《生物医学工程导论—人工器官》.ppt

人人 工工 器器 官官生物医学工程导论生物医学工程导论15.1 概述概述l定义定义：人工器官是生物医学工程专业中人工器官是生物医学工程专业中一门新的学科。它主要研究模拟人体器一门新的学科。它主要研究模拟人体器官的结构和功能，用人工材料和电子技官的结构和功能，用人工材料和电子技术制成部分或全部替代人体自然器官功术制成部分或全部替代人体自然器官功能的机械装置和电子装置。当人体器官能的机械装置和电子装置。当人体器官病损而用常规方法不能医治时，有可能病损而用常规方法不能医治时，有可能给病人使用一个人工制造的器官来取代给病人使用一个人工制造的器官来取代或部分取代病损的自然器官，补偿或修或部分取代病损的自然器官，补偿或修复或辅助其功能。复或辅助其功能。2l发展：发展：20世纪世纪80年代以来，人工器官的年代以来，人工器官的研究和应用迅速发展，可以说，人体除研究和应用迅速发展，可以说，人体除大脑尚无人工大脑替代外，几乎人体各大脑尚无人工大脑替代外，几乎人体各个器官都在进行人工模拟研制中，其中个器官都在进行人工模拟研制中，其中有不少人工器官已成功地用于临床。有不少人工器官已成功地用于临床。34l人工器官人工器官按按功能功能分为分为1111类类：（1）支支持持运运动动功功能能的的人人工工器器官官，如如人人工工关关节节、人人工工脊脊椎椎、人人工工骨骨、人人工工肌肌腱腱、肌肌电电控控制制人人工工假假肢等肢等。（2）血血液液循循环环功功能能的的人人工工器器官官，如如人人工工心心脏脏及及其其辅辅助助循循环环装装置置、人人工工心心脏脏瓣瓣膜膜、人人工工血血管管、人人工血液等。工血液等。（3）呼呼吸吸功功能能的的人人工工器器官官，如如人人工工肺肺（人人工工心心肺肺机）、人工气管、人工喉等。机）、人工气管、人工喉等。（4）血血液液净净化化功功能能的的人人工工器器官官，如如人人工工肾肾（血血液液透析机）、人工肺等。透析机）、人工肺等。（5）消消化化功功能能的的人人工工器器官官，如如人人工工食食管管、人人工工胆胆管、人工肠等。管、人工肠等。5（6）排排尿尿功功能能的的人人工工器器官官，如如人人工工膀膀胱胱、人人工工输尿管、人工尿道等。输尿管、人工尿道等。（7）内内分分泌泌功功能能的的人人工工器器官官，如如人人工工胰胰、人人工工胰岛细胞。胰岛细胞。（8）生生殖殖功功能能的的人人工工器器官官，如如人人工工子子宫宫、人人工工输卵管、人工睾丸等。输卵管、人工睾丸等。（9）神神经经传传导导功功能能的的人人工工器器官官，如如心心脏脏起起搏搏器器、膈起搏器等。膈起搏器等。（10）感感觉觉功功能能的的人人工工器器官官，如如人人工工视视觉觉、人人工工听听觉觉（人人工工耳耳蜗蜗）、人人工工晶晶体体、人人工工角角膜膜、人人工听骨、人工鼻等。工听骨、人工鼻等。（11）其他其他类，人工硬脊膜、人工皮肤等。类，人工硬脊膜、人工皮肤等。6l人工器官人工器官按按原理原理分类分类机械式装置（如人工心脏瓣膜、人工气管、机械式装置（如人工心脏瓣膜、人工气管、人工晶体等）人工晶体等）电子式装置（如人工耳蜗、人工胰、人工肾、电子式装置（如人工耳蜗、人工胰、人工肾、心脏起搏器等）心脏起搏器等）l人工器官人工器官按按使用方式使用方式分类分类植入式，如人工关节、人工心脏瓣膜、心脏植入式，如人工关节、人工心脏瓣膜、心脏起搏器。起搏器。体外式，如人工肾、人工肺、人工胰。这些体外式，如人工肾、人工肺、人工胰。这些体外式人工器官实际上都是由电子控制的精体外式人工器官实际上都是由电子控制的精密机械装置。密机械装置。7l特点：特点：人工器官是多种学科研究的结晶，人工器官是多种学科研究的结晶，该学科是生物材料、生物力学、组织工该学科是生物材料、生物力学、组织工程学、电子学（包括计算机）特别是微程学、电子学（包括计算机）特别是微电子学以及临床医学相结合的多学科的电子学以及临床医学相结合的多学科的交叉学科。交叉学科。8l由于人工器官的种类非常多，下面只重由于人工器官的种类非常多，下面只重点介绍几种：点介绍几种：人工心脏瓣膜人工心脏瓣膜人工肾人工肾人工肝人工肝人工心脏人工心脏人工耳蜗人工耳蜗95.2 人工心脏瓣膜人工心脏瓣膜5.2.1 概述概述l定义：人工心脏瓣膜是可植入心脏内代定义：人工心脏瓣膜是可植入心脏内代替心脏瓣膜（主动脉瓣、肺动脉瓣、三替心脏瓣膜（主动脉瓣、肺动脉瓣、三尖瓣、二尖瓣），能使血液单向流动，尖瓣、二尖瓣），能使血液单向流动，具有天然心脏瓣膜功能的人工器官。