專利名稱：復(fù)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(fù)合型人工肝支持系統(tǒng)，更詳細(xì)的說，涉及一種用于能在較長(zhǎng)時(shí)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(fù)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(shí)間的復(fù)合型人工肝支持系統(tǒng)。此外，本發(fā)明還涉及上述復(fù)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(dá)70～90％。對(duì)于這種疾病，目前使用的治療手段大致有時(shí)下幾種。
1.藥物治療 長(zhǎng)期的臨床經(jīng)驗(yàn)證明，對(duì)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(fù)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(jìn)行血液/血漿灌流或置換等手段，除去學(xué)業(yè)中的毒性物質(zhì)和芳香族氨基酸、酚等化學(xué)物質(zhì)，以減輕肝臟的負(fù)擔(dān)，期待患者逐漸恢復(fù)自身肝細(xì)胞的代償功能。這種治療方法對(duì)于肝臟組織損傷程度較輕的患者有較好的治療效果，但對(duì)于肝臟組織損傷程度嚴(yán)重的患者，就不能使其肝臟組織恢復(fù)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(xì)胞，同時(shí)使肝功能衰竭患者的血液/血漿通過這個(gè)生物反應(yīng)器進(jìn)行循環(huán)，在血液/血漿的循環(huán)過程中通過一種半透膜進(jìn)行中、小分子的物質(zhì)交換，用外源性肝細(xì)胞進(jìn)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(shí)間內(nèi)維持肝功能衰竭患者存活，為肝功能衰竭患者的進(jìn)一步治療(例如，肝移植)贏得時(shí)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(xì)胞的合成、解毒和生物轉(zhuǎn)化等過程需要比較長(zhǎng)的治療時(shí)間才能見到效果，對(duì)于危重患者來說，不能在短時(shí)間內(nèi)改善其血液/血漿的質(zhì)量，可能導(dǎo)致人體中其他器官和系統(tǒng)的并發(fā)癥，會(huì)延誤和影響對(duì)患者的及時(shí)治療。
在申請(qǐng)?zhí)枮?4192400.9的中國(guó)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(qǐng)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(xì)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(kuò)散到培養(yǎng)液中，由外源性肝細(xì)胞進(jìn)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(shí)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(diǎn)。
首先，為了維持生物反應(yīng)器中的外源性肝細(xì)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(fù)雜化了，從而會(huì)提高它的制造成本，降低它這種裝置使用時(shí)的可靠性。更重要的是，生物反應(yīng)器中的培養(yǎng)液中對(duì)于肝細(xì)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(xì)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(xì)胞的活性和存活時(shí)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(shí)施的方法和借助于外源性肝細(xì)胞來補(bǔ)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(dāng)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(shí)，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(shí)機(jī)。
而且，更重要的是，在上述專利申請(qǐng)中，只列舉了測(cè)試動(dòng)物肝細(xì)胞在生物反應(yīng)器中存活的時(shí)間和反應(yīng)效果的一些試驗(yàn)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(shí)際臨床效果。在醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中，在試驗(yàn)室內(nèi)對(duì)動(dòng)物肝細(xì)胞進(jìn)行測(cè)試與對(duì)患者進(jìn)行臨床治療這兩者之間的差距是很大的，從試驗(yàn)室測(cè)試到臨床應(yīng)用，這中間還需要做大量的中間試驗(yàn)和進(jìn)行創(chuàng)造性的勞動(dòng)。
然而，在94192400.9號(hào)發(fā)明專利申請(qǐng)中，詳細(xì)描述了生物型人工肝裝置，以及使用這種裝置時(shí)的許多技術(shù)細(xì)節(jié)，這些細(xì)節(jié)對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，具有參考價(jià)值，因此，可以作為本申請(qǐng)的最接近的參考文獻(xiàn)。
