專利名稱：復合型人工肝支持系統(tǒng)及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復合型人工肝支持系統(tǒng)，更詳細的說，涉及一種用于能在較長時期內(nèi)替代急性肝功能衰竭(acute liver failure，ALF)患者的肝臟功能，支持重度肝衰竭患者等待肝移植，或者使肝功能衰竭患者逐漸恢復自身的肝組織和它的再生和代償功能，從而提高ALF患者的生存率和存活時間的復合型人工肝支持系統(tǒng)。此外，本發(fā)明還涉及上述復合型人工肝支持系統(tǒng)的使用方法，這種使用方法能大大提高上述系統(tǒng)的治療效果。
急性肝功能衰竭是常見的危重疾病，死亡率高達70～90％。對于這種疾病，目前使用的治療手段大致有時下幾種。
1.藥物治療 長期的臨床經(jīng)驗證明，對于急性肝功能衰竭患者，由于患者的肝臟喪失了再生和代償功能，藥物治療難以從根本上使肝組織恢復功能，所以不能取得令人滿意的治療效果。
2.非生物型人工肝支持系統(tǒng)治療 這種治療方法是通過血液/血漿透析，或采用活性碳及離子交換樹脂進行血液/血漿灌流或置換等手段，除去學業(yè)中的毒性物質(zhì)和芳香族氨基酸、酚等化學物質(zhì)，以減輕肝臟的負擔，期待患者逐漸恢復自身肝細胞的代償功能。這種治療方法對于肝臟組織損傷程度較輕的患者有較好的治療效果，但對于肝臟組織損傷程度嚴重的患者，就不能使其肝臟組織恢復功能，治療的效果很不理想，不能提高患者的生存率。
3.生物型人工肝支持系統(tǒng)(BALSS)治療 這種治療方法是在生物反應(yīng)器中培養(yǎng)一種外源性肝細胞，同時使肝功能衰竭患者的血液/血漿通過這個生物反應(yīng)器進行循環(huán)，在血液/血漿的循環(huán)過程中通過一種半透膜進行中、小分子的物質(zhì)交換，用外源性肝細胞進行諸如合成、解毒和生物轉(zhuǎn)化等功能，為肝功能衰竭患者提供肝組織功能支持。研究表明，這種BALSS能在一定時間內(nèi)維持肝功能衰竭患者存活，為肝功能衰竭患者的進一步治療(例如，肝移植)贏得時間。
然而，由于血液/血漿在BLASS的生物反應(yīng)器中的物質(zhì)交換，和外源性肝細胞的合成、解毒和生物轉(zhuǎn)化等過程需要比較長的治療時間才能見到效果，對于危重患者來說，不能在短時間內(nèi)改善其血液/血漿的質(zhì)量，可能導致人體中其他器官和系統(tǒng)的并發(fā)癥，會延誤和影響對患者的及時治療。
在申請?zhí)枮?4192400.9的中國發(fā)明專利公開說明書中，公開了一種“人造肝裝置及其用于血液和血漿體外凈化的方法”。該申請中的人造肝裝置就是一種生物型人工肝支持系統(tǒng)，這種裝置的作用是使患者的血液/血漿通過貫穿在裝有培養(yǎng)液和外源性肝細胞的生物反應(yīng)器中用半透膜制成的集束纖維管，使血液/血漿中的可溶性蛋白、葡萄糖和毒性物質(zhì)等，透過半透膜擴散到培養(yǎng)液中，由外源性肝細胞進行解毒和代謝，完成肝臟功能。
上述專利公開說明書中的生物型人工肝支持系統(tǒng)雖然在理論上能在一定時間內(nèi)支持肝功能衰竭患者的肝功能，但它還存在著下述缺點。
首先，為了維持生物反應(yīng)器中的外源性肝細胞的活性，這種裝置需要向生物反應(yīng)器中供氧。因此，它需要一系列供氧的設(shè)施，例如氧氣發(fā)生器，供氧泵，閥門和管道等等，而且還需要一整套控制氧氣壓力的控制裝置。這就使得生物反應(yīng)器的構(gòu)成復雜化了，從而會提高它的制造成本，降低它這種裝置使用時的可靠性。更重要的是，生物反應(yīng)器中的培養(yǎng)液中對于肝細胞最適宜的含氧量和氧氣的分壓是大氣中的含氧量和大氣中的氧氣分壓，含氧量過高或過低，氧氣的分壓過高或過低，都不利于肝細胞的存活和提高它的活性。用供氧泵向培養(yǎng)液中供氧，就很難使培養(yǎng)液中的含氧量和氧氣的分壓保持與大氣中的相同，因而，不利于提高肝細胞的活性和存活時間，結(jié)果，就不能充分發(fā)揮生物反應(yīng)器的效能，使治療的效果降低。
其次，這種裝置基本上是單純的生物型人工肝裝置，它所實施的方法和借助于外源性肝細胞來補償患者的肝臟所喪失的合成、代謝和生物轉(zhuǎn)化等功能。然而，當患者的血液/血漿中存在大量的毒性物質(zhì)或不能通過半透膜的大分子的物質(zhì)時，這種裝置就顯得無能為力，不可能在短期內(nèi)獲得明顯的治療效果，從而喪失挽救患者的時機。
