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戴良恭診所 免費提供 目前全世界最先進的透析方式"延展性血液透析術"又名HDx
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目前全世界最先進的透析方式"延展性血液透析術"又名HDx


延展性血液透析(HDx)。

 

 

推薦一:「HDx」治療的興起

 

The Rise of Expanded Hemodialysis

 

 

 

背景和目的:

 

近年來血液透析技術已經顯著改善,終末期腎臟病(ESRD)患者生存期更長,生活質量進一步提高。然而盡管技術進步和患者護理得到改善,但透析患者長期預後(住院率和死亡率高)仍不太理想。這可能與患者老齡化及並發症增多有關,但目前的透析技術仍存在許多局限性,包括對於一些中大分子的尿毒症毒素的清除率較差等;

最初在沒有能夠控制水清除透析設備的情況下,原始纖維素透析膜的低透水性被認為是一個優點。但隨著精確控制超濾的透析系統的出現,高通量(HF)透析膜的開發和使用大大增加,這些膜可以增加包括β-2 微球蛋白等中分子毒素的清除。技術的進一步發展能夠更好地控制膜的結構和滲透性,不同的膜材質和成型技術可以使透析膜的溶質清除增加,生物相容性提高。

 

 

 

創新的需求與挑戰:

 

目前的血液透析治療方法仍然存在若干未滿足的臨床需求,因此技術的創新就尤為重要。這種創新可以是原有技術的逐步改進、優化,也可以是對既往技術的顛覆性、革命性變革。獲益於納米和微流體技術不斷出現新的生物材料及透析膜,我們預見新的技術變革不久就會出現;

治療個性化和精密醫學的應用可以提高患者的治療水平。科學家和研究者們應該運用過去的經驗來想像未來,塑造下一代腎髒替代療法的設備。仔細分析血液透析的歷史有助於避免重復過去的錯誤,可以將創新投入到更有效的治療方式中。

 

 

血液透析——永不停止的改進:

 

一百年前 Abel 教授引入了透析的概念,從此以後血液透析經歷了從實驗室進入到臨床規模化治療,隨著透析膜效率的增加以及碳酸氫鹽透析液的出現,使治療時間從最初的 12 小時減少到 4 小時。透析機逐漸配備了精確的壓力監測器,高效的血液泵,精心設計的加熱器,以及具有個性化濃縮液的更精確的透析液制備系統。同時對於透析液要求的提高也促進了水處理系統以及透析液配置成品的發展;

在這個過程中,最初采用尿素動力學相關的 kt/V 進行患者透析劑量評估,在美國等地曾出現過超短時透析,這一理論未考慮雙室模型以及患者的耐受,超短時透析宣告失敗,透析時間回歸到 4 小時,但對於溶質的清除效果仍未得到完全的解決。Kt/V 治療達標患者仍然合並透析相關澱粉樣變性(DRA)以及合並貧血、骨骼異常、神經病變和腕管綜合征等並發症的,這引起了人們對中分子毒素尤其是β-2 微球蛋白的興趣;

研究表明高通透析(High-Flux, HF)可以改善患者的 DRA 症狀,而 MPO study 明確了增加對流和透析膜的通透性在中分子毒素清除中的作用。這些研究也奠定了 HDF 對於慢性透析患者的治療意義。從最初使用 9L 液袋作為置換液到 on-line HDF 的出現使單次治療可以有 23-25L 的對流量。超純透析液的制備、專用的控制軟件、精確的監控儀器、高效的生物反饋技術可以支持更好的在透析中心實施 OL-HDF。然而考慮到 OL-HDF 作為主要的技術進步,臨床預後和長期的透析結果仍然不太理想,特別是透析患者的心血管事件發生率較高及亞臨床炎症狀態導致的動脈粥樣硬化,導致患者的住院率增加,治療費用增加。

 

 

 

透析膜材的演進:

 

