一、血液净化基础
血液净化是把患者血液引至体外并通过一种净化装置，除去其中某些致病物质，净化血液达到治疗疾病的一种技术。它主要包括血液透析、血液滤过、血液灌流、血浆置换、免疫吸附等。目前，血液净化疗法已不限于治疗急、慢性肾衰竭患者，在重症患者的救治中也已得到广泛应用。
19世纪苏格兰化学家Graham（1805—1869年）首先提出晶体物质通过半透膜弥散，开创了渗透学说，被称为现代透析之父。1912年，美国的Abel等设计了第一台人工肾，对活体动物进行实验。1925年德国的Georg Haas第一个将透析技术用于人类。1945年，荷兰的Willem Johan Kolff在极为困难的第二次世界大战时期，设计出转鼓式人工肾，被称为人工肾的先驱。同时瑞典的Alwall采用正压原理超滤水分的装置用于心力衰竭患者取得了很好的疗效。从此血液净化技术进入快速发展时期。
（一）血液透析
血液透析是一种相对安全、易行、应用广泛的血液净化方法。透析是指溶质通过半透膜，从高浓度溶液向低浓度溶液方向运动。血液透析包括溶质的移动和水的移动，即血液和透析液在透析器（人工肾）内借半透膜接触依浓度梯度进行物质交换，使血液中的代谢废物和过多的电解质向透析液移动，透析液中的钙离子、碱基等向血液中移动。如果把白蛋白和尿素的混合液放入透析器中，管外用水浸泡，这时透析器管内的尿素就会通过人工肾膜孔移向管外的水中，白蛋白因分子较大，不能通过膜孔。这种小分子物质能通过而大分子物质不能通过半透膜的物质移动现象称为弥散。临床上用弥散现象来分离纯化血液使之达到净化目的的方法，即为血液透析的基本原理。
血液透析所使用的半透膜厚度为10～20μm，膜上的孔径平均为3nm，所以只允许分子量为15kD以下的小分子和部分中分子物质通过，而分子量大于35kD的大分子物质不能通过。因此，蛋白质、致热源、病毒、细菌及血细胞等都是不可透出的；尿的成分中大部分是水，要想用人工肾替代肾就必须从血液中排出大量的水分，人工肾只能利用渗透压和超滤压来达到清除过多的水分之目的。现在所使用的人工肾即血液透析装置都具备上述这些功能，从而对血液的质和量进行调节，使之近于生理状态。
1.血液透析适应证
（1）慢性维持性血液透析的适应证：具有慢性肾衰竭的临床表现，血尿素氮超过20mmol/L，血肌酐超过400μmol/L者即可施行维持性血液透析。
（2）急诊透析指征：①药物不能控制的高血钾（超过6.5mmol/L）；②药物不能治疗的少尿、无尿、高度水肿；③慢性肾衰竭并发急性心力衰竭、肺水肿、脑水肿；④药物不能控制的高血压；⑤药物不能纠正的代谢性酸中毒；⑥并发心包炎、消化道出血和中枢神经系统症状。
2.血液透析禁忌证 血液透析无绝对禁忌证，但并非所有患者都适用于血液透析。因此，下列情况可作为相对禁忌证：①年龄超过70岁或4岁以下儿童，做血液透析往往难以维持，最好行腹膜透析；②恶性肿瘤、老年痴呆、脑血管病等生命不能长久维持的患者；③慢性肝病变、休克或心血管功能差难于耐受体外循环者；④严重出血倾向者；⑤患者有精神异常不合作者和其家属不同意者。
3.血液透析常见并发症
（1）透析失衡综合征：其发生原因主要是，①由于受血-脑屏障的影响，使透析过程中血液中的尿素氮较脑脊液中的下降快，使血脑之间产生浓度差，使水分由溶质浓度低的一侧向浓度高的一侧移动，这样大量水分进入脑内，形成脑水肿。②透析中脑缺氧也可能是产生失衡综合征的原因。③近年来实验证明，经快速透析后，大脑皮质细胞内pH明显降低。脑内含水量增多，致脑内氢离子含量增高，使细胞间渗透压上升，也是导致透析失衡的原因。
透析失衡综合征的主要症状有恶心、呕吐、头痛、疲乏、烦躁不安等。其发病率可达10%～20%。严重者可有抽搐、震颤。主要治疗是立即给予高渗性溶液如甘露醇或高渗葡萄糖静脉注射，给予镇静药，必要时中止透析。
