简述血液透析的原理

血液透析（hemodialysis，HD）是急慢性肾功能衰竭患者肾脏替代治疗方式之一。它通过将体内血液引流至体外，经一个由无数根空心纤维组成的透析器中，血液与含机体浓度相似的电解质溶液（透析液）在一根根空心纤维内外，通过弥散/对流进行物质交换，清除体内的代谢废物、维持电解质和酸碱平衡；同时清除体内过多的水分。

血液透析的原理

溶质转运

1. 弥散：是HD时清除溶质的主要机制。溶质依靠浓度梯度从高浓度一侧向低浓度一侧转运，此现象称为弥散。溶质的弥散转运能源来自溶质的分子或微粒自身的不规则运动（布朗运动）。

2. 对流：溶质伴随溶剂一起通过半透膜的移动，称为对流。溶质和溶剂一起移动，是摩擦力作用的结果。不受溶质分子量和其浓度梯度差的影响，跨膜的动力是膜两侧的静水压差，即所谓溶质牵引作用。

3吸附：是通过正负电荷的相互作用或范德华力和透析膜表面的亲水性基团选择性吸附某些蛋白质、毒物及药物（如β2-微球蛋白、补体、炎性介质、内毒素等）。所有透析膜表面均带负电荷，膜表面负电荷量决定了吸附带有异种电荷蛋白的量。在血透过程中，血液中某些异常升高的蛋白质、.

吸毒物和药物等选择性地吸附于透析膜表面，使这些致病物质被清除，从而达到治疗的目的。

水的转运

1. 超滤定义：液体在静水压力梯度或渗透压梯度作用下通过半透膜的运动称为超滤。透析时，超滤是指水分从血液侧向透析液侧移动；反之，如果水分从透析液侧向血液侧移动，则称为反超滤。

2. 影响超滤的因素

（1） 净水压力梯度：主要来自透析液侧的负压，也可来自血液侧的正压。

（2） 渗透压梯度：水分通过半透膜从低浓度侧向高浓度侧移动，称为渗透。其动力是渗透压梯度。当两种溶液被半透膜隔开，且溶液中溶质的颗粒数量不等时，水分向溶质颗粒多的一侧流动，在水分流动的同时也牵引可以透过半透膜的溶质移动。水分移动后，将使膜两侧的溶质浓度相等，渗透超滤也停止。血透时，透析液与血浆基本等渗，因而超滤并不依赖渗透压梯度，而主要由静水压力梯度决定。

血液透析的原理

季大玺 南京总医院，解放军肾病研究所

血液透析(Hemodialysis，HD)通过其生物物理机制，完成对溶质及水的清除和转运，其基本原理是通过弥散(Diffusion)、对流(Convection)及吸附(Absorption)清除血液中各种内源性和外源性“毒素”；通过超滤(Ultrafiltration)和渗透(Osmosis)清除体内潴留的水分，同时纠正电解质和酸碱失衡，使机体内环境接近正常从而达到治疗的目的。

1. 溶质转运

a. 弥散转运

溶质依靠浓度梯度从高浓度一侧向低浓度一侧转运，称此现象为弥散。溶质的弥散转运能源来自溶质的分子或微粒自身的不规则运动(布朗运动)。在两种溶液之间放置半透膜，溶质通过半透膜从高浓度溶液向低浓度溶液中运动，称为透析。这种运动的动力是浓度梯度。HD的溶质交换主要是通过弥散转运来完成的。血液中的代谢废物向透析液侧移动，从而减轻尿毒症症状；透析液中钙离子和碱基移入血液中，以补充血液的不足。为叙述方便，一般提到的是净物质转运，实际上通过膜的溶质交换是双向性的。

b. 对流转运

溶质伴随含有该溶质的溶剂一起通过半透膜的移动，称对流。溶质和溶剂一起移动是磨擦力作用的结果。不受溶质分子量和其浓度梯度差的影响。跨膜的动力是膜两侧的水压差，即所谓溶质牵引作用(Solvent Drag)。HD和血液过滤(Hemofiltration，HF)时，水分从血液侧向透析侧或滤液侧移动(超滤)时，同时携带水分中的溶质通过透析膜。超滤液中的溶质转运，就是通过对流的原理进行的。反映溶质在超滤时可被滤过膜清除的指标是筛选系数，它是超滤液中某溶质的浓度除以其血中浓度。因此，利用对流清除溶质的效果主要由超滤率和膜对此溶质筛选系数决定。

c. 吸附

吸附是通过正负电荷的相互作用或范德华(Van der Wassls)力和透析膜表面的亲水性基团选择性吸附某些蛋白质、毒物及药物(如b2-M、补体、炎症介质、内毒素等)。膜吸附蛋白质后可使溶质的扩散清除率降低。在血液透析过程中，血液中某些异常升高的蛋白质、毒物和药物等选择性地吸附于透析膜表面，使这些致病物质被清除，从而达到治疗目的。