而且，更重要的是，在上述專利申請中，只列舉了測試動物肝細胞在生物反應(yīng)器中存活的時間和反應(yīng)效果的一些試驗數(shù)據(jù)，并未舉出將該、裝置和方法應(yīng)用在人體上的治療肝功能衰竭的實際臨床效果。在醫(yī)學技術(shù)領(lǐng)域中，在試驗室內(nèi)對動物肝細胞進行測試與對患者進行臨床治療這兩者之間的差距是很大的，從試驗室測試到臨床應(yīng)用，這中間還需要做大量的中間試驗和進行創(chuàng)造性的勞動。
然而，在94192400.9號發(fā)明專利申請中，詳細描述了生物型人工肝裝置，以及使用這種裝置時的許多技術(shù)細節(jié)，這些細節(jié)對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，具有參考價值，因此，可以作為本申請的最接近的參考文獻。
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種復合型人工肝支持系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的功能全面，工作效率高，其中用于培養(yǎng)外源性肝細胞的培養(yǎng)液的含氧量和氧氣的分壓最適合肝細胞的生長，因而能進行高密度的培養(yǎng)，當用于治療各種類型的急、慢性肝功能衰竭病癥時，能大大提高治愈率和患者的存活時間。此外，這種系統(tǒng)中的生物反應(yīng)器的構(gòu)成簡單而且效能高，因而能降低這種系統(tǒng)的制造成本。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種使用上述復合型人工肝支持系統(tǒng)的方法，按照本發(fā)明的方法使用這種復合型人工肝支持系統(tǒng)，能充分發(fā)揮本發(fā)明的系統(tǒng)的作用，提高治療效果。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的復合型人工肝支持系統(tǒng)可由以下各部分組成A用于清除血液/血漿中的毒性物質(zhì)和芳香族氨基酸、酚之類的有害物質(zhì)的血液/血漿置換和/或吸附裝置，該裝置包括下列各部分1.用于分離患者的血漿并將分離后的血漿排出的血漿分離裝置；2.包括泵、閥門和管道在內(nèi)的健康血漿導入裝置；3.使上述血液/血漿置換和/或吸附裝置處于人體溫度下的恒溫裝置；B生物型人工肝裝置，該裝置包括下列各部分1.一個生物反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括下列各部分(1)一個物質(zhì)交換器，該物質(zhì)交換器中有用于讓患者的血
(1)一個物質(zhì)交換器，該物質(zhì)交換器中有用于讓患者的血液/血漿出入的進口和出口；用于讓含有外源性肝細胞的培養(yǎng)液出入的進口和出口；用于加入含有新鮮的外源性肝細胞的培養(yǎng)液的進口；以及由半透膜制成的集束纖維管，該集束纖維管用于把上述患者的血液/血漿與含有外源性肝細胞的培養(yǎng)液隔離開來，但在兩者之間卻能進行中、小分子的物質(zhì)交換；(2)一個用于引入和培養(yǎng)活性外源性肝細胞的培養(yǎng)器，該培養(yǎng)器中有一根容納培養(yǎng)基的透氣管，該透氣管周圍的大氣能滲透通過這根透氣管；在該透氣管上有一個與上述物質(zhì)交換器中的含有外源性肝細胞的培養(yǎng)液出口連通的含有外源性肝細胞的培養(yǎng)液進口；一個與上述物質(zhì)交換器中的培養(yǎng)液進口連通的含有外源性肝細胞的培養(yǎng)液出口；2.一個用于使患者的血液/血漿在上述物質(zhì)交換器與人體循環(huán)系統(tǒng)之間進行循環(huán)的血液/血漿恒流裝置；3.一個用于使含有外源性肝細胞的培養(yǎng)液在上述物質(zhì)交換器與培養(yǎng)器之間進行循環(huán)的培養(yǎng)液恒流裝置；以及4.一個用于使該生物反應(yīng)器保持在人體溫度下的恒溫裝置。
特別應(yīng)該指出的是，上述培養(yǎng)器中的透氣管具有特殊的性能，由于它既能使培養(yǎng)液容納在這根管子內(nèi)，不使它滲漏，又能讓周圍的大氣滲透通過這根管子，以補充培養(yǎng)液中消耗掉的氧氣，而且，所補充的大氣中的氧氣的分壓和含量最適合于細胞的生長和存活。這樣，就不需要為供應(yīng)氧氣而設(shè)置泵、閥門之類的各種部件，不但簡化了設(shè)備，降低了制造費用，而且大大提高了外源性肝細胞的活性和在培養(yǎng)液培養(yǎng)的外源性肝細胞的密度，從而有利于提高設(shè)備的效能，能大大提高治療的效果。
