重症监护病房的血液透析导管

西安交通大学第一附属医院重症医学科 崔瑞霞译

李昊 石秦东校

【摘要】约10％〜15％的危重患者因严重急性肾损伤（AKI）需行肾脏替代治疗（RRT）。透析导管对RRT的质量和效率至关重要。血透导管有一些性能必须被充分利用以促进RRT的成功进行。远端尖端必须在高血流的位置，这意味着要在中心静脉区域。因此，大多数导管插入到右侧颈内静脉或股静脉。（导管）外径应从12到16 Fr不等，以确保导管内有足够的血流量。管的内腔形状在理论上设计为限制低湍流和对管内壁的摩擦力从而减少血栓形成风险。在低的吸入压下，导管远端尖端的形状必须可以提供足够的血流量，同时限制再循环率。导管材料应该是生物相容性材料。尽管在体外研究的数据中，并没有有力证据表明在ICU使用涂层导管可以降低感染风险。通常不建议使用抗生素封管液。超声引导下置管可显著减少机械并发症。临床医师应根据患者的体形特征、导管属性和RRT的方式选择最佳导管使用。

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引言

57％的重症监护病人存在急性肾损伤（AKI），其中23.5％需要肾脏替代治疗（RRT），这占全部ICU患者的13.5％ [1]。 RRT治疗需通过置入中央导管建立临时血管通路。 置入部位和导管的类型可能影响RRT效率和患者安全。

AKI首次成功的RRT会议在1944年举办[2]。导管由玻璃和金属制成，其插入涉及手术暴露。数十年后，Kopp et al. [3]开发了一种使用单腔导管和流速可变的新系统。 1979年，Uldall et al. [4] 对急性和长期RRT患者使用双腔导管。今天，许多不同的RRT导管可供选择，目的是选择优化的导管性能和提高RRT的质量。

       直到二十一世纪初，导管性能根据长期的RRT经验进行评估，应当指出的是ICU导管管理的大部分推荐都是从慢性透析相关的文献推断出来的。 尽管如此，自2003年Monchi的综述以来，已经进行了几项临床试验来改进重症监护病房（ICU）的导管管理[5]。 这个综述的的目的是更新关于ICU中临时RRT导管的现有知识，以帮助从业人员根据他们的需要选择最佳的导管。

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基本物理学：流体力学

泊肃叶定律（Poiseuille）规定了牛顿流体如何流入圆柱形管[6]。 Jean Leonard Marie Poiseuille，法国内科医生和物理学家，在1844年提出这个方程式。它给出了不可压缩的牛顿流体以层流形式穿过横截面直径恒定的长圆柱管时的压力差。 根据这个等式，血液流量随着导管半径的增加而增加，并且随着其长度的增加而减小。

流速（Qv）可以表述为以下公式：

Poiseuille’s law: Qv = k (P x R4)/(L x η) (k =比例常数，P =导管两端的压力差，R =导管半径，L =导管长度，η =血液粘度）

      为了使用这个等式，必须将血液看作具有层流特性的牛顿流体。 牛顿流体是一种流体，其流动产生的粘性应力在每个点都与局部应变成线性比例关系。 流体的流速和粘度是独立的。 在流体动力学中，当流体以平行层流动时，层之间没有干扰，它被认为是层流。 但是，一旦导管弯曲，血流就会变得紊乱，它不再是层流，并且速度降低（图1）。 结果，导管和体外系统中的血液流动速度较慢，导致导管血栓形成的高风险。

图1：  平直管路中的层流（a）和 弯曲管路中的湍流（b）

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导管和RRT模式

选择的导管必须为所选的RRT模式提供足够的血流量。 使用连续血液滤过时，血流量必须很高，通常＞150 mL/min。 在成年人中，建议血液流量为200 mL/min以减少凝血。 滤过分数（FF）是指在同一时间内超滤速率与通过滤器的血流量之比。[7,8]。以公式表示为：

FF=（Q pre + Q post + FR）/ (QB + Q pre)

