将连续性肾脏替代治疗整合到 原位之外 常温肝脏机械灌注

摘要

本方案描述了一种将连续性肾脏替代治疗（CRRT）整合到 异位 通过将肝脏连接至灌注储液器进行常温灌注。该配置有助于维持血流动力学稳定，防止血管内压力过高，并可能降低组织水肿的风险，尤其是在长时间灌注过程中。

摘要

离体肝脏常温机械灌注（NMP）作为一种动态保存策略已逐渐兴起，可在移植前维持移植物的代谢活性并对其进行功能评估。然而，长时间灌注受限于代谢废物的累积、电解质失衡以及炎症介质的积聚，这些因素可能损害移植物功能。连续性肾脏替代治疗（CRRT），尤其是连续性静脉-静脉血液透析滤过（CVVHDF），有望在延长灌注期间提供溶质清除和内环境稳态调节的支持作用。

在此方案中，我们描述了一种可重复且安全的方法，用于将连续性静脉-静脉血液透析滤过（CVVHDF）整合到体外膜肺氧合（ECMO）回路中 离体 通过将过滤回路与主要器官灌注回路独立连接，构建肝脏常温机械灌注（NMP）系统。该配置有助于维持血流动力学稳定，防止血管内压力过高，并可能降低组织水肿的风险。文中详细阐述了连续性肾脏替代治疗（CRRT）回路的物理连接、预充及监测方法，同时说明了如何使用霍夫曼夹（Hoffman clamp）模拟生理性的静脉压。与直接串联整合回路相比，代表性结果表明，体外回路（out-of-circuit）方法在维持稳定回路压力和溶质清除能力的同时，可减少移植物水肿。该策略可轻松整合至其他类似的灌注装置中，以改善溶质清除效果，同时保持稳定的灌注动力学。

引言

离体常温机械灌注（NMP）是一种动态保存策略，旨在维持器官的代谢活性，在生理温度下提供氧气和代谢底物^1,2,3。在此条件下，可在器官移植前对其损伤程度以及一定程度上的功能状态进行评估。此外，离体 NMP 还为移植用及非移植用器官提供了潜在的再调节、治疗与评估平台^3,4。

离体器官灌注的持续时间受到灌注本身引发的不同病理生理过程的影响。迄今为止，大多数临床前和临床研究中报道的灌注操作通常持续时间较短，标准方案中常见为6–24小时，少数研究在实验条件下延长至数天甚至数周^5,6,7,8。在离体常温机械灌注（NMP）过程中可能出现的不良过程和事件包括：代谢废物的积累、灌注液电解质成分的改变、中间代谢产物及炎症介质（如损伤相关分子模式分子，DAMPs）的生成，以及因液体转移导致的水肿或器官重量增加，这些因素均可能影响移植物的存活能力⁹。因此，体外血液净化（EBP）技术的引入已被评估为调控并清除上述各类产物的重要手段¹⁰。在所有可用方法中，连续性肾脏替代治疗（CRRT）是目前应用最为广泛的技术。

连续性肾脏替代治疗（CRRT）是一组通常用于肾功能衰竭患者的技术，通过血液滤过清除不同成分，从而调节酸中毒和电解质失衡，并清除代谢废物^11,12。这些技术包括血液透析（HD）、血液滤过（HF）和血液透析滤过（HDF）¹³。HD 主要依赖扩散机制清除小分子溶质（<15 kDa），例如尿素或 β2-微球蛋白，在纠正电解质紊乱方面具有较好效果^14,15,16,17。然而，HD 存在局限性，例如对较大分子或与蛋白结合的毒素清除效率较低，且由于血液与膜接触可能诱发免疫反应^17,18,19。HF 则依赖对流机制清除较大的分子，包括促炎和抗炎细胞因子，但也可能同时清除维生素、微量元素和微量营养素等重要的血浆成分^20,21,22,23。HDF 结合了扩散和对流两种机制，可更广泛地清除中等大小的毒素和炎症介质，从而更有效地调节炎症环境^{24,25,26,27,28}。

连续性肾脏替代治疗（CRRT）依赖于精确控制的梯度，以促进溶质和液体通过膜的交换。在血液透析（HD）中，扩散由浓度差驱动，而血液滤过（HF）和血液透析滤过（HDF）则需要跨膜压力梯度来实现对流性转运²⁹。当这些系统被整合到离体（ex situ）灌注回路中时，控制压力动态变得尤为重要。器官灌注系统依赖于精确的压力平衡，以维持足够的血流、组织氧合、血管完整性和器官代谢功能³⁰。加入CRRT系统会引入压力变化，可能破坏器官灌注回路内的精细平衡。

