血液灌流的原理及临床应用[课件].ppt
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1、血液灌流的原理及临床应用,范文,一、概述,血液灌流(hemoperfusion,HP)即血液吸附,是由血液借助体外循环,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。,血液灌流技术最早于1948年由Muirhead和Reid首先用狗做了树脂的吸附试验,证实可以清除血液中的尿素氮。1958年,Scheinner用乳酸阴离子交换柱治疗了一例戊巴比妥中毒的患者,经过15分钟的灌流,证明对清除药物是有效的。1964年希腊学者 Yatzidis用未经包裹的活性炭直接接触血液做血液灌流,证实了肌酐、酚类、胍类等含氮废物和水杨酸盐、巴比妥酸盐等药物均能被从血液中
2、有效地清除。但由于活性炭直接与血液接触,引起了许多并发症,如炭微粒栓塞、血小板减少、溶血及致热反应的血浆纤维蛋白原下降等。1970年加拿大学者张明瑞用白蛋白火棉胶半透膜包裹活性炭进行血液灌流,有效防止了血小板减少及炭颗粒脱落等问题,同时证实HP不但能清除尿毒症病人有害毒素,也能清除多聚氨基酸和中分子物质。70年代后,血液灌流技术迅速被广泛应用于临床,挽救了很多严重中毒病人的生命。血液灌流治疗的病种包括急性药物中毒,尿毒症、免疫性疾病和肝性脑病等疾病。,二、灌流原理:吸附作用,1 物理吸附 物理吸附通过分子力的吸附范德华力,即同偶极之间的作用和氢键为主的弱范德华力,一般无选择性。被吸附物质分子在
3、吸附剂表面一定范围内可以移动。这种吸附是可逆的,在吸附的同时,被吸附的分子由于热运动会离开固体表面,这种现象称为解吸。物理吸附需要活化能,可在低温条件下进行,吸附速度随温度升高而降低。2 化学吸附 化学吸附与价键力相结合依靠键合力,是一个放热过程。吸附具有选择性,被吸附的物质分子在吸附剂表面不能移动。化学吸附不可逆,比较稳定,不易解吸。吸附速度随温度升高而升高。,三、常用吸附剂 最常用的吸附材料是活性炭和树脂,使用不同吸附材料进行吸附的原理各不相同。,1、活性炭2、合成树脂3、含有活性炭的透析膜4、免疫吸附5、含有多粘菌素B的纤维素,1、活性炭,活性炭是常用的一种非极性吸附剂,性能稳定,其中有
4、无数纵横交错的孔隙,比表面积在1000 m2/g以上,孔隙分为微孔、中孔和大孔,半径分别为 2nm,2-50nm和50nm以上,以微孔分布最多,是主要的吸附部分,中孔和大孔是溶质扩散的通道。活性炭有巨大的内部表面和孔隙分布。它的外表面积和表面氧化状态的作用是较小的,外表面是提供与内孔穴相通的许多通道。表面氧化物的主要作用是使疏水性的炭骨架具有亲水性,使活性炭对许多极性和非极性化合物具有亲和力。活性炭具有表面能,其吸附作用是构成孔洞壁表面的碳原子受力不平衡所致,从而引起表面吸附作用。,其吸附是非特异性的,对许多有机物都具有吸附能力。吸附主要依赖复杂的物理吸附,有些具有化学吸附。这些作用使活性炭对