本發(fā)明的使用上述復合型人工肝支持系統(tǒng)的方法由下列各步驟組成1.使患者的血液/血漿在本發(fā)明的復合型人工肝支持系統(tǒng)中的血液/血漿置換和/或吸附裝置中進行置換和/或吸附，以便清除掉患者的血液/血漿中的大部分大分子毒性物質(zhì)和有害的化學物質(zhì)；2.通過本發(fā)明的生物型人工肝裝置中的培養(yǎng)器的培養(yǎng)液進口加入含有外源性肝細胞的培養(yǎng)液，在人體溫度(37℃)和大氣壓力及含氧狀
3.用本發(fā)明的生物型人工肝裝置中的血液/血漿恒流裝置，通過上述生物反應(yīng)器中的血液/血漿進口，把經(jīng)過置換和/或吸附之后的患者的血液/血漿，輸入上述生物反應(yīng)器的物質(zhì)交換裝置內(nèi)，同時，用本發(fā)明的生物型人工肝裝置中的培養(yǎng)液恒流裝置，將培養(yǎng)器中含有足夠數(shù)量的新鮮外源性肝細胞的培養(yǎng)液，通過上述生物反應(yīng)器中的培養(yǎng)液進口，輸入生物反應(yīng)器內(nèi)，使得上述患者的血液/血漿與上述培養(yǎng)液通過由半透膜制成的集束纖維管進行中、小分子物質(zhì)交換，完成合成、代謝、生物轉(zhuǎn)化等肝臟功能，然后，把經(jīng)過物質(zhì)交換完成了肝臟功能的培養(yǎng)液通過生物反應(yīng)器中的培養(yǎng)液出口，用培養(yǎng)液恒流裝置將其輸送到培養(yǎng)器內(nèi)，而經(jīng)過物質(zhì)交換后的患者的血液/血漿則通過生物反應(yīng)器中的血液/血漿出口，用血液/血漿恒流裝置將其送回人體的循環(huán)系統(tǒng)中。
在本發(fā)明的方法中，由于首先使患者的血液/血漿在血液/血漿置換和/或吸附裝置中進行了置換或吸附，除掉了大部分大分子毒性物質(zhì)和有害物質(zhì)，然后再在生物型人工肝裝置中用外源性肝細胞來完成合成、代謝和生物轉(zhuǎn)化等肝臟功能，所以，一方面，能迅速緩解ALF患者因毒物而招致的肝昏迷狀態(tài)，減少患者神經(jīng)系統(tǒng)的損傷，另一方面，也因此提高了生物反應(yīng)器的工作效能，使得外源性肝細胞能更加有效地完成其合成、代謝和生物轉(zhuǎn)化等“本職”工作，從而大大提高了本發(fā)明復合型人工肝支持系統(tǒng)的治療效果。
此外，如上所述，由于本發(fā)明的生物型人工肝裝置中的培養(yǎng)器是由透氣管制成的，在其中培養(yǎng)的外源性肝細胞所處的環(huán)境優(yōu)越，完全與正常人體中的環(huán)境相同，所以培養(yǎng)的外源性肝細胞的密度可以很大，活性也很高，而且所培養(yǎng)的肝細胞的活性時間可以超過8個小時，因而大大提高了本發(fā)明治療方法的療效。在下面描述的應(yīng)用本發(fā)明的復合型人工肝支持系統(tǒng)和方法的臨床治療病例中，將詳細介紹本發(fā)明的療效。
另外，在本發(fā)明方法的第一個步驟中，可以根據(jù)患者的不同病情和病因和血液中所含毒性物質(zhì)和有害物質(zhì)的具體情況，來決定采用血液/血漿的置換，還是血液/血漿的吸附，或者兩者兼用。
下面，參照附圖詳細描述本發(fā)明的復合型人工肝支持系統(tǒng)的實施例和采用本發(fā)明的方法進行臨床治療的病例。附圖中


圖1是本發(fā)明的復合型人工肝支持系統(tǒng)的一個典型實施例的示意圖；圖2是應(yīng)用本發(fā)明的復合型人工肝支持系統(tǒng)的使用方法進行臨床治療時，各個治療步驟的流程圖。
請參閱圖1，圖1表示本發(fā)明的復合型人工肝支持系統(tǒng)。圖1中，標號10表示血液/血漿置換和/或吸附裝置。標號11是用于分離患者的血漿，并將分離后的血漿排出去的血漿分離裝置。標號16是用于排出分離后的血漿的排出口。標號12是導入健康血漿的裝置，該裝置包括常用的低壓泵、閥門和管道在內(nèi)，用于將健康的血漿輸入血液/血漿置換和/或吸附裝置內(nèi)。標號16是將分離后的患者的血漿排到分離裝置外部去的排出口。標號15是一種三通閥，轉(zhuǎn)換該閥門的位置，可使與人體血管連通的管道或者與血液/血漿置換和/或吸附裝置相連，或者與生物型人工肝裝置相連。標號13是置換和/或吸附器，當用作置換器時，導入的健康血漿在此處與人體中的其他生物液體混合，當用作吸附器時，其中的吸附劑(例如活性碳、有涂覆層的活性碳、親和柱、離子交換樹脂等等)可吸附血液/血漿中的毒性物質(zhì)。當然，如果需要，也可以使它既起與健康血漿的混合作用，也起吸附血液中的毒性物質(zhì)的作用。
