经过半世纪的发展,多器官衰竭合并血流动力学不稳定的肾脏替代疗法(RRT)已经从间歇性血液透析(IHD)和腹膜透析(PD)发展到连续性肾脏替代治疗(CRRT)的策略。二十一世纪,CRRT已经融入到重症患者严重急性肾损伤(AKI)的治疗中。CRRT与机械通气、血管活性药和正性肌力药物一起并称为三种ICU最常见脏器功能支持手段,CRRT也是全世界ICU进行RRT的主要(在某些国家几乎是唯一)形式。
根据入住ICU疾病严重程度,10-15%的ICU患者需要接受RRT治疗。因此,在世界范围内每年估计有25万名患者可能接受RRT治疗(以CRRT的形式为主)。如今,由于CRRT具有多功能性和安全性,已成为现代重症医学实践的标志之一,它能够控制尿毒症性溶质并将血流动力学稳定在较高水平,相比其他形式的RRT能够更好地实现容量控制,与此同时能够维持血管内容积及血压相对稳定,在极度酸中毒的情况下实现酸碱平衡,控制血浆渗透压和核心温度,以及它具有清除非尿毒症性水溶性毒素(如氨)的能力,上述毒素在特定条件下(如严重的急性肝衰竭)加重AKI的病情。尽管具有生理优势,但尚无适当的随机对照试验(RCT)将ICU患者的CRRT与IHD或PD进行比较。因此,不能从现有文献中可靠地推断出死亡率或肾恢复的优势。取而代之的是,临床医生需要了解当前的实践,其技术和发展及其最佳应用,以便对患者进行适当的RRT判断。此外,需要意识到,在许多从ICU出院的患者中,IHD已成为RRT的规范,因此,他们中很大一部分患者在住院期间会经历RRT的综合治疗。
在本文中,我们将回顾基于ICU进行RRT所有关键方面,从其开始到技术发展,及早期对严重AKI应用到大型RCT,最近大型的RCT研究有助于更准确确定其临床适应症,剂量和时机。
CRRT的发展史
20世纪70年代出现的现代ICU的飞速发展不仅与机械通气和血管活性药物治疗的发展相关,还与几年前就可能死亡的病人的暂时存活相关。其中一些患者现在病情严重,但能够存活足够长的时间,发展成晚期“急性肾功能衰竭”(该术语在当时用于描述严重的AKI)。
对于大多数患者,20世纪70年代的初始治疗通常是保守的,包括避免不必要的液体并对钾离子水平和酸碱异常进行非透析性治疗。然而,对一些患者来说,超负荷的液体和电解质或酸碱或尿毒症紊乱会愈加严重,有必要透析治疗。
在20世纪70年代早期,透析疗法有两种形式:IHD或PD。这两种形式的透析治疗在慢性病中已相当成熟,因此有理由相信它们在ICU中也将是相当安全,相当容易应用和有效的。然而,对于重症医师来说事实往往并非如此。
腹膜透析具有良好的血流动力学耐受性;然而,在这些高分解代谢的脓毒症或创伤患者中,通常也不能实现溶质和容量的控制。此外,通过其富含葡萄糖的腹膜透析液,它产生了难以控制的高血糖症。腹膜透析通常无法应用于腹部创伤和(/或)手术患者,因为腹部伤口渗漏和腹膜透析液的高血糖加剧感染,并使得情况变得更复杂。
IHD也造成了重大问题。依赖升压药的ICU患者通常无法忍受快速的液体清除和与其应用相关的溶质变化。IHD疗程通常由于血流动力学不稳定或因容量不足、溶质和酸碱控制而中断。
由于液体超负荷,营养摄入不得不减少,普遍存在电解质紊乱,因此在多器官衰竭患者死亡率较高,达70-80%。这些观察结果产生了一种错觉,在接受机械通气的血管活性药物的患者中,透析机的到来几乎宣告死刑。
