人工肾脏原理和相关材料第一节人工肾概述(Overviewofartificialkidney)肾脏是人体的主要排泄器官之一，它在调节和维持人体内环境、体液及电解质平衡方面起着极其重要的作用。正常成年人肾脏的尺寸为１２cm×６cm×３cm，重量为１２０～１５０g，它约有１００万个肾单位组成。肾单位包括肾小球和肾小管，肾小球由毛细血管丛和球囊组成。肾脏血管丛总滤过面积约为１.５m２。肾小球毛细血管壁有三层：毛细血管内皮层、基膜层和外层。基膜是滤过膜的主要屏障，孔径７.５～１０nm,小分子物质及菊粉（分子量５２００）可以自由通过该层。肾小球主要有滤过作用，滤过率１２５ml/min,２４小时约为１８０Ｌ。肾小管主要有重吸收功能，将滤液中大部分水、电解质、葡萄糖以及其他小分子物质重新吸收入血液，每天仅排出尿量约２.０Ｌ。肾脏有以下一些生理功能：１、排泄功能：排除体内蛋白质代谢终末产物（尿素、尿酸、肌酐、氨基酸、肌酸和氨等）和对人体有害的毒物和药物。排出物中主要是小分子物质。也有少量分子量在３５０～５０００之间的中分子物质。正常肾脏滤过的大分子物质是很少的，如每天尿中蛋白质含量不超过１５０mg,主要是小分子蛋白。２、调节体液平衡：肾小球每天滤出尿液１８０Ｌ，但８０％在近曲小管被重吸收，近曲小管重吸收率受尿液渗透压影响，在远曲小管则受抗利尿激素调节，从而保持机体体液平衡。３、调节电解质平衡：大量电解质随体液进入肾小管，钠、钾、钙、镁、碳酸氢盐、氯和无机盐等大部分被重新吸收回到体内，吸收率受神经、内分泌和体液的调节。４、调节酸碱平衡：人体血液保持pH值为７.３５～７．４５，肾脏起重要的调节作用，主要通过：再吸收NaHCO３，排除Ｈ＋，以维持体内缓冲体系；排泄氢离子，酸化尿中磷酸盐等缓冲碱，排出可滴定酸；生成氨并与强酸基结合成铵盐而排出体外，并保留钠等。５、分泌生物活性物质：肾脏也是内分泌器官，近球旁细胞分泌肾素，对血压有重要调节作用。肾脏产生红细胞生成素（erythropoietin,EPO）刺激骨髓加速红细胞生成。维生素Ｄ３在肝内羟化为２５－ＯＨＤ３，在肾脏内再羟化成１，２５－（ＯＨ）２Ｄ３，这才具有调节钙磷代谢作用。肾脏还分泌前列腺素，具有扩张血管，增加肾脏血流量作用。此外，肾脏对胃泌素、胰岛素和甲状旁腺激素的灭活都有影响。进行性的肾脏疾患可使肾单位受损逐步丧失功能。一旦肾功能不足以维持人体新陈代谢的平衡即出现肾功能衰竭，重者转为尿毒症，危及生命。这种终末期肾病患者的年发病率在世界范围约为５０～１５０人／百万人口，欧洲略低亚洲及非洲。根据部分省市的调查，我国终末期发病率约为１００人／百万人口，其中大多数为青、中年。为了救治这些濒于死亡危险的患者，早在１９世纪中叶就有人提出用透析的方法从肾衰竭患者的血液中清除可扩散物质，进而解除患者中毒症状的可能，因没能找到合适的半透膜而未获成功。经过近百年的努力，１９４３年荷兰人Kolff首次将转鼓式再生纤维素透析器应用于临床，开创了用人工装置替代肾脏功能的新时代。实际上人工肾的基本技术概念是将患者的血液引出体外，通过利用不同技术原理制作的装置（血流透析器、血流滤过器、血液灌流器）完成对血液中溶质与水的传递或清除，再将净化后的血液回输人体，达到治疗的目的，即通过人工肾的生物物理机制来完成对血液中应清除的代谢废物、毒物、致病因子以及水、电解质的传递和清除，达到内环境的平衡。自从首次开展透析治疗至今已有６０多年的历史，从技术上看人工肾取得长足的进步还是近三十年的事。１９６０年Quinton和Scribner，用聚四氟乙烯——硅橡胶制成第一个动静脉血液短路（Ａ－Ｖ外瘘）导管用于临床，１９６６年BresciaM.J,提出皮内Ａ—Ｖ内瘘，从而结束了做透析治疗需切开动、静脉插管的历史。这项卓越的改革才使慢性肾功能衰竭患者应用血液透析来维持生命。几乎在同期，１９６０年Ｋill研制了可重复使用的平板型人工肾，１９６6年Steward研制空心纤维人工肾临床应用获得成功；１９６６年继Cole,J.之后，Eschbach,J.完善了人工肾监护系统，为透析治疗患者的长期存活提供了主要的物质保证。随着人工肾技术的提高、设备的改进，就终末期肾病的治疗效果而言，其五年生存率已达７０％～８０％，最长的存活期已超过三十年。这些患者约有一半还能恢复部分劳动力。目前全世界依赖人工肾存活和恢复工作的人已接近七十万人。我国约有１５００个单位拥有人工肾，使近３万名尿毒症患者得到人工肾治疗。由于上述成就，特别由于人工肾可以直接从血液中清除对人体有害的物质，净化血液，从而使人工肾的治疗范围不断扩大。肝昏迷、巴比妥等愈量药物中毒、系统性红斑狼疮、血友病等一些过去认为无法治愈的疾患可以得到治疗，甚至象恶性黑色素瘤这样的癌症也能应用免疫吸附剂得到有效的治疗。