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犬貓血液透析原理與方法介紹
 
 

宇麥動物醫療專刊 編輯部

隨著社會的進步以及動物保護意識的抬頭,人們對於動物的付出也越來越多。寵物的地位變成了如家人一般的伴侶動物,主人也願意付出更多的時間和心力來換取毛小孩更好的生活品質和更長的陪伴時間。因此獸醫師能夠提供更優質的醫療服務也越來越重要。

腎衰竭一直都是獸醫師、主人以及毛小孩心中永遠的痛。腎衰竭可區分為急性腎衰竭和慢性腎衰竭兩種,不管是急性或是慢性腎衰竭都是非常棘手的疾病。急性腎衰竭時腎臟功能通常在幾小時或者幾天之內便迅速惡化,常見於短暫缺血、中毒、感染、或尿路阻塞所引起;慢性腎衰竭則是一開始並沒有特殊症狀,通常在幾個月、甚至因為幾年之間慢慢惡化。慢性腎衰竭的過程也可能上述的原因而同時爆發急性腎衰竭,讓腎臟功能急速衰退。根據過去的流行病學調查指出,每10隻狗就有1隻有慢性腎臟病,每3隻貓就有1隻患有腎臟疾病。面對腎臟病,大部分獸醫師及飼主因為費用太高、設備不足、不熟悉設備而放棄治療,實在是非常地可惜。在人醫方面,臺灣雖然過去被稱為”洗腎王國”,根據UNITED STATES RENAL DATA SYSTEM(USRDS)的2011年報指出,臺灣的洗腎新增發生率已經從世界排名第1名降為第4名。這樣的防治成效同時獲得世界腎臟醫學會(ISN)肯定,把台灣慢性腎臟病防治成效做為案例。台灣洗腎技術和品質已達世界水準,國內對於洗腎醫療豐富的經驗以及相關醫療資源,都是可以作為獸醫師進行腎臟病治療的借鏡。

正常情況下,腎臟可以維持體內水分的恆定、電解質與酸鹼平衡、血壓的控制、紅血球的製造、並可影響副甲狀腺荷爾蒙,以及很重要的一點代謝物的排泄,全身的血液藉由快速不停地通過腎臟以排除體內的有毒代謝物如:尿酸、尿素氮、肌酐酸等。當腎臟出現問題導致功能不正常時,這些代謝物累積在動物體內,造成其他系統及器官的傷害,因此也被稱為尿毒素。尿毒素可依其分子量的大小區分為小分子尿毒素、中分子尿毒素和大分子尿毒素三種。一般而言,腎臟可以排除尿毒素的最大分子量約為65,000道爾頓(daltons)左右的尿毒素。

小分子尿毒素 : 分子量在500道爾頓(daltons)以下,主要為尿素氮(BUN)、肌酐酸(creatinine),以及多餘的電解質或酸鹼離子。而其
他外來有毒物質包括內毒素、大部分不會與血中白蛋白結合的藥物,例如vancomycin、heparin、pesticides也都屬於此範圍。

中分子尿毒素 : 分子量在500~2,000道爾頓。

大分子尿毒素的清除 : 分子量在2,000道爾頓以上,對於蛋白質,胜肽類以及胜肽荷爾蒙的代謝作用,腎臟是一重要的代謝器官。這些大分子的物質經過腎小球濾出之後,便進入腎小管中,然後由腎小管的細胞再行吸收回去,並將之代謝,最後轉變成為氨基酸,再送回血液中合成所需要的蛋白質。因此,一旦腎功能衰竭之後,這些大分子的蛋白質,便不能被清除體外,而積聚體內造成毒性作用。主要是一些胜類(Peptides);β-微球蛋白(β2-micorglobulin)、副甲狀腺素(PTH)等及leptin都屬於這一類。

對於尿毒素的清除,一般常將注意力集中於小分子量尿毒素(如BUN)的清除,而忽略了中分子或大分子尿毒素的清除。分子量大小有甚麼差異呢?例如當發生“敗血症”時,會產生許多cytokine,如抗血小板活化因子 (PAF)、介白質素-8 (Interleukin-8)、腫瘤壞死因子 –alpha (TNF-α)。這些物質屬於「中、大」分子。因此若能加強中、大分子的有毒物質,便能夠增加臨床治療的適應症。