正是在上述背景下,20世纪70年代末德国正在开始应用这种“新”技术治疗危重患者。第一批此类患者相关文章于年发表,描述了通过股动脉和静脉插管来建立动静脉回路技术。血液过滤器(具有较高渗透膜的透析器)被插入动脉和静脉之间的简单回路中,在该回路中,动脉压力将驱使血液通过过滤器并返回股静脉。这种血流将提供必要的跨膜压力以产生大约9-10mL/min平均超滤液速率。可以用模拟血浆的电解质水溶液代替超滤液。因此,该技术可以清除相当于超滤率的溶质(肌酐、尿素和其他毒素)。连续的动静脉血液滤过(CAVH)还能够根据需要以超滤速率和置换液速率之间的差值连续清除过滤溶质液体,该技术通过在桡动脉中插入血管分流器返回到静脉。因此,适合危重病人的CRRT诞生了,被称为CAVH。
继CAVH的初步报道之后,该领域迅速出现了来自不同国家的病例,且技术不仅限于成人还扩展到了儿科及新生儿患者。
CAVH技术扩大其应用范围,使得全世界很多血流动力学不稳定的患者受益,然而,CAVH显然有重要的局限性。首先是其有限的溶质清除率,很少超过10mL/min(相当于CAVH通常达到的超滤液生成速率)。该技术能够控制部分尿毒症,但在病情更严重和高分解代谢的患者中,尿素的产生明显快于尿素的清除。对这些限制最简单的解决方案是向CAVH添加透析成分(像在IHD中一样流经透析液溶解,但速率较慢)。得益于高通量膜的发展,间歇性血液透析滤过正在进入慢性透析领域,在重症监护室的连续治疗中应用相同的技术似乎是合理的。因此,连续血液透析滤过开始在ICU使用,并在20世纪80年代末和90年代初迅速成为充分清除溶质的首选方法。
连续动静脉血液透析滤过(CAVHDF)的概念很简单:以大约8–10mL/min的超滤速率来维持清除率,同时根据需要清除液体。然而,例如通过以1L/h(16.6mL/min)的速率增加对流透析液,可以使溶质清除率增加一倍以上,从而能够在本质上控制尿毒症。20世纪80年代末和90年代初,血液透析滤过作为首选技术的应用和报道越来越多,并使CVAHDF在危重患者中成为IHD的强有力手段。
尽管取得了上述进展,但至少仍存在三个主要技术问题。首先是血管通路,股动脉处插管有很大的风险,包括肢体缺血以及在低血压相关的频繁的过滤器凝血期间,只允许有限的血液流过过滤器。第二是超滤率的控制,如果允许自发进行,需要定期监测并根据血压和过滤器堵塞情况每小时改变一次。第三是缺乏一种专用的含有适当类型和数量的缓冲物及电解质的置换液。
血管通路问题需要引入静脉双腔透析导管,以方便护理并避免动脉插管,这个问题很容易解决,因为这种导管在20世纪80年代已经应用于IHD。然而,机器将成为产生静脉血流的必要条件。需要蠕动泵来输送低血流量(-ml/min)及过滤器的灌注,以及其他泵来实现低流量透析液输送,并为ICU人群控制24h/d的超滤液,到目前为止,重症监护室人群中有越来越多的严重“急性肾衰竭”患者。然而,重症监护室护士在使用复杂的透析机方面没有专业知识。因此,需要简单的ICU专用机器,该机器将提供泵来使血液通过回路,具有足够的安全特征来防止空气栓塞,简单易用,并且方便重症医学科护士24小时全天候管理RRT。
这样简单的机器是存在的,曾经是透析设备最初装置的一部分,并被新的IHD技术所取代,它们现在可以被转移到重症医学科使用。然而,这种机器没有控制超滤液和同时控制置换液的技术。因此,在20世纪80年代末和90年代初,通过容量式双通道IV泵控制超滤率和置换液率的自适应装置变得相对普遍。
