透析频率和（或）时间增加时，如每次透析或持续性透析情况下，透析前后尿素浓度的差异会逐渐减小，虽然总充分性增加，但是每次透析的spKt/V会降低。此时单次透析的Kt/V就不能准确反映充分性的情况，需要一个能标准化、不受透析频率影响的反映透析充分性的方法，把间断的透析剂量转化成相当的每周持续的尿素清除当量，即std-Kt/V。std-Kt/V是用初始的尿素计算的一周内尿素清除当量，而Kt/V是透析前后尿素浓度变化的比值。二者具有不同的含义，因此不能直接进行相互比较。KDOQI要求每周透析3次时，每次透析spKt/V应至少达到≥1.2，这相当于每周std-Kt/V≥2.0。

std-Kt/V是假设溶质产生与清除是一种稳定的持续的状态，类似于肾小球滤过率。

std-Kt/V的优势是：可以用于不同透析方式之间透析效率的比较，比如夜间透析、每日透析与常规透析之间的比较。可以应用于腹膜透析。可以用于有残肾功能的患者，作为残肾与透析共同的清除效率。可以应用于尿素之外的物质的清除效率，如果已知其清除速率K及产生速度。

std-Kt/V的缺点是：理解比较困难，计算也很复杂。此外它认为所有分子的清除与尿素相似而忽略了溶质的分子量对清除的影响。如中分子毒素，它忽略了溶质经细胞的转移，如磷的清除过程。此外，std-Kt/V用V来计算，低体重有残肾功能的患者V变化大于体表面积变化，导致结果有较大偏差。

2006年KDOQI透析充分性指南建议应用以下公式，可以用每周透析次数、每个透析单元时长、单次透析的spKt/V来计算std-Kt/V。

N为每周透析单元数

t为每个透析单元时间（分钟）

eKt/V由spKt/V通过公式计算得到。

由于std-Kt/V公式比较复杂，可以通过基于上述公式的网络计算器进行计算（http：//www.hdcn.com/calcf/ley.htm）。或者建立图表，可以比较方便的查到在有或无残肾功能、每周不同透析次数情况下，std-Kt/V达标所需要的单次spKt/V。由于std-Kt/V受透析时长的影响，图3-1-1是每次透析时间2小时以上时的数据。

经允许，摘自Daugirdas JT的“尿素动力学模型”，出自HDCN（Hypertension, Dialysis, and Clinical Nephrology，www. hdcn.com）。注：Kru，残余肾功能（ml/min）