根據(jù)病情的要求，也可以不使用上述三通閥15，而采用管接頭，在治療的不同步驟中，分別與血液/血漿置換裝置或生物型人工肝裝置連接。
標號14所指的虛線所包括的范圍，是使血液/血漿置換裝置處于人體溫度(37℃)下的恒溫裝置的工作范圍，采用玻璃或絕熱材料把它包圍起來。這種恒溫裝置一般是自動控制的小型空調(diào)器，當環(huán)境溫度低于37℃時，它使裝置內(nèi)部的溫度升高到37℃，反之，則使裝置內(nèi)部的溫度降低到37℃。
以上所述的血液/血漿置換和/或吸附裝置是治療各種血液病時常用的裝置，應(yīng)用在本發(fā)明中時，其作用也基本上相同。
標號20表示本發(fā)明的生物型人工肝裝置。其中的標號21是物質(zhì)交換器，用于在患者的血液/血漿與外源性肝細胞之間進行諸如合成，解毒和生物轉(zhuǎn)化等反應(yīng)，對患者進行肝功能支持。標號211是一種集束纖維管，這種集束纖維管由半透膜制成，裝入物質(zhì)交換器21內(nèi)部后，患者的血液/血漿通過進口212進入該集束纖維管211的管腔內(nèi)部，而含有外源性肝細胞的培養(yǎng)液則通過進口214，進入物質(zhì)交換器內(nèi)，處于集束纖維管211的外部，從而兩者能通過半透膜進行各種生物反應(yīng)和中、小分子的物質(zhì)交換。經(jīng)過生物反應(yīng)和物質(zhì)交換后的血液/血漿由出口213流出物質(zhì)交換器，流回患者體內(nèi)，而經(jīng)過生物反應(yīng)和物質(zhì)交換的含有外源性肝細胞的培養(yǎng)液則通過出口215流出物質(zhì)交換器，回到培養(yǎng)器中。
標號22表示一個培養(yǎng)器，用于引入和培養(yǎng)外源性肝細胞，使得肝細胞能在培養(yǎng)液中達到所要求的密度和活性(一般為1.5×1010個肝細胞，活率大于80％)。標號221表示一根透氣管，含有外源性肝細胞的培養(yǎng)液在這根透氣管內(nèi)流動，而透氣管的周圍則是環(huán)境空氣。培養(yǎng)液不能滲透通過透氣管，但透氣管周圍的空氣卻能滲透通過透氣管進入透氣管的內(nèi)部，用以培養(yǎng)外源性肝細胞。由于肝細胞處于最優(yōu)化的大氣壓力下，而且空氣中的含氧量正好最適合于肝細胞的生存，所以，這種培養(yǎng)器不但不需要一整套供氧裝置和壓力調(diào)節(jié)裝置來向肝細胞供氧。這樣不但簡化了裝置的構(gòu)成，而且大大提高了肝細胞的密度和活性，在高密度下培養(yǎng)具有高度活性的肝細胞的時間可以超過8小時，從而提高了整套裝置的工作效能。
從培養(yǎng)液出口223輸出的含有肝細胞的培養(yǎng)液，經(jīng)過交換器中的培養(yǎng)液進口214進入物質(zhì)交換器內(nèi)；經(jīng)過物質(zhì)交換后的培養(yǎng)液，從交換器的培養(yǎng)液出口215流出，由培養(yǎng)器中的培養(yǎng)液進口222流入培養(yǎng)器中的透氣管221內(nèi)。標號26是用于向培養(yǎng)器內(nèi)補充外源性肝細胞和培養(yǎng)液的肝細胞源。
標號23表示用于使患者的血液/血漿在物質(zhì)交換器與人體循環(huán)系統(tǒng)之間進行循環(huán)的血液/血漿恒流裝置。這種恒流裝置包括裝在流通管道上的低壓泵、閥門、壓力調(diào)節(jié)裝置和流量調(diào)節(jié)裝置等部件，以便使血液/血漿處于受控制的壓力和流速下進行流動。
標號24表示用于使含有外源性肝細胞的培養(yǎng)液在物質(zhì)交換器與培養(yǎng)器之間進行循環(huán)的培養(yǎng)液恒流裝置。這種裝置也包括裝在流通管道上的低壓泵、閥門、壓力調(diào)節(jié)裝置和流量調(diào)節(jié)裝置等部件，以便使培養(yǎng)液處于受控制的壓力和流速下進行流動。
標號25表示使生物反應(yīng)器保持在人體溫度下的恒溫裝置。標號25所指的虛線所包括的范圍是恒溫器使生物反應(yīng)器處于人體溫度下的工作范圍。和血液/血漿的恒溫裝置一樣，它也是一種能自動控制的小型空調(diào)器。
以上這兩種恒流裝置和恒溫裝置都是治療血液病的醫(yī)療設(shè)備中常用的裝置。在公開的94192400.9號說明書中有比較詳細的描述。就不在這里詳細說明了。