在此，我们描述了一种在连续性肾脏替代治疗（CRRT）期间进行连接的实用且可重复的策略 离体 肝脏 通过将灌注系统的入口和回流管路连接至灌注储液器而非血管环路，使NMP独立于主灌注回路运行。与直接灌注相比 "在电路中" 灌流（即连接到血管灌注回路）时，这种体外回路配置将连续性肾脏替代治疗（CRRT）从器官血管系统中水力解耦，从而支持更稳定的压力和流量调控，并有助于减轻因串联配置所引起的由压力导致的水肿形成。该方法有助于在长时间器官灌流期间维持血流动力学稳定性和溶质清除功能。此外，基于储液装置的连接方式便于操作步骤的实施，例如预充和滤器更换，而无需中断主要的常温机械灌注（NMP）回路。本方案可轻松适配提供储液装置通路的灌注平台，且其原理可通过微调配置应用于各类CRRT模式。

方案

动物护理和实验方案已获得机构和区域伦理委员会（马德里自治区农业、畜牧业和食品局以及马德里自治大学动物福利机构[OEBA]）的批准。所有动物饲养和实验操作均在拉帕斯大学医院实验外科服务中心进行，遵循现行的国家和欧洲法规，并获得国际标准化组织（ISO9001:2015）认证以及地区主管部门（ES280790001941）授权。共从健康的猪供体获取了17个肝脏，并采用最小损伤模型进行处理。

1. 最小损伤模型

1. 诱导相对 体内 热缺血（13 ± 5 分钟）以回收供体血液用于机器，随后为冷缺血（77 ± 16 分钟）。
2. 每次实验均采用连续性静脉-静脉血液透析滤过（CVVHDF）模式启动连续性肾脏替代治疗（CRRT），设定以下运行参数：血流速率（BFR）100 mL/min，透析液流速（DFR）250 mL/h，后稀释方式输入置换液流速（PBP）100 mL/h。设定净超滤率（UF）为20 mL/h，以校正液体输入量（如肝素、肠外营养液、抗生素）与输出量（如胆汁），力求维持接近中性的液体平衡。
3. 确保使用聚醚砜高通量膜的血液滤过器，其有效膜面积约为 0.3 m²² 分子量截留值约为 40 kDa。
4. 抗凝整个样本 离体 灌注回路（包括CRRT系统）使用普通肝素（UFH）抗凝，初始剂量为5,000 IU，直接注入灌注储液器作为负荷量，随后以1,500 IU/h的速率持续输注，用生理盐水稀释，以防止凝血并确保回路通畅。
5. 使用灌注装置内的集成热交换器，将NMP回路温度维持在37.0 ± 0.2 °C。确保CRRT机器使用管路内液体加温装置，使回流液体以37 °C进入储液器，以减轻置换液/透析液带来的冷却效应。通过灌注液以及CRRT内置传感器持续监测温度。

2. CRRT 与患者的物理连接和功能连接 离体 机器灌注系统

1. 确定连接点。
   1. 在灌注系统储液器上确定一个合适的流出端口，作为CRRT管路的接入（采血）点。
   2. 在灌注系统的储液器上确定一个合适的流入端口，作为回流（再输注）点。
   3. 安装无菌管路，确保其与储液器灌注液接触（如尚未连接）。
      注意：理想情况下，进入端口和回流端口均应 压力调节范围之外 回路的 离体 灌注系统，以避免干扰血管阻力、损害流量稳定性，并最终损伤移植物。血液储液器是首选的连接部位。
2. 排空并固定连接管路。
   1. 若灌注系统的进液口和出液口尚未安装无菌公型鲁尔锁接头，则应将其连接至两端。
   2. 使用注射器用灌注液预充灌注系统的流出管路以排除空气。
   3. 夹住出流管路以防止回流，直至完成最终连接。
3. 将CRRT系统连接至灌注系统。
   1. 使用鲁尔锁接头将通路管路连接至灌注系统的已吹洗流出端口。
   2. 在CRRT回路靠近与灌注系统连接处的位置放置一个霍夫曼夹具或等效装置，以模拟生理静脉压图1).
      注意：霍夫曼夹（Hoffman clamp）用于提供足够的下游阻力，以防止连续性肾脏替代治疗（CRRT）过程中发生警报或因回压中断治疗。确保该夹未完全关闭，并在治疗开始后观察到持续且可见的回流。
   3. 使用鲁尔锁接头将回流管路连接至灌注系统的流入端口。
4. 启动灌注液纯化处理。
   1. 在开始CRRT治疗前，松开灌注系统的通路管路和流出端口的夹子。
   2. 确认系统开始治疗，并且两条管路中均可见血液流动。
   3. 警告：所有系统组件，包括灌注液和器官，均应被视为可能具有传染性的生物材料。在安装、操作和废物处理过程中，必须始终佩戴适当 的个人防护装备（PPE），包括手套、面罩和实验服。
5. 监测 CRRT 管路功能。
   1. 每小时记录系统温度和压力值，包括进入压力、回流压力、滤前压力、跨膜压（TMP）和流出液压力。
   2. 观察管路中的血液流动，确保无气泡存在。
   3. 确认透析液和置换液的流速按预设程序进行。
      警告：数值突然偏离正常范围可能提示出现凝血、滤器堵塞、管路扭曲或回输部位静脉阻力不足等情况。CRRT 期间典型参考值及其偏离原因的解释可参见 表1 和 表2分别。