 (Qpre：前置换液量; Qpost：后置换液量; QB：血流速率; FR：净脱水量）。 由于缺乏红细胞过滤，当患者出现非常低的血细胞比容时，必须更正此公式。

净脱水量被定义为：

FR = Q UF-替代液体流量（QUF：超滤液流量）

滤过分数必须保持在20％〜25％，以降低滤器血栓形成的风险[9]。 为了使液体清除，使用恒定的替代液体，QB必须足够高以提供低于25％的滤过分数。

相反，使用连续性血液透析时，血液流量可能较低。 因此，导管直径也可以更小。 当使用间歇性血液透析时，通常血液流量为250 mL/min至350 mL/min。

为了达到这种血流速率，导管吸引压力（输入端压力）可以从-50 mmHg到-150 mmHg不等[10]。吸引压力监测可以在早期检测导管功能障碍。 RRT导管腔的阻塞或血栓形成可能解释大量RRT回路丢失的原因。在这种情况下，有效血流量低于处方量，导致高滤过分数和随后的早期血栓形成。尽管目前使用的吸引压力没有精确的值作为导管功能障碍的阈值，但是吸引压力减弱可能表示（导管）功能障碍/阻塞。事实上，动脉端压力必须根据当前情况来解释：如果血液流动较快，则获得较低的动脉端血力显然是正常的，而如果血液流动很低，则不可能获得正常的动脉端压力。这是为什么不可能推荐给定的动脉端压力值的主要原因。关于导管去除决定，导管可以在导丝引导下更换或定位到另一个部位。最近的两项试验证明，与新的静脉穿刺相比，导丝引导下更换不会增加导管定植或感染的风险[11,12]。然而，交换导丝可能导致导管功能障碍的风险增加[12]。

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血管通路位置和导管长度

KDIGO国际指南将各种血管通路位置的选择进行了分类[13]。远端尖端必须插入血流最大的中心静脉区域。例如，在输入端压力低的通路上，，血液流动是足够的。然而，根据Poiseuille定律，导管越长，血流的阻力就越高。因此，必须找到导管长度和血管通路位置之间的折中点。

在上半身静脉区域，远端导管尖端应位于上腔静脉与右心房交界处。这个位置理论上限制了心脏并发症的风险，尽管最近的一项研究发现，将远端尖端定位在右心房不会增加房性和室性的心律失常[14]。另外，位于高血流速率区域的远端尖端减少了滤器和体外循环管路血栓的形成。因此，透析剂量将平均更高。

有利的插入位置为右侧颈内静脉，在此处导管弯曲较少（较少湍流）和长度较短（较少的阻力） [13]。左侧颈内静脉通路可能由于左颈内静脉，头臂静脉和上腔静脉的解剖曲线而引起湍流。该部位增加导管功能障碍和置管后静脉狭窄。同样的，锁骨下入路可能导致静脉狭窄（高达锁骨下血管通路的40％），并且使慢性血液透析时建立动静脉瘘复杂化[15]。因此，目前推荐避免锁骨下血管部位，尤其是在非支配侧，尽管这个建议只是基于一个单独的试验，其结果从来没有进一步证实[16]。最后，上肢静脉通路能够允许患者活动，同时促进其康复。

在股静脉位置，远端导管末端也应该位于下腔静脉和右心房连接处，以便处于最高的血流速率位置。 然而，右心房与股静脉穿刺部位之间的距离明显过大，阻力太大以至于不能提供适量的血流量。 事实上，导管只需要足够长能到达下腔静脉（一个高血流量的区域），同时保持可接受阻力。 幸运的是，尽管导管长度很长，但由于这个位置直的解剖结构，血液流量仍然合适。 因此推荐的股静脉导管长度在24厘米以上[13,17]。 当使用股静脉导管时，滤器寿命似乎更长[18]。 最近的一项随机试验表明，对于ICU患者在导管失败和透析性能方面，股静脉部位与颈内静脉部位一样有效[19]。

