人工肾的未来.doc

人工肾的未来 走向便携和微型化摘要 透析研究的新方向包括治疗治疗成本更低 家庭疗法和简化血液净化方法这些 目标可能要通过利用新兴的学科 例如微型化、微流体技术、纳米技术在人工肾领域改革来 实现这项研究可能会使透析进入新时代 新的挑战包括可移动性、便携性 甚至可植入装 置虽然我们还没有实现 但是最近发表的一系列新论文 展示出有趣而且很有前景的可穿 戴的超滤系统 WUF 和可穿戴的人工肾 WAK 一些人工肾应用体外血液净化的方法 另外一部分人工肾应用腹膜透析的方法 ViWAK和AWAK 值得一提的是在体内水分 过多和充血性心力衰竭的时候可使用可携带的超滤系统进行治疗 WAKMAN 这一系统 有助于实现院外治疗 并减少并发症和提高耐受性在可携带式人工肾的研究中取得了的发 现 例如可应用于新生儿的血滤系统 CARPEDIEM 新生儿实际上是典型的能从透析微 型化中受益的我们希通过协作努力 使佩戴式人工肾称为一个现实 而不是一个梦想介绍随着终末期肾病 ESKD 患者的逐渐增加 肾脏替代治疗的需求快速增长血液透析 与腹膜透析表现出可靠的治疗形式 可以为患者提供显著而持久的生存时间但是 由于血 液透析是间歇进行的 体液和电解在透析期内和间期移动 导致一定程度的非生理性。

腹膜 透析是唯一真正模仿肾脏治疗 因为它提供了一种可持续性的肾脏替代治疗 该治疗可以 平稳地移除体液和纠正尿毒症异常 耐受性好虽然透析疗法对于发达地区是一种常规治疗 但是对于欠发达的地区却仍然是一个挑战同时 即使透析是在配备精良仪器的透析中心 进行 患者的生活质量仍然不高 日常生活明显受限最后但同样重要的是 在某些国家 只有私人保险或扶持可以支付的医疗单位 才提 供透析治疗总之 尽管我们认为透析是一种被认可的常规治疗 在地球上的某些地区 这 种治疗常常不能得到或者只能部分得到 因为它昂贵 患者无力承担这种治疗可能效果明 显 但是仍会限制患者的移动和正常生活因此 什么是若干年后步入下一代人工肾治疗的挑战呢 我们建议透析应更简单 使 该治疗可以大规模开展和廉价 可以使所有需要该治疗的患者能够得到治疗 最终该治疗 应该达到便携式或可穿戴式 可以不限制患者的移动最后一方面回到先前提到的一点 可 以移动的透析意味着非固定护理、家庭护理和最终自主护理这转而意味着一个更简单和更 廉价的治疗 减少用于大型透析中心的花费 而将费用集中用于单个患者及其临床所需透析的财政问题慢性病的经济负担是所有公共保健服务的主要问题。

对终末期肾病患者透析服务日益增 长的需求正面临一个真正的问题 即在各个国家这种治疗方法不能提供给所有患者在世界 的大部分地区可能需要构想出一种更便宜、更简单的透析护理大医院只能提供最初的和并 发症的管理尽管腹膜透析液的供应在一些地区非常昂贵而且很难生产 但腹膜透析仍是一 种潜在的治疗方法其他的解决方法可以通过创新来实现 如吸附疗法、微小便携式或可佩戴的透析方法 这些设备只需要很少的水就可以完 成这项技术尚未成功 但它可以代表在未来几年的研究目标 因此 我们需要作出努力 创造出新型的、效能价格合算的设备使这种设备能够以合理的价格投入到大规模的应用中 这种创新可能使透析每天甚至连续进行 而且还不会对已经不足的卫生财政投入增加负担人人享有透析治疗在发达的国家及发展中国家 人口结构正在发生变化在这所谓的发达国家 老年人常 常是孤苦伶仃 各方面都得自己照顾自己为了追求更好的、更高的回报的工作 家里的青 年人背井离乡 传统的家庭观念已经被摧毁而在发展中国家 家庭仍是紧密不分离的 但 这样就需要更多的物质及金钱 因此所有的青年人都得离家出去找工作在这样的环境下健康护理人员开始负责为那些需要昂贵复杂治疗的孤单老人提供服务。