請參閱圖2，圖2是應(yīng)用本發(fā)明的復合型人工肝支持系統(tǒng)的使用方法進行臨床治療時各個步驟的流程圖。
在圖2的步驟S1中，利用本發(fā)明的血液/血漿置換和/或吸附裝置對患者血液/血漿進行置換和/或吸附，以便清除患者血液/血漿中大部分毒性物質(zhì)和有害的化學物質(zhì)。當進行血液/血漿的置換時，要將從患者的血液中分離出來的廢血漿排除掉，加入新鮮的健康血漿。當進行吸附時，可使用活性碳、親和柱或離子交換樹脂等吸附材料?；蛘?，根據(jù)患者的病情，也可以既進行置換，也進行吸附。這一步驟的治療時間一般為2小時左右。
在圖2的步驟S2中，向本發(fā)明的生物型人工肝裝置中的培養(yǎng)器加入含有外源性肝細胞的培養(yǎng)液，并在人體溫度和大氣壓力及含氧狀態(tài)下培養(yǎng)物外源性肝細胞。所培養(yǎng)的外源性肝細胞的總量應(yīng)達到1.5×1010個以上，其中的活性細胞應(yīng)高于80％。本發(fā)明中所使用的培養(yǎng)器是由透氣管構(gòu)成的，如上所述，這種透氣管能為外源性肝細胞提供最佳的生活環(huán)境。本發(fā)明所使用的培養(yǎng)液中應(yīng)該含有能維持肝細胞活力的營養(yǎng)物質(zhì)和附加成份。這種培養(yǎng)液是本發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域公知的，能在市面上購買到。而且，根據(jù)所培養(yǎng)的肝細胞種類的需要，還可以加入其他的補充的營養(yǎng)物質(zhì)。本發(fā)明中所使用的外源性肝細胞，主要是豬肝細胞。當然，也可以使用其他動物的肝細胞，但根據(jù)發(fā)明者的經(jīng)驗，以豬肝細胞為佳。
在圖2的步驟S3-1中，利用本發(fā)明生物型人工肝裝置中的血液/血漿恒流裝置，將經(jīng)過置換和/或吸附的患者的血液/血漿，輸入上述生物型人工肝裝置中的物質(zhì)交換器的用半透膜制成的集束纖維管管腔內(nèi)部，并通過連接管道和恒流裝置的各種部件，使它在物質(zhì)交換器的集束纖維管管腔與患者的人體之間以適當?shù)牧魉龠M行循環(huán)。
在圖2的步驟S3-2中，利用本發(fā)明生物型人工肝裝置中的培養(yǎng)液恒流裝置，使得在步驟S2中培養(yǎng)的含有肝細胞的培養(yǎng)液在上述培養(yǎng)器的透氣管管腔內(nèi)部與物質(zhì)交換器的集束纖維管管腔外部之間以適當?shù)牧魉龠M行循環(huán)。
在圖2的步驟S3-1和S3-2的基礎(chǔ)上，即，在血液/血漿與培養(yǎng)液都在恒流裝置的控制下進行正常循環(huán)的基礎(chǔ)上，在圖2的步驟4中，流過集束纖維管管腔內(nèi)部的患者的血液/血漿便透過管壁與流過集束纖維管管腔外部的培養(yǎng)液中的外源性肝細胞進行中、小分子的物質(zhì)交換，以完成合成、代謝和生物轉(zhuǎn)化等肝臟功能，即，完成治療疾病的功能。
下面，通過幾個臨床病例詳細介紹應(yīng)用本發(fā)明的復合型人工肝支持系統(tǒng)進行治療的方法的過程，以及采用這種方法治療所獲得的效果。
病例1女性患者，50歲，患梗阻性黃疸、肝門部膽管癌且已向肝左葉轉(zhuǎn)移。曾施行肝門部膽管癌切除和肝左葉切除。術(shù)后第一天，患者出現(xiàn)少尿、無尿、腹脹、嗜睡等癥狀；血液檢查結(jié)果為ALT 3724U/L、AST4053U/L、TB 412μmol/L、DB 257μmol/L、Cr 652μmol/L、BUN41μmol/L。診斷為急性肝腎綜合癥。經(jīng)過兩次血液過濾治療，患者仍血氨升高，嗜睡，呈肝性腦病。
2000年1月25日，肝切除術(shù)后第七天，用本發(fā)明復合型人工肝支持系統(tǒng)及使用方法進行治療。治療的過程如下首先用本發(fā)明的復合型人工肝支持系統(tǒng)中的血液/血漿置換(吸附)裝置對患者的血漿進行2小時的吸附治療，使患者的血氨從134μmol/L下降到98μmol/L，而且ALT、AST、TB、DB、BUN和Cr等也略有降低然后，在本發(fā)明的復合型人工肝支持系統(tǒng)中的培養(yǎng)器中，對分離后獲得的活率大于80％，總數(shù)為1.5×1010的新鮮中國實驗用小型豬肝細胞，在37℃的恒溫下，用培養(yǎng)液進行培養(yǎng)，并通過本發(fā)明中的培養(yǎng)液恒流裝置使其在本發(fā)明的生物反應(yīng)器中的培養(yǎng)器的透氣管與物質(zhì)交換器中的集束纖維管外部空間之間進行循環(huán)。