      血管通路位置的选择影响导管长度（表1），应根据解剖条件和感染风险调整长度。 对于体重指数高于28 kg / m2的患者，应考虑颈内静脉通路，以避免股静脉血管通路处的浸渍和细菌定植[20]。 对于体重指数低于28 kg / m2的患者，最近的研究没有发现股静脉和颈内静脉部位导管感染率的差异[21,22]。 相反，对于体重指数低于24kg / m2的患者，颈静脉导管的绷带固定受到骨骼外形的挤压。 因此，股静脉穿刺似乎是这些患者的合适选择[20]。

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直径

导管内部直径是血液流动的主要决定因素之一。然而，不同导管之间的内腔形状可能极为不同，使得比较导管的内径十分费力。因此，只有外径参数可供临床医生使用。尽管如此，通常情况下，外径和内径密切相关。目前尚无最大的导管直径的研究。然而，当导管直径对于静脉直径来说太大时，导管成为静脉内血液流动的障碍，因此可能出现血流减速或停滞，增加静脉血栓形成的风险；使用对于血管而言太大的导管也会导致血管壁的创伤，并可能导致炎症反应，导致狭窄[23]。理论上，12 Ch导管（1 Charrie = 1 French= 1/3mm）允许血液流量约250 mL/min [24]。对于ICU中使用的所有RRT模式，12至16Ch的导管尺寸是足够的。

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材料

血液透析导管由聚氨酯或硅制成。 薄的聚氨酯导管壁允许更大的内径以保持恒定的外径, 其硬度使插入更容易。 然而，这些特征增加了导管插入期间血管或心房损伤的理论风险。 由于这些导管是热塑性的，它们在人体温度下变得更加柔韧。 当导管被放置时，它将呈现血管形状并降低创伤风险。

硅导管更柔韧，但在理论上其插入更难。 它们的柔韧性降低了插入过程中的血管创伤； 硅的生物相容性也降低导管的血栓形成[25]。 然而，管壁增厚减少了导管内径，这是它们的主要缺点。 硅和聚氨酯在理论上与几种消毒液不相容。 碘会使硅变质，使用寿命缩短，碘聚乙烯酮在长时间暴露之后会呈现相同的效果。 酒精和聚乙二醇破坏聚氨酯。 只有聚氨酯 - 聚碳酸酯高分子聚合物具有系统性的生物相容性。

在通常的两周或三周的暴露期间内，材料的选择并不会显着影响导管理论的使用寿命。

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流入和流出端之间的距离

再循环由一些刚透析的血液流入相同的RRT回路组成。这种现象发生在引血管腔直接抽吸刚从回血管腔释放的透析血液。结果，RRT通过减少有效的总透析剂量而丧失了部分效率。再循环的两个主要决定因素分别是与导管远端尖端接触的血管血流量以及抽吸和回注孔之间的间隔长度。低血管血流量增加了导管末端的透析血液淤滞，增加了再循环，这是另一个有利于将导管的远端孔放置在高血流区域的论据。其次，流入和流出端之间的距离短理论上引起透析血液通过输入管腔的再循环（图2a和b）。根据经验数据，推荐使用2到3厘米的距离来降低这种风险。

图2   再循环 （a）透析管路中的正常循环  (b) 由引血孔和回血孔之间距离短导致的再循环 (c)由于引血管腔和回血管腔反转引起的再循环。

再循环也可由管腔反转而增强。 当抽吸管道内的压力变得太高时，导管管腔的反转将降低压力。 但是，不建议采用这种方法，因为它加速了再循环。 透析后的血液通过近端静脉尖端再次注入血管内。 这些血液与中心静脉血流混合，然后通过距离2 cm至3 cm的远端静脉尖端再抽出（图2c），这个再循环率约为23％，因此降低了处方的透析剂量[26]。 另外，使用最新一代的导管，每个管腔都专门设计优化流入和流出的功能。 此外，如果血栓堵塞了流入端，反转管腔理论上可能会将血栓注入静脉循环并诱发肺栓塞。