当具有天然心脏瓣膜功能的人工器官。当心脏瓣膜病变严重而不能用瓣膜分离手心脏瓣膜病变严重而不能用瓣膜分离手术或修补手术恢复或改善瓣膜功能时，术或修补手术恢复或改善瓣膜功能时，则须采用人工心脏瓣膜置换术。换瓣病则须采用人工心脏瓣膜置换术。换瓣病例主要有风湿性心脏病、先天性心脏病、例主要有风湿性心脏病、先天性心脏病、马凡氏综合症等。马凡氏综合症等。101112l人工瓣膜的类型人工瓣膜的类型机械瓣机械瓣球型瓣球型瓣BallValves碟型瓣碟型瓣DiskValves单叶碟瓣单叶碟瓣SingleLeafletDiskValves双叶碟瓣双叶碟瓣BileafletDiskValves组织瓣组织瓣（生物瓣）（生物瓣）人体组织瓣人体组织瓣HumanTissueValves(Homografts,Autografts,RossProcedure)动物组织瓣动物组织瓣AnimalTissueValves(Xenografts,Heterografts)135.2.2 球型瓣球型瓣l球型瓣是植入人体的第一种人工心脏瓣膜，球型瓣是植入人体的第一种人工心脏瓣膜，许多年来有许多种不同的设计，但到目前许多年来有许多种不同的设计，但到目前为止，在美国临床上仍在使用的球型瓣只为止，在美国临床上仍在使用的球型瓣只剩下剩下Starr-Edwards瓣。瓣。l球型瓣包括一个支架和球体，是临床使用球型瓣包括一个支架和球体，是临床使用最早的心脏瓣膜。他们是一组最可靠及持最早的心脏瓣膜。他们是一组最可靠及持久的瓣膜设计。久的瓣膜设计。Starr-Edwards瓣瓣Magovern-CromieSuturelessValve不缝合瓣不缝合瓣Smeloff-Sutter瓣瓣14Starr-Edwards Model 1000l型号型号:Starr-Edwardsmodel1000l类型类型:主动脉笼球瓣主动脉笼球瓣Aorticcagedballl生产厂商生产厂商:BaxterHealthcare,EdwardsCVSDivision,SantaAna,CAl材料材料:Silasticball,Cage-StellitealloyNo.21,closedcage;sewingring-Teflonl不透不透X线部分线部分:Threeradiopaquemetalstrutsjoinattop,ballradiolucent,cageradiopaque.Threemetalfeetprojectintocenteroforificefromring.l使用时间使用时间:1961-1966l在美国已经很少使用。在美国已经很少使用。15Starr-Edwards Model 16Magovern-Cromie Sutureless Valve 不缝合瓣不缝合瓣l采用不缝合的技术植入人体内。在瓣膜采用不缝合的技术植入人体内。在瓣膜缘的四周有小的钩子，手术者将其安置缘的四周有小的钩子，手术者将其安置在合适位置后，用小钩子固定。在合适位置后，用小钩子固定。1718l型号型号:Magovern-Cromievalvel类型类型:Aorticcagedballl生产厂商生产厂商:Coratomic,originallySurgitool,laterMedicalEngineeringCorp.l材料材料:Ball-Siliconerubberwithbarium;cage-titanium;sewingring-none.Cageopenattop.l不透不透X线部分线部分:Cageradiopaque,openattop,ballradiopaque,hooksprotrudefrombasering.l使用时间使用时间:1963-停止时间不详停止时间不详19Smeloff-Sutter Valvel在设计笼球瓣时，有一个思路就是减小在设计笼球瓣时，有一个思路就是减小球的大小来减低瓣膜对流出道的阻塞。球的大小来减低瓣膜对流出道的阻塞。但如果球体太小，小于瓣膜的横径，那但如果球体太小，小于瓣膜的横径，那么球体有移位的可能。所以么球体有移位的可能。所以Smeloff-Sutter和和Cutter-Smeloff瓣在两边都有笼瓣在两边都有笼球来限制球体的活动，但有保持小球体球来限制球体的活动，但有保持小球体改善血液动力学的优点。改善血液动力学的优点。