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本文部分圖片資料來自浙江省醫(yī)學(xué)會(huì)醫(yī)工分會(huì)微信公眾號(hào)

據(jù)最新發(fā)表在國際頂尖醫(yī)學(xué)雜志《柳葉刀》上的一項(xiàng)研究報(bào)道，我國成人慢性腎臟病患病率高達(dá)10.8%。也就是說，我們身邊每10個(gè)成人就有1人患不同程度的慢性腎臟病。

尿毒癥一詞起源于1840年，由Piorry創(chuàng)造，尿毒癥導(dǎo)致腎臟完全沒有辦法產(chǎn)生尿液，從而使體內(nèi)的代謝廢物與垃圾沒有辦法及時(shí)的排出到身體之外，進(jìn)而毒害身體。

據(jù)中國大陸2015年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，血液透析（HD）和腹膜透析（PD）的統(tǒng)計(jì)患病率：402.18PMP（95%CI：394.57-409.79PMP）、39.95PMP（95%CI：37.55-42.35PMP）。相應(yīng)的HD和PD患者分別為~553.000和~55.000，從數(shù)據(jù)來看也可見腎病的患病率呈明顯增長趨勢(shì)。尿毒癥非常難以治愈，目前主要療法為藥物口服、透析、腎臟移植、中醫(yī)藥浴療法等，其中透析療法是最常用、療效最好的方式。

那么透析療法究竟是如何發(fā)展來的？器械之家?guī)Т蠹乙黄饋硖剿飨隆?/span>

治療尿毒癥初探

歷史上最早的透析，來源于古羅馬皇帝的浴池（當(dāng)然，這個(gè)時(shí)候還沒有“透析”這個(gè)字眼）。此浴池四周都是用大理石鑄造的熱氣的沸騰池水，尿毒癥患者（好吧，那時(shí)候也沒有“尿毒癥”這個(gè)詞）在浴池里想通過出汗和蒸氣浴使體內(nèi)的毒素和水分清除出來。但事與愿違，毒素和水分的逐漸堆積，導(dǎo)致了很多尿毒癥患者在治療的過程中喪命或最終死于家中，人們出于對(duì)尿毒癥的恐懼，稱之為稱之為“dropsy”（浮腫而死）。

19世紀(jì)中葉，蘇格蘭化學(xué)家Thomas Graham（1805-1869）利用牛的膀胱作為過濾分子的膜，制作出了人類歷史上第一個(gè)真正意義上的過濾器，這個(gè)發(fā)明發(fā)生在1856年，不久后（1861年），他在這個(gè)發(fā)明的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的現(xiàn)象：涂有蛋清的羊皮紙能夠起到半透膜的作用，并在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)晶體物質(zhì)可以經(jīng)羊皮紙擴(kuò)散到水中，而膠體物質(zhì)不能。

Thomas Graham將在羊皮紙發(fā)現(xiàn)的特殊彌散現(xiàn)象稱為“透析”。當(dāng)年發(fā)表的論文：Liquid Diffusion Applied to Analysis 成為臨床透析的重要基礎(chǔ)理論，同時(shí)他十分有遠(yuǎn)見的預(yù)言——這一發(fā)現(xiàn)將會(huì)在醫(yī)學(xué)上得到應(yīng)用。

1850年初，Thomas Graham的預(yù)言得以實(shí)現(xiàn)，人們對(duì)尋求清除毒素和水分的研究有了一定進(jìn)展，透析治療的基礎(chǔ)就此形成。

 

? Thomas Graham（格雷姆）

1805年12月20日生于格拉斯哥，1869年9月11日卒于倫敦。1819年入格拉斯哥大學(xué)學(xué)習(xí)，靠寫作和當(dāng)家庭教師維持學(xué)習(xí)生活。由于受到他的老師 Thomas Thomson 的鼓勵(lì)而熱愛化學(xué)。后轉(zhuǎn)入愛丁堡大學(xué)，1824年畢業(yè)，獲碩士學(xué)位。回到格拉斯哥后，在機(jī)械學(xué)院任教。1830年任格拉斯哥安德森學(xué)院教授。1836年成為英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。1841年創(chuàng)建倫敦化學(xué)會(huì)，并任第一任會(huì)長。1837-1855年,任倫敦大學(xué)學(xué)院教授。