（2）首次使用综合征：主要是应用新透析器及管道所引起的。多发生在透析开始后几分钟至1小时。按表现不同分为A型和B型。A型表现为呼吸困难，全身发热感，可突然心搏骤停；轻者表现为瘙痒、荨麻疹、咳嗽、流泪、流涕、肌肉痉挛、腹泻等。B型症状较A型轻，主要表现为胸背痛，原因不明。
（3）低血压：发病率为20%～40%。发生低血压的原因很多，主要有：①有效循环血量减少。②血浆胶体渗透压下降，使水分移向组织间或组织内，而使血容量下降。③醋酸盐的毒性作用：醋酸盐对末梢血管有扩张作用，可使血管阻力降低，致血压下降。④自主神经功能紊乱，使颈动脉和主动脉压力感受器反射弧存在缺陷，对开始开放体外循环时血容量减少不适应。这种低血压多数发生在透析开始。而透析中后期的血压下降多由于超滤过快或对醋酸盐透析液不适应。
典型的低血压表现有恶心、呕吐、出汗、面色苍白、呼吸困难和血压下降等。
（4）透析中高血压：主要发生在透析中、后期，其原因不清楚，且比较顽固，处理困难。
（5）透析中头痛：比较少见，其发生率为5%，常见原因有高血压、神经性头痛。
（6）心律失常：引起心律失常的原因有冠心病、心力衰竭、心包炎、严重贫血、电解质及酸碱平衡紊乱、低氧血症、低血压及药物等。心律失常的发生率为5%，心律失常比较复杂，临床和心电图表现也不同，应根据心律失常的类型给予恰当地处理。
（7）透析中肌肉痉挛：原因还不清楚，可能与透析中组织缺氧、低钠和循环血量减少有关。
（二）血液滤过
血液滤过技术是通过机器（泵）或患者自身的血压，使血液流经体外回路中的一个滤器，在滤过压的作用下滤出大量液体和溶质，即超滤液，同时，补充与血浆液体成分相似的电解质溶液，即置换液，以达到血液净化的目的。整个过程模拟肾小球的滤过功能，但并未模仿肾小管的重吸收及排泌功能，而是通过补充置换液来完成肾小管的部分功能。
血液滤过与血液透析的原理不同。前者通过对流作用及跨膜压（transmembrane pressure，TMP）清除溶液及部分溶质，其溶质清除率取决于超滤量及滤过膜的筛漏系数（sieving coefficient）；而后者则是通过弥散作用清除溶质。因此，血液透析比血液滤过有更高的小分子物质清除率，而血液滤过对中分子物质清除率高于血液透析。
正常人尿液生成主要是通过肾小球的滤过和肾小管的重吸收及分泌功能。血液滤过就是模仿肾单位的这种滤过原理设计的，但没有肾小管的重吸收功能。治疗过程中需要补充大量的与细胞外液成分相似的液体，来替代肾小管的功能。
血液滤过与血液透析的主要区别在于：血液滤过是通过对流的方式清除溶质，而血液透析是通过弥散的作用清除溶质。前者与正常肾小球清除溶质的原理相仿，清除中、小分子物质的能力相等，而血液透析对尿素、肌酐等小分子物质有较好的清除率，而对中分子物质的清除能力则较差。
1.血液滤过的适应证 基本上与血液透析相同，适用于急、慢性肾功能衰竭，但在下列情况血液滤过优于血液透析。
（1）高血容量所致心力衰竭：在血液透析时往往会加重心力衰竭，被列为血透禁忌证，而血滤则可以治疗心力衰竭。因为：①血滤能迅速清除过多水分，减轻心脏的前负荷；②不需要使用醋酸盐透析液，避免了由其引起的血管扩张和心肌抑制；③血滤时血浆中溶质浓度变动小，血浆渗透压基本不变，清除大量水分后，血浆蛋白浓度相对升高，有利于周围组织水分进入血管内，从而减轻水肿。
（2）顽固性高血压：血透治疗的患者发生顽固性高血压可达50%（高肾素型），而血滤治疗时，可降至1%，有的可停用降压药。血压下降原因除有效清除过量水、钠外，可能还有其他原因。有学者曾反复测定血浆和滤液中血管紧张素Ⅱ，发现两者的浓度相近，表明血液滤过能清除血浆中的某些加压物质。另一方面血液滤过时，心血管系统及细胞外液容量均比较稳定，明显减少了对肾素-血管紧张素系统的刺激。