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(fù)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(xì)胞的培養(yǎng)液的含氧量和氧氣的分壓最適合肝細(xì)胞的生長(zhǎng)，因而能進(jìn)行高密度的培養(yǎng)，當(dāng)用于治療各種類型的急、慢性肝功能衰竭病癥時(shí)，能大大提高治愈率和患者的存活時(shí)間。此外，這種系統(tǒng)中的生物反應(yīng)器的構(gòu)成簡(jiǎn)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(gè)目的是提供一種使用上述復(fù)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(fù)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(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的復(fù)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(dǎo)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(gè)生物反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括下列各部分(1)一個(gè)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(gè)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(jìn)口和出口；用于讓含有外源性肝細(xì)胞的培養(yǎng)液出入的進(jìn)口和出口；用于加入含有新鮮的外源性肝細(xì)胞的培養(yǎng)液的進(jìn)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(xì)胞的培養(yǎng)液隔離開來，但在兩者之間卻能進(jìn)行中、小分子的物質(zhì)交換；(2)一個(gè)用于引入和培養(yǎng)活性外源性肝細(xì)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(gè)與上述物質(zhì)交換器中的含有外源性肝細(xì)胞的培養(yǎng)液出口連通的含有外源性肝細(xì)胞的培養(yǎng)液進(jìn)口；一個(gè)與上述物質(zhì)交換器中的培養(yǎng)液進(jìn)口連通的含有外源性肝細(xì)胞的培養(yǎng)液出口；2.一個(gè)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(jìn)行循環(huán)的血液/血漿恒流裝置；3.一個(gè)用于使含有外源性肝細(xì)胞的培養(yǎng)液在上述物質(zhì)交換器與培養(yǎng)器之間進(jìn)行循環(huán)的培養(yǎng)液恒流裝置；以及4.一個(gè)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(bǔ)充培養(yǎng)液中消耗掉的氧氣，而且，所補(bǔ)充的大氣中的氧氣的分壓和含量最適合于細(xì)胞的生長(zhǎng)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(jiǎn)化了設(shè)備，降低了制造費(fèi)用，而且大大提高了外源性肝細(xì)胞的活性和在培養(yǎng)液培養(yǎng)的外源性肝細(xì)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(fù)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(fù)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(jìn)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(xué)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(jìn)口加入含有外源性肝細(xì)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(jìn)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(shí)，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(xì)胞的培養(yǎng)液，通過上述生物反應(yīng)器中的培養(yǎng)液進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(xì)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(xì)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(fù)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(xì)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(xì)胞的密度可以很大，活性也很高，而且所培養(yǎng)的肝細(xì)胞的活性時(shí)間可以超過8個(gè)小時(shí)，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(fù)合型人工肝支持系統(tǒng)和方法的臨床治療病例中，將詳細(xì)介紹本發(fā)明的療效。
另外，在本發(fā)明方法的第一個(gè)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(xì)描述本發(fā)明的復(fù)合型人工肝支持系統(tǒng)的實(shí)施例和采用本發(fā)明的方法進(jìn)行臨床治療的病例。附圖中


圖1是本發(fā)明的復(fù)合型人工肝支持系統(tǒng)的一個(gè)典型實(shí)施例的示意圖；圖2是應(yīng)用本發(fā)明的復(fù)合型人工肝支持系統(tǒng)的使用方法進(jìn)行臨床治療時(shí)，各個(gè)治療步驟的流程圖。
請(qǐng)參閱圖1，圖1表示本發(fā)明的復(fù)合型人工肝支持系統(tǒng)。圖1中，標(biāo)號(hào)10表示血液/血漿置換和/或吸附裝置。標(biāo)號(hào)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(biāo)號(hào)16是用于排出分離后的血漿的排出口。標(biāo)號(hào)12是導(dǎo)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(biāo)號(hào)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(biāo)號(hào)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(biāo)號(hào)13是置換和/或吸附器，當(dāng)用作置換器時(shí)，導(dǎo)入的健康血漿在此處與人體中的其他生物液體混合，當(dāng)用作吸附器時(shí)，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(dāng)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(biāo)號(hào)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(dòng)控制的小型空調(diào)器，當(dāng)環(huán)境溫度低于37℃時(shí)，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(shí)常用的裝置，應(yīng)用在本發(fā)明中時(shí)，其作用也基本上相同。