一种简单透析治疗是尽量可以使患者自己掌握治疗方法 一种可控技术性 并发症的简易的治疗提供的自我治疗可以减少治疗费用 适合在家庭推广透析时间虽然新试验是日夜持续透析 但是当前的肾脏替代治疗还分为三期这种模式依然受生 活质量、发病率和死亡率的限制最近几年 有数百篇的外文报道称 如果透析治疗越早越 持久 其治疗效果也会有显著提高健康人的肾脏每周168 小时进行血液滤过显然 每周 进行12 小时的血液透析是不够的 最终降低生活质量及引起发病-死亡率升高随着患者从 传统的每周三次透析到每日透析治疗 有报道称这种方法能够显著提高患者的生活质量 例如 放宽饮食及液体限制等 同时 也降低了治疗成本、并发症、生理症状、入院率及 住院率有报道称 每日透析可以提高血容量 不再补充磷酸盐 无钠潴留 增加食欲及营养 物质 减少高血压 减少降压药的应用 无高钾血症 降低发病率及死亡率 无骨质破坏 贫血发生率减少 无代谢性酸中毒、减少心血管疾病及卒中发生 提高血清白蛋白水平每 日透析能够在大范围开展是不可能的很多患者不情愿在家中进行透析 一方面原因是没有 专业的护士和技术人员来指导他们进行透析治疗 另一方面政府也不愿意承担这部分额外 的透析费用。

而且还要寻找一种持续的透析方法使ESKD病人能够获得足够透析剂量 进而提高透析效率 同时也减少人力支出和降低成本便携式和微型化透析设备持续性透析允许明显的高剂量治疗 但是不能在现今的技术下实施机器太重 必须靠 近墙上的插座 并需要很多水 因此急需技术上的突破 去改善每天或持续性透析而持续 非卧床腹膜透析至今还没研制成功解决体外血液透析的便携式问题使得每天夜间治疗简单 易行然而 这些方法至今都未成功 原因是复杂技术和很难给每个患者使用的不现实的设 备 限制了其在一个大规模基础的运用新一代设备的发展 使得通过简单的输送系统可以 持续性携带及工作 带来了新的可能性这些系统被称为便携式人工肾脏 最近已经被试验 了想想如果着眼于这些设备系列的研究 透析治疗可能会变得更简单、便宜 并带来重要 的临床益处 因为在保证治疗的连续性同时 允许患者移动和提供给患者更多康复的机会携带式人工肾的发展是一项技术挑战可穿戴人工肾 WDD 的开发需要 ESKD 患者临床和技术问题方面更深层次的理论支 持 同时还需要 ESKD 患者为了追求革新 相信“逃出盒子”第一个挑战是要开发出一条适当的血管通路 允许血流速度为 100ml/min 这种血流 通路不同于慢性透析患者所需要的瘘 但是又能使手术治疗得以实施。

因此 这个双导管应 该是分离的、新型的 生物材料和皮肤剥离点是可以接受的在研究这条合适的血管通路时 防止感染和凝血将作为首要考虑简易的连接和拆分应该是其主要的特征之一管路的设计应 该需要尽可能小的预冲容积 并且需要抗血栓材料以及简易的预冲、血液回流过程使整个 回路过程保持足够的安全 包括空气检测 压力敏感器、视觉、声音警报器这个回路还需要远程控制 这样可以使病人精确地进行和传送预定的程序治疗操作参 数和传送数据的设置应该通过专门的简易的软件界面来显示透析器应该要轻巧 大小应为常规透析器的十分之一其清除速率应该在超滤过率的 20ml/min 范围内 抗血栓形成膜对于减少血液凝固是比较理想的整个装置应该是便携的 因此要独立于电源插座一个24 小时工作的装置将会耗掉很 多的能量 因此装备足够的能量才能有效的运行然而 今天轻便、有效的能量、有效的耗 材的电池和燃料电池是可以利用的 它们应该用于这种连续工作的便携装置对于透析液也应该是小容量的 因此 这就需要这种小容量透析液不断的回收再利用 在透析中 一种商业中经常用的有效的吸收剂系统可以使用几十年 它需要重新装置和净 化介质低于500cc的透析液应消毒和纯化。