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导管形状

单腔导管从两个分开的插入位点置入用于RRT。该策略应该考虑多个血管通路穿刺相关的风险。双腔导管广泛用于ICU。他们的管腔和远端尖端形状使他们彼此截然不同[8]。事实上，管腔存在许多形状（图3）。同轴导管由两个圆柱形和同心腔组成。输入端位于外周，输出端位于中间。这种导管的主要缺点是输入管腔中血液接触面大，增加了腔内血栓形成的风险。管腔锐角引起的湍流也有利于血栓形成。双D导管由一个简单的圆柱体组成，两个管腔由一个中间壁相互隔开。该导管提供了两个同样大的腔内血流，具有小的血液接触表面。最后，C环导管或肾形导管似乎是最佳选择。输入端比输出端大。它在保持相同的外径条件下允许低的吸入压力。

图三   管腔形状

三腔导管由基本的输入和输出管腔以及第三腔构成。 后者通常用于在紧急情况下注射药物或液体。 它也可以用来抽血或监测中心静脉压。 这种导管的主要缺点在于其专用于RRT的管腔直径较小。 另外，通过第三腔给的药物可能被透析。

导管远端尖端也可能非常不同（图4）。尖导管具有圆锥形状，因此容易置入。回输端位于导管末端。引血管腔有一个或几个横向孔，这些孔可能会发生顶部抽吸，阻碍血液流过导管。静脉壁吸引增加了吸入压力，造成内皮损伤，以及导管远端尖端血栓形成[23,27]。一些导管在引血管线上有多个侧孔。不幸的是，伴随这种设置，引血管腔中出现更多的湍流，增加了腔内血栓形成并缩短了导管寿命[28]。尖端分叉导管有两个分开的远端尖端，减少了血液再循环。每个尖端有一个远端孔允许腔内的层流，限制了顶部的吸引。不幸的是，这种导管很难置入限制了其在ICU的使用。猎枪式或步进式导管似乎是危重患者的最佳选择[29]。每个管腔都有一个孔，两个孔足够远以减少再循环。 对称导管具有中心对称的远端尖端。 2005年开发的这种导管由两条可交换管腔组成[26]。 液体从一个孔引流，，然后从另一个孔回输，，具有与猎枪式导管相似的低再循环率[30]。 关于ICU使用对称导管的文献很少，这也是今天尚未推荐给重症患者的原因。 综上所述，ICU中的最佳透析导管是具有猎枪式尖端的C环导管。

预加工的导管专门用于颈内静脉插入。 弯曲的形状允许患者保持更舒适的体位，管腔朝向肩膀的方向使绷带固定更牢靠。 然而，从理论上讲，曲线使得置管更复杂，并且弯曲的形状改变了层流，增加了湍流，使导管更有可能形成血栓。

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涂层导管

抗菌涂层导管减少细菌定植[31]，其抗菌效果具有饱和性，限制了它的效率。另外，长期接触抗生素会增加选择耐药菌的风险。即使在慢性血液透析导管中，这个理论上的风险也没有被证实。镀银导管通过防止粘连和生长来限制细菌定植。在体外这种机制不会饱和[32,33]。抗凝剂涂层的导管减少血小板粘附和凝血激活。因此，这些导管似乎更具“血液相容性”。生物膜减少，限制了血栓形成和感染。对于隧道式导管而言，银似乎可以有效地降低感染率[34]。然而，目前还没有临床数据显示抗凝剂涂层的有效性[35]。

美国疾病控制中心和预防中心（CDC）指南推荐如果患者的导管预计保留超过5天，使用洗必泰/磺胺嘧啶银或米诺环素/利福平-浸渍中心静脉导管，；成功实施“减少中心相关血流感染（CLABSI）”的综合策略后， CLABSI率并没有下降 [36]。

图4  导管远端尖端形状

隧道式导管通常用于慢性血液透析。它们降低感染风险，但导管置入时间从20增加至40分钟[37]。在ICU中，这种侵入性更大的的技术似乎并不合适，因为大多数患者只暂时接受RRT。 Klouche et. al[37]建议对于可预见性的长期RRT患者保留隧道式导管：如慢性肾功能衰竭3或4期基础上的AKI，或预测需要RRT超过3周的AKI， 老年AKI患者和AKI后持续性无尿的患者恢复的可能性较小，可能适合早期置入隧道式导管[38]。在一项研究中，一个4变量临床模型预测AKI后肾功未恢复的概率，理论上可用于指导隧道导管使用的临床决策[38]。

