血浆采集机及配套管路融合多项血液治疗的技术研发*

马印图 王凤红 杨晓亚 赵义曼 刘晓娣 董书文 李莉华

1联勤保障部队第九八〇医院；2河北省血液中心，河北石家庄 050082

采用血液治疗心脑血管疾病及病毒感染性疾病在国际医学界越来越被认可和重视[1-2]。亚甲蓝光化学方法用于灭活血浆中的HIV、HBV、HCV已经在血站系统沿用多年，有效减少了经血传染病毒的风险，此外，对于抗体介导的自身免疫性疾病亦可以采用血浆置换术等血液治疗方法[3]，三氧自体输血（autologous ozonized blood transfusion，AOBT）技术需要采集患者100～200 mL全血，与医用三氧混合后回输，在这个过程中三氧通过释放氧自由基可以将糖类、酶、DNA和RNA等氧化分解，还可以通过氧化细胞膜上的磷脂和脂蛋白从而破坏细菌的细胞壁、病毒衣壳等结构，导致细胞膜的完整性破裂，也能防止病毒与细胞的接触，还能抑制真菌的生长，可以几分钟内灭活细菌、病毒和真菌等能提高组织供氧、降低高凝状态、抑制炎症介质、调节免