同時借助于本發(fā)明中的血液恒流裝置，使患者的血液在其人體的循環(huán)系統(tǒng)的靜脈與本發(fā)明的生物反應(yīng)器中的集束纖維管的內(nèi)腔之間進行循環(huán)。
在治療中間，患者的血壓、心率和呼吸平穩(wěn)，未訴不適。在用上述步驟治療4小時之后，對患者的血液的各種指標進行檢測。檢測的結(jié)果血氨明顯降低，從98μmol/L降低到45μmol/L，TB、DB、BUN的變化不大，AST、Cr升高。
治療后的第一天，患者神志恢復清醒，血氨處于正常水平，ALT略升高，AST則比治療過程中的明顯降低，但DB明顯升高，仍少尿。
治療后的第二天，再次用本發(fā)明的血液/血漿置換(吸附)裝置進行血液過濾治療。到了第三天，患者的肝功能便恢復正常。但腎功能仍衰竭。后患者因經(jīng)濟原因要求停止治療。
在上述治療過程中，還每小時從復合型人工肝支持系統(tǒng)的培養(yǎng)器中取出肝細胞，用胎盤藍染色法測定外源性豬肝細胞的總數(shù)和存活率。測定結(jié)果為，當總數(shù)為1.5×1010時，在8個小時之內(nèi)存活率均大于80％。
本病例表明，先采用血液/血漿置換(吸附)裝置進行置換或吸附，再用生物型人工肝裝置對血液/血漿進行治療，可防止血液循環(huán)管道內(nèi)出現(xiàn)凝血，并且能減少肝衰竭患者血液中的毒性物質(zhì)。采用豬肝細胞作為外源性肝細胞對患者血液/血漿進行治療，可明顯降低患者的血氨、TB、DB等指標，有助于改善肝性腦病患者的神志。在治療中，AST的升高與生物型人工肝裝置中死亡的豬肝細胞有關(guān)，而Cr的升高，可能是因裝置中豬肝細胞對氨類物質(zhì)進行了生物轉(zhuǎn)化，但衰竭的腎功能卻不能使其及時排出而造成的。
病例2男性患者，32歲。患慢性重型乙型病毒性肝炎，肝功能失調(diào)。先前曾經(jīng)過藥物治療及8次血漿置換(每次2500-3000ml)，但患者干功能繼續(xù)惡化，黃疸加深，腹水增多，尿量少，腎功能受損，精神萎靡。查血結(jié)果，血氨正常，酶疸分離，凝血功能障礙。
2000年8月25日開始用本發(fā)明的復合型人工肝支持系統(tǒng)即方法進行治療，治療過程如下首先用本發(fā)明的復合型人工肝支持系統(tǒng)中的血液/血漿置換(吸附)裝置對患者的血漿進行2小時的吸附治療，但患者血液中的TB、DB等無明顯改善。
隨后，用本發(fā)明的復合型人工肝支持系統(tǒng)中的生物型人工肝裝置進行治療。所用的外源性肝細胞的活率和密度與病例1相同。經(jīng)2小時治療后，患者血漿中的TB、DB、AST略有降低，CH較治療前升高。經(jīng)4小時治療后，ALT、AST即降低到正常水平，TB、DB進一步降低；CH、Alb較治療前升高，PEP中的γ％明顯升高。在用生物型人工肝裝置進行治療的過程中，患者的血壓、心率和呼吸平穩(wěn)，伸神志由嗜睡轉(zhuǎn)為清醒，主動交談，要求飲水、進食，未訴不適。治療后，患者就能自行走出治療室，安全返回病房。
治療后第一天，尿量增加300ml，AST、TB、DB升高。從治療后的第一天到第七天，內(nèi)，患者自訴精神明顯好轉(zhuǎn)，腹脹減輕，食欲好轉(zhuǎn)，可下地活動。但到治療后的第20天，TB、DB進一步升高，CH、Alb低于正常值，TP恢復到正常值，說明患者仍處于慢性肝功能喪失代償期。后來，繼續(xù)用藥物進行治療，維持5個月后，患者因經(jīng)濟問題出院。
本病例表明，對慢性肝功能喪失代償?shù)幕颊?，采用本發(fā)明的復合型人工肝支持系統(tǒng)和方法進行治療，也能明顯降低血漿中的TB、DB水平，取得相當明顯的療效。但，由于患者的肝臟再生和儲備能力太差，治療的效果只能維持比較短的時間。如需長期維持治療效果，只要經(jīng)濟條件許可，可以有規(guī)律地用本發(fā)明的方法進行治療。
病例3女性患者，43歲?；技毙灾匕Y病毒性肝炎，癥狀為暴發(fā)性肝衰竭，肝性腦病，肝昏迷IV度。在用本發(fā)明的方法治療前9天，出現(xiàn)了納差，尿黃，治療前2天，出現(xiàn)嗜睡，神志不清，呼之不應(yīng)，髁陣攣(+)，肝濁音界縮小。血檢結(jié)果，ALT、AST、TB、DB、ALP明顯升高，PTA明顯降低；血常規(guī)WBC＝16.6×109/L，N＝71.8％，L＝28.3％。治療前一天，仍肝昏迷IV度，髁陣攣(+)，體溫39℃，出現(xiàn)躁動。B超報告為彌漫性肝損害，肝左葉厚5.9cm，長4.5cm，右葉斜徑11.9cm。其間，各種保肝，支持，抗感染，激素、脫水等等治療均未見效，且曾進行一次小搶救。