標(biāo)號(hào)20表示本發(fā)明的生物型人工肝裝置。其中的標(biāo)號(hào)21是物質(zhì)交換器，用于在患者的血液/血漿與外源性肝細(xì)胞之間進(jìn)行諸如合成，解毒和生物轉(zhuǎn)化等反應(yīng)，對(duì)患者進(jìn)行肝功能支持。標(biāo)號(hào)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(jìn)口212進(jìn)入該集束纖維管211的管腔內(nèi)部，而含有外源性肝細(xì)胞的培養(yǎng)液則通過進(jìn)口214，進(jìn)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(jìn)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(xì)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(biāo)號(hào)22表示一個(gè)培養(yǎng)器，用于引入和培養(yǎng)外源性肝細(xì)胞，使得肝細(xì)胞能在培養(yǎng)液中達(dá)到所要求的密度和活性(一般為1.5×1010個(gè)肝細(xì)胞，活率大于80％)。標(biāo)號(hào)221表示一根透氣管，含有外源性肝細(xì)胞的培養(yǎng)液在這根透氣管內(nèi)流動(dòng)，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(jìn)入透氣管的內(nèi)部，用以培養(yǎng)外源性肝細(xì)胞。由于肝細(xì)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(xì)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(xì)胞供氧。這樣不但簡(jiǎn)化了裝置的構(gòu)成，而且大大提高了肝細(xì)胞的密度和活性，在高密度下培養(yǎng)具有高度活性的肝細(xì)胞的時(shí)間可以超過8小時(shí)，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(xì)胞的培養(yǎng)液，經(jīng)過交換器中的培養(yǎng)液進(jìn)口214進(jìn)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(jìn)口222流入培養(yǎng)器中的透氣管221內(nèi)。標(biāo)號(hào)26是用于向培養(yǎng)器內(nèi)補(bǔ)充外源性肝細(xì)胞和培養(yǎng)液的肝細(xì)胞源。
標(biāo)號(hào)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(jìn)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(jìn)行流動(dòng)。
標(biāo)號(hào)24表示用于使含有外源性肝細(xì)胞的培養(yǎng)液在物質(zhì)交換器與培養(yǎng)器之間進(jìn)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(jìn)行流動(dòng)。
標(biāo)號(hào)25表示使生物反應(yīng)器保持在人體溫度下的恒溫裝置。標(biāo)號(hào)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(dòng)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(hào)說明書中有比較詳細(xì)的描述。就不在這里詳細(xì)說明了。
請(qǐng)參閱圖2，圖2是應(yīng)用本發(fā)明的復(fù)合型人工肝支持系統(tǒng)的使用方法進(jìn)行臨床治療時(shí)各個(gè)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(duì)患者血液/血漿進(jìn)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(xué)物質(zhì)。當(dāng)進(jìn)行血液/血漿的置換時(shí)，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(dāng)進(jìn)行吸附時(shí)，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(jìn)行置換，也進(jìn)行吸附。這一步驟的治療時(shí)間一般為2小時(shí)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(xì)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(xì)胞。所培養(yǎng)的外源性肝細(xì)胞的總量應(yīng)達(dá)到1.5×1010個(gè)以上，其中的活性細(xì)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(xì)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(xì)胞活力的營(yíng)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(gòu)買到。而且，根據(jù)所培養(yǎng)的肝細(xì)胞種類的需要，還可以加入其他的補(bǔ)充的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。本發(fā)明中所使用的外源性肝細(xì)胞，主要是豬肝細(xì)胞。當(dāng)然，也可以使用其他動(dòng)物的肝細(xì)胞，但根據(jù)發(fā)明者的經(jīng)驗(yàn)，以豬肝細(xì)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(dāng)?shù)牧魉龠M(jìn)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(xì)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(dāng)?shù)牧魉龠M(jìn)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(jìn)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(xì)胞進(jìn)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(gè)臨床病例詳細(xì)介紹應(yīng)用本發(fā)明的復(fù)合型人工肝支持系統(tǒng)進(jìn)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(fù)合型人工肝支持系統(tǒng)及使用方法進(jìn)行治療。治療的過程如下首先用本發(fā)明的復(fù)合型人工肝支持系統(tǒng)中的血液/血漿置換(吸附)裝置對(duì)患者的血漿進(jìn)行2小時(shí)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(fù)合型人工肝支持系統(tǒng)中的培養(yǎng)器中，對(duì)分離后獲得的活率大于80％，總數(shù)為1.5×1010的新鮮中國(guó)實(shí)驗(yàn)用小型豬肝細(xì)胞，在37℃的恒溫下，用培養(yǎng)液進(jìn)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(jìn)行循環(huán)。