5、无极性、低极性或亲水性分子的吸附大于有极性或疏水性分子。吸附过程分为三个阶段。首先是被吸附物质在活性炭表面形成水膜扩散,称为膜扩散,然后扩散到炭的内部孔隙,称为孔扩散,最后吸附在炭的孔隙表面上。因此,吸附速率取决于被吸附物向活性炭表面的扩散。在物理吸附中,炭粒孔隙内的扩散速度和炭粒表面上的吸附反应速度,主要同前两项有关。,因活性炭直接与血液接触,对血液的有形成分如红细胞、白细胞、特别是血小板破坏严重,且不可避免会有颗粒脱落进入血流形成微栓塞,故必须在炭粒表面化包上一层具有一定孔径和半透膜,使之克服了炭粒脱落,又提高了生物相容性,被包裹后的活性炭仍能优化原有的吸附性能。目前已使用的膜材料有白蛋白
6、火棉胶、明胶、醋酸纤维素、丙烯酸水凝胶、聚甲基丙烯酸羟乙基酯、甲壳素等。属广谱型吸附剂,能够吸附血中的肌酐、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有较高的清除率,如巴比妥和安定等药物,但对尿素、钠、钾和水等无清除作用。,影响活性炭吸附的因素,活性炭的比表面积。比表面积越大吸附力越强;溶质分子量大小。分子越大吸附率越高;溶质溶解度。溶解度越小,越易吸附。吸附有机酸的次序是按甲酸-乙酸-丙酸-丁酸而增加。溶质分子的结构。不饱和键的较饱和键的有机物易吸附,芳香族较脂肪族的有机物易于吸附,直链比支链分子结构的溶质容易吸附;非极性有机物较极性有机物更易从水溶液中被吸附,一般无机物不
7、易被吸附。PH值。PH值降低有利于带负电荷溶质的吸附,反之,有利于带正电荷溶质的吸附。温度。温度越高吸附力越强,温度越低吸附力越差;温度对物质的溶解度有影响,因此对吸附也有影响。,2、合成树脂另外一类应用较广的医用吸附剂,1.离子交换树脂 树脂是具有网状立体结构的高分子聚合物。合成树脂是由苯乙烯与二乙烯苯通过悬浮聚合制成环球型共聚体,在苯乙烯骨架上带有交换基团的称为离子交换树脂,其吸附属化学性吸附。对血液电解质有一定影响,因此在血液灌流中很少应用。,2.在苯乙烯骨架上不带有交换基团的称为吸附树脂,又分为极性(骨架上带有极性集团)和非极性。极性吸附树脂容易吸附极性大,溶于水的物质,而非极性吸附树
8、脂容易吸附脂溶性的物质。吸附树脂HP用得较多,比表面积在500m2/g左右,吸附能力略逊于活性炭。可人为调节孔径与表面积,以达到良好地吸附效果,并可通过改变体系的亲水及疏水平衡条件,而改变吸附情况,引起吸附增加和解吸。对各种亲脂性及带有疏水基团的物质,如胆红素、芳香族氨基酸、有机磷农药等吸附率较大。包囊材料亦与活性炭相似。目前临床应用较多的树脂有XAD-4、XAD-2、NK-107、NK-110、S-1300、AD-1、DAC等,阴离子交换树脂有:XAD-7、XAD-8。,3.炭化树脂即以大孔吸附树脂用浓硫酸初步炭化,在惰性气体存在下高温裂解,然后经活化处理,即制得与活性炭相似的炭化吸附树脂,
9、碳化树脂呈球形,表面光滑,其机械性能较好,在使用时不破碎,毋需包膜即可直接应用。由于炭化温度不同,吸附作用也不同,具有一定的吸附选择性。对水溶性极性物质具有极好的吸附性能。活性炭能吸附的物质,几乎所有炭化树脂都能吸附,而且效率不差。,3、含有活性炭的透析膜,在常规的血液透析膜如铜仿膜、醋酸纤维素膜中加入活性炭,制成含活性炭的透析膜,然后制成中空纤维透析器。在透析的同时行吸附作用。既可以加强对内源性、外源性毒物的清除,又可以纠正水潴留和电解质、酸碱平衡紊乱。目前这种膜有铜仿膜SD和812-树脂-活性炭膜等。,4、免疫吸附,将特定的高度专一性的抗原或抗体物质与吸附材料制成吸附剂,通过抗原抗体的免疫