血液透析的治療原理主要為三種作用:

1.擴散作用:是在過濾膜的兩側利用簡單的濃度落差,由高濃度流向低濃度,造成溶質的移動。這種方式用於清除小分子,例如尿素或電解質。

2.超濾作用:利用過濾膜兩側的壓力落差,使液體(溶劑)移動以清除體內多餘的液體。

3.對流作用:利用液體在過濾膜之間流動時形成較大的拉力,以帶動溶質的移動。例如當液體進行超濾作用時,拉出可通過過濾膜的溶質,此作用對於中大分子的清除最為重要。

在動物腎臟病治療上,校正與維持體內含水量、酸鹼度及電解質狀態是首要任務。利用靜脈注射的輸液療法是最常使用的方式,給予的輸液量需要依照動物的體重及體內水分進行計算。傳統上,靜脈輸液的體積與速率在動物可以忍受的程度,且不會造成副作用的狀況盡可能給予到最高。不過,增加輸液量不等於增加代謝廢物的排出量。在人類的治療研究指出,過量的輸液會造成副作用發生以及存活率下降,而血液透析則可以減少因為過量輸液而造成患者死亡。

透析可以分為腹膜透析(Peritoneal dialysis, PD)及血液透析(Hemodialysis, HD),而血液透析又可在分為間歇性血液透析(Intermittent hemodialysis,IHD)以及連續性腎替代性治療(Continuous Renal Replacement Therapy, CRRT)。以下進行詳細的說明與介紹:

腹膜透析
腹膜透析是利用動物本身的腹膜當作半透膜,當透析液注入動物的腹腔中,藉由擴散作用使得水分、電解質以及小分子毒素在腹膜上進行交換並達到平衡後,移除透析液時,便能將毒素及水分一併移出。

擴散作用為腹膜透析時最主要的透析機制,透析液中為高濃度葡萄糖液,透析過程中會擴散至血液循環中,而體內濃度較高的尿毒素則會由血液循環擴散進入透析液中。而超濾作用在腹膜透析而言,高濃度的透析液會藉由滲透作用,使水分進入透析液中。不同腹膜透析的病畜對於溶質的運輸效率都有顯著性的差異,若是病畜腹膜透析的運輸效率好,則溶質擴散的效率也佳,因此血液循環與透析液之間的靜水壓就會比較小,使得超濾作用不佳。相反地,若是病畜的運輸效率不佳,則溶質擴散的效率也不好,反而會讓靜水壓增加,使得超濾作用提高。目前對於獸醫領域的腹膜運輸效率相關研究闕如,如犬貓不同物種之間,或是不同個體的差異仍不得而知,因此對於個體之間的腹膜透析效率較難掌握。此外,若病畜體內水份累積較多的時候,需要使用高滲透壓的透析液以提高脫水效果。高濃度的透析液對於腹膜的刺激與傷害比較大,需要謹慎使用。

開始腹膜透析以前,需要先進行外科手術以植入腹膜透析導管。若是動物的身體狀況不佳,則會大大地提高麻醉風險,甚至可能無法進行該手術。腹膜透析導管放置後,立刻開始進行透析治療,則會增加透析液滲漏蓄積於動物皮下組織的發生機率。在人的腹膜透析治療中,建議新放置的腹膜透析導管必須等待2~4週,待組織與導管穩定後方能開始進行透析。動物腹膜透析每次的療程時間為1~24小時,依照獸醫師對於病畜的狀況進行調整。更換透析液時,須嚴格要求無菌操作,以免造成感染而繼發腹膜炎。透析液再注入病畜的腹腔以前,應先加熱至38~39˚C。建議使用腹膜透析專用的加熱管線進行加熱,避免以微波爐加熱或是整包透析液浸泡熱水加熱,以防止加熱不均勻或是提高透析液汙染的問題發生。