20二尖瓣21三尖瓣22主动脉瓣23l型号型号:Smeloff-Suttervalvel类型类型:Aortic,mitral,tricuspidcagedballl生产厂商生产厂商:SutterBiomedicalInc.l材料材料:Ball-Siliconerubber;cage-titanium;sewingring-Teflonl不透不透X线部分线部分:Radiolucentball,3strutsfrombothtopandbottomofvalve,opencagesonbothsides,inflowcagesmallerthanoutflow。l使用时间使用时间:1966-停止时间不详停止时间不详(不连续的使用不连续的使用)。l可能存在的问题可能存在的问题:球体移位，球体随脂质吸收后球体移位，球体随脂质吸收后体积增加，有可能造成流出道阻塞。体积增加，有可能造成流出道阻塞。24正在植入球形人造心脏瓣膜 255.2.3 碟型瓣碟型瓣 Disk Valvesl碟型瓣分单页和双页碟瓣。碟型瓣分单页和双页碟瓣。l最早的设计是单页碟瓣，临床上取得了最早的设计是单页碟瓣，临床上取得了巨大的成功。尽管双页碟瓣的出现要晚巨大的成功。尽管双页碟瓣的出现要晚些，却已占领目前美国人工机械心脏瓣些，却已占领目前美国人工机械心脏瓣膜市场膜市场90%的份额。的份额。26l最具有历史意义的单页碟瓣是最早的最具有历史意义的单页碟瓣是最早的Bjork-Shiley瓣，瓣，已经停止在美国的销售。目前在美国使用的单页碟已经停止在美国的销售。目前在美国使用的单页碟瓣多为瓣多为Medtronic-Hall瓣及瓣及Omniscience瓣。瓣。l以下是历史上出现和使用的各种单页瓣膜，许多目以下是历史上出现和使用的各种单页瓣膜，许多目前已经停用。前已经停用。lBeall Valve lBjork-Shiley Valves lCooley-Cutter Aortic Valve lCross-Jones ValvelGott Daggett ValvelHarken ValvelKay-Shiley ValvelLillehei-Kaster Medtronic-Hall ValvelOmniscience ValvelStarr-Edwards Disc ValveslUltracor Heart ValvelWada Cutter Valve5.2.3.1单页单页（Single Leaflet）碟瓣碟瓣27Beall Model 106l是一个笼碟瓣是一个笼碟瓣l材料材料:Disk-pyrolyticcarbon;cage-pyrolyticcarbon;sewingring-Dacron.l生产厂商生产厂商:Coratomicl不透不透X线部分线部分:Twoparallelbarsattachedtoanindentedopaqueringwithfourstruts,diskisradiopaque.l生产时间：生产时间：1974年年3月月-(目前已经停止使用目前已经停止使用)2829l型号型号:HarkenP2Prostheticvalvel类型类型:Mitralcageddiskl生产厂商生产厂商:Medicalengineering,originallySurgitek-Surgitooll材料材料:DiskSilicone;Cage:Titanium;sewingring:Dacronl不透不透X线部分线部分:Radiopaquedisk,lensshaped,fourthinstrutscrossinmiddle,closedcagedesign.l使用时间使用时间:1967-停止时间不详，非连续使用停止时间不详，非连续使用Harken P230Harken Valve:流出道观，关闭状态31HarkenValve:侧面观侧面观32HarkenValve:斜斜面面流流入入道道观观，开开放放状状态态33Kay-Shiley MGCD SerieslModels:Kay-ShileyMGCDSerieslType:MitralcageddiskvalvewithmuscleguardslMaterials:Disk-Delrin;Cage-Haynes25;Sewingring-Teflon.Strutsareuncovered,guardscovered.lXRay:Twothinsetsofparallelstrutsforcage,diskisfaintlyvisible,twoparallelbarssurround2/3sewingringtoformmuscleguardslDates:1968-1980(Discontinued)3435 5.2.3.2 双页（双页（Bileaflet）碟瓣碟瓣l最早、最主要、最成功的是最早、最主要、最成功的是St.Jude瓣，它的成功瓣，它的成功导致了许多模仿的设计，但其仍为美国植入最多的导致了许多模仿的设计，但其仍为美国植入最多的机械瓣膜。