10、反应或物理化学作用,从血液中特异性地吸附并除去与免疫有关的致病因子的一种治疗方法。,免疫吸附的临床类型,(1)抗原固定型:将抗原固定在载体上,吸附相应的抗体和残留有抗体活性的免疫复合物。如将DNA固定在活性炭上,可除去抗DNA抗体的50%,免疫复合物的40%,可用于治疗系统红斑狼疮。(2)抗体固定型:将抗体固定在载体上,吸附相应的抗原。如将低密度脂蛋白抗体固定在琼脂糖上进行吸附,可除去血液中80%的低密度脂蛋白。(3)补体固定型:利用C1q 与免疫复合物的Fc段结合吸附免疫复合物,如DNA一抗DNA复合物。(4)A蛋白固定型:把A蛋白固定在琼脂上,可吸附IgG和免疫复合物。有人用来治疗严重血友
11、病和肺出血肾炎综合征,还有人试用它来治疗各种癌症,如乳癌、皮肤癌、肺癌、结肠癌等。(5)静电结合型:配体与被吸附物靠静电作用而结合,如把带阴离子基团的甲基白蛋白固定在琼脂糖上,可吸附带阳离子基团的DNA-抗DNA抗体复合物。(6)疏水结合型:配体的疏水基团与被吸附物的疏水作用力结合,如把色氨酸和苯丙氨酸固定在聚乙烯醇上,可吸附类风湿因子和抗DNA抗体等。临床上试用于类风湿关节炎和系统性红斑狼疮的治疗。,5、含有多粘菌素B的纤维素,多粘菌素B被吸附在纤维素膜上作为吸附柱,通过血液灌流抢救急性胰腺炎并中毒性休克脓毒血症获得成功。通过多粘菌素B免疫吸附柱进行血液灌流治疗并发多器官功能衰竭的严重感染患
12、者,能够显著降低其血清内毒素水平,提高成活率,其还能降低感染性休克患者血清可溶性IL-2水平,提高患者血清金属蛋白酶水平及外周单个核细胞金属蛋白酶mRNA表达水平,降低患者血清内皮素及外周单个核细胞内皮素mRNA表达水平。,球形吸附剂的研究,已从非特异性广谱吸附剂向特异性的专一吸附剂发展,从非生理性的吸附剂向生理性的吸附剂发展。体内血液中愈量的代谢废物、有害物质、致病因子的种类繁多,结构与组成各不相同,因此对它们清除选择的球形吸附剂各不相同。球形吸附剂清除亲水性非极性溶质(如巴比妥类、安眠药),一般选择亲水性较好的活性炭球形吸附剂。清除脂溶性非极性溶质(如有机磷类农药),选择亲脂性较好的聚苯乙
13、烯类多孔树脂球形吸附剂。清除极性较强或具有特定结构的溶质(如含苯环的氨基酸),应选择具有同类结构的单体制备的球形多孔吸附剂(如苯乙烯单体制备聚苯乙烯)树脂。还应根据溶质不同的电性,选择不同的电性的球形吸附剂,大孔聚苯乙烯阴离子交换树脂,可吸附间接胆红素,大孔聚苯乙烯阳离子交换树脂可吸附直接胆红素,二者复合的球形吸附剂,则既可吸附直接胆红素又可吸附间接胆红素。不同分子量的溶质要选择不同孔径大小的球形吸附剂,中等分子量以上溶质的清除选择球形吸附剂的孔径一定要显著地大于吸附小分子量溶质的球形吸附剂。否则达不到有效的吸附。,四、血液灌流的临床应用,1、治疗急性药物和毒物中毒2、治疗尿毒症3、肝性脑病4
14、、高脂血症5、自身免疫性疾病6、感染性疾病7、其它,1、治疗急性药物和毒物中毒,对大部分的毒物和药物来说,血液灌流的清除效果都要比透析好,尤以镇静安眠药类中毒引起的昏迷,应首选血液灌流。对分子量较大,脂溶性较高,在体内易与蛋白质结合的药物和毒物的清除,亦以血液灌流疗效为佳。血液灌流能吸附的药物和毒物,常见有巴比妥类、非巴比妥催眠镇静药类、抗精神失常药、解热镇痛药、心血管药、除草剂、杀虫剂及其他。,可用HP清除的药物和化学品,安眠药:巴比妥类、格鲁米特、甲喹酮、地西泮、甲丙氨酯、水合氯醛、氯丙嗪。解热镇痛剂:水杨酸类、对乙酰氨基酚等。三环类抗抑郁剂:丙咪嗪等。心血管药物:洋地黄、奎尼丁、硫氮卓酮