血液透析的原理

季大玺 南京总医院，解放军肾病研究所

血液透析(Hemodialysis，HD)通过其生物物理机制，完成对溶质及水的清除和转运，其基本原理是通过弥散(Diffusion)、对流(Convection)及吸附(Absorption)清除血液中各种内源性和外源性“毒素”；通过超滤(Ultrafiltration)和渗透(Osmosis)清除体内潴留的水分，同时纠正电解质和酸碱失衡，使机体内环境接近正常从而达到治疗的目的。

1. 溶质转运

a. 弥散转运

溶质依靠浓度梯度从高浓度一侧向低浓度一侧转运，称此现象为弥散。溶质的弥散转运能源来自溶质的分子或微粒自身的不规则运动(布朗运动)。在两种溶液之间放置半透膜，溶质通过半透膜从高浓度溶液向低浓度溶液中运动，称为透析。这种运动的动力是浓度梯度。HD的溶质交换主要是通过弥散转运来完成的。血液中的代谢废物向透析液侧移动，从而减轻尿毒症症状；透析液中钙离子和碱基移入血液中，以补充血液的不足。为叙述方便，一般提到的是净物质转运，实际上通过膜的溶质交换是双向性的。

b. 对流转运

溶质伴随含有该溶质的溶剂一起通过半透膜的移动，称对流。溶质和溶剂一起移动是磨擦力作用的结果。不受溶质分子量和其浓度梯度差的影响。跨膜的动力是膜两侧的水压差，即所谓溶质牵引作用(Solvent Drag)。HD和血液过滤(Hemofiltration，HF)时，水分从血液侧向透析侧或滤液侧移动(超滤)时，同时携带水分中的溶质通过透析膜。超滤液中的溶质转运，就是通过对流的原理进行的。反映溶质在超滤时可被滤过膜清除的指标是筛选系数，它是超滤液中某溶质的浓度除以其血中浓度。因此，利用对流清除溶质的效果主要由超滤率和膜对此溶质筛选系数决定。

c. 吸附

吸附是通过正负电荷的相互作用或范德华(Van der Wassls)力和透析膜表面的亲水性基团选择性吸附某些蛋白质、毒物及药物(如b2-M、补体、炎症介质、内毒素等)。膜吸附蛋白质后可使溶质的扩散清除率降低。在血液透析过程中，血液中某些异常升高的蛋白质、毒物和药物等选择性地吸附于透析膜表面，使这些致病物质被清除，从而达到治疗目的。

一 血液透析原理

透析是指半透膜两侧的溶液通过弥散、渗透及超滤作用，即溶质由浓度高的一侧向浓度低的一侧流动，而水分子由渗透压低的一侧向渗透压高的一侧流动的过程，最终达到动态平衡。血液透析通过血液与透析液之间的溶液弥散和超滤来达到治疗目的。因此透析过程也就是溶质进行弥散和滤过过程。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)内借半透膜接触和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。从而清除患者血液中的代谢废物和毒物；调整水和电解质平衡；调整酸碱平衡。具有人体肾脏的部分功能(但不能替代肾脏的内分泌和新陈代谢功能)。

溶质弥散、渗透、超滤

二 血液透析机结构及其工作原理

血液透析机大致可以分为血液监护警报系统和透析液供给系统两部分。血液监护警报系统包括血泵、肝素泵、动静脉压监测和空气监测等；透析液供给系统包括温度控制系统、配液系统、除气系统、电导率监测系统、超滤监测和漏血监测等部分组成。其工作原理是：透析用浓缩液和透析用水经过透析液供给系统配制成合格的透析液，通过血液透析器，与血液监护警报系统引出的病人血液进行溶质弥散、渗透和超滤作用；作用后的病人血液通过血液监护警报系统返回病人体内，同时透析用后的液体作为废液由透析液供给系统排出；不断循环往复，从而达到治疗的目的，完成整个透析过程。如图1所示：1-2代表的是血路；3-5-7表示透析液在配置好后准备透析或者透析液不正确时，透析液处于旁路未通过透析器的情况；3-6-7表示正常透析时，透析液流经透析器的路线；6表示进行单超时的情况。

三 血液透析机各部分功能

1. 血液监护警报系统部分

血液监护警报系统以Gambro AK 95为例如图2所示，对各部分功能作简要介绍。

钙、碱基等 代谢废物、过多的电解质、毒物 血液 透析液 半透膜 a.血泵(Blood Pump)