其他一些双页瓣，包括机械瓣膜。其他一些双页瓣，包括Carbomedics瓣瓣和和Edwards-Duromedics瓣目前在美国已很少使用。瓣目前在美国已很少使用。l模仿的设计，多是对其悬挂系统的小的改进，其中模仿的设计，多是对其悬挂系统的小的改进，其中最有竞争力的是最有竞争力的是Medtronicparallel瓣。瓣。ATSBileafletValveCarbomedicsValveEdwardsDuromedicsValveMedtronicParallelValveOn-XValveSt.JudeValve36lModels:standard,HPseries(supra-annularcuff),MastersSeries(rotatablering,supra-annularcuff)lDesign:Mitral,aortic,tricuspidlManufacturer:St.JudeMedical,Inc.lMaterials:Cage-pyroliticcarbon;disk-pyrolyticcarbon;sewingring-doublevelourknittedpolyester.StandardandHPringattachedwithsutures(non-rotatable),MastersSeriesattachedwithhelicalspringandtworetainerringsandisrotatable.lSizes:Aortic:19-25mm,Mitral:25-33mmSt.Judevalve37lDurability:Afewcasesofdiscfracturereported,mostwereprobablyduetosurgicaltraumaduringimplantation.EstimatedMTBF1,572*.lXRayAppearance:ThestandardandHPSt.JudevalvesareonlyvisibleonChestX-rayifleafletscaughtedgeon.Otherwisetheyarenotvisibleandareknownonourx-rayroundsastheStealthValve.ThenewMastersSeriesvalveshaveametalspringand2metalretainerringsandarevisibleonx-rayasacircularmetallicring.Forallmodels,theleafletsopento85degreesfromhorizontal.Theanglebetweenopenleafletsshouldthereforebe10-11degrees.Whenclosed,theanglebetweenleafletsshouldbe120degreeslMRICompatibility:MRIimagingsafe.MastersSeriessafebutprobablycannotbevisualizedwellonMRIduetometalinsewingringlDates:1977toPresent.3839St.JudeMitralValve40St.JudeValveInflow415.2.4 组织瓣组织瓣组织瓣由采用的材料分类，材料的来源组织瓣由采用的材料分类，材料的来源为动物或人体组织。使用的组织类型可为动物或人体组织。使用的组织类型可以是瓣膜组织，也可以不是瓣膜组织。以是瓣膜组织，也可以不是瓣膜组织。425.2.4.1 人体组织瓣人体组织瓣 Human Tissue Valves l无排斥反应，不用免疫抑制治疗无排斥反应，不用免疫抑制治疗l人体组织瓣的应用有两种：人体组织瓣的应用有两种：同种异体移植同种异体移植,Homografts：将一个瓣膜从：将一个瓣膜从一个人移植到另一个人。