国际血液净化专家委员会确定血液净化相关技术标准与术语
古语有云:没有规矩不成方圆,血液净化也是如此。在实际临床工作中,不同国家、地区的医疗机构对血液净化中的同一事物有不同的名称,比如一些医生会在处方中使用“超滤”来描述血液透析治疗中液体的净清除量,然而另一些医生则会使用清除液体的总量,导致不同医疗机构的处方互有差异。这可能导致误解治疗参数以及开具不恰当的处方。2019年,世界卫生组织(WHO)呼吁提高医疗器械命名的标准化程度,以消除上述误解,提高血液净化的疗效,维护患者安全。
2022年,国际血液净化专家委员会成立了标准化命名小组,该小组详细描述了血液净化设备的性能特征、溶质和液体转运、吸附机制,以及处方和治疗评估方法的标准化名称。2023年9月13日,该小组将命名共识发布于Blood Purification,以期在全球范围内明确血液净化的技术标准和相关术语。
本文对该共识进行整理分为4大部分,即溶质去除机制相关标准及术语,体外血液净化材料相关标准及术语、肾脏替代治疗相关标准及术语以及透析处方相关标准及术语。
溶质去除机制相关标准及术语
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弥散
弥散(Diffusion)是溶质从较高浓度区域向较低浓度区域的移动。在透析疗法中,弥散可以描述为溶质通过浓度梯度产生的半透膜的转运。弥散速率的计算标准为Fick定律,即N = D·A(△C/△x),其中N 为弥散溶质的去除速率,单位为质量/时间;D为弥散溶质系数;A为膜面积;C为跨膜浓度梯度;x为弥散路径长度。弥散溶质系数由斯托克斯-爱因斯坦方程决定,即D = kT÷6πnr,其中K为玻尔兹曼常数、T为绝对温度,n为动态粘滞度、分子的流体动力学半径。换而言之,在全球范围内,血透弥散速率的标准计算方法仅与Fick定律和斯托克斯-爱因斯坦方程相关,其他计算方法并不标准。
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超滤
超滤(Ultrafiltration)是溶剂(血浆和水)穿过半透膜的转运,由膜特性和跨膜压力(TMP)决定。TMP是跨膜的压力梯度,由血液分室(Pb)、透析液/超滤液分室(Pp)和血液透析器压力(πB)共同决定。值得注意的是,目前部分血液净化设备所显示的TMP并不能显示透析设备局部的TMP,换而言之,当设备显示TMP处于正常时,并不意味着设备中每个点的TMP都处于正常。
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对流
对流(Convection),也被广泛称为溶剂阻力,是由于等离子体通过半透膜的流动,导致的溶质运输。对流速率(Qu)与溶质和渗透膜孔径和结构相关。理想情况下,评估Qu的方法为根据分子半径和对流间隙进行计算。然而,在实际临床工作中,为了简易计算,则采用分子量计算。与弥散相比,对流的速率更快,更容易去除分子量较高的溶质。
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总超滤与净超滤
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吸附
吸附(Adsorption)是一种体外清除方法,它与半透膜和吸附材料密切相关,因此将在第二部分,血液净化材料中详细介绍。
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清除率
清除率(clearance,K)是评估血液透析的重要指标,具体定义为K = 溶质去除量(N)/血药浓度(CB),其中CB可以为内源性物质的浓度,比如尿素、肌酐。
体外血液净化材料相关标准及术语
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过滤器
血液透析的过滤器(Filter)是一种主要由塑料外壳包裹的半透性中空纤维膜组成的装置。过滤器的性能由半透膜的长度、内径、壁厚、结构、纤维表面积、孔隙的平均大小、密度和分布决定。一个过滤器应该包含6个方面的具体参数,如超滤系数(KUF)、传质面积系数(K0A)、筛分系数(SC)、吸附分子量最低值(RO)、吸附分子量最高值(CO)和吸附容量。
具体而言,KUF的单位为ml/h/mmHg/㎡,计算公式为KUF= QUF/TMP·1/A。其中,QUF为超滤流量,TMP为跨膜压力,A为膜总表面积。
K0A是代表过滤器对特定溶质去除的能力。K0A值的计算方法因溶质不同而略有不同,因此,一个合格的过滤器应至少包含尿素的K0A值。
在没有跨膜弥散梯度的理想情况下,SC = CF/CP。其中CF为超滤液的溶质浓度,而CP为血浆中溶质的浓度。一个合格的过滤器应包括理想状态下的SC。
RO和CO是指过滤器能滤过的分子中,分子量的最高(CO)和最低值(RO)。吸附容量则是根据每种分子的不同而有所不同。
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滤过分数
血液经超滤后,液体和溶质都能够被去除,而大部分蛋白质将被保留。简而言之,血液将被浓缩,而滤过分数(Filtration Fraction,FF)则是形容血液浓缩程度的指标。FF与UFTOT的总血流量(QTOTUF)或血浆血流量(QP)相关。具体公式为,FF = QTOTUF/QP。通常而言,FF不应>20%~25%,较高的FF与血凝等不良事件相关。
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吸附与吸附能力
虽然,弥散、超滤以及对流可以清除绝大部分溶质,但是吸附却可以清除特定溶质的方法。比如,弥散、超滤和对流无法去除肽类的尿毒症毒素和大量的低分子蛋白,但是吸附却可以。吸附的能力与吸附的材料(例如磺化聚丙烯腈和聚甲基丙烯酸甲酯)、表面积以及温度相关。