与这样的技术发展保持一致,连续静脉血液滤过或连续静脉血液透析或连续静脉血液透析滤过(CVVHDF)都可以相对容易地输送,这取决于置换液注入的位置以及它是用作透析液还是置换液或两者兼具。因此,置换液可以在通过滤器前输注(所谓的前稀释)或过滤器后输注(所谓的后稀释)或在两个位置均输送。前稀释可有效降低血液流经过滤器时的血液浓度,并通过过滤去除血浆水。防止过滤器内血细胞比容和蛋白质增加可延长过滤器的寿命。然而,随着血液进入过滤器,降低了溶质浓度,也降低了溶质清除的效率。另一方面,尽管后稀释避免了溶质清除损失,但可能增加了过滤器凝结的风险。因此,在CVVHDF期间,前稀释变得更加普遍,其对溶质清除的影响因相对较高的血流(mL/min)而减弱。
如此高的血流量(对于25%的血细胞比容,相应的血浆流量约为ml)意味着,例如1L/h(16.6ml/min)的稀释作用对过滤器的溶质影响是有限的。最后一项挑战是输送具有适当成分的置换液或透析液,以防止酸碱失衡和(/或)电解质紊乱。在CAVHDF的最初几年,乳酸林格氏液或哈特曼溶液或腹膜透析液被用作置换液或透析液。然而,腹膜透析液导致了严重的高血糖症,其他液体带来了护理工作量上的挑战,因为它们是装在1L的袋子里的,需要不断地更换,或者不能纠正酸中毒。这为更大(5L)袋子的专用液体的商业化生产创造了机会,因此适合临床的大规格袋子被开发了,从而不必要担心聚氯乙烯袋中储存含碳酸氢盐的液体。总而言之,商品化的液体替换物代表了该项技术的重大进步。
到20世纪90年代中期,在许多国家CRRT的广泛使用,它是由ICU团队发起、规定和实施。在一些医学中心,CRRT已经迅速成为ICU中的主导治疗方式,有时是唯一的形式。事实上,CRRT迅速成为危重患者的救治技术(尤其是在血流动力学不稳定或有脑水肿风险的情况下),为专用且易于使用的CRRT机器生产创造了商业空间,随着几家制造商开始生产此类设备,CRRT机器及相关市场发展迅速。有了静脉通路、专用机器、置换液/透析液(很快含有碳酸氢盐作为缓冲液就发展起来),以及具有每天24小时为多名患者提供此类监护的专业知识的独立ICU团队,到20世纪90年代末和21世纪初,现代的CRRT基本上已经在资源丰富的国家普及。
技术和机器的飞速发展
高血流量(ml/min)和大过滤器(表面积1.0m2)的更安全应用使得性能逐步提高。现有设备(血泵、超滤泵、回输泵、抗凝等)的组合和配件由于缺乏融合导致系统错误和并发症。很快,该领域从自适应性技术转向专门设计用于ICU环境中运行的专用机器。第一代CRRT机器仍然源自长期血液透析技术,但它们代表了下一代特定CRRT设备的原型。
需要为CRRT确定新的适用对象并扩大其范围、为ICU制定新的操作标准。对用于治疗的简易机构、传递和监测的需求促使了Prisma机器(Gambro,Lund,Sweden)的开发和销售,这是第一个为CRRT专门设计的集成的ICU中CRRT专用平台。预组装回路和自动检测功能,加上四泵配置,提高了安全性和性能,使CRRT功能更为完善。改善用户界面是CRRT在ICU进一步扩展的关键。第三代CRRT机器使更高的容量和复杂的技术成为可能,如Prismaflex(Gambro,Lund,Sweden)Equasmart(Medica,Mirandola,Italy),Lynda(Bellco,Mirandola,Italy),Multifiltrate(Fresenius,chweinfurt,Germany),Acquarius(Edwards,Irvine,CA)等。
在接下来的十年里,为确保更安全和更可靠的治疗,第四代机器被设计出来。在这些新功能中,信息交流技术是通过友好的用户界面简化治疗监测的关键。带有预组装过滤器和管路装置的新型一次性套件,具有自吸和快速改变技术模式的功能,同时可在稀释前和稀释后模式之间切换。在治疗过程中,血液流量和待交换的液体总量可以很容易地改变。最后,急性疾病质量倡议共识小组制定了一套标准化术语。如今,CRRT机器呈现出一致、协调的术语,结合数据收集系统、电子病历和大数据分析,将有助于进行注重技术改进的实用性实验。该技术对于重症监护室的质量保证目标也至关重要。
