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随着慢性肾脏病发病率逐年升高,人口老龄化日趋严重,尿毒症患者也呈不断增加的趋势。血液透析是一种非常重要的肾脏替代治疗方法,它的普及为尿毒症患者带来了重生的希望,成为了生命的延续。然而,血液透析的发展历程经历了怎样的艰辛?我们即将迎来第19个世界肾脏日,就让我们一起来揭开血液透析的神秘面纱,探寻它的发源之路。
历史上最早的透析可以追溯到古罗马时期,当时古罗马皇帝的浴场是由大理石铸造的,蒸汽缭绕,沸水奔腾,试图通过出汗和蒸气浴来清除患者体内的毒素和水分。当然不是每位患者都可以被治愈,疾病晚期患者体内的毒素和多余的水分逐渐蓄积,最终死亡。为了救治此类患者,伟大的医学家们终其一生都在为之努力。
1854年,苏格兰化学家Thomas Graham首先提出了“透析(dialysis)”的概念,他利用牛的膀胱膜作为过滤分子的膜,首次提出了晶体物质通过半透膜弥散并开创了透析学说,他发表的论文《Liquid Diffusion Applied to Analysis》为临床透析提供了重要基础理论。因此,他被称为“现代透析之父”。在此后漫长的岁月里,科学家们开始寻找可以作为半透膜使用而且能过滤水分和毒素同时又不容易破坏的材料。
20世纪初,美国化学家兼生物学家John Abel用16根火棉胶制成了管状透析器,他将这个透析器放在生理盐水中,用水蛭素作为抗凝剂,对兔子进行了2小时的血液透析,这成为了历史上第一台”人工肾”,从而开创了血液透析事业。
1924年,德国医生Georg Hass使用了8根火棉胶管并联,以水蛭素作为抗凝剂,第一次成功地完成了15分钟的人体血液透析。遗憾的是,随着第一次世界大战的爆发,科学家们被迫终止了研究。
现代透析机之父——威廉•科尔夫(Willem Kolff)
1943年,荷兰科学家威廉•科尔夫(Willem Kolff)在前人的基础上做了大胆改进,他加大过滤膜面积,安装血泵。为得到制造透析器所需材料,他冒着生命危险伪造文书,终于制造出了第一个现代鼓膜透析机。他的改良使得人工肾脏被真正的运用到生活中,拯救了许许多多患者的生命。因此,被称为“现代透析机之父”,奠定了人工肾治疗尿毒症的基础。
战争使得透析治疗在20世纪50年代获得了很大的发展。当时,美国当局参加了朝鲜战争,战士的医疗问题使美国官员大伤脑筋。很多士兵在身体主要器官受伤后常继发肾衰竭,很多士兵在身体主要器官受伤后常继发肾衰竭,85%的人因此而致死,而战争的总体死亡率只有5%。为了解决这个问题,当局要求在前线使用30分钟的透析治疗。结果证明透析治疗大大降低了士兵的死亡率,这进一步证实了透析治疗的疗效。20世纪60年代初,华盛顿Georgetown大学医院的George Schreine医生的战地诊室成为第一个为慢性肾衰竭病人提供中心透析的地方。这次在朝鲜战场上的成功使透析治疗在和平年代得到了广泛使用。
此后的一段时间内,随着材料工程与电子技术的发展,血液透析机器、透析器的设计不断改良完善,抗凝技术以及血管通路等领域的取得革命性的突破进展,血液透析技术日趋成熟,并在全世界范围获得了普及推广开展,为慢性肾衰患者带来了新的希望,造福了无数的尿毒症患者。
现在,时间来到了21世纪,科学家们对新型人工肾的探索从未停止,全世界的研发人员都梦想开发出小型、高效、可植入的人工肾,实现个体化透析。随着5G技术和远程医疗的发展,这一进程将大大加速。3D打印肾、可穿戴人工肾、微芯片人工肾等研究,让肾友们看到了希望的曙光。
2009年,洛杉矶和加州大学的研究团队推出一款可穿戴人工肾(WAK)产品。这个透析设备能够像正常肾脏那样缓慢持续地将体液从体内排出,而不像传统透析设备那样快速的工作,这将极大地降低患者的风险,提高舒适度。目前可穿戴人工肾已经获得美国FDA批准,进入临床试验阶段。
在过去的20多年间,研究人员一直在试图制造人工肾脏,但始终无法攻克人体肾脏复杂的三维结构带来的巨大挑战。但是,3D打印带来了新的希望。哈佛大学Jennifer Lewis教授的实验室利用3D打印技术打印出了人造近端小管,理论上不远的将来就可以合成出整个肾脏,或许再过几年,3D打印肾脏就可供尿毒症患者移植了。
纵观血液透析的历史进程不难发现,临床血液透析的发展史也是医学科学技术的进步史。一个多世纪以来,血液透析技术从无到有,由弱变强,在全世界范围内挽救了无数患者的生命,尿毒症因此不再是绝症,透析成为了生命的延续。虽然人工肾的研究还处于实验阶段,但是身处这个科技迅速发展和变革的时代,我们完全有理由相信,更舒适、更符合人体生理的新型人工肾,会以更快的速度来到我们身边,造福更多的患者。
供稿:上海市医学会肾脏病专科分会
作者:王亚琨 冯琳鸿 复旦大学附属中山医院青浦分院
审核:汪年松 上海市医学会肾脏病专科分会主任委员
上海市医学会肾脏病专科分会成立于1980年,自2006年起,在每年的“世界肾脏日”期间,积极开展肾脏病防治知识的宣传活动,以科普讲座、健康咨询、线上互动、手册展板等多种形式,为肾脏病病友的生命健康护航。
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