图1：用于调节静脉回流压力的霍夫曼夹置于管路上。该夹具安装在连接至常温灌注系统储液器之前的回流管路上。此配置可精确调节流动阻力，模拟生理状态下的静脉压力，对于防止连续性肾脏替代治疗（CRRT）设备中出现负压回流及误报警至关重要。请点击此处查看该图的放大版本。

参数	预期范围（mmHg）	解释
通路压力	–50 至 –200	由于从储液器抽血导致的负压。
回输压力	< 200	反映回输管路中的轻度阻力。
滤前压力	100–300	表示在标准流速下血液进入滤器的情况。
跨膜压（TMP）	< 300	反映滤器性能及凝血风险的指标。
滤出液压力	< 300	随收集袋充盈程度和阻力变化而变动。

表1：连续性肾脏替代治疗期间的参考压力范围 离体 灌注 本表总结了体外循环中关键监测点的预期压力范围（单位：mmHg），包括通路压力、回路压力、滤器前压力、跨膜压和滤出液压力。这些参考值在将连续性肾脏替代治疗（CRRT）整合入体外循环时，可作为评估管路稳定性、流体动力效率及滤器性能的基线指标。 离体 灌注系统。超出这些范围可能提示存在血流、阻力、阻塞或滤器凝血等问题，需对管路进行评估。缩写：CRRT = 连续性肾脏替代治疗；TMP = 跨膜压。

参数	异常发现（mmHg）	可能原因	推荐处理措施
通路压力	> –50	储液器接触不良、管路阻塞、管路扭曲或夹闭、管路中有空气或血流过低	检查储液器液位和位置，排除扭曲，确保管路完全浸入液体且未被夹闭，增加血流速度
回流压力	> 200	回流管插入过深、管路阻塞、夹子过紧、管路扭曲或凝血	调整回流管深度，松开夹子，重新放置管路，检查是否存在扭曲或血凝块，考虑更换滤器
滤前压力	> 300	血流受阻、血液黏度过高、滤器凝血或夹子未打开	确认管路通畅性，降低流速，检查是否有血凝块，移除夹子
跨膜压（TMP）	> 300	滤器凝血、阻力过高、滤出液管路或滤袋被夹闭、滤器内有空气	更换滤器，检查是否存在血凝块或扭曲，打开夹闭的管路，排除空气，必要时重新引血
	< -30	储液器血流过低，或滤出液泵速度慢于治疗泵	检查储液器液位或增加血流速度
滤出液压力	> 300	滤出液袋已满、管路阻塞或滤袋未自由悬挂	更换滤出液袋，检查管路是否扭曲，确保滤袋自由悬挂
任一压力突然下降		泄漏或管路断开	立即检查整个管路系统

表2：连续性肾脏替代治疗期间的故障排除指南 离体 灌注 本表格系统性地指导如何识别和解决连续性肾脏替代治疗（CRRT）管路中的异常压力读数或性能偏差。针对每个压力参数，列出了常见的异常发现及其可能原因和推荐的纠正措施。该故障排查参考有助于快速检测管路故障、维持充分的滤过性能，并预防治疗过程中与压力相关的并发症 离体 器官灌注

