第一章　血液净化血管通路的发展历史

目前，随着慢性肾脏病（CKD）患者人数的不断增多，需要进行肾脏替代治疗的患者也逐年增加。血液透析是目前全世界范围内采用的最为广泛的肾脏替代治疗方式。建立一条满足透析需求且可长期使用的血管通路是血液透析患者所必需的，是血液透析患者的“生命线”。从1924年第一例血液透析开始，至今，血液透析已有90多年的历史。血液透析的发展与血管通路的发展密不可分，互相促进。然而，时至今日，血管通路仍然是影响血液透析患者生存寿命和生活质量的最关系因素之一。建立一条理想的透析血管通路（表1-1），仍然是我们面临的一个关键问题和急需攻克的重大难题。忆古思今，回顾血管通路的发展历程，或许我们能够从中借鉴一些经验教训，为血管通路的进一步发展寻找一个可行的方向。

1902年，法国外科学家Alexis Carrel发明了血管三点固定缝合法（图1-1）——将需缝合连接的两段血管接口处的血管内膜与内膜、肌层与肌层准确对合后，在血管对接口处取一个等边三角形，在等边三角形的三个顶角处缝缀固定，然后缝缀其余接口。缝线所打外科结的张力需松紧适当。他的这些创新，使得吻合口的血管平滑通畅，不渗漏、不堵塞，并获得1912年的诺贝尔奖。血管缝合技术的发明和发展，为血管通路的制作奠定了技术基础。

1924年，德国医学家George Haas在人体身上进行了一次血液透析治疗，当时采用的是左侧桡动脉和肘前静脉直接插管，水蛭素抗凝，整个过程仅持续了15min。可想而知，这样的方式并不理想，但为以后的血液净化治疗奠定了基础。

1943年3月17日，荷兰肾透析和人工心脏的先驱者Willem Kolff在一名29岁的ESRD伴恶性高血压的患者身上完成第一次真正意义上的血液透析。这个透析装置外形像“旋转滚筒（rotating drum kidney）”（图1-2），当时采用血管直接穿刺作为血管通路。遗憾的是这名患者在12次治疗之后不幸身亡，原因之一是没有一条可以长期使用的血管通路。随后的10余年间，透析装置的技术不断成熟，而制约终末期肾脏病（ESRD）患者长期透析的“阿喀琉斯之踵”即为血管通路。

1960年，一个由外科医生、内科医生和工程师组成的科研小组，发明了一种由聚四氟乙烯（PTFE）制成的Teflon导管。该导管用以连接患者动静脉以形成血管通路（图1-3）。随后，该导管在一名ESRD患者身上进行了使用，这名患者最终存活了11年。这是血管通路史上一个里程碑事件，这种血管通路也被称为动静脉外瘘，或称Quinton-Scribner旁路。随后Teflon导管被更加柔软的硅胶管所取代，并出现了一些新的类型，如Ramirez外瘘管和Buselmeier外瘘管。由于外瘘管感染、血栓形成及出血的并发症发生率高，因此寿命只有6～12个月。尽管如此，外瘘管的发明，为维持性血液透析提供了一种可能，并且一度成为动静脉内瘘成熟期间一种过渡性的血管通路。

动静脉外瘘以外，其他科学家仍然在进行着一些不同的尝试。1961年，英国肝病学家Stanley Shaldon迫于寻找不到外科医生进行连接桡动脉和头静脉以建立血管通路，采用Seldinger技术将导管插入股动脉及股静脉进行了血液透析治疗。随着导管使用经验的积累，Shaldon提出“由于出血风险明显减少，静脉置管优于动脉置管”的观点。这为后来的中心静脉导管开创了先河。

