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CRRT机器简介

齐卡医生2019-01-16 23:05:47

简介



1977年,Peter Kramer首次使用了一种简单的血液净化治疗技术,并将其命名为连续性动脉-静脉血液滤过(CAVH)。在随后几年中,CAVH技术代表了除了血液透析和腹膜透析之外第三种治疗技术,尤其应用于那些不能使用传统肾脏替代治疗的危重患者。CAVH由于不需要专门的血液透析机,因此,使得一些不具备透析条件的中心也能够开展快速肾脏替代治疗。然而,这一技术很快显现了其局限性,尽管它对患者液体管理效果较好,但其尿素清除率不能超过15L/24h。由于大部分危重患者是严重高分解代谢型的,患者的尿素清除量会受到血清尿素浓度和血液净化不充分等的影响。由于这一原因,1984年,Geronemus和Schneider创立了连续性动脉-静脉血液透析技术(CAVHD)。这一技术与CAVH非常相像,但它使用了低通量的透析膜以及与血液反向流动的透析液通过弥散方式来增加了尿素的清除,而不是CAVH中的对流机制。CAVHD技术对尿素的清除能力可达到每天24-26L。在同一历史时期,Ronco等使用高通量中空纤维血液透析滤器,创立了连续性动脉-静脉血液透析滤过(CAVHDF)技术。通过这一技术,可同时使用弥散和对流模式完成透析和滤过治疗的目的,对小分子和大分子物质清除能力都增加了。



动脉-静脉治疗技术的一个最主要局限是体外循环的不稳定性,大多数情况是由于继发于患者低血压之后的体外循环血流速下降,或者管路和滤器的凝血。这将导致频繁的治疗中断,降低每日的清除率,并最终导致治疗失败。另一方面,随着时间的进展,人们对于连续性肾脏替代治疗(CRRT)的认识也在不断发生着变化,到1980年代后期,CRRT技术已经越来越多的应用于ICU之中,并成为标准治疗方式的一种。因此,由于双腔静脉导管技术的进步以及能够满足连续性治疗的血泵的技术进步,CAVH治疗技术开始走下坡路,取而代之的是连续性静脉静脉血液滤过(CVVH)和连续性静脉静脉血液透析滤过(CVVHDF)技术,并逐渐成为了CRRT治疗的金标准。CVVH可采用后稀释方式进行,每日尿素清除量36-48L。在采用前稀释模式时,肝素的使用量可显著降低,其超滤量可高达48-70L/天。由于前稀释时,滤器内血液的有效溶质浓度下降,溶质清除的量与超滤量并不成比例,因此,必须根据前稀释与血流速的比值成比例的下调其溶质清除量。



CVVH显著增加的每日液体交换量促进了自动血流速控制装置的进展,同时还需要配备漏血检测器,压力报警器以及透析器压力下降值的检测装置。然而,尽管这些进步已经促进了CRRT技术的高效率,但其安全性和可靠性仍然有一定问题,这是由于这些机器的血泵模块还是基于血液透析机的血泵模块设计的,而非专门为ICU进行CRRT治疗设计的。大部分情况下,容积泵是额外增加在血泵模块中的,从而达到超滤和置换液容积控制的作用。在部分机型,仍在使用这种技术,并被命名为自适应技术。这种所谓的自适应技术可能会非常有效,但是由于在操作中,各个部件并非相互连接的,因此仍存在着一定的风险,尤其对于一台完整的机器的设计要求而言,这种设计仍存在着缺陷,不能达到完全的安全。由于这一原因,近年来,智能化更高的CRRT机器越来越多的应用于临床之中,而其发展进化的路径可归纳于图3-1。


图3- 1连续性肾脏替代治疗设备发展进化史。



图3- 2 市场上不同型号的连续性肾脏替代治疗机器。



CRRT机器



现代意义上的CRRT机器的特征是机器性能完整,能够满足ICU中危重病人的不同的急性肾脏替代治疗的需要(图3-2)。这些机器均配置完整的安全报警系统,液体平衡控制系统,以及与之相互联系的血泵模块,能够进行CVVH,CVVHD以及CVVHDF治疗。这些机型均能顺利完成ICU里的肾脏替代治疗,同时,由于其治疗效率非常高,除了能进行连续性治疗之外,也可以进行间断性治疗。血流速最高可达500ml/min,透析液/置换液流速也可以达到如此高的水平,因而,其尿素清除率可接近于标准的血液透析机。同时,与之相配套使用的高通量滤器,能够显著提高更大分子溶质的清除率。由于血流速和透析液流速都可以达到非常高的水平,使用更大面积的滤器就能够带来更加有效的治疗效果。容量控制可通过重力感应或者容量感应控制系统来实现,这使得这些机器既能够进行超滤,也能够进行再灌注。由于这些机器的一步步在线指导和帮助功能,以及自动预配装好的管路系统,使得机器的预充程序非常简单。