15、、普鲁卡因胺。抗菌药:庆大霉素、氨苄青霉素、克林霉素、异烟肼。抗肿瘤药:阿霉素、甲氨喋呤。茶碱类。醇类。百草枯。毒蕈类。有机磷、有机氯。重铬酸钾。尿毒症毒素及致肝性脑病的代谢毒物等。,具备以下指征之一,应尽快行血液灌流治疗:药物或毒物的血浓度达致死量者。出现严重临床症状,如低血压、低体温、低血氧、心力衰竭、呼吸衰竭等;伴有中度脑功能不全或昏迷的病人。中毒后出现严重并发症,如肺炎、急性肾衰;中毒后虽未出现严重症状,但估计毒物会被继续吸收,后期才出现生命危险的,如百草枯、甲醇等中毒;患者原有肝病或肾病,估计有解毒功能障碍者;药物或毒物的血浓度未达致死量或成分未知,虽经其它措施积极抢救,病情仍然进行
16、性加重者。,目前尚无血液净化的绝对禁忌证,但如遇到重要脏器的严重出血或全身出血倾向及严重的血小板减少症等情况,选择血液净化疗法应慎重考虑或严密监护。低血压可能与药物作用、洗胃和血液净化前应用利尿剂使血容量降低有关,但不是血液净化的禁忌证。,血液净化治疗的时机选择与准备,1.一般药物或毒物中毒在3h内行血液净化治疗是最佳时机,此时血液中药物或毒物浓度达到最高峰。中毒后到采用血液净化的时间长短会影响治疗效果,我们的原则是只要有血液净化的指征就应尽早进行,但有时中毒时间并不一定对血液净化的效果起决定作用。有报道曾经救治毒鼠强中毒一周后来就诊的患者,患者频繁抽搐,经4次血液灌流治疗后康复。2治疗准备:
17、(1)止痉治疗;(2)抗休克治疗;(3)解毒药物的补充治疗;4)抗感染治疗。,影响血液灌流清除毒药物的因素:,(1)决定因素在于活性碳结合毒素的有效度及毒素是否在血浆中与蛋白质结合。而非决定于半透膜之孔径大小或表面积大小或毒素分子量大小及水中的溶解度多少。适用于脂溶性且中度及小的体积分布的毒药物中毒。(2)任何会发生反弹现象(rebounding in plasma levels)的毒药物中毒,重复灌流治疗是必要的。(3)任何超过34h的治疗是无效且不必要的。,2、治疗尿毒症,血液灌流可以清除与尿毒症有关的许多物质,如肌酐、尿酸以及酚、吲哚、肽类等,且对中分子物质的清除优于血透,长期应用能改善
18、神经传导速度,治疗周围神经病变,并能减轻瘙痒和缓解心包炎。由于HP不能清除水分和电解质,临床上不能单独用来治疗尿毒症,常采取以下几种方式:(1)血液灌流与血液透析交替进行;(2)血液灌流与血液透析同时进行;(3)使用由含有吸附材料制成的透析,透析膜中含有活性炭或树脂,在弥散、超滤的同时进行吸附,如SD膜,812树脂活性炭膜等。,3、肝性脑病人工肝,血液灌流应用于肝性脑病,灌流后血浆芳香族氨基酸浓度明显下降,使支链氨基酸与芳香族氨基酸的比例增加,同时血浆Na-K+ATP酶的抑制物减少。人工肝支持系统已经广泛应用于肝功能衰竭患者毒素的清除,最初发现活性炭吸附治疗能够改善患者症状。Ott等发现通过早