同時(shí)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(jìn)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(shí)之后，對(duì)患者的血液的各種指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)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(fù)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(jìn)行血液過濾治療。到了第三天，患者的肝功能便恢復(fù)正常。但腎功能仍衰竭。后患者因經(jīng)濟(jì)原因要求停止治療。
在上述治療過程中，還每小時(shí)從復(fù)合型人工肝支持系統(tǒng)的培養(yǎng)器中取出肝細(xì)胞，用胎盤藍(lán)染色法測(cè)定外源性豬肝細(xì)胞的總數(shù)和存活率。測(cè)定結(jié)果為，當(dāng)總數(shù)為1.5×1010時(shí)，在8個(gè)小時(shí)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(jìn)行置換或吸附，再用生物型人工肝裝置對(duì)血液/血漿進(jìn)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(xì)胞作為外源性肝細(xì)胞對(duì)患者血液/血漿進(jìn)行治療，可明顯降低患者的血氨、TB、DB等指標(biāo)，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(xì)胞有關(guān)，而Cr的升高，可能是因裝置中豬肝細(xì)胞對(duì)氨類物質(zhì)進(jìn)行了生物轉(zhuǎn)化，但衰竭的腎功能卻不能使其及時(shí)排出而造成的。
病例2男性患者，32歲?；悸灾匦鸵倚筒《拘愿窝?，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(fù)合型人工肝支持系統(tǒng)即方法進(jìn)行治療，治療過程如下首先用本發(fā)明的復(fù)合型人工肝支持系統(tǒng)中的血液/血漿置換(吸附)裝置對(duì)患者的血漿進(jìn)行2小時(shí)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(fù)合型人工肝支持系統(tǒng)中的生物型人工肝裝置進(jìn)行治療。所用的外源性肝細(xì)胞的活率和密度與病例1相同。經(jīng)2小時(shí)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(shí)治療后，ALT、AST即降低到正常水平，TB、DB進(jìn)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(jìn)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(dòng)交談，要求飲水、進(jìn)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(dòng)。但到治療后的第20天，TB、DB進(jìn)一步升高，CH、Alb低于正常值，TP恢復(fù)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(jìn)行治療，維持5個(gè)月后，患者因經(jīng)濟(jì)問題出院。
本病例表明，對(duì)慢性肝功能喪失代償?shù)幕颊?，采用本發(fā)明的復(fù)合型人工肝支持系統(tǒng)和方法進(jìn)行治療，也能明顯降低血漿中的TB、DB水平，取得相當(dāng)明顯的療效。但，由于患者的肝臟再生和儲(chǔ)備能力太差，治療的效果只能維持比較短的時(shí)間。如需長(zhǎng)期維持治療效果，只要經(jīng)濟(jì)條件許可，可以有規(guī)律地用本發(fā)明的方法進(jìn)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(dòng)。B超報(bào)告為彌漫性肝損害，肝左葉厚5.9cm，長(zhǎng)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(jìn)行一次小搶救。
2001年1月11日11時(shí)開始，用本發(fā)明的復(fù)合型人工肝支持系及其使用方法進(jìn)行治療。首先進(jìn)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(shí)40分開始用本發(fā)明的復(fù)合型人工肝支持系統(tǒng)的生物型人工肝裝置進(jìn)行治療。所用的外源性肝細(xì)胞的活率和密度與病例1相同。經(jīng)治療4小時(shí)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(gè)肋間，肢體遠(yuǎn)端腫脹。給予白蛋白。
治療后第二天(1月13日)，患者想進(jìn)食，呼之能應(yīng)，能回答簡(jiǎn)單問題，認(rèn)知力和定向力稍有恢復(fù)，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(shí)清楚，能進(jìn)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(jì)算力，定向力恢復(fù)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(fù)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(duì)患者進(jìn)行了隨訪，發(fā)現(xiàn)患者一般情況良好，未復(fù)發(fā)。