一个人移植到另一个人。自身移植自身移植,Autograft：从本人的一个部位移：从本人的一个部位移植到另一个部位。应用最多的自身移植是将植到另一个部位。应用最多的自身移植是将肺动脉瓣移植到主动脉瓣，称为肺动脉瓣移植到主动脉瓣，称为Ross手术。手术。43445.2.4.2 动物组织瓣膜动物组织瓣膜(异种移植物异种移植物xenograft)lPorcineValvesHancockPorcineValveCarpentier-EdwardsPorcineValveTissuemedStentedPorcineValvelPericardial（心包）心包）ValvesCarpentier-EdwardsPericardialValveIonescu-ShileyPericardialValveHancockPericardialValvelStentlessValvesSt.JudeTorontoSPV(StentlessPorcineValve)MedtronicFreestyleStentlessAorticValveTissuemedStentlessPulmonaryValve45lType:StentedaorticporcinevalvelManufacturer:MedtronicInc.lMaterials:Porcineaorticvalveleaflets,glutaraldehydeprocessed,onapolypropyleneflexiblestentreinforcedwithametalring(Haynesalloyno.25)atbase;sewingring-PolyesterwithsiliconerubberinsertlAvailableinUS:YeslSizes:Aortic23mm-31mmlDurability:10years-90%,15years-50%lXRayAppearance:SingleroundmetalOring.lDates:1969topresentStandardHancockModel2424647lType:model6625Mitralandmodel2625aorticporcinetissuevalveslManufacturer:Baxter-EdwardsInc.USlMaterials:Porcinevalvetissuefixedinglutaraldehyde,stentsmadeofwire,Elgiloy,whichisacobalt-nickelalloy;sewingring-knittedTeflonlXRayAppearance:Acontinuousthinwirebentinto3UshapedloopslAvailableinUS:YeslSizes:Mitral25mm-35mmlDurability:10and15yeardurabilityprobablysimilartoHancockvalve.lDates:1975topresentCarpentier-Edwardsporcinevalve4849CE Pericardial Valve lManufacturer:BaxterHealthcareCorporation,EdwardsCVSDivision.USManufacturingplantinIrvine,CA.lAvailableinUS:YeslSizes:Aortic:19-27mm,Mitral:Notavailableyet.Somesurgeonshaveimplantedlargeaorticvalvesinthemitralpositionbutthisisdiscouragedbythemanufacturer.lDurability:At12years,Freedomfromreoperation=89%;Freedomfromexplantduetovalvedysfunction=91%lXRayAppearance:Acontinuousthinwirebentinto3Ushapedloops50515.3 人工肾人工肾l定义：定义：又称人工透析机，是用人工方法模仿人体肾小又称人工透析机，是用人工方法模仿人体肾小球的过滤作用，在体外循环的情况下，去除人球的过滤作用，在体外循环的情况下，去除人体血液内过剩的含氮化合物、新陈代谢产物或体血液内过剩的含氮化合物、新陈代谢产物或逾量药物等，调节水和电解质平衡，以使血液逾量药物等，调节水和电解质平衡，以使血液净化的一种高技术医疗仪器。