最新的机型还装备有非常友好的用户界面,这会增加使用者的信心,使治疗效果保持相对稳定的水平,并能避免发生一些主要的问题和并发症。表3-1列举了市面上常见的不同机型的特性。从表中可以看到,各不同机型之间的血流速和透析液流速范围各有不同,但是较第一代的CRRT机器而言,这些参数均已经有了较大程度的提高。



部分机型的运行条件与血液透析机运行条件非常相似,这使得这些机器能够适应不同的临床治疗的目的。大部分机型可以单纯进行弥散或对流模式,或者两种模式兼而有之。最新的一些机型还有能力进行更高容量的置换,比如HVHF治疗。在这种情况下,对大量的置换液能够进行有效的加温装置就显得尤为必要,以保持患者的热平衡。在这一方面,市场上有专门的对置换液进行在线加温的装置,同时,还能够满足血流速的测定的要求;只有少部分机型,这一装置是配置在机器内部的。新的机型还配备有预装好的一次性体外循环管路系统,这使得安装以及治疗前的预充更加简单。友好的用户界面在选择治疗模式以及整个治疗过程中能够顺利进行方面也起着重要的作用。这使得这些机型在重症监护病房的应用更为方便,从而弥补了ICU工作人员对血液透析设备使用经验不足的缺陷。CRRT机中越来越多的压力监测器可以保证治疗过程中对压力监测越来越容易,而且更为精确。其中,尤其是对透析器的“点对点”的压力下降监测装置能够监测血液管路的开放或者早期发现发生凝血和透析器故障的征象。在某些机型,设计有压力传感器用于防止血液与空气发生接触;在其管路中装置有特殊的膜按钮,能够在没有空气与血交界的情况下将压力值传导至传感器。在不同的机型中,净滤过量的测量以及超滤与再灌注之间的平衡是通过一到两个称来实现的。在连续性血液透析装置中也同样安装了上述这些系统,从而能够获得透析液入量和出量之间的平衡。绝大多数情况下,上述监测的精确度都非常高。



为了达到对ARF患者的代谢平衡的治疗目的,通常要求每天30L的尿素清除量,而治疗量达到35ml/kg/h才能够获得更好的预后,当然,也有一些证据显示,20-35ml/kg/h的治疗量也同样安全。同时使用弥散和对流方式来进行清除,可以对小、中、大分子物质均获得较为满意的清除效果。不仅如此,在脓毒症时,患者体内中分子物质(500-5000道尔顿)的水平会升高,如在对内毒素自身免疫反应过程中产生的化学介质。在这种情况下,治疗不仅仅要控制尿素和其他代谢产物的水平,还要控制循环中这些促炎性物质的量。为了达到这一复合性目的,往往需要很高的对流治疗量。



在这种情况下,所需要的对流量可通过连续性血液滤过,连续性血液透析滤过(需要四个泵),或能够进行连续性透析液容量控制的连续性高通量血液透析(需要三个泵以及可靠的超滤控制系统)来获得。在HDF模式中,透析液流出量会超过透析液流入量和目标超滤量的总和,因此,需要补充置换液。高通量血液透析模式中,并不需要置换液,其容量平衡是通过内部反超滤的机制来保证的。加温的透析液通过程序计算好的流量速度进入透析器,通过第二个泵来调节透析液流出透析器的速度以及净超滤量,这一过程是通过连续性容量控制系统实现的。在某些机型,这一治疗是通过再循环模式进行的,将其定义为连续性高通量血液透析是因为其超滤-反超滤机制与对慢性肾衰患者进行的高通量血液透析非常相似。一旦患者达到了干体重,循环净超滤量会通过不同的透析液流速(50-200ml/min)变为零。通过相对高容量血液滤过(2-3L/h),血液透析滤过或高通量血液透析,小分子和大分子物质的清除率均可提高。如果连续进行治疗,每周的Kt/V值可达到7-10,因而,其治疗效果会显著高于间断血液透析患者。同时,大量的促炎症介质可以被清除,因而能够提高血流动力学的稳定性。