本病例表明，本發(fā)明的復(fù)合型人工肝支持系統(tǒng)及其使用方法對(duì)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(fù)清醒。這主要是因?yàn)橥ㄟ^解毒和暫時(shí)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(fù)贏得了時(shí)間，從而挽救了患者的生命。在治療時(shí)發(fā)生的AST水平暫時(shí)的升高，根據(jù)分析，可能是死亡的外源性豬肝細(xì)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(fù)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(jìn)的技術(shù)，先進(jìn)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(jìn)行治療，有利于外源性肝細(xì)胞(在本發(fā)明中采用的是豬肝細(xì)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(xì)胞的培養(yǎng)器的容器，能大幅度提高外源性肝細(xì)胞的密度和存活時(shí)間，所以，無論對(duì)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(duì)血液/血漿進(jìn)行解毒之后，能利用外源性肝細(xì)胞對(duì)人體的肝臟進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的支持，使患者暫時(shí)獲得良好的肝臟的合成、代謝等功能，對(duì)于急性肝病患者而言，能為患者自身的肝臟恢復(fù)功能贏得時(shí)機(jī)；對(duì)于慢性肝病患者，雖然患者本身的肝臟功能已無法恢復(fù)，也能為其等待肝臟的移植爭(zhēng)取時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)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(dǎo)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(gè)生物反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括下列各部分(1)一個(gè)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(jìn)口和出口；用于讓含有外源性肝細(xì)胞的培養(yǎng)液出入的進(jìn)口和出口；用于加入含有新鮮的外源性肝細(xì)胞的培養(yǎng)液的進(jìn)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(xì)胞的培養(yǎng)液隔離開來，但在兩者之間卻能進(jìn)行中、小分子的物質(zhì)交換；(2)一個(gè)用于引入和培養(yǎng)活性外源性肝細(xì)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(gè)與上述物質(zhì)交換器中的含有外源性肝細(xì)胞的培養(yǎng)液出口連通的含有外源性肝細(xì)胞的培養(yǎng)液進(jìn)口；一個(gè)與上述物質(zhì)交換器中的培養(yǎng)液進(jìn)口連通的含有外源性肝細(xì)胞的培養(yǎng)液出口；②.一個(gè)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(jìn)行循環(huán)的血液/血漿恒流裝置；③.一個(gè)用于使含有外源性肝細(xì)胞的培養(yǎng)液在上述物質(zhì)交換器與培養(yǎng)器之間進(jìn)行循環(huán)的培養(yǎng)液恒流裝置；以及④.一個(gè)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(fù)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(fù)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(fù)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(dòng)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(fù)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(fù)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(jìn)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(xué)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(jìn)口加入含有外源性肝細(xì)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(xì)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(jìn)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(shí)，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(xì)胞的培養(yǎng)液，通過上述生物反應(yīng)器中的培養(yǎng)液進(jìn)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(jìn)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(xì)胞的步驟中，所培養(yǎng)的肝細(xì)胞是豬肝細(xì)胞，所培養(yǎng)的細(xì)胞數(shù)量為1.5×1010個(gè)肝細(xì)胞，細(xì)胞的活率大于80％。
全文摘要
本發(fā)明涉及復(fù)合型人工肝支持系統(tǒng),及其使用方法。該復(fù)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(dǎo)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(duì)患者的血液/血漿進(jìn)行解毒的步驟;培養(yǎng)外源性肝細(xì)胞的步驟;以及利用外源性肝細(xì)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(hào)A61M1/36GK1383898SQ01115670
公開日2002年12月11日 申請(qǐng)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(qǐng)人:細(xì)胞生物技術(shù)有限公司