1962年，美国医生James Cimino和Michael Brescia描述了一种血管直接穿刺的方法。穿刺前首先在前臂用1%普鲁卡因浸润麻醉，然后用16到12号针头直接穿刺，以获得满意的血流量。1965年2月，James Cimino等进行了世界上第一例自体内瘘成形术。随后至1966年，这个小组总共做了14例手术，其中12例获得了成功。该成果发表于1966年的《新英格兰医学》杂志上。该技术称为动静脉内瘘（arterio-venous fistula，AVF）或Brescia—Cimino血管瘘。动静脉内瘘减少了感染机会，血栓形成的发生率低，每次穿刺后也不需要结扎血管。时至今日，动静脉内瘘亦是维持性血液透析患者首选透析通路。在James Cimino等文章发表1年后，德国医学家M. Sperling等报道了血管端端吻合的手术方式。基于此种术式可以减少动脉流入内瘘血流的分流的推测，该手术方式在此后10余年内成为主流。但随着手术数量的增多，动静脉血管内径不同、增加盗血综合征的发生等问题逐渐暴露，目前端（静脉）侧（动脉）吻合成为最为常用的吻合方式。

尽管AVF有着较长的使用时限、低的血栓发生率和感染率，但随着透析人群年龄的增长、透析年限的延长、糖尿病肾病患者增多等因素的出现，AVF并不能满足患者长期血透的要求。寻找另一种可长期使用的血管通路成为新的研究课题。移植物血管（AVG）便应运而生。一根好的移植物血管必须具备容易操作、能够模拟自体血管的结构、不易形成血栓、免疫惰性、可拉升、价格适中及可耐受反复穿刺等特征。

在20世纪70年代初，出现了三种材料的移植物血管。①1972年，由美国强生公司使用牛颈动脉制造了第一个生物材料的移植物血管用于8名血透患者。②1976年，美国学者L. D. Baker Jr将用聚四氟乙烯（PTFE）制成的移植物血管（图1-4）运用于72名血液透析患者。此后随着工艺的不断改进，PTFE移植物血管的2年通畅率为61%～91%。PTFE血管具有取材容易、生物相容性好、容易穿刺等优点，目前已成为移植物血管的首选材料。③1972年，美国学者Irving Dunn将涤纶丝（Irving Dunn）作为移植物血管材料，在一名尿毒症患者身上使用，结果并不让人满意。此外，曾有研究人员将人的脐静脉作为移植物血管的材料，同样未取得突破。

除了移植物血管，中心静脉留置导管也在20世纪70～80年代取得迅速发展。1969年，前捷克斯洛伐克科学家Josef Erben首次较大范围将锁骨下静脉留置导管用于血液透析治疗。此后的10余年，由于锁骨下静脉置管感染发生率较低，患者舒适度较好，导管材料的改良（单针单腔、单针双腔、单针三腔等多种类型的导管），一度成为中心静脉置管的最常用部位。但目前的研究显示，锁骨下静脉置管极易导致中心静脉狭窄，目前颈内静脉留置导管已逐渐成为首选。20世纪80年代，出现的带隧道带涤纶套的“长期”血液透析导管（图1-5）。1986年Schanzer等详细介绍了在当时还是新型透析导管的使用经验。由于中心静脉血透导管易于留置，无须成熟时间，血流量充足（即使患者心功能不佳），并且免于穿刺，其使用范围越来越广。但相较于AVF和AVG，中心静脉留置导管的感染率、血栓发生率、中心静脉的狭窄率均明显升高。即便称为“长期”血透导管的带隧道带涤纶套的中心静脉导管，其使用寿命平均也只有12～24个月。因此，这类导管一般仅用于那些确实不能建立内瘘但需要血液透析的患者或者等待内瘘成熟的血液透析患者。

20世纪80年代，出现了两种无须穿刺的新型血管通路——Hemasite（图1-6）和 DiaTab。这两种装置构造类似，将移植物血管与动静脉外瘘的特点结合起来。Hemasite装置更加先进一些，其含有一倒T形钛装置，钛装置的横枝与PTFE移植物血管搭桥连接，纵枝穿出皮肤，用来连接透析管路。这类血管装置使得透析患者避免穿刺，但同时有许多的并发症，其中感染是最关键的一个问题。这类装置不能完全封闭通路出口，容易出现皮肤和皮下感染。一旦发生感染，由于生物膜的形成，使得抗感染效果不佳。在最初使用的两年内，近1/4的通路由于感染被移除。另外血栓发生率也较高。该装置平均使用寿命1年为60%，4年为20%。加上这类装置造价较高，在20世纪80年代末就已被逐渐淘汰。