2001年1月11日11時開始，用本發(fā)明的復合型人工肝支持系及其使用方法進行治療。首先進行血漿置換，共兩次，第一次1立升，第二次2.5立升。檢查患者血液，ALT、AST、TB、DB、ALP明顯降低。從14時40分開始用本發(fā)明的復合型人工肝支持系統(tǒng)的生物型人工肝裝置進行治療。所用的外源性肝細胞的活率和密度與病例1相同。經(jīng)治療4小時后，檢查患者血液，ALT、ALP、TP繼續(xù)降低，TB、DB略有升高，AST明顯升高。
治療后第一天(1月12日)，患者仍有淺昏迷。血檢結(jié)果PTA明顯升高(21.56)，肝肺濁三個肋間，肢體遠端腫脹。給予白蛋白。
治療后第二天(1月13日)，患者想進食，呼之能應(yīng)，能回答簡單問題，認知力和定向力稍有恢復，但仍嗜睡。未見髁陣攣。查血，ALT、AST、ALP較治療前明顯降低，PTA升高到29.63％，WBC＝19.0×109/L。
治療后第三天(1月14日)，患者意識清楚，能進食，髁陣攣(—)。
治療后第四天(1月15日)，患者訴饑餓，神志已清楚，計算力，定向力恢復正常。感染控制好(WBC＝12.1×109/L)。
治療后第六天(1月17日)，患者基本恢復正常，查血結(jié)果為PTA升高到49.9％，其他同前。
治療后第八天(1月18日)，患者出院。
三周后對患者進行了隨訪，發(fā)現(xiàn)患者一般情況良好，未復發(fā)。
本病例表明，本發(fā)明的復合型人工肝支持系統(tǒng)及其使用方法對于急性暴發(fā)性肝衰竭患者，肝性腦病患者，具有極好的治療效果，能很快使患者的神志恢復清醒。這主要是因為通過解毒和暫時的肝功能替代，為患者衰竭的肝臟功能的代償和肝臟的再生和修復贏得了時間，從而挽救了患者的生命。在治療時發(fā)生的AST水平暫時的升高，根據(jù)分析，可能是死亡的外源性豬肝細胞釋放了AST所造成的。綜上所述，通過這些病例可以看到，本發(fā)明的復合型人工肝支持系統(tǒng)及其使用方法，由于其綜合了治療血液病的最先進的技術(shù)，先進行血液/血漿的置換或吸附，減少了患者血液中的毒性物質(zhì)，然后再用生物型人工肝裝置進行治療，有利于外源性肝細胞(在本發(fā)明中采用的是豬肝細胞)的存活和更好地發(fā)揮其代替肝臟的作用，而且采用了透氣管作為外源性肝細胞的培養(yǎng)器的容器，能大幅度提高外源性肝細胞的密度和存活時間，所以，無論對于急性或是慢性的肝功能衰竭的患者，都具有突出的治療效果，它在對血液/血漿進行解毒之后，能利用外源性肝細胞對人體的肝臟進行實質(zhì)性的支持，使患者暫時獲得良好的肝臟的合成、代謝等功能，對于急性肝病患者而言，能為患者自身的肝臟恢復功能贏得時機；對于慢性肝病患者，雖然患者本身的肝臟功能已無法恢復，也能為其等待肝臟的移植爭取時間。
權(quán)利要求
1.一種復合型人工肝支持系統(tǒng)可由以下各部分組成A 用于清除血液/血漿中的毒性物質(zhì)和芳香族氨基酸、酚之類的有害物質(zhì)的血液/血漿置換和/或吸附裝置，該裝置包括下列各部分①.用于分離患者的血漿并將分離后的血漿排出的血漿分離裝置；②.包括泵、閥門和管道在內(nèi)的健康血漿導入裝置；③.使上述血液/血漿置換和/或吸附裝置處于人體溫度下的恒溫裝置；B生物型人工肝裝置，該裝置包括下列各部分①.一個生物反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括下列各部分(1)一個物質(zhì)交換器，該物質(zhì)交換器中有用于讓患者的血液/血漿出入的進口和出口；用于讓含有外源性肝細胞的培養(yǎng)液出入的進口和出口；用于加入含有新鮮的外源性肝細胞的培養(yǎng)液的進口；以及由半透膜制成的集束纖維管，該集束纖維管用于把上述患者的血液/血漿與含有外源性肝細胞的培養(yǎng)液隔離開來，但在兩者之間卻能進行中、小分子的物質(zhì)交換；(2)一個用于引入和培養(yǎng)活性外源性肝細胞的培養(yǎng)器，該培養(yǎng)器中有一根容納培養(yǎng)基的透氣管，該透氣管周圍的大氣能滲透通過這根透氣管；在該透氣管上有一個與上述物質(zhì)交換器中的含有外源性肝細胞的培養(yǎng)液出口連通的含有外源性肝細胞的培養(yǎng)液進口；一個與上述物質(zhì)交換器中的培養(yǎng)液進口連通的含有外源性肝細胞的培養(yǎng)液出口；②.