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      置管技术

RRT导管置入技术最近已被编入预防血管内导管相关感染的指南[39]。操作者需要遵循手术无菌过程。必须按照Seldinger方法插入导管。超声引导可以检测静脉解剖变异，这在逻辑上减少了静脉穿刺失败和机械并发症的数量[36,40,41]。重要的是，在开始RRT治疗之前，胸部X线摄影术是必要的，以验证导管远端尖端在上腔静脉区域的正确位置[13]。

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      封管液

预防性使用“封管液的目标是减少引起导管定植和导管相关血流感染的血栓和生物膜形成。大多数的研究对象是隧道式血液透析导管，其结论外推到非隧道式导管似乎是受限的 [42]。最近的一个试验 用非隧道式血液透析导管比较枸橼酸-牛磺罗定，肝素-庆大霉素和肝素单独使用的效果，枸橼酸-牛磺罗定与低导管相关性感染相关[43]。此外，一个不同的研究比较枸橼酸-庆大霉素对比肝素单独使用，显示使用枸橼酸的死亡率更低 [44]。然而，需要大型随机对照试验以确认含或不含抗生素的枸橼酸封管液的有效性及安全性。在其他抗凝剂中，重组组织型纤维蛋白溶酶原激活剂封管可以减少隧道式长期透析导管中的导管功能障碍和菌血症[45] 。

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      并发症

与RRT导管相关的主要并发症是血栓形成。 症状性导管相关的深静脉血栓形成在颈内静脉或股静脉RRT导管的患者中发生率为0.5％。这些患者中的 10％〜22％可发现无症状的深静脉血栓形成[20]。对于上腔静脉区域的导管，通过将远端尖端放置在右心房中可以减少血栓形成的风险[14]。

管腔内和管腔外导管感染为4.8 / 1000导管日，这比其他中心静脉导管感染发生率（2.7 / 1000导管日）要高[47]。氯己定的使用似乎减少了导管的出口部位感染[48]。 CDC指南建议使用2％洗必泰洗液进行日常皮肤清洁，以减少与导管有关的血流感染[36]。然而，没有一项大型的随机对照试验比较使用氯己定制剂和聚维酮-碘酒精溶液在导管置入前消毒皮肤的对降低感染的效率。超声引导颈内静脉穿刺也似乎降低了导管相关感染的风险[49]。

血肿或动脉穿刺等并发症与导管置入直接相关。当使用超声引导时，他们的发生率可以从18.2％降低到5.5％[41]。此外，床旁超声引导的上腔静脉导管置入可减少气胸的发生[50]。

导管置入后静脉狭窄，可在导管置入颈内静脉和锁骨下静脉下部位时发生，是导管与血管壁长时间接触引起炎症反应的直接后果[20,21]。

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      结论

 在ICU中选择RRT导管必须满足三个关键标准：

1. 为紧急RRT提供快速简便的血管通路;

2. 随时可用于任何类型的RRT模式;

3. 减少医源性疾病。

此外，导管必须是有利于患者的医疗服务，从而能够以低的再循环率实现足够的透析剂量。 表2总结了理想的RRT导管所需的主要特性。材料改进与涂层技术似乎有降低感染性或血栓性并发症的风险的能力，但仍需要进一步评估。 在2016年，似乎最合适的导管是直的，有猎枪型尖端的和环状C形的导管。 根据选择的插入位置，其长度由KDIGO国际指南[13] 推荐的长度而定。 导管插入应该是超声引导下进行的。 尽管还没有完美的导管，但是在制造方面已经有很多改进。 最后，应该记得关于这个特定主题的医学文献很少。 大多数已知的的出版物报告的研究都有设计缺陷并且通常来自慢性透析相关文献。 希望ICU透析导管相关文献将在未来几年内蓬勃发展。

编辑 | 吴国志

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