除了泵的数量之外,CRRT机器另外一个显著特征是其操作界面。某些机型的巨大的彩色屏幕可以非常容易地进入你所需要的选项以及在线帮助系统,从而能够很方便的实现大部分功能(图3-2)。收集治疗参数是另外一个重要的问题,现在,几乎所有机器都装备有RS32计算机,能够完整的调取治疗参数,并能够将其导入电子表格或数据库中。某些机型甚至还装备有内置打印机,能够在治疗后自动打印治疗参数。机器的可移动性是另外一个需要特别重视的方面,因为治疗往往会在一所医院的不同科室进行,甚至在院外进行,尤其是有可能在外围地区或者灾区进行。绝大多数情况下,机器都装备有轮子以方便移动。



常见CRRT机器的技术特点



Prisma



瑞典金宝公司生产的Prisma CRRT机是第一批专门为CRRT设计的装置。其产品特征为有专门的预装好的管路系统,其中包括透析管路和透析器。管路安装以及预充程序都是自动执行的。该机型装有四个泵和三个独立的称,能够执行所有CRRT技术。血流速范围为0-180ml/min,透析液速度范围为0-40ml/min。液体容量为5L。前稀释,后稀释以及同时进行前后稀释的模式均可执行(图3-3)。



Prismaflex



金宝公司生产的新的“Prismaflex”机型与其他新一代CRRT机型一样,具有很多新的特征,其中,最主要的特点是能够执行高容量血液滤过(HVHF)治疗,目前认为,HVHF对ARF,脓毒症,以及多脏器功能损害综合征(MODS)的治疗效果是肯定的。该机型有5个泵,分别是血泵,透析液泵,前稀释置换液泵,后稀释置换液泵,以及废液泵;该机型还配备有4个称,分别是,废液称,透析液称,以及两个置换液称。该机型还配备有一个预装好的管路系统,其中包括一个高通量的透析器,以及液体管路。该机型能够执行所有的CRRT治疗模式,如缓慢连续单纯超滤(SCUF),CVVH,CVVHD,CVVHDF,血浆置换,以及血液灌流。该机型有三种不同的预装好的,膜面积各不相同的滤器管路系统可供选用,其中,包括M100(同样适用于Prisma机型,透析器为AN69膜),HF1000,以及HF1400;三种透析器的膜面积分别为0.6,1.0,1.4m2。后两种滤器的膜材料为聚砜膜(PAES)。与之前提到的Prisma机型相反,血液的入路位于滤器的下端,这种设计有利于预充程序更加简化,同时,


图3- 3 瑞典金宝公司Prisma机器



也有利于血液中气泡的排出。该机型的一项创新技术是使用两个管路阀门来调节置换液前后稀释的比例。在治疗过程中也可以进行比例的调整。在CVVHDF治疗模式中,同样可以进行前后稀释模式的选择。肝素注射泵的设计能够适应各种不同型号的注射器。Prismaflex另外一项革新技术是第五个泵的设计。该泵设计在血泵前,能够进行液体的分配,从而能够实现枸橼酸体外抗凝。这一技术设计能够在血液通路和管路连接处进行枸橼酸的注入。



该机型血泵比之前的机型更大,从而能够根据滤器的不同允许更大范围的血流速度:10-450ml/min。在血液滤过或者血液透析滤过模式下,置换液速度最大可达到8000ml/h。在前血泵置换模式启动的情况下,置换液量还能够进一步提高,在这种情况下,血泵能够自动的调整转动速度,来保持真正的血流速,否则,血流速会因为泵前补充了置换液而按比例减少。废液泵速度范围是0-10000ml/h,能够保证在最大的置换速度情况下保持最大的超滤速度为2000ml/h。Prismaflex的软件通过泵-称反馈方式控制着液体的流速,每个泵最大的误差范围为30g/h,一旦超出这一范围,将引发机器报警。此外,该机型还设计有治疗结束时校准设置,从而能够进一步保证治疗的准确性。这一设置在称出现故障时或者需要进行机器校准时可以启用。当出现压力报警时,治疗会立即中断,然后在压力恢复到正常范围内时,在几秒钟内自动重新启动,常见的情况是患者咳嗽或者患者身体移动后管路打折或缠绕时。该机器的几个称被设计为在机器下部的平行的“抽屉式”挂钩,能够从进行抽拉,从而方便挂袋等操作。另外一项经常需要注意的问题是管路中具有除气功能血液壶的凝血问题,这一问题在Prismaflex机型中,是通过一项创新设计来避免的:血液壶通过一条管路与机器的压力监测器连接起来,能够自动调节血液壶里的液面高度;而血液壶里倒置的椎体结构设计使血液以涡流的方式通过血液壶,从而减少了液体的滞留;更进一步,在后稀释模式下,当置换液进入静脉壶时,置换液会直接补充至该椎体的上段,从而能够在血液和空气之间形成一层液体平面。