如图5所示,CRRT机器在成人中的演变与在婴儿中的演变几乎是平行的(稍有延迟)。从最初对新生儿CAVH的描述来看,今天我们已经达到了相当安全和准确的水平。这款名为小儿透析急救机的新设备是第一款专门为新生儿设计的,允许临床医生精确调整体重低至1.5千克的婴儿的治疗剂量和体液平衡。
护理在CRRT中的重要性和作用
在年代,将CRRT引入ICU的环境与护理教育和培训的重大转变有关,通常是与当地透析护士和肾病学家合作进行的。最初,为ICU患者咨询了透析护士,但由于工作量大,他们常常无法及时应对病情,越来越重的患者每天24小时接受治疗所带来的日益增长的需求。因此,ICU护理团队要么继续与透析团队保持合作关系,要么变得独立。这导致了多学科协作的发展,以确保护理技能为ICU提供高质量且安全的RRT。此外,还专门提供了无菌的血液过滤设备,及简单和自动化的操作方法。ICU医护人员及肾脏病医生所提供科学化的治疗方案及医疗建议也促进了CRRT的科学发展及合理运行(图5)。尽管围绕谁应该开CRRT(重症专家vs肾病专家)的问题存在一些争议,但没有证据表明一个专业比另一个专业更优,而协作方法似乎是最合逻辑的。CRRT专用计算机保留了许多原始硬件功能包括液体计量、秤以及强制性安全措施,例如膜式血液泄漏检测仪和回路空气检测器夹,同时还配备了先进的软件,可提供更多的屏幕用户说明和故障排除警报信息,以及用于诊断的新指标,以最大程度地提高安全性并支持“即插即用,准备和学习”的概念。因此,CRRT已成为许多ICU中的护理实践专业必修内容。ICU中CRRT的质量,安全性和效率可以表示为具有许多变量的“仪表板”。图6提供了简单的概念视图,该视图说明了如何以最佳的机器,最佳的培训,协作以及有意义的策略和协议为金字塔的顶部,以安全和高效的方式为所有需要CRRT的人提供该技术。
CRRTvsIHD:模式的选择问题
在高收入国家,重症监护室中的RRT通常以连续(CRRT)或标准IHD的形式提供。然而,诸如PD或缓慢延长的血液透析的替代方法被应用于医学中心,它们提供了一种有效的肾脏支持替代形式。然而,这些替代技术在低收入或中等收入国家之外仍然不常见。在高收入国家,RRT模式的选择通常由患者的血流动力学状态决定。当患者血流动力学不稳定时,初始模式选择CRRT。根据全球肾病改善结局AKI的临床实践指南,这种方法医院的大多数ICU,CRRT和IHD都可以实现类似的代谢控制,但实现的速度不同。当代谢校正太快或太慢时,可能会导致不良后果。血浆溶质的快速变化会导致不平衡综合征,因为渗透溶质保留在大脑中,当血浆渗透压下降时液体流入大脑导致脑水肿。这种情况在AKI患者中并不常见,因为他们通常没有持续溶质浓度。然而,先前存在脑损伤伴或不伴有脑水肿的患者风险更高,患者避免使用标准的IHD。相反,在CRRT早期,可能很难足够快地去除一些溶质(如,患有严重高钾血症的患者),在这种情况下,IHD是首选。以目前的技术,这不再是一个问题。
另一个需要考虑的问题是液体清除。IHD对液体清除的限制要大得多,因为标准IHD通常需要3-4个小时。考虑到血管再充盈的局限性,即使在血流动力学稳定的患者中,通常也不可能每次清除超过2-3L的液体。重症患者通常每天需要摄入2-3L的液体用于药物治疗、营养等,因此,即使每日使用IHD,也很难实现液体负平衡。此外,使用任何技术清除高侵蚀性的液体均是危险的。