净化的一种高技术医疗仪器。人工人工肾肾是一种透是一种透析治析治疗设备疗设备。透析。透析疗疗法包括血液透析、血液法包括血液透析、血液滤滤过过、血液灌流和腹膜透析，是分、血液灌流和腹膜透析，是分别应别应用血液透用血液透析机、血析机、血滤滤机、血液灌流器和腹膜透析管机、血液灌流器和腹膜透析管对对病病人人进进行治行治疗疗的技的技术术。52l发展：发展：1913年英国的阿黛尔用硝棉胶膜作为透析膜，年英国的阿黛尔用硝棉胶膜作为透析膜，生理盐水作为透析液为肾病患者进行透析。生理盐水作为透析液为肾病患者进行透析。这就是人工肾的前驱研究。这就是人工肾的前驱研究。1935年黑斯首次将透析技术用于临床。年黑斯首次将透析技术用于临床。1943年荷兰医生科尔夫制成了第一个人工肾，年荷兰医生科尔夫制成了第一个人工肾，首次以机器代替人体的重要器官。首次以机器代替人体的重要器官。1960年，美国外科医生斯克里布纳发明了一年，美国外科医生斯克里布纳发明了一种塑料连接器，可永久装进病人前臂，连接种塑料连接器，可永久装进病人前臂，连接动脉和静脉，与人工肾极容易连接，不会损动脉和静脉，与人工肾极容易连接，不会损伤血管，这样就能够为病人长期进行血液透伤血管，这样就能够为病人长期进行血液透析治疗。析治疗。531946年在伦敦，哈默年在伦敦，哈默.史密斯医院使用的由科尔史密斯医院使用的由科尔夫发明的早期人工肾夫发明的早期人工肾54德国德国贝朗全朗全电脑控制血液透析控制血液透析仪55l原理：原理：需需从从病病人人动动脉脉将将血血液液引引流流出出来来，在在人人工工肾肾经经过过透透析析后后再再从从静静脉脉输输入入病病人人体体内内。它它的的核核心心部部分分是是一一种种用用高高分分子子材材料料（称称为为膜膜材材料料）制制成成的的透透析析器器这这种种膜膜材材料料具具有有半半通通透透特特性性，可可代代替替肾肾小小球球以以实实现现其其毛毛细细血血管管壁壁的的滤滤过过功功能能，达达到到血血液液净净化化的的目目的的。现现用用的的膜膜材材料料有有用用化化学学方方法法从从棉棉花花中中提提取取的的再再生生纤纤维维素素和和改改良良纤纤维维素素，以以及及一一些些高高分分子子聚聚合合物物如如聚聚丙丙烯烯睛睛、聚聚酰酰胺胺、乙乙烯烯乙乙烯烯醇醇共共聚聚物物、聚聚甲甲基基丙丙烯烯酸酸甲甲酯酯等等。当当今今世世界界上上有有300多多种种产产品品的的人工肾，所用透析膜材料有人工肾，所用透析膜材料有30多种。多种。56人人工工肾肾是是应应用用的的膜膜分分离离技技术术原原理理。根根据据GibbsDonnan膜膜平平衡衡原原理理，用用半半透透膜膜将将引引出出人人体体外外的的血血液液与与专专门门配配制制的的透透析析液液隔隔开开。由由于于血血液液和和透透析析液液所所含含溶溶质质浓浓度度的的不不同同，及及其其所所形形成成的的渗渗透透浓浓度度差差，使使包包含含代代谢谢产产物物的的溶溶质质（如如尿尿素素、肌肌肝肝、尿尿酸酸，以以及及废废物物硫硫酸酸盐盐、酚酚和和过过剩剩离离子子Na+、K+、Cl），在在浓浓度度梯梯度度的的驱驱动动下下，从从浓浓度度高高的的血血液液一一侧侧，通通过过半半透透膜膜向向浓浓度度低低的的透透析析液液一一侧侧移移动动（称称为为弥弥散散作作用用）；而而水水分分则则从从渗渗透透浓浓度度低低的的一一侧侧向向浓浓度度高高的的一一侧侧转转移移（称称为为渗渗透透作作用用），最最终终实实现现动动态态平平衡衡，达达到到清清除除人人体体代代谢谢废废物物和和纠纠正正水水、电解质和酸碱平衡的治疗目的。电解质和酸碱平衡的治疗目的。57l组成：组成：透透析析型型人人工工肾肾由由三三部部分分组组成成：血血液液净净化化系系统统（透析器）、透析液供给系统和自动控制系统。（透析器）、透析液供给系统和自动控制系统。常常用用的的透透析析器器是是空空心心纤纤维维型型结结构构，由由内内径径200m，壁壁厚厚30m左左右右的的透透析析膜膜材材料料制制成成的的1万万1.5万万根根空空心心纤纤维维，组组装装在在直直径径510cm、长长约约2025cm的的圆圆柱柱状状玻玻璃璃容容器器内内。血血液液在在空空心心纤纤维维管管内内流流动动，透透析析液液则则环环绕绕空空心心纤纤维维管管外外四四周周流流动动，分别用泵驱动使血液和透析液循环。分别用泵驱动使血液和透析液循环。