Thomas Thomson

Thomas Thomson (1773年4月12日- 1852年8月2日)，蘇格蘭化學(xué)家和礦物學(xué)家，他的著作促進(jìn)了道爾頓原子理論的早期傳播。其科學(xué)成就包括發(fā)明了糖度計(jì)，并命名了硅 。他曾任格拉斯哥哲學(xué)學(xué)會(huì)主席。

美國化學(xué)家、生物學(xué)家約翰·阿貝爾John Jacob Abel（1859-1938）在大學(xué)畢業(yè)后，對(duì)生理學(xué)產(chǎn)生了濃厚興趣，去歐洲拜著名物理及組織學(xué)家者卡爾.路德維希為師。在研究器官對(duì)物質(zhì)的代謝中又對(duì)滲透產(chǎn)生了興趣。

1913年，他設(shè)計(jì)了第一臺(tái)人工腎，用火棉膠制成管狀透析器，從水蛭中提取的抗凝劑用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。他在研究人體時(shí)發(fā)現(xiàn)，大血管下面有小血管，小血管又連著毛細(xì)血管；雖然越來越細(xì)，但是物質(zhì)交換的總面積，大大增加，因而物質(zhì)代謝的效率十分高。這給了他很大啟發(fā)，他也在大管道下面，設(shè)置了很多平行的、細(xì)小的管道，用以增加滲透面積。同年8月11日泰晤士報(bào)道了John Abel的實(shí)驗(yàn)，文中提到“人工腎”的概念。在1914年，《紐約時(shí)報(bào)》也對(duì)此事進(jìn)行了報(bào)道。

1914年，《紐約時(shí)報(bào)（New York Times）》報(bào)道了他的“人工腎臟”

約翰·雅各布·阿貝爾(John Jacob Abel,1857～1938)：先后就讀于德國萊比錫大學(xué)、斯特拉斯堡大學(xué)、柏林大學(xué)等，1883年獲密歇根大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位，1888年獲德國斯特拉斯堡大學(xué)醫(yī)學(xué)博士學(xué)位，1912年獲理學(xué)博士學(xué)位。曾任密歇根大學(xué)教授、約翰斯·霍普金斯大學(xué)教授。英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。主要研究動(dòng)物組織和液體的化學(xué)成分，分離出腎上腺素及苯甲酰衍生物形式的激素，還獲得胰島素晶體，制造出人工腎，指出活的動(dòng)物正常血液中存在游離的氨基酸等。

1916年，在約翰·霍普金斯醫(yī)院工作的二年級(jí)醫(yī)學(xué)生麥克廉（Jay McLean）在生理學(xué)教授豪維爾（W. H. Howell）的指導(dǎo)下，進(jìn)行體內(nèi)促凝血物質(zhì)效價(jià)測(cè)定的專題研究。在研究中，麥克廉發(fā)現(xiàn)，多種組織（腦、心、肝等）的提取物有促凝作用，而且在貯存期間活性減低。

可是，出乎意料之外的是，貯存最久的肝臟提取物不但不促凝，反而可阻止血液凝固。麥克廉將此發(fā)現(xiàn)向豪維爾教授報(bào)告，當(dāng)時(shí)豪維爾表示懷疑，懷疑提取物被鹽污染。但隨后經(jīng)重復(fù)實(shí)驗(yàn)證明，肝臟提取物中確實(shí)存在一種強(qiáng)力的抗凝物質(zhì)。豪維爾教授隨后從犬肝臟中萃取出該物質(zhì)。當(dāng)時(shí)認(rèn)為該物質(zhì)只存在于肝臟，故取名為肝素，此名稱一直沿用至今。

但因技術(shù)限制，當(dāng)時(shí)的肝素制劑不純，價(jià)格昂貴，使用受限。而水蛭素的不良反應(yīng)也很大，所以直到20世紀(jì)30年代才完成了肝素的提純。1938年，研究者開展了第一項(xiàng)肝素預(yù)防深靜脈血栓形成（DVT）的臨床試驗(yàn)，肝素預(yù)防血栓形成獲得成功。在被發(fā)現(xiàn)20多年后，肝素才正式成為預(yù)防血栓栓塞的手段，開始廣泛應(yīng)用。自此，肝素成為臨床上常用的抗凝藥。

在肝素成功運(yùn)用之前的1924年，德國醫(yī)生格奧爾格哈斯Georg Hass（1886-1971）第一次成功地進(jìn)行了臨床人體透析。他使用了8根火棉膠管并聯(lián)，水蛭素作為抗凝劑，透析進(jìn)行了15分鐘。

  