3. 废物处理

1. 将连续性肾脏替代治疗（CRRT）管路产生的滤出液收集至直接连接在机器滤出液管路上的密封式废液收集袋中。收集袋装满后，应严密封闭，并按照机构和当地的生物安全规定，作为液体生物危害废物进行处置。
2. 将使用过的灌注液，连同任何残留的药理学试剂或添加剂，弃置于指定的临床废物容器中，该容器专用于处理液体和锐器类生物危害材料。
3. 灌注结束后，先将滤器和管路中的残留液体排入液体废物袋，以清除残余灌注液，再将所有接触过生物材料的组件放入经批准的临床废物容器中，按受控医疗废物进行处理，并遵循机构规定的操作流程。
4. 将灌注后的器官置于密封的生物废物袋中，并通过经认证的生物危害废物处理渠道丢弃，遵守适用的机构和区域生物安全规程。
   警告：所有系统组件，包括灌注液和器官，均应视为可能具有传染性的生物材料。在系统安装、运行及废物处理过程中，必须始终佩戴适当个人防护装备（PPE），包括手套、面罩和实验服。

结果

本方案的目的是实现CRRT在治疗过程中的整合 离体 在维持灌注稳定性的条件下进行肝脏常温机械灌注（NMP）。连续性肾脏替代治疗（CRRT）在负压和流动条件下运行，若直接连接至系统内的灌注回路，可能干扰回路的血液动力学稳定性。图 2A）。为克服这一问题，本方案引入了一种配置，其中连续性肾脏替代治疗（CRRT）管路与移植物/灌注液储液器相连接，同时保持两条管路之间的功能独立性（图2B在灌注开始后的第二至第四小时内引入连续性肾脏替代治疗（CRRT），以使系统先初步稳定，并更有效地分离出体外滤过所引起的作用。

讨论

本方案介绍了一种在连续性肾脏替代治疗（CRRT）设备使用过程中进行整合的详细且可重复的方法 离体 通过将过滤回路连接至灌注储液器，实现肝脏常温机械灌注（NMP）。该方法的主要优势在于能够维持灌注回路的血液动力学稳定，并避免直接将连续性肾脏替代治疗（CRRT）整合入回路时通常出现的有害性压力波动。关键操作步骤包括：正确放置CRRT管路于储液器内以防止气体滞留，使用霍夫曼夹（Hoffman clamp）模拟生理性的静脉压，以及对CRRT和灌注回路中的压力与流量进行持续监测。

在这些实验中，采用高通量聚醚砜血液滤器进行连续性静脉-静脉血液透析滤过（CVVHDF）。血液透析滤过（HDF）通常使用高通量膜以实现中分子溶质清除（约0.5–35 kDa）所需的对流容积，而中截留（MCO）膜在某些特定应用中甚至高截留（HCO）膜可用于进一步扩展溶质清除至更大分子量范围，同时平衡清除效率与白蛋白丢失的风险¹⁶。尽管本研究中已针对灌注的内在特性（包括灌注液黏度、红细胞压积、器官大小及目标滤过平衡）优化了具体的流量和超滤（UF）参数，但这...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
20 mL 鲁尔滑动注射器	Nipro Medical Spain SL	SY3-10ESC-GEC
Accusol 35 K+ 2 （钾 2 mmol/L）	NIKKISO Europe GmbH	PPE02	连续性肾脏替代治疗置换液
AqualineS 血路管	NIKKISO Europe GmbH	AQUASET03LV	用于连续性肾脏替代治疗的儿童血路管套装
Aquamax HF03 滤器	NIKKISO Europe GmbH	AQUASET03LV	儿童血液滤过器（适用于体重不超过 30 kg 的供体）
AquariusTM 系统	NIKKISO Europe GmbH		连续性肾脏替代治疗设备
离体肝脏灌注系统	广东德沃海洋医疗仪器有限公司	Devocean-Liver&Kidney 3000	主要器官灌注平台，由两个可提供脉动/持续压力灌注的离心泵、控制面板（含压力、流量和温度传感器）及加热单元组成
费森尤斯 500 mL 等渗盐水溶液	费森尤斯卡比	138900
霍夫曼夹	广东德沃海洋医疗仪器有限公司	定制	用于调节回路压力
鲁尔锁公接头	医院提供	N/A	用于连接灌注系统管路与连续性肾脏替代治疗设备的血路管
肝素钠 25,000 UI	Laboratorios Farmacéuticos Rovi S.A	641639.6
无菌管路套装	广东德沃海洋医疗仪器有限公司	定制	用于储液器的接入和回流连接
通用软管夹	Achim SchuLz-Lauterbach Vertrieb medizinischer Producte GmbH	KL 20