最初人們看重透析器的參數是質量轉移系數(Ko),Ko 描述了在理想的彌散梯度條件(無限血液和透析液流動的理想條件)下的對小分子溶質的轉運能力。Ko 系數在水滲透性較低的低通量膜 (low flux)中非常重要,與膜材單位面積內的小孔數量即孔密度有關。隨著 HF 膜以及 HF/HDF 透析方式的出現,對流的作用逐漸被強調,隨後更多的針對膜材進行分類的參數逐漸出現;

膜性能可以通過超濾系數 Kuf(即在跨膜壓力梯度的存在下對游離水的滲透性),彌散系數和篩分系數(由在不同分子量範圍內的溶質觀察到的篩分值的曲線)來定義。雖然彌散系數取決於孔密度,篩分曲線則主要取決於平均孔徑。孔徑分布影響膜的截留值 CO(即篩分值為 0.1 範圍的分子半徑)。當這個值接近白蛋白的分子半徑時,需要引起注意,避免造成透析中白蛋白的丟失增加;

透析膜孔密度和孔徑分布是影響透析膜清除溶質數量和大小的 2 個主要因素。篩選系數曲線是依賴於這些變量的經驗導出函數。截留值不足以完全代表篩分曲線,為此增加了「保留開始」(RO)的參數用於描述篩選值為 0.9 的分子量/半徑。在一個完整的轉運模型中,具有緊密孔徑分布的膜將具有非常陡峭的篩分曲線,而具有寬孔徑分布的膜將具有相對平緩的篩分曲線並且可能具有超過白蛋白分子量的截留值的平坦篩選曲線。這些新的參數有利於對於新型透析膜的分型;

最近在臨床實踐中引入了具有較高截留值的新型透析膜,可以用於清除敗血症、橫紋肌溶解、血液系統疾病中增加的高分子毒素(細胞因子、肌紅蛋白、游離輕鏈)。HCO 膜因為孔徑較大會造成白蛋白漏出,必須使用彌散模式,因此除了上述疾病外 HCO 膜對臨床的獲益和風險需要進一步的證據;

近來出現了具有較窄孔徑分布範圍從而篩分曲線較為陡峭的透析膜,膜的分子量 RO(MWRO)和分子量截留值(MWCO)彼此非常接近,膜的 CO 值接近但低於白蛋白的分子量。這樣的設計可以在改善中大分子毒素清除的同時避免白蛋白的漏出。這是一個不斷發展的研究領域,因此需要一個新的術語來定義和表征這種新類型的膜。基於這些膜的特征和性能測試,我們建議將這種新型膜定義為高保留起始(HRO)膜,RO 是 RO 的新特征表征。我們提出在臨床透析中應用 HRO 膜的新術語「擴展型血液透析(HDx)」。HDx 是指采用 HRO 膜的進行結合了對流和彌散技術的透析治療,使用的透析機需要有超濾控制,但不需要置換液以及提高超濾速度。

 

 

 

HDx:采用新型膜材進行的升級透析治療

 

HRO 膜的篩分曲線的形狀是獨特且經過優化用以執行 HDx 治療。采用可以簡單控制超濾的 HD 技術,可以清除其他技術所不能清除的中大分子毒素。因為彌散系數較低,清除大分子毒素需要增加對流作用,HDF 治療所使用的 HF 膜和 HDx 治療所使用的 HRO 膜均可達到這個目的。當使用 HDF 治療時,在相對較低的篩分系數(S)下,通過提高超濾速度(Quf)從而提高了清除率(K = Quf×S)。在使用 HDx 治療時,則是在相對較低的超濾速度(Quf)下通過增加篩分系數(S)而增加了清除率。在 HDF 治療中,需要通過商業制備或者在線生產的大量置換液來滿足增加超濾的需求。而在 HDx 治療中則不需要這樣做,HDx 治療存在大量的內部對流,並通過適量的內部反超濾(Back filtration)來達到液體平衡。這種透析膜使用的纖維內徑較小,可以在血液側產生一個較大壓力下降,從而在血液流速固定的情況下達到增加內部對流。因此 HDx 治療在提高中大分子如β-2 微球蛋白或游離輕鏈篩分值,在較低的對流量並且不需要置換液的情況下也能增加這些溶質的清除。纖維長度和內徑是優化內部超濾和超濾補償的兩個基本要素。這種機制可以在透析器內部實現大量的對流,在近端部分進行超濾,並且在遠端進行超濾補償。透析機的超濾控制系統調節該過程,並幫助完成患者的淨超濾目標。這種治療不需要復雜的透析設備,但需要血液流速為 300 mL/min 以上,透析液流速為 500 mL/min 以上。由於在處