总的来说,对于患有急性肾损伤的危重患者,在存活率方面CRRT和IHD都没有表现出优势。然而,特定的个体患者可能从一种技术中比从另一种技术中能够受益更多。例如,血液动力学不稳定的患者可能无法忍受IHD。同样,有脑水肿(创伤性脑损伤或急性肝功能衰竭)风险的患者也可能无法忍受IHD诱发的血浆渗透压波动。此外,研究表明,初始RRT模式的选择可能会影响肾脏恢复和AKI后的透析依赖性。就生存、生活质量和成本而言,这对患者、患者的家庭和医疗保健系统的都有影响。一项对23项研究(7项随机对照试验和16项观察性研究)的系统回顾和meta分析比较了IHD相较于CRRT是否增加了肾脏恢复和透析依赖性(即进展为终末期肾病)方面的相关危险。观察性研究综合分析显示,最初接受IHD治疗的幸存者的透析依赖率较高(RR1.99[95%CI,1.53–2.59],I2=42%)。然而,随机对照试验显示幸存者之间透析依赖率没有差异(RR1.15[95%CI,0.78–1.68],I2=0%)。在该荟萃分析后发表的一项大型观察性研究中,Wald等人报告称,与CRRT相比,将IHD作为RRT在患有AKI的危重成人中的初始模式应用,与长期透析的较低可能性相关(风险比为0.75;95%CI,0.65–0.87)。即使在组间进行多元调整后,观察性研究仍容易出现分配偏差。然而,随机试验通常排除血液动力学不稳定的患者。
表1列出了CRRT、IHD和PD应用于AKI患者时的主要优缺点。因此,使用哪种模式的决定通常是个体化的决定——既包括不同患者之间的决定,也包括同一患者不同时间段内的决定。重要的是,CRRT和IHD的对立可能在很大程度上是人为的。现代CRRT机器可以提供类似IHD的治疗,IHD的治疗可以根据需要减慢到10-12小时,类似CRRT。因此,CRRT和标准IHD代表了连续统一体的两个极端。
CRRT是血液净化的平台
对脓毒症患者接受高剂量治疗产生积极效果的临床观察引入了旨在去除化学介质的高容量血液滤过和耦合血浆过滤吸附的原理。在20世纪90年代,有人假设通过体外治疗非选择性去除介质的本质可能是脓毒症患者重建免疫稳态的潜在优势(“峰值浓度”假说)。然而,假设没有以明确的RCT的形式来证实。
尽管如此,现代机器已被设计成支持血液灌流技术以作为ICU的附加治疗选择。自上个世纪以来,血液灌流已可用于解毒的目的。近年来,更多的血液相容性材料可供选择。涂有多粘菌素B的聚苯乙烯纤维的药筒已用于治疗脓毒症,以吸附循环内毒素。新型吸附剂代表了如今治疗脓毒症的进一步选择。尽管有这些技术的发展和支持的临床前研究,但该领域的科学落后于技术,并且还没有用新的吸附剂进行适当有力的随机对照试验,以测试它们是否能够提供具有临床意义的益处。
CRRT在儿童和新生儿中的应用
这是肾脏学和儿科重症监护的极具挑战性的专业领域。RRT在全世界新生儿和幼儿中最常见的选择是PD,而且很可能以后仍然是。然而,最近的流行病学数据表明自年以来,在像加拿大这样的发达国家中,CRRT和IHD的使用一直在增加,而PD的使用却在减少。然而,和成人类似,儿童存在血流动力学不稳定或严重的多器官衰竭阻碍了安全使用IHD,并且有适合CRRT的使用指征。作为这种转变的一部分,具有高精度的泵和容量监控的新机器已被开发,这使得在儿童中进行的即使几毫升的转变也可能具有临床意义的血液净化治疗变得安全。这种机器现已成功应用,并可用于其他形式的血液净化,如血浆置换。
CRRT:并发症和抗凝治疗
对于所有透析技术,临床医生需要了解表1中概述的每种技术具体并发症和风险。这种意识能够帮助实施预防策略和减少临床重要不良事件。当特别