一個用于使患者的血液/血漿在上述物質(zhì)交換器與人體循環(huán)系統(tǒng)之間進行循環(huán)的血液/血漿恒流裝置；③.一個用于使含有外源性肝細胞的培養(yǎng)液在上述物質(zhì)交換器與培養(yǎng)器之間進行循環(huán)的培養(yǎng)液恒流裝置；以及④.一個用于使該生物反應(yīng)器保持在人體溫度下的恒溫裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的復合型人工肝支持系統(tǒng)，其特征在于，上述血液/血漿恒流裝置包括裝在流通管道上的低壓泵、閥門、壓力調(diào)節(jié)裝置和流量調(diào)節(jié)裝置等部件。
3.如權(quán)利要求1所述的復合型人工肝支持系統(tǒng)，其特征在于，上述培養(yǎng)液恒流裝置包括裝在流通管道上的低壓泵、閥門、壓力調(diào)節(jié)裝置和流量調(diào)節(jié)裝置等部件。
4.如權(quán)利要求1所述的復合型人工肝支持系統(tǒng)，其特征在于，上述血液/血漿置換和/或吸附裝置的恒溫裝置，以及上述生物反應(yīng)器中的恒溫裝置都是一種小型的，能自動控制所設(shè)定的溫度的空調(diào)器。
5.一種使用上述權(quán)利要求中任何意想中所述的復合型人工肝支持系統(tǒng)的方法，它由下列各步驟組成①使患者的血液/血漿在本發(fā)明的復合型人工肝支持系統(tǒng)中的血液/血漿置換(或吸附)裝置中進行置換(或吸附)，以便清除掉患者的血液/血漿中的大部分大分子毒性物質(zhì)和有害的化學物質(zhì)；②通過本發(fā)明的生物型人工肝裝置中的培養(yǎng)器的培養(yǎng)液進口加入含有外源性肝細胞的培養(yǎng)液，在人體溫度(37℃)和大氣壓力及含氧狀態(tài)下培養(yǎng)外源性肝細胞；③用本發(fā)明的生物型人工肝裝置中的血液/血漿恒流裝置，通過上述生物反應(yīng)器中的血液/血漿進口，把經(jīng)過置換(或吸附)之后的患者的血液/血漿，輸入上述生物反應(yīng)器的物質(zhì)交換裝置內(nèi)，同時，用本發(fā)明的生物型人工肝裝置中的培養(yǎng)液恒流裝置，將培養(yǎng)器中含有足夠數(shù)量的新鮮外源性肝細胞的培養(yǎng)液，通過上述生物反應(yīng)器中的培養(yǎng)液進口，輸入生物反應(yīng)器內(nèi)，使得上述患者的血液/血漿與上述培養(yǎng)液通過由半透膜制成的集束纖維管進行中、小分子物質(zhì)交換，完成合成、代謝、生物轉(zhuǎn)化等肝臟功能，然后，把經(jīng)過物質(zhì)交換完成了肝臟功能的培養(yǎng)液通過生物反應(yīng)器中的培養(yǎng)液出口，用培養(yǎng)液恒流裝置將其輸送到培養(yǎng)器內(nèi)，而經(jīng)過物質(zhì)交換后的患者的血液/血漿則通過生物反應(yīng)器中的血液/血漿出口，用血液/血漿恒流裝置將其送回人體的循環(huán)系統(tǒng)中。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在上述培養(yǎng)外源性肝細胞的步驟中，所培養(yǎng)的肝細胞是豬肝細胞，所培養(yǎng)的細胞數(shù)量為1.5×1010個肝細胞，細胞的活率大于80％。
全文摘要
本發(fā)明涉及復合型人工肝支持系統(tǒng),及其使用方法。該復合型人工肝支持系統(tǒng)包括清除血液/血漿中的毒性物質(zhì)和有害物質(zhì)的血液/血漿置換(或吸附)裝置和生物型人工肝裝置。前者包括:用于分離患者的血漿并將分離后的血漿排出的血漿分離裝置;有泵、閥門和管道的健康血漿導入裝置;以及使上述血液/血漿置換(吸附)裝置處于人體溫度下的恒溫裝置。后者包括:由培養(yǎng)器和物質(zhì)交換器組成的生物反應(yīng)器;血液/血漿恒流裝置;培養(yǎng)液恒流裝置和恒溫裝置。本發(fā)明的方法包括下列步驟:對患者的血液/血漿進行解毒的步驟;培養(yǎng)外源性肝細胞的步驟;以及利用外源性肝細胞起合成、代謝和物質(zhì)交換等肝臟功能作用的步驟。
文檔編號A61M1/36GK1383898SQ01115670
公開日2002年12月11日 申請日期2001年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月28日
發(fā)明者薛毅瓏 申請人:細胞生物技術(shù)有限公司