图3- 4 Prismaflex机器及其血路循环系统



该机型的废液袋容量为9L。这使得在进行高容量治疗时,换袋工作量大大减少,从而能够减少ICU护士的工作量。在该机器屏幕首页,显示有不同颜色的监测界面,分别监测治疗中压力和流量的情况,在其他历史页面中,还能够显示整个治疗状况的图表以及各种事件的列表。使用PCMCIA卡可以将治疗参数下载至笔记本电脑。现在,该机型还开发出了一些新的膜面积各不相同的管路系统,如ST60,ST100,ST150等供临床选用。




图3- 5 Prismaflex机器及其透析液-置换液收集袋



Diapact CRRT机器



德国贝朗公司生产的Diapact机器设计源自于急诊病例病房(ECU)的各种设计原型。该系统有三个泵,血流速度范围10-500ml/min,透析液流速5-400ml/min(图3-6)。液体管理和超滤控制是用一个称通过重力感应方式实现的(图3-7)。透析液能够加温,此外,机器配备有肝素泵。血液滤过治疗时,置换方式既可以是前稀释,也可以后稀释模式。该机器还专门设计有单针或再循环模式下进行连续性高通量透析的模式。



Aquarius/Accura 机器



美国Edwards Life Sciences公司生产的Aquarius/Accura是进行CRRT治疗的现代化机器(图3-8)。该系统设计有四个泵和两个称,能够进行所有CRRT治疗模式(图3-9)。血流速0-450ml/min,透析液流速0-165ml/min。该机器设计有预装好的管路系统,还配备有彩色屏幕和相当友好的用户界面。预充程序自动进行。机器还配备有液体加热装置和肝素泵。机器有两个独立的称,能够实现准确连续的液体平衡管理,还配置有四个压力监测器,能够保证体外循环过程中治疗的安全性。该机器可执行前稀释、后稀释或同时前后稀释等置换模式。该机器的易用性和多功能性已成为其最大特征。



图3- 6 Diapact机器


图3- 7 Diapact机器细节:左上:屏幕,右上:泵,左下:称,右下:加热器。

图3- 8 Aquarius机器


图3- 9 Aquarius机器前面板细节。


2008H/K



费森尤斯公司出品的2008H/K机器本身是标准的血液透析机,但也能够通过适当的软件以及调整治疗参数进行CRRT或者缓慢低效透析(SLED)(图3-10)。该机器装备有一个血崩以及三个内置透析液泵。血流速0-500ml/min,进行CRRT治疗时,透析液流速可设置为100,200,和300ml/min三个档次。透析液有加温装置,肝素泵是内置的。该机型没有置换液泵,因此不能进行血液滤过治疗。超滤是通过开放式容量控制模式实现的。


图3- 10 能够进行SLED治疗的费森尤斯公司的血液透析机。



表3-2中还列出了很多其他机型,本文就不再一一赘述。需要强调的是,技术的革新是在持续进行的,因此,随着时间进展,每一天都有可能有新的变化。因此,本节中不可能将所有机器的细节描述清楚,我们更愿意列举几种机型作为CRRT技术做为例子。因此,本节文字未能列举其他机型,并不代表我们更推崇哪一种类型的机器。我们建议读者可根据生产厂家或者其代理商来了解更多的关于CRRT机器的详细信息,如其装备情况,检修情况,如何采购及其维护等等。



高容量血液滤过



近期一些实验室的证据已经证明提高在连续性血液滤过的超滤过程中的液体量的益处。在注射内毒素的动物试验中,能够观察到血流动力学更加稳定。虽然在人体试验中,尚未证实该方法能够预防脓毒症休克综合征的发生,但在一项随机对照研究中,人们已经证明使用6L/h的置换液剂量能够显著降低脓毒症患者的去甲肾上腺素用量。看来,此治疗技术的应用前景十分乐观,进一步的研究应当包括使用更大面积以及更多品种膜材料的疗效。