材料是决定吸附能力的先决条件。吸附柱的孔隙可以决定吸附溶质分子量的大小,从而决定可去除哪种溶质。表面积可以决定吸附的总量以及吸附的速率。最后,一个合格的吸附柱,应该有吸附等温线,即在恒温条件下,吸附物质的量与浓度之间的关系。
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吸附剂
吸附剂(Sorbents)的广义定义为在血液吸附过程中用于从血液或血浆中吸附致病溶质的材料,如活性炭或各种聚合物。一个合格的商用吸附剂应包括以下特征:化学组成、结构、特定溶质亲和力、孔隙以及涂层。此外,吸附剂的说明书中还应包括吸附剂体积、填充物密度和最大吸附容量。上述特征可以帮助医生选用吸附剂,以及其最佳血液/血浆流速。
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膜的改性
膜的改性(Surface Modification)是指通过物理或化学的方法,在制造膜时,就决定了膜去除溶质的能力(performance),通常在工厂进行;而功能化(Functionalization)是指,在聚合成形后,向膜注入特定功能性的物质,可以在医院进行改造。例如,聚砜膜的维生素E涂层。
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生物相容性
在血液透析中,生物相容性(Biocompatibility)是指血液反复暴露于不同类型的异物表面,包括膜、吸附剂、管道和血管通路装置时,上述异物与患者血液血浆的相互作用。具体表现包括血栓形成、补体激活、白细胞减少、血小板减少、炎症生物标志物升高等。
肾脏替代治疗相关标准及术语
肾脏替代治疗(RRT)包括了各种治疗形式,包括腹膜透析和肾移植,本章节主要讨论与血液净化相关治疗方式的标准及其术语,具体而言,包括血液透析、血液滤过、血液透析滤过、超滤分离、血浆置换以及血浆或等离子分离。
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血液透析
血液透析(Hemodialysis)清除溶质的机制主要是弥散,主要清除小溶质。根据过滤器选用的不同,又可分为高通量过滤器或低通量过滤器,高通量过滤器对于10000Da范围内溶质的体外筛选系数可接近于1,但低通量过滤器则接近于0。与低通量过滤器相比,高通量过滤器可以清除更多的尿毒症毒素,然而,该清除方法依然存在限制,与溶质的弥散率和溶质在血浆中的浓度相关。如果溶质弥散率不高,或溶质在血浆中的浓度相对不高,则血液透析可能无法大量去除此类溶质。
2
血液滤过
血液滤过(Hemofiltration,HF)清除溶质的机制主要是对流,与血液透析相比,HF发生凝血的风险更低,可以不影响患者的体液平衡。然而,慢性HF已经逐渐淘汰,因为它无法排除足够的小溶质。
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血液透析滤过
血液透析滤过(Hemodiafiltration,HDF)清除溶质的机制为弥散+对流。HDF需要高通量膜和高超滤流量,而且HDF模式可以让医生精确控制,定量清除患者体内的液体。
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超滤分离
超滤分离(Isolated Ultrafiltration)主要去除患者体液,而不影响溶质,其机制为离心力/离心机。主要用于电解质、酸碱平衡异常或其他临床紧急情况。
5
血浆置换
血浆置换(Plasmapheresis)主要分离致病溶质或免疫细胞,在去除后,通常会加入血浆衍生品进行替代。上述物质无法通过传统方法进行去除,其机制与超滤分离相似。
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血浆或等离子吸附
血浆或等离子吸附(Hemoadsorption or Plasmaadsorption)是指血液或血浆通过含有特定吸附剂的装置进行循环,吸附是去除特定溶质或物质的唯一机制。该方法可以去除特定的物质,如脂溶性物质、毒素或药物。
透析处方标准及术语
本章节主要讨论了维持性透析治疗/血液净化治疗中的处方标准及术语。涉及剂量,治疗时间及儿科患者。
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剂量
透析或血液净化处方中的剂量应该包括溶质的清除率,通常以尿素清除率为基本单位,即Kt/V。如果患者需要去除特定的溶质,则应以该溶质的的清除率作为基本单位。在危重患者中,除了考虑尿素清除率以外,还应该考虑其他指标的清除率。此时,临床剂量的标准不再是基于尿素清除率或特定溶质的清除率,而是每日治疗的清除量。
在开具剂量时,还有一种简易操作。部分血透机可以估算清除了患者体内多少的溶质,此时,处方可以设定为该血透机应该清除多少溶质。
此外,在实际临床工作中,剂量还可能有如下分类:
①靶剂量,即希望清除多少溶质;
②实际/有效剂量,实际清除了多少溶质;
③测量剂量,即测量到清除了多少溶质。
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治疗时间
总治疗时间为有效治疗时间和停机治疗时间之和。有效治疗时间为出水泵运行的累计时间。
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儿科患者
儿科患者的透析处方必须根据其体表面积进行校正。
参考文献:
1. Reis T, Soranno DE, Clark W, et al. Standardization of Nomenclature for the Mechanisms and Materials Utilized for Extracorporeal Blood Purification. Blood Purif. 2023 Sep 13:1-14.
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