                                                                                                           肝素                              血液抗凝                               水蛭素           

1928年，Haas第一個(gè)將肝素用于透析患者。但是由于經(jīng)費(fèi)的原因，他的研究沒能繼續(xù)進(jìn)行下去。

關(guān)鍵技術(shù)的突破

人工器官之父—威廉?科爾夫（Willem Kolff）

1943年，荷蘭人威廉?科爾夫（Willem Kolff）用一個(gè)木條制成旋轉(zhuǎn)的鼓桶，纏繞了30～40米醋酸纖維素膜，放到一個(gè)透析液缸里。患者的血液是從手腕動(dòng)脈進(jìn)入半透膜腸衣，通過轉(zhuǎn)動(dòng)的鼓推動(dòng)血液體外循環(huán)，置于鹽水浴中攪拌。由于腸衣是半滲透的，尿素等廢物被排出，大分子蛋白被保留。然后將經(jīng)滲透后“干凈” 的血液輸送回患者體內(nèi)，就這樣“人類第一臺(tái)”透析機(jī)便誕生了。

威廉?科爾夫（Willem Kolff）對(duì)滲透機(jī)的原理和雛型機(jī)有所掌握后，他又根據(jù)汽車水泵等原理和參照洗衣機(jī)等裝置，對(duì)透析機(jī)進(jìn)行反復(fù)改進(jìn)，還添加抗凝劑。在其后的10年里，這個(gè)技術(shù)一直被作為全球的臨床標(biāo)準(zhǔn)。

第一次血管通路手術(shù)發(fā)生在1948年，尼爾斯Nils Alwall（1904-1985）（左一）和萊納特?奧斯特格林（Lennart ?stergren）（左四），在瑞典名校隆德大學(xué)對(duì)轉(zhuǎn)鼓人工腎進(jìn)行了改進(jìn)，使其能通過負(fù)壓進(jìn)行超濾。但由于各種并發(fā)癥，1949年被迫停止了該類手術(shù)。

馮加勒爾茨 Von Garrelts

在1940年代，馮加勒爾茨 Von Garrelts將Kolff 和Alwall的設(shè)計(jì)結(jié)合，最后由Kolff和Watschinger改進(jìn)成為盤管透析液，并在1955年改進(jìn)成雙盤管透析器。

百特公司再次抓住了這個(gè)千載難逢的機(jī)會(huì)，1956年百特公司對(duì)此技術(shù)轉(zhuǎn)化為批量產(chǎn)品配銷，命名為Travenol U200A。

Skeggs-Leonards Dialyzer

1949年，施開革Skeggs和倫納德Leonards發(fā)明了平板透析器。

50年代末，弗雷德里克 Frederic Kiil改進(jìn)了其設(shè)計(jì)，并風(fēng)靡了1960s和1970s。

澤比魯特 特瓦爾多夫斯基 Zbylut Twardowski

1960年初，中空纖維透析器理念由波蘭腎臟學(xué)家澤比魯特特瓦爾多夫斯基 Zbylut Twardowski提出。第一個(gè)中空透析器有800根纖維，長為10cm，內(nèi)徑為55μm。

密西根大學(xué)的理查德·斯圖爾特 Richard D. Stewart, 本 利普斯Ben J. Lipps和約瑟夫 賽爾尼Joseph C. Cerny追隨了這個(gè)理念，在1967年臨床應(yīng)用醋酸纖維膜作為半透膜，設(shè)置了1萬根纖維，纖維內(nèi)徑為200μm，膜厚僅30μm。

血管通路的解決

此階段的透析主要用于急性腎功能衰竭和嚴(yán)重的電解質(zhì)紊亂，由于血管通過的問題，無法進(jìn)行長期透析治療。

貝爾丁斯克里布納Belding Scribner

韋恩昆頓Wayne Quinton

一直到1960年，此方面的研究才有了新的突破，在西雅圖由內(nèi)科醫(yī)生貝爾丁斯克里布納Belding Scribner、工程師韋恩昆頓Wayne Quinton、外科醫(yī)生大衛(wèi)迪拉德David Dillard合作一起發(fā)明了特富龍材料的血管通路，將橈動(dòng)脈與頭靜脈連接。

雖然AV shunt在血管通路方面有了新的突破，但由于各種并發(fā)癥仍需要新的技術(shù)和發(fā)展。

1965年由肯尼斯 Kenneth Charles Appel（左），詹姆斯西米諾James E. Cimino（中）和邁克爾 布雷西亞Michael J. Brescia（右）完成了第一例自體動(dòng)靜脈內(nèi)瘺。