（3）低血压和严重水、钠潴留：接受血液滤过治疗的患者，其心血管稳定性明显优于血液透析，血液透析治疗期间低血压发生率达25%～50%，但在血液滤过治疗时低血压发生率可降至5%。其原因为：①血液滤过时能较好地保留钠，在细胞外液中能保持较高水平的钠以维持细胞外液高渗状态，使细胞内液向细胞外转移，即使在总体水明显减少的情况下，仍能保持细胞外液容量稳定；②血液滤过时血容量减少，血浆中去甲肾上腺素（noradrenaline，NA）浓度升高，使周围血管阻力增加，保持了血压稳定，而血液透析时NA则不升高；③血液滤过时低氧血症不如血液透析时严重；④避免了醋酸盐的不良反应；⑤血液滤过时溶质浓度变动小，血浆渗透压较血液透析稳定；⑥血液滤过时滤过膜的生物相容性比常用透析膜好，故血液滤过能在短时间内去除体内大量水分，很少发生低血压，尤其对年老心血管功能不稳定的严重患者，血液滤过治疗较为安全；⑦血液滤过时返回体内血液温度为35℃，由于冷刺激自主神经，使NA分泌增加，而血液透析温度38℃，使周围血管扩张，阻力降低。
（4）尿毒症心包炎：在持续血液透析患者，尿毒症心包炎发病率达20%～25%，原因未明，改做血液滤过后，发现心包炎治疗时间较血液透析短，可能是血液滤过脱水性能好，清除中分子毒性物质较好之故。
（5）急、慢性肾衰竭：持续或间歇的血液滤过是急性肾衰竭的有效措施。连续性动静脉血液滤过（continuous arterio-venous hemofiltration，CAVH）对心血管功能不稳定、多脏器功能衰竭、病情危重的老年患者有独特的优点。
（6）肝性脑病：许多学者认为血液滤过对肝性脑病治疗效果比血液透析好，但比血浆置换、血液灌流差。
2.血液滤过的禁忌证 同血液透析。
3.血液滤过常见的并发症
（1）置换液污染：由于置换液输入量大，污染机会多，故有可能发生感染。
（2）氨基酸与蛋白质丢失：氨基酸平均分子量140D，每次血液滤过治疗平均丢失5～6g氨基酸，蛋白质丢失量各家报道不一，有的为3～14g，也有的为2～4g。
（3）激素丢失：滤液中发现有胃泌素、胰岛素、抑胃泌素、生长激素刺激素B和甲状旁腺素，但对血浆浓度影响不大。可能是血液滤过时也清除激素降解产物。
（4）血压下降：主要是液体平衡掌握不好，脱水速度过快所致。
（三）血浆置换
血浆置换（plasma exchange，PE）是将人体内的致病物质或毒素从血浆分离弃去或将异常血浆分离后，经免疫吸附或冷却滤过除去其中的抗原或抗体，再将余下的血液有形成分加入置换液回输的一种技术。1956年血浆分离设备问世，1959年Waldenstrom应用于治疗疾病。
1.PE原理
（1）人体循环中的致病因子在一些疾病发病机制中起着重要作用，它可导致器官功能的损害，这些致病因子包括：①自身免疫性疾病中的自身抗体，如IgG、IgM；②沉积组织引起组织损伤的免疫复合物；③过量的低密度脂蛋白；④各种副蛋白，如冷球蛋白及游离的轻链或重链等；⑤循环毒素，包括过量的药物及外源性和内源性毒性物质等。
（2）血浆置换作用机制归纳如下：①PE可以及时迅速有效地清除疾病相关性因子，如抗体、免疫复合物、同种异体抗原或改变抗原、抗体之间量的比例。这是PE治疗的主要机制。PE对致病因子的清除要较口服或静脉内使用免疫抑制药迅速而有效。②PE有非特异性的治疗作用，可降低血浆中炎性介质如补体产物、纤维蛋白原的浓度，改善相关症状。③增加吞噬细胞的吞噬功能和网状内皮系统清除功能。④可从置换液中补充机体所需物质。应该说明的是，PE治疗不属于病因治疗，因而不影响疾病的基本病理过程。针对病因的处理不可忽视。
血浆置换包括两部分，即血浆分离和补充置换液。血浆分离又可分为膜式血浆分离和离心式血浆分离。
2.PE方法及技术要求