当当代代人人工工肾肾由由微微机机控控制制，可可自自动动检检测测和和控控制制渗渗透透压压（静静脉脉回回路路压压力力和和透透析析液液压压力力之之差差）、透透析析液液的的温温度度及及浓浓度度，并并能能进进行行静静脉脉口口路路气气泡泡检检测测及及报报警警，漏漏血血检检测测及及报报警警，以以及及透透析析液液低低电电导导检测及报警。检测及报警。58人工肾透析回路组成示意图人工肾透析回路组成示意图 59l血血液液透透析析准准备备：病病人人需需要要接接受受一一系系列列检检查查；做做血血管管入入口口。两两种种：永永久久性性血血管管入入口口（包包括括瘘瘘管管和和移移植植片片）和和暂暂时时性性血血管管入入口口（如如中中央央管管）。把把动动脉脉和和静静脉脉连连接接在在一一起起就就形形成成瘘瘘管管。这这将将扩扩张静脉，从而增加血流量。张静脉，从而增加血流量。l血液透析过程：血液透析过程：1.将将两两根根针针插插入入永永久久性性血血管管入入口口。一一根根针针将将血血液液输输出出体体外外，另另一一根根针针则则将将清清洁洁过过的的血血液液输输回回体体内内。约约一杯量的血液留在体外。一杯量的血液留在体外。2.血液从体内被抽出。血液从体内被抽出。3.向血管或人工肾脏注入防凝剂，防止凝结。向血管或人工肾脏注入防凝剂，防止凝结。4.血液流经人工肾脏，废物和多余水分被清除。血液流经人工肾脏，废物和多余水分被清除。5.清洁后的血液通过气压指示器（安全装置）。清洁后的血液通过气压指示器（安全装置）。6.血液通过静脉针流回人体内。血液通过静脉针流回人体内。60l腹膜透析腹膜透析經腹膜透析導管注入透析液，留置腹腔經腹膜透析導管注入透析液，留置腹腔4-6小時以淨化血液，之後將透析液引流出來，小時以淨化血液，之後將透析液引流出來，再注入一袋新鮮透析液。再注入一袋新鮮透析液。每日執行每日執行4-5次換液次換液(每次換液所需時間約每次換液所需時間約20-30分分)，24小時持續進行透析小時持續進行透析住家或工作處或任何場所住家或工作處或任何場所病患自己或家屬病患自己或家屬依自己的作息彈性調整依自己的作息彈性調整緩慢，血液中生化值的變動平穩緩慢，血液中生化值的變動平穩61625.4 人工肝人工肝5.4.1 概述概述l概概念念：又又称称人人工工肝肝支支持持系系统统(ArtificialLiversupportsystem,ALSS)。就就是是借借助助人人工工干干预预使使肝肝脏脏功功能能得得以以暂暂时时替替代代，从从而而为为患患者者自自身身细细胞胞再再生生及及功功能能恢恢复复创创造造较较好好的的内环境及宝贵的时间。内环境及宝贵的时间。l人人工工肝肝与与其其它它内内科科治治疗疗的的主主要要区区别别在在于于前前者者主主要要通通过过“功功能能替替代代”治治病病，后后者者主主要要通过通过“功能加强功能加强”治病。治病。l人工肝的研究始于人工肝的研究始于20世纪世纪50年代年代63l人工肝的应用：人工肝的应用：国国内内主主要要用用于于急急慢慢性性肝肝功功能能衰衰竭竭的的支支持持治治疗疗，为为自自身身肝肝细细胞胞功功能能再再生生及及功功能能恢恢复复创创造造条条件件。在在国国外外主主要要作作为为肝肝移移植植前前的的暂暂时时维维持持手手段段及及移植后的肝脏最初无功能状态时的暂时替代。移植后的肝脏最初无功能状态时的暂时替代。主主要要适适应应症症有有：重重症症肝肝炎炎、肝肝衰衰竭竭、血血小小板板减减少少性性紫紫癜癜、多多发发性性骨骨髓髓瘤瘤、高高血血脂脂、全全身身性性红红斑斑狼狼疮疮、重重症症肌肌无无力力、药药物物中中毒毒、重重度度血型不合妊娠等。血型不合妊娠等。64l根据其组成和性质主要可分三类：根据其组成和性质主要可分三类：（1）非非生生物物型型，又又称称物物理理型型，主主要要通通过过物物理理或或机机械械的的方方法法进进行行治治疗疗，如如血血浆浆置置换换、胆胆红红素吸附等。素吸附等。（2）生生物物型型，将将生生物物部部分分如如同同种种及及异异种种肝肝细细胞胞与与合合成成材材料料相相结结合合组组成成特特定定的的装装置置，患患者者的的血血液液或或血血浆浆通通过过该该装装置置进进行行物物质质交交换换和和解解毒转化等。毒转化等。（3）混混合合型型，由由生生物物及及非非生生物物型型组组成成的的具具有有两者功能的人工肝支持系统。两者功能的人工肝支持系统。