在犬貓的治療上,腹膜透析最主要的適應症為對於輸液治療無反應的無尿性急性腎損傷。若是病畜患有腹膜沾黏、纖維化或是惡性腫瘤,則禁止使用腹膜透析治療。或是病畜近期曾經進行過腹腔手術,也會因為進行腹膜透析而讓腹腔壓力上升,可能會有傷口裂開、切創處液體滲漏以及感染的風險。腹膜透析最常見的併發症包括透析導管阻塞、透析液滯留或滲漏、透析不平衡、低蛋白血症及細菌性腹膜炎。雖然腹膜透析併發症的發生率高,且需要大量的人力。但是在技術面上較血液透析簡單,費用也較為低廉。在適當的技術監督與協助下可於一般的診所進行治療。

血液透析

血液透析依照透析原理可分為間歇性血液透析(Intermittent hemodialysis, IHD)以及連續性腎替代性治療(Continuous Renal Replacement Therapy, CRRT)。建立良好的透析導管是成功進行血液透析的重要因素之一。獸

醫一般會使用雙腔靜脈導管,在可操作的範圍內應該盡量選擇管徑較大的導管,以減少發生血流停滯或凝血的併發症。導管的長度則測量從入針處到上腔靜脈與右心房的交接處,放置後會再以X光進行確認。透析導管又可分為暫時性或是永久性的導管。暫時性的導管使用於急性腎臟損傷,例如中毒、急性或是慢性轉急性腎衰竭,大約放置一個月的時間。將

病畜輕微鎮靜,於乾淨的房間內以改良的Seldinger法,從皮下放置透析導管。永久性導管則需要以外科的方式進行放置,若是需要長期治療的慢性腎衰竭病畜,則建議使用永久性導管。

進行血液透析時,為了避免血液凝集,因此整個透析管路及透析器都需要先抗凝處理,幾乎整個療程也需要投與抗凝劑,因此血液透析最常見的併發症為凝血異常。除了監控活化凝血時間(activated clotting time)以外,選擇配有精密抗凝劑投與幫浦的血液透析機更能夠有效地解決凝血異常的問題。最好透析管路具有採血通道,以便臨床上隨時進行採血以監控生理數值。另外,因為血液透析要將大量的血液引入透析管路及透析管內,因此也容易發生低血壓及低血量。除了搭配輸血或是代用血漿,選擇動物專用以及設計單純的血液透析機與透析管路,便能夠大大地減少體外循環的血液量。一方面減少進行治療病畜的體重限制,也降低臨床操作的複雜度。

間歇性血液透析(Intermittent hemodialysis, IHD)

間歇性血液透析的清除原理主要是擴散作用,對流和超濾作用則較少。因此間歇性血液透析對於小分子量尿毒素,例如電解質、尿素氮、肌酐酸等,清除效率最佳,然而對於中高分子量的尿毒素,例如炎症物質或蛋白質類等,清除效率較低。間歇性血液透析的擴散作用是尿毒素從血液擴散至透析液,隨後透析液便成為廢液而排放掉。因此進行間歇性血液透析除了專用的血液透析機以外,還需要建置專用的純水系統製作大量的純水,每一台血液透析機至少每分鐘需要500毫升的純水。此純水系統即使在沒有進行療程的情況下,仍然需要定期消毒,監控水質,包括微生物量、內毒素量、重金屬量等等,以確保治療的品質。另外還需要排水系統,以排放大量的廢液。間歇性血液透析機器內的水系統管路也需要定期消毒,以避免感染發生。

間歇性血液透析是一種短期、有效率的血液透析療法,一次療程約4~6小時。主要目的是將血液中內源性或外源性的毒素移除。間歇性血液透析較常用於急性腎衰竭的治療,可能是每天一次或是兩天一次,該病畜於病程中需要幾次的間歇性血液透析,則由臨床醫師根據尿素氮清除率(URR)或是Kt/V來計算透析治療的效率。間歇性血液透析也可用於治療慢性腎衰竭,病畜須終生每週2~3次進行透析療程,此療程即等同於人類慢性腎衰竭時須終身洗腎的透析療程。