（1）离心式血浆分离法：①间断性离心式血浆分离；②持续性离心分离。
（2）膜式血浆分离法：①膜式单滤器血浆分离；②膜式双滤器血浆分离（级联滤过）；③血浆冷却膜分离（冷冻滤过分离法）；④膜式血浆分离与特异性免疫吸附偶联；⑤其他分离方法：膜式分离与离心分离偶联；自身动脉-静脉PE。
3.置换液
（1）置换液补充原则：经典的PE患者丢弃血浆量较多，为了保持机体内环境的稳定维持体内胶体渗透浓度避免发生威胁生命的体液平衡紊乱，置换液补充要考虑以下原则：①等量置换，且血浆滤出速度与置换液输入速度大致相同，尽量避免血容量的波动；②保持血浆胶体渗透压正常；③维持水、电解质的平衡；④适当补充凝血因子和免疫球蛋白，避免降到临界水平以下；⑤减少病毒污染机会；⑥无毒性，不在组织内蓄积。
（2）置换液的组成及应用：PE所丢弃的血浆要以相当量的置换液补充，在国外置换液费用占PE费用的70%。目前常用的置换液有以下几种：白蛋白溶液、新鲜冷冻血浆（fresh frozen plasma，FFP）、晶体液。
4.PE的适应证 PE的治疗范畴已涉及神经系统疾病、肾脏疾病、血液病、肝疾病、自身免疫性疾病、结缔组织病、家族性高胆固醇血症、各种中毒、移植领域等。
5.PE的并发症
（1）电解质紊乱：使用白蛋白置换液时可发生低钙、低钾。
（2）血容量改变及心律失常：低血容量、高血容量、心律失常。
（3）感染：导致的原因有：①免疫球蛋白及补体的减少；②合并应用免疫抑制药；③机体免疫功能低下；④置换液补充增加病毒性肝炎的机会。
（4）过敏反应：置换液中大量新鲜血浆、血浆中异体蛋白等物质可引起变态反应。
（5）体内某些物质的丢失：如凝血因子、某些酶和激素。
（6）出血倾向：导致的原因有：①过量使用抗凝药；②原发病。
（四）血液灌流
血液灌流指将血液借助体外循环，引入装有固态吸附剂的容器中，以吸附清除某些外源性或内源性的毒物，达到血液净化的一种治疗方法。
血液灌流的研究始于20世纪60年代，希腊学者Yatzidis首次应用活性炭颗粒对尿毒症患者进行血液灌流，可以有效清除代谢毒物和外源性毒物，如肌酐、尿酸、酚类、胍类和巴比妥类药物，由于治疗中出血及血小板严重下降，无法在临床上推广。1966年，加拿大华裔科学家张明瑞教授将活性炭进行白蛋白-火棉胶包膜用于血液灌流中，有效地防止炭微粒脱落而进入人体血液，从而避免血栓栓塞现象和白细胞、血小板下降问题，较好地解决血液的相容性问题。1970年，Rosenbaum率先用吸附树脂进行血液灌流。这一阶段对血液灌流吸附剂的研究主要为采用了不同包膜技术的活性炭及树脂。1979年，Terman首先报道了使用DNA免疫吸附柱，采用血液灌流技术来治疗系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematosus，SLE），从此迈入了用免疫吸附疗法治疗免疫性疾病的新阶段。
我国自20世纪70年代末，也对血液灌流用的吸附剂开展了比较深入的研究，并得到较为广泛的应用。特别在药物中毒、肝功能衰竭、肾衰竭、免疫吸附等方面已取得丰硕成果。目前，已应用于临床的灌流吸附剂有包膜活性炭、大孔吸附树脂、炭化树脂、DNA免疫吸附与蛋白A免疫吸附等吸附剂类型。我国天津南开大学的何炳林、俞耀庭等分别研制出了大孔吸附树脂、炭化树脂、DNA免疫吸附剂并已成功应用于临床。目前，珠海丽珠医用生物材料有限公司通过与南开大学密切合作，已开发出了品种较为齐全、能适应不同病症的HA树脂血液灌流器系列产品。
1.血液灌流原理