病人应该能够携带这一装置 并且在进行日常生活时应该是随身携带、不容易被碰撞 因此这就需要轻巧、人类环境改造的设计 这样使该装置不易引起他人的注意 并且适用于 其躯体轮廓另外 这样可以减少ESKD患者的医疗费用和医疗人力资源°WAK将会用于连 续的肾脏替代治疗 24 小时 一周7 天持续工作它还能传递透析的剂量如果装置出现磨损其有效性也如同正常的装置 这一装置可以将液体稳固地从血管中清除 与人体正常肾脏生理清除的能力是相似的 尽管病人会从胃肠道很摄入多液体 但是利用该装置医生能够使患者保持正常血容量另外 过多的液体清除对高血压患者控制血压也有利超滤液中钠的含量与血浆中式一直的每天 清除1.5-2升的液体可以使13.5-18g盐清除出去这样不仅可以很好的控制血压 同时也可 以放宽 ESKD 患者对盐的摄入这一装置的治疗可以提高患者的生活质量和摄入的营养钾和磷的清除也可以放宽对两 种元素的摄入尽管这项技术的长期有效性对患者带来的利益的很大的 但是还需要完美特殊的临床 研究来论证设计WAK应用于临床将会成功许多改革和创新可能都是来源于一些特别的研究和对 该领域或者其它发达领域的仔细调查 在一些情况下 对过去的更新和对历史的完整评估 是很重要 有帮助的。

先前的经验透析的革命产生了精密的技术装备然而 在透析治疗早期一些研究者尝试了不同途径 真正的可穿戴式发展或便携式透析设备 模仿原生肾 所以患者可以治疗每天24 小时 允许自由饮食和液体摄入量虽然有许多报道的“可穿戴”血液透析装置 这些一般是指对血液过滤循环通路 往往 采用留置股动脉和股静脉导管和/或动静脉痿最早的尝试可以追溯到Kolff等在20世纪60年 代许多肾脏病研究者随后试图建立一个真正的可穿戴设备 这将让病人开展正常的日常活 动 或去上班 而同时接受治疗早期的开拓者都面临许多技术问题 包括血管通路 抗凝 以及任何此类设备的可靠性较早的一些设备中使用的动脉血供应 而那些使用静脉血供 的需要一个血泵 以及电力设备通常 这些设备缺乏安全功能 即简单地绑在大腿 没有 连接断开报警 或空气检测监控 只具有非常基本容量控制很多精密的设备通过碳吸附罐 回收超滤液然而 这些开创性的尝试离真正可穿戴的人工肾还很远 他们沉重巨大而且清 除率低直到最近随着微型泵的发展 这些早期的开拓者所研究的具有潜在效益的可穿戴式 血液透析和/或血液过滤装置才成为可能最近的进展和临床应用基于过去的研究和今天的技术 WAK取得了发展 最近我们报道了我们的经验 可穿 戴式超滤装置在实验中患者可以在走路 移动的同时接受治疗。

在一项研究中病人从医院走了出来 到邻近的公园 同时可以接受治疗因此 这一概念的可行性得到了证实 2010年10月在 维琴察 最近的一次小型化可穿着设备会议上 出现了一系列的相关报道 包括我们自己 的进展可穿戴的超滤 WUF在北美和欧洲有症状的充血性心力衰竭患者在持续增加由于心排量减少 导致自发的 通过神经激素活性增加来代偿动脉灌注下降 而这反而进一步导致心排量减少 肾脏消化 道供血减少这会造成肾功能减退和利尿剂抵抗提倡腹膜透析和血液透析作为充血性心力 衰竭和其他的液体潴留状态的附加治疗80年代早期Kramer设计了简单的超滤设备来移除 多余的水这需要动脉通路 通过静水压驱动血流通过滤器形成超滤设计充血性心力衰竭 患者可以使用的超滤设施花费了超过25 年时间然而这种设备是用于短期的在院患者制 造一种真正的可穿戴的设施 使患者可以在移动时得到治疗 使院外治疗成为可能 很多 工程师在进一步完善Kramer的设计为了能移动 患者需要一个双腔中心静脉导管 小型 化的血泵 精确的电池驱动的泵来调节超滤 还需要输入肝素抗凝聚砜膜滤器被制成腰带 装缠绕在腰部这套设施重2.51 磅 最近有报道6 位容量过负荷患者首次使用了可穿戴的 血滤设备进行了 6小时治疗。

血流速116毫升每分钟 超滤速度在120-288毫升每小时之间 平均清除钠离子151毫摩尔 更重要的是在治疗中 所有患者都保证了循环的稳定在传 统的间断血液透析中。