間歇性血液透析最常見的併發症為透析不平衡症候群。因為短期間內的脫水總量非常大,電解質以及小分子尿毒素也被快速移除,導致體內滲透壓不平衡而導致腦水腫,臨床症狀包括躁動、嘔吐、癲癇、休克,甚至死亡。對於血液動力學不穩定的病畜,若發生低血容積性休克,臨床治療上就更加困難。即使在人類的間歇性血液透析治療中,透析不平衡症候群發生率也很高。獸醫師要特別注意計算超濾率以及URR的設定,起始的療程最好能夠以長時間且緩慢的治療,以減少併發症的發生。

連續性腎臟替代療法 Continuous Renal Replacement Therapy (CRRT)

連續性腎臟替代療法是近年才發展出來的血液淨化方式,以緩慢漸進的方式將體內的毒素排出,因此對於電解質、酸鹼平衡及低血壓的控制也更容易,不易發生併發症。連續性腎臟替代療法主要是靠對流和超濾作用,比擴散作用更具優勢於移除小、中、大分子,是最接近腎臟功能的血液淨化治療,適應症範圍也較廣。此外,連續性腎臟替代療法能夠有效地利用對流和超濾原理,因此不需要大量的水及透析液。只需要使用預先消毒包裝好的透析置換液與廢液袋,搭配配置好的透析管路以及專用的加熱器。不僅操作上較為簡便,在不進行治療時,幾乎不需要機器的維護費用。

連續性腎臟替代療法最常用於治療急性腎衰。由於連續性腎臟替代療法對於中大分子的清除率相當地優異,因此也可適用於治療中暑、鉤端螺旋體感染症、其他嚴重感染症(例如敗血症)、腫瘤壞死症候群(tumor necrosis syndrome)、輸尿管阻塞手術前後的支持療法以及某些藥物或毒素急性中毒。此外,也可以利用超濾作用搭配透析置換液調整病畜急性體內水分過多或滯留症狀、肺水腫、鬱血性心衰竭、輸液嚴重過量、中暑引發高體溫、低體溫、脫水症狀或是對內科療法反應不佳嚴重高血鉀症與代謝性酸血症。過去這些複雜棘手的臨床問題多以輸液療法,等待病畜能夠耐過危險期。

除了容易治療失敗以外,也很可能造成腎臟或其他系統更大的損傷。連續性腎臟替代療法在人醫的治療是配置於加護病房,可以緩慢的脫水及維持穩定的血行動力學,連續數日進行透析治療,直到體內生理循環恢復穩定。連續性腎臟替代療法的效率則是以Kt/V以及Filtration Fraction (FF),一般來說FF不應該超過25%以減少血液透析過程發生血液凝集的併發症,若是連續性腎臟替代治療機器具有自動計算與警告過高FF的功能,對於臨床醫師的操作上較為簡便。FF的計算方式如下:

雖然連續性腎臟替代治療無法像間歇性血液透析能夠在短時間內移除大量的小分子尿素毒,從過去的文獻(Shenandoah H. Diehl and Ravi Seshadri, 2008)可以發現,較長的透析時間依然可以達到足夠的水分及毒素移除,並且讓病畜有更穩定的血液動力學。然而連續性腎臟替代治療在人醫與獸醫都有同樣的困境:

1.患者需長時間限制行動以進行治療,增加醫療人員負荷。

2.為防止血液流速緩慢引起凝血,施打肝素卻可能增加出血的機會。

3.人工腎臟內凝血導致治療中斷以致透析劑量不足。因此在人醫的透析治療上開始發展高頻率短時間的模式,每週約4~7次,每次約8~12小時的透析時間。此治療模式也提供解決獸醫在臨床上人力不足以及住院照護的方案之一。

過去因為透析治療是相對於內科支持療法較為昂貴的方法,治療參數計算繁瑣、機器操作複雜以及管線架設不易等原因,都會讓獸醫師望之卻步。大多是在獸醫師試過各種方法以及畜主考慮多日之後才開始透析治療,反而已經錯失治療良機,造成更高的治療失敗率。小動物的病情是瞬息萬變的,若是施與內科療法後仍然無法改善臨床症狀及生理數值,必須在數小時內開始透析治療,因為早期介入才能夠提高治療成功的機會。因此,選擇適當的透析療法、簡易操作的機器、適中的治療費用以及低廉的維護系統費用,都能夠有效地提高獸醫師在臨床治療上的操作意願及治療成功率

 
 
 
 
 
   
 

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