然而,进行高容量血液滤过(HVHF)治疗,需要明确对该治疗的具体范畴,以及所需要的技术的精确描述的定义。



根据目前临床实践,CVVH通常指的是平均超滤速度为1-2L/h的治疗。对于每天超过50L的超滤量(注意,该超滤量并非指的是净超滤量,而是置换液量与净超滤量之和),可以定义为“高容量”,其治疗可以定义为HVHF。



实现HVHF有两种方式:1、进行标准的CVVH治疗,但其超滤量保持在3-4L/h;2、夜间进行标准CVVH治疗,但日间可进行几个小时的超高容量血液滤过,超滤量超过6L/h。上述两种方式,均应保证液体交换量超过60L/天。



为了实现这一治疗目的,需要满足几个条件,其中最重要的是要对血滤器中发生的跨膜超滤交换机制有深刻的理解。



HVHF需要大量的置换液进行液体交换,每天置换液量高达60-100L。因此,在上述方法1中,使用1.0平方米的滤器就可以实现;但在方法2中,由于有一段时间的超高容量治疗过程,需要更大面积,如1.6-2.0平方米的滤器方可实现。上述所有使用的滤器均应该是高通量的膜材料。通常情况下,AN69膜,聚砜膜,聚酰胺膜的超滤系数可高达30-40ml/h/mmHg × m2,可以做为HVHF治疗可选用的膜材料。这些膜材料对于大多数分子量物质的溶质筛选系数接近于1。因此,在绝大多数情况下,其溶质清除量基本等于其超滤量。但也有一些例外情况。一种情况是,某些特定溶质的筛选系数小于1。另一种情况是,膜的通透性会由于浓度极化以及膜孔内形成蛋白层而下降。这通常发生于高滤过分数情况下或者长期使用同一个滤器(如超过24小时)的情况下。此外,在前稀释模式下,清除率会下降,换言之,当置换液在滤器前(管路的动脉端)注入血液中时,清除效率会下降。这种情况下,主要由血浆中蛋白成分保持的血浆渗透压会下降,超滤量会增加,但由于进入滤器中血液中的溶质浓度成比例下降,最终清除效率也会随之下降。不仅如此,由于治疗中所需置换液量过大,临床上有可能难以满足,因此新的趋势是通过机器内置的装置在线产生置换液。在慢性血液透析滤过机中,这一技术已经得到了应用,估计很快会应用于接受HVHF的患者的治疗的机器之中。



特殊的治疗以及血浆疗法



为了清除外周循环中的促炎症因子,需要使用更高清除率的滤器,基于这一假说,除了HVHF技术之外,还产生了其他一些应用更大孔径的膜的治疗技术。因此,有人建立了一种新的治疗方法,即使用血浆分离器进行连续的血浆滤过,然后将血浆通过活性炭罐或者树脂罐,最后将其重新输入血液之中。该方案体外实验结果非常振奋人心,并且已经在脓毒症患者中进行了前瞻性随机对照研究,以评估其清除促炎因子以及减少这些患者治疗中血管活性药物的使用量的作用。



这一治疗策略代表了CRRT技术能够治疗的疾病清单又增加了很多。现在,已经出现了越来越多的使用CRRT技术进行治疗的方法,如血浆置换,血浆吸附技术,免疫吸附技术,肝脏衰竭的支持治疗,以及肿瘤的局部区域治疗等。所有这些治疗都需要进行更加细化以及更深入的研究,但这些手段无疑都将成为CRRT技术大家族里的一部分,对于那些需要进行连续性或延长时间的体外循环治疗的方案来说尤其如此。在这些情况下,现代化的CRRT机器能够完成复杂的治疗任务。这需要机器配备有内置的软件系统用于管理每个泵以及体外循环中每个零部件的功能。



未来展望



CRRT技术的进步仅部分的得益于比CRRT更为复杂的血液透析机技术的进步。由于慢性肾衰竭患者发病率逐渐上升,同时患者的透析龄也越来越长,因此,血液透析机的进步主要体现在治疗更为精细,监测更为敏感。为了达到上述目的,目前已经发展了很多在线监测技术,包括尿素监测器,温度监测器,血容量监测器,以及透析管理电子化或生物反馈系统等等。



上述这些新的监测系统尚未完全应用于目前的CRRT机器,或者仅有少部分应用。然而,在线监测系统对于危重病人可能带来的好处是显而易见的,未来的趋势必然是这些系统将应用于更为先进的CRRT机器之中。


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