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。
2. 水的转运
液体在水力学压力梯度或渗透压梯度作用下通过半透膜的运动，称超滤。临床透析时，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，则称反超滤。
3. 酸碱平衡紊乱的纠正
透析患者每天因食物代谢产生50~100mEq的非挥发性酸，由于患者的肾功能障碍，这些酸性物质不能排出体外，只能由体内的碱基中和。体内中和酸性产物的主要物质是碳酸氢盐，因此尿毒症患者血浆中的H2CO3浓度常降低，平均为20~ 22mEq/L左右。透析时常利用透析液中较血液浓度高的碱基弥散入血来中和体内的酸性产物。
二 影响透析效率的因素
1. 透析器类型
目前各种类型透析器对中、小分子物质的清除以及对水分超滤的效率较大程度上取决于透析膜性能。如聚砜膜、聚甲基丙烯酸甲脂膜和聚丙烯膜等对中分子物资和水分清除效果优于铜仿膜透析器。此外，透析效率尚与透析器有效透析面积成正比。一般应选用透析面积为1.2~1.5m2的透析器为宜。
2. 透析时间
透析时间与透析效率呈正比。使用中空纤维透析器，一般每周透析时间为12~15h。
3. 血液和透析液的流量
每分钟流入透析器内的血液和透析液流量与透析效果密切相关。HD过程中，体内某些代谢产物如肌酐或尿素氮的清除率，一般可由简化的清除率公式计算：
清除率＝
Ci＝某溶质流入透析器浓度；
Co＝某容质流出透析器的浓度；
QB＝入透析器的血流量(ml/min )。
从公式中可以看出：(1)血流量越大，清除率越高；(2)在透析过程中，血液内某一溶质的清除与该物质在血液侧与透析液侧的浓度的梯度差呈正比，为保持最大的浓度梯度差，可以增加透析液流量。此外，清除效果尚与透析液通过透析器时接触透析膜的量、面积、时间有关。血流与透析液在透析器内反向流动，可增加接触时间。故透析液流量亦直接影响溶质的清除。常规HD要求血流量为200~ 300ml/min，透析液流量为500ml/min。若能提高血流量至300ml/min，或必要时提高透析液流量至600~ 800ml/min，则更可提高透析效率。
4. 跨膜压力
HD过程中体内水分的清除，主要靠超滤作用。超滤率与跨膜压(TMP)密切相关。TMP越大，超滤作用越强。在常规HD时为扩大TMP，一般在透析液侧加上负压，通常为20~ 26.6kPa(150~200mmHg)，使水分从血液侧迅速向透析液侧流动。因此，在透析过程中，及时调节TMP甚为重要。血压正常患者，在血流量为200ml/min时，入口端平均动脉压(MAP)小于10.6~12kPa(80~ 90mmHg)。而出口端MAP小于6.6~ 8kPa(50~60mmHg)。
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