（1）活性炭：活性炭是一种多孔性、高比表面积的颗粒型无机吸附剂，由椰子壳等坚果壳类材料在有控制的氧化条件下高温炭化制成。其比表面积在1000m2/g以上，孔径分布宽，孔隙率高，为广谱型吸附剂，能够吸附血液中的肌酐、尿酸、胍类、酚类及中分子物质，尤其对小分子的外源性药物和毒物清除率较高，如巴比妥、地西泮等药物，但对尿素、钠、钾、氯、磷、氢离子和水无清除作用。由于炭粒本身机械强度差，在活性炭与血液直接接触过程中，不可避免有颗粒脱落进入血液，容易形成血栓，破坏血小板。故近年国内临床上应用在逐渐减少。
（2）合成树脂：合成树脂材料包括中性吸附树脂和阴离子交换树脂，目前应用较多的是NK-107中性吸附树脂（南开大学科研成果——HA系列树脂吸附剂）。其比表面积在900～1200m2/g以上，其主要由苯乙烯-二乙烯苯合成，具有相对特异的吸附性能、吸附容量大、吸附速率快、生物相容性好、机械强度高等特点。对亲脂性及带有疏水基团的物质吸附率较高；对脂溶物质及与蛋白质紧密结合的物质也有较强的吸附效果。能够更有效地清除一般活性炭难以吸附的血氨。
阴离子交换树脂对未结合胆红素及巴比妥类药物具有良好的清除效果。但阴离子交换树脂对血细胞破坏比较严重、对体内电解质平衡有一定影响，故临床应用一般不做全血吸附，一般只做血浆吸附。
（3）免疫吸附：免疫吸附（immunoadsorption，IA）疗法是近20年来发展起来的一项新技术，用于治疗一些传统方法难以奏效的疾病。它将抗原、抗体或某些具有特定物理化学亲和力的物质作为配基与载体结合，制成吸附剂，利用其特异性吸附性能，选择性或特异性地清除患者血液中内源性致病因子，从而达到净化血液、缓解病情的目的。与被吸附对象之间有特异性亲和力的物质称为配体。常用配体有下面几种：固定抗原、吸附抗体，如固定DNA、吸附DNA抗体；固定抗体、吸附抗原，如固定抗HBsAg抗体、吸附HBsAg；固定补体、吸附免疫复合物，如固定C2，吸附DNA-抗DNA复合物；固定有疏水性相互作用的配体，如固定色胺酸或苯丙氨酸，吸附各种风湿性疾病中的自身免疫性抗体。吸附材料常用火棉胶包裹的活性炭、火棉胶直接制作的膜、醋酸纤维素膜、琼脂糖等加入上述固定配体。用免疫吸附方法可治疗红斑狼疮、类风湿关节炎等自身免疫性疾病，亦可用来清除乙型肝炎病毒、抗胰岛素抗体等。
2.血液灌流适应证
（1）活性炭：活性炭灌流器主要用于急性药物、毒物中毒。
（2）合成树脂：中性大孔树脂近几年在临床应用方面取得了突破性进展，其适应证已远远超出中毒救治的范畴，目前涉及的领域包括：①急性药物、毒物中毒；②维持性血液透析并发症、急慢性肾衰竭；③重症肝炎/肝衰竭；④全身炎症反应综合征、脓毒症、多器官功能障碍综合征；⑤银屑病、重型药疹、天疱疮等皮肤病；⑥风湿性疾病如类风湿关节炎、儿科疾病如过敏性紫癜等。
阴离子交换树脂主要用于高胆红素血症的治疗。
（3）免疫吸附：目前国内临床上应用的免疫吸附技术包括DNA免疫吸附和蛋白A免疫吸附。DNA免疫吸附剂以球形炭化树脂作为载体材料，以高度纯化的DNA分子片断作为配基，以特殊的包膜将配基固定到炭化树脂上面形成完整的吸附剂，其中DNA分子片断作为系统性红斑狼疮（SLE）患者致病物质抗DNA抗体的抗原，具有特异性识别和结合抗DNA抗体、抗核抗体及其免疫复合物的功能，适应证主要为系统性红斑狼疮；蛋白A免疫吸附剂的配体为葡萄球菌蛋白A，基质为4%交叉连接珠状琼脂，目前国内临床上主要用于器官移植群体反应性抗体（PRA）水平高的患者。
3.血液灌流禁忌证 血液灌流无绝对禁忌证，相对禁忌证为有凝血功能障碍或低血容量者，如此类患者需行血液吸附治疗必须先行纠正凝血功能和血容量后再行治疗。
4.血液灌流并发症 血液灌流由于技术操作与血液透析相似，故血液透析中的很多不良反应在血液灌流中亦同样可见到，如发热、出血、空气栓塞、血压波动等。这是由于体外循环和肝素化的结果，此处不再详述。血液灌流早期用活性炭吸附剂，常微粒脱落导致栓塞的报道，近年来由于包囊技术的改进及合成树脂的问世，无论在临床或实验室动物解剖材料均再无此类不良反应的报道。