近20年来，尽管“Fistula First”的观点的证据越来越多，并且已逐渐深入人心，但对于新型血管通路的探索仍未止步。1998年，名为LifeSite（图1-7）的皮下植入血液透析穿刺盒开始使用于临床。

这个装置埋置于皮下，利用中心静脉进行血液透析。它具有一个不锈钢和钛接头用以连接留置导管。穿刺时用14G针头穿破接头的弹簧夹即可。但由于其感染率较高，生产该装置的公司已于2006年停止该装置的生产。2008年，另一种新型血管通路HeRO（图1-8）在美国西南部首先进入临床。这个血管通路连接动脉及中心静脉，与传统的移植物血管不同，这种装置与外周静脉不作吻合。目前这种血管通路仍在进一步探索之中。

1963年，美国学者Thomas J. Fogarty发明了一种带气囊的血管内导管用以血管内血栓切除和取出。这种装置几经改良，沿用至今，称之为“Fogarty气囊导管”（图1-9）。经皮腔内血管成形术（PTA）是最早创立的介入治疗技术，1964年美国介入学家Charles Dotter首次应用经皮穿刺插管，用不同直径的聚四氟乙烯同轴导管（coaxial Teflon-catheter）扩张技术治疗外周动脉粥样硬化获得初步成功，这为血管通路的血栓形成提供了一种很好的解决方法。20世纪70年代中后期数字减影血管造影（DSA）由美国的威斯康星大学的Mistretta组和亚利桑纳大学的Nadelman组首先研制成功。1979年由美国学者David L. Ergun第一次报道运用于心血管疾病的诊疗，其后这项技术被运用在AVF和AVG的可视化检查之中。在20世纪80年代初，W. P. Geis等发表了《game plan for vascular access for hemodialysis》及 David H. Gordon等发表的《Treatment of stenotic lesions in dialysis access fistulas and shunts by transluminal angioplasty》揭开了放射介入学在血管通路中使用的序幕。而德国学者Barbara Nonnast-Daniel 1992年在《柳叶刀》发表的《Colour doppler ultrasound assessment of arteriovenous haemodialysis fistulas》一文，揭示了超声在血管通路中评估和监测的的作用，为超声在血管通路中使用奠定了基础。

血管通路的发展已经走过了一个多世纪，以上提到的可能只是其发展历程中的部分关键点，其中一些独创性的、甚至可能有些冒险的观点，一些成功的例子和失败教训，不仅激励着我们继续探索血管通路，而且有些想法值得进一步研究和完善。血液透析的前提条件是要有一个可靠的血管通路，并且血管通路的质量，直接影响到患者的透析和生存质量。国外的研究已经表明，因为血管通路的原因住院，已经成为维持性透析患者住院的第一位原因，并且是造成医疗花费的主要因素。然而各种血管通路都存在自身的问题，综合来看自体动静脉内瘘仍是目前条件下的最佳选择。但随着老年患者、糖尿病患者的增多，自体内瘘的成功率必然大受影响。PTFE移植物血管尽管在几经改进后可能作为人工材料中最好的选择，但其与自体血管的相容性仍然不够理想。中心静脉导管留置方便、血流量充足，但高感染率和高血栓形成率，使其不可能成为透析患者的首选。在短期内，我们仍然看不到血管通路领域取得突破性的进展，这就要求我们在术前做好血管的保护、血管通路类型和手术方式的恰当选择，术中做好各种操作，术后做好血管通路的监测和维护。这样才有可能让血液净化治疗顺利进行。