5.4.1 分类介绍分类介绍65l非生物型人工肝：非生物型人工肝：目前较常用的方法有血浆置换（目前较常用的方法有血浆置换（Plasmaexchange，PE）、）、血浆胆红素、氨及药物吸附血浆胆红素、氨及药物吸附（PA）、）、全血灌流（全血灌流（HP）、）、血液滤过（血液滤过HF）等。等。较少开展的方法有血液透析加吸附（较少开展的方法有血液透析加吸附（Biologic-DT）、）、双重滤过血浆置换（双重滤过血浆置换（DFPP）等。等。66血浆置换血浆置换目前以血浆置换在国内外应用最多。采用血浆分目前以血浆置换在国内外应用最多。采用血浆分离器将患者血浆从全血中分离并弃去，同时代之离器将患者血浆从全血中分离并弃去，同时代之以新鲜冷冻血浆或人血白蛋白等溶液。此方法在以新鲜冷冻血浆或人血白蛋白等溶液。此方法在去除血液中胆红素、内毒素、细胞毒性因子等有去除血液中胆红素、内毒素、细胞毒性因子等有害物质的同时，补充多种生物活性成分。成人一害物质的同时，补充多种生物活性成分。成人一次置换次置换3000-3500毫升血浆并适当补充部分白蛋毫升血浆并适当补充部分白蛋白及其它液体，可使患者血清中的内毒素、胆红白及其它液体，可使患者血清中的内毒素、胆红素、肿瘤坏死因子等有害物质迅速减少素、肿瘤坏死因子等有害物质迅速减少35%-60%左右，同时补充的凝血因子、补体、白蛋白、左右，同时补充的凝血因子、补体、白蛋白、纤维蛋白等所需成分迅速在体内发挥作用。伴随纤维蛋白等所需成分迅速在体内发挥作用。伴随血液中毒性物质的减少，临床症状也有较为明显血液中毒性物质的减少，临床症状也有较为明显的改善。的改善。67血浆胆红素吸附血浆胆红素吸附是另一常用和公认的非生物型肝支持技术。它是另一常用和公认的非生物型肝支持技术。它是将分离器分离的血浆再经一特殊的吸附柱吸是将分离器分离的血浆再经一特殊的吸附柱吸附去除部分胆红素等，尔后回到患者体内。类附去除部分胆红素等，尔后回到患者体内。类似的吸咐方法还有活性碳血氨及毒素吸附及直似的吸咐方法还有活性碳血氨及毒素吸附及直接血液灌流（吸咐）等，不同主要在于吸附柱接血液灌流（吸咐）等，不同主要在于吸附柱性质及对目标吸附物的选择。性质及对目标吸附物的选择。6869WLXGX-888型伟力血液净化人工肝支持系统70血浆置换最常见的不良反应主要有：血浆过血浆置换最常见的不良反应主要有：血浆过敏、血压下降、出血及局部血肿、灌流及分敏、血压下降、出血及局部血肿灌流及分离器堵塞及异体血浆潜在的感染。胆红素等离器堵塞及异体血浆潜在的感染。胆红素等毒物吸吸附主要的不良反应还有血小板及血毒物吸吸附主要的不良反应还有血小板及血浆白蛋白下降等。浆白蛋白下降等。由于肝功能衰竭时不仅肝脏解毒功能不全，由于肝功能衰竭时不仅肝脏解毒功能不全，其合成、分泌、转化功能也严重受损，而后其合成、分泌、转化功能也严重受损，而后者单纯以非生物型人工肝治疗则难以解决。者单纯以非生物型人工肝治疗则难以解决。而且由于在清除毒物的同时机体一些有用的而且由于在清除毒物的同时机体一些有用的成分如促肝细胞生长因子也被清除，因而非成分如促肝细胞生长因子也被清除，因而非生物型人工肝的疗效是有限的生物型人工肝的疗效是有限的。71l生物型人工肝生物型人工肝（BioartificalLiver）主要由生物反应器、有活力的培养肝细胞及主要由生物反应器、有活力的培养肝细胞及循环辅助系统组成。其原理如下：将肝细胞循环辅助系统组成。其原理如下：将肝细胞置于生物反应器中，患者血液或血浆在循环置于生物反应器中，患者血液或血浆在循环辅助装置的作用下流经生物反应器时通过半辅助装置的作用下流经生物反应器时通过半透膜或直接与培养肝细胞之间进行物质交换。透膜或直接与培养肝细胞之间进行物质交换。具有解毒、分泌、合成及转化等多种类似自具有解毒、分泌、合成及转化等多种类似自然肝的功能及作用。然肝的功能及作用。所用细胞最好是人源非肿瘤细胞系，同时易所用细胞最好是人源非肿瘤细胞系，同时易于大量长期培养并具有较高的生物活性。目于大量长期培养并具有较高的生物活性。目前研究较多的有原代培养的异种动物如大鼠、前研究较多的有原代培养的异种动物如大鼠、兔、猪等的肝细胞，其中原代培养的猪肝细兔、猪等的肝细胞，其中原代培养的猪肝细胞是目前研究最多的一种细胞，在临床应用胞是目前研究最多的一种细胞，在临床应用中取得较好的效果。中取得较好的效果。72l混合型或杂交型人工肝混合型或杂交型人工肝由于肝功能衰竭患者血中的毒物对培养的肝由于肝功能衰竭患者血中的毒物对培养的肝细胞有毒害作用，可影响到肝细胞的活力和细胞有毒害作用，可影响到肝