基於之前的研究,可以模擬建立具有較小內徑結構的 1.3-1.5m2 HRO 膜的透析數據。1.5 m2 的透析器能夠在零超濾時產生 40 mL/min 的內部超濾,假設透析時間為 240 分鐘,Qb = 300 mL/min,Qd = 500 mL/min,患者超濾速度為 1L/h(16 mL/min),則內部超濾量為 56 mL/min,內部反超濾量為 40 mL/min。56 mL/min 的內部超濾速度可以提供總共 13,440 ml 內部超濾量,乘以 0.9(S)時,會產生 12.96 L 的總體β-2 微球蛋白的清除。僅僅使用簡單的 HD 治療和較低的技術要求,可以達到甚至優於 HDF 的清除效果。

 

 

多維度的透析膜評估:

 

基於上述理論,目前透析膜的性能需要多維度評估。性能參數可以包括膜的成分組成、中大分子的篩分系數 S、親水性、對不同溶質的 RO 值、生物相容性、水的滲透性超濾系數(Kuf),不同溶質的 CO 值,膜的厚度和彌散系數(Ko)。 因此特定的圖形應能夠識別某種膜或一類膜,從而向臨床醫生提供所需的信息,以便在限定的技術和治療中正確使用不同膜材的透析器。

 

 

 

 

結論:

 

對於臨床透析結果的分析表明血液透析尚不能有效的替代正常腎臟的功能,因此需要不斷的開發創新的技術和治療方式。HRO 膜和 HDx 治療是這種創新技術的典型例子。因為缺乏可以納入數千名患者的大規模臨床試驗資源,因此很難在大型 RCT 研究中證實這種技術的有效性。

研究的異質性和不同納入標准/排除標准增加了比較不同研究結果的難度。一旦 HDx 在臨床常規中被充分采用,使用電子病歷或者透析患者登記數據庫可能更容易進行大數據分析的簡單臨床研究。什麼情況下是 HDx 的最佳利用?它將是對尿毒症毒素水平較高、EPO 抵抗性貧血、營養不良-炎症綜合征等患者的升級治療,還是作為剛開始血透的患者和等待移植患者的初始治療選擇之一?HDx 可以是 PD 轉到 HD 的患者以及等待移植患者的理想過渡治療。這將是血液透析精確化、個性化治療的一個重要領域。

HRO 膜的特征和改善中大分子清除的可能性將會促進血液透析領域的新研究,並將為改善 ESRD 患者中長期臨床預後提供新的希望。我們將在接下來的幾年中看到「HDx 的興起」,這一切都取決於個人經驗的積累,正如過去所發生的一些創新一樣。生物相容性更好的 HF 膜和碳酸氫鹽透析液都沒有隨機對照試驗證明其與纖維素膜或乙酸鹽透析液相比更具有優越性,但人們廣泛使用著這創新的技術和膜材。

 

 

推薦理由:

 

隨著透析器的膜材發展,原有的性能參數和分類標准已經不能完全適應。我們需要用創新的眼光和標准面對目前出現的新的膜材和治療方法-HRO 膜和 HDx 透析技術。

 

 

 

【文獻出處:Ronco C, et al. Blood Purif. 2017 May 10;44(2). 】

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