时光里的透析:透析机博物馆(上)

自1943年转鼓式透析机问世,开启了肾脏衰竭替代治疗的新时代,我们也来一个透析机博物馆的时空之旅。

首个实用型人工肾由荷兰WillemKolff博士在二战中发明,也称为Kolff人工肾,使用20米长醋酸纤维素管作为透析膜,缠绕在木制的转鼓上,在透析液缸中由电动马达驱动,从而带动血液将毒素弥散入透析液缸中。整个治疗耗时6小时,虽不能超滤液体,但已是一个划时代的发明。

波士顿大学医院GeorgeThorn博士邀请Kolff博士和CarlWalters以及JohnMerrill医生合作改良转鼓机,以支持第一个美国肾脏移植项目。醋酸纤维素管膜仍缠绕在转鼓上,但可以通过乳胶管连接病人血液循环,特别的设计避免了连接管路和膜两端的缠绕。膜的表面积可以通过缠绕圈数的多少来调节,还附加了Plexiglas温控装置,这套系统由工程师EdwardOlson组建完成并生产了40多套,被运往世界各地,1950年的价格5600美元。

SkeggsLeonards平板式透析器:1948

LeonardSkeggs博士和JackLeonards医生,在克利夫兰制造了第一个平板人工肾,旨在获得低血流阻力和可调透析面积。该装置采用膜和橡胶垫交错的类似于“三明治”结构,减少血容量同时也保证膜面血流分布以提高效率。由于装置复杂且泄露很常见(可用蜡填补),单个平板由于阻力较低无需血泵。Skeggs博士还能通过透析液段的虹吸技术来清除液体,这也是负压原理在透析中的首次应用。

Guarino和Guarino人工肾:1952

该人工肾的发明主要为了追求低体外血容量以及避免应用血泵。Guarino采用醋酸纤维素管,透析液从管路内注入,血液从装置上端往下瀑布式流动。由于透析液泄露入血的风险较大,该装置应用较少。

压力锅人工肾:1953

1948,VonGarrelts用醋酸纤维素膜隔着枝条逐层缠绕制作了透析器,但实在太笨重,可达50公斤。WilliamInouye博士借鉴了这个思路,将膜缠绕在玻璃纤维网上,极大精简了透析器,他把这种“盘管”放在Presto压力锅里以控制温度,再为透析液开口,临床应用时,需要血泵,并可通过对透析液施加负压可以清除液体。

这是史上首个商品化一次性透析器,归功于WillemKolff和WilliamGraham,时任百特CEO的共同努力,由百特于1956年10月30日投向市场服务临床,当时价格59美元,尿素清除率140mL/min。

由挪威FredKiil博士制作,三层以上的木板间隔两层铜纺膜Cuprophan的“三明治”结构,木板上的沟槽可导引血流,膜外侧的透析液与内侧的血流反向流动,预充血量仅需300ml且无需血泵,也可以利用透析液侧负压清除液体。AlbertBabb博士将该透析器连接到透析液监测系统上,BeldingScrbner博士创造性用于无人照看的夜间血透。

1964年,肾科医生RichardDrake告诉CharlesWillock,一位病人为了凑齐3万美元透析费卖掉了房子,但好不容易凑齐的救命钱被老婆骗走了,Willock当即在一个小时内就设计了这样一个人工肾,他尽量利用自己地下室的杂物配件,另外花了不到250美元组装了这台机器,来帮助那位患者。后来Drake和Willock创立了DrakeWillock公司,第一年就销售了500台,1977年销售额1千多万美元时公司被收购。

该A型源于'Mini-1'原型机,由AlbertBabb医生为他好朋友的女儿CarolineHelm设计,之所以称为Mini-1是因为Babb此前曾经为华盛顿大学设计了一款更大的机器。此机由MiltonRoy公司于1964年制造,用于家庭夜间透析,木制外壳使得有家居感。该产品可自动热水90度消毒,自动报警等功能,作为首个家庭透析系统,百特将该系列持续革新延续到第9代。

S.T.Boen,C.M.Mion,F.T.Curtis和G.Shilipetar一起开发了居家自动化腹透机,由华盛顿大学提供40升玻璃罐及注存的无菌透析液,患者提前购买并运送到家中。该机器有液体加温装置,以及计时计量器控制腹腔内液体出入。Boen博士还使用了'可重复穿刺'技术,医生需要到患者家中,通过外科手术在腹腔内置入14F套管针。玻璃罐用于腹透液一直沿用到1978年,直到袋装腹透液问世。

在1965年一架西雅图到东海岸学术会议的航班上,Scribner博士,Babb教授,LarsGrimsrud和JackCole四位发明家,在客舱餐食间花了4个小时边喝咖啡边改良设计了他们的第一个家庭透析机。MiltonRoy公司随后依据设计生产了5台Mini-II型家庭透析机投入临床试验,mini-II型后来成为首个商品化家庭透析机。

RichardStewart博士受到自己团队开发的醋酸纤维毛细管启发,开发用于用于新型人工肾,选择性清除毒素以及清除液体的”毛细管肾脏“概念由此建立。Stewart等的临床研究,显示能够在更少预充量和更好可靠性下有更高的透析效率。现在中空纤维结构已经成为透析器的标准。

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