19、期的胆红素吸附柱的应用,能够改善肝性脑病症状。Stephen等观察了血液灌流治疗肝功能衰竭患者,发现肝功能好转率为71.5%,显著高于对照组。这些初步提示,血液灌流可能有助于改善肝功能衰竭患者的症状。但该治疗对患者预后的影响尚需进一步的研究。,4、高脂血症,在纯合性家族高脂血症和一些杂和性家族性高脂血症的患者,采用药物治疗效果不佳,在过去的10年里,对保守治疗效果不佳的原发或继发性高脂血症病人,采用血液净化技术进行降脂治疗已逐渐发展起来。其中血液吸附的方法疗效较好,采用血液吸附治疗高脂血症主要包括:活性碳全血或血浆灌流,珠形琼脂糖灌流,工业硅酸盐吸附,硫酸右旋糖酐纤维素吸附,免疫吸附法等。活性
20、碳全血灌流不需将血浆分离,而是血液与吸附柱中的吸附剂直接接触而将血液中的成分清除,所以这种方法低廉,治疗一次后大多数患者的LDL-C、VLDL-C和甘油三酯均明显下降(以甘油三酯降低为主),HDL-C降低较少。活性碳吸附的特点是选择性差,有时会出现血小板及血细胞减少及碳粒的脱落。活性碳血浆灌流在血浆分离的基础上完成的灌流,因此作用与前者类似,但 由于血细胞不与灌流器直接接触,大大减少或避免了上述的副作用。珠形琼脂糖血液灌流器的原理同上,只是所用的吸附剂该为另一种复合物。该吸附剂较活性碳对LDL有更好的选择性。工业硅酸盐吸附,硫酸右旋糖酐纤维素吸附等,机理类似,是吸附的选择性有所不同。,5、自身
21、免疫性疾病,免疫吸附的适应症有:自身免疫性溶血性贫血、血友病、ITP、急性肾炎、SLE、重症肌无力等自身免疫性疾病。目前研究较多的是采用血液灌流免疫吸附法治疗SLE,通过体外循环,吸附血中病理性的抗-DNA抗体及其免疫复合物,达到血液净化的目的。国内杨彦以共价键联结的DNA-VT免疫吸附剂,对SLE阳性血清的抗-DNA抗体专一性吸附率每克每小时可达42%53%,临床初步应用疗效显著。Gaubitz等比较了含苯丙氨酸(IMPH-350)配体和抗Ig-抗体(Ig-Therasorb)两种灌流柱对激素无效的SLE的疗效,他们发现两种灌流柱均能有效的缓解SLE症状,显著降低dsDNA抗体(在IMPH-
22、350 组为50.8+/-6.6%,在IgTherasorb组为61.0+/-8.0%)。目前,随着免疫吸附柱的出现,免疫吸附治疗已经广泛应用于免疫性疾病的治疗。,6、感染性疾病,临床研究证实,用细胞因子阻断剂或脂多糖单克隆抗体治疗内毒素休克都遭到失败。但血液灌流在临床治疗严重的感染性疾病甚至败血症方面显示了一定的疗效。Staubach等采用多粘菌素固定化纤维血液灌流器治疗内毒素休克的动物模型,发现治疗组生存时间显著延长,血压等生命体征能够在较长时间保持稳定,初步提示该吸附柱能够治疗败血症;Tetta等采用树脂吸附治疗内毒素休克的动物发现,72小时后实验组生存状况显著改善,血小板活化因子显著下
23、降;Nemoto等采用前瞻性、随机实验观察了多粘菌素固定化纤维血液灌流器对败血症的治疗效果,通过治疗,实验组生存率显著高于对照组(41 vs.11%)(p=0.002).在 APACHE II 评分小于 20的患者中,在生存率改善方面吸附治疗显示了良好的效果(65 vs.19%)(p=0.01).在APACHE II 评分为20-29的病人中,这种治疗在提高生存率方面同样有效的(40 vs.11%)(p=0.04).而在APACHE II 评分超过30患者中,这种治疗的提高生存率方面并不显著(7 vs.0%)(p=0.59);Tsuchida等发现新型吸附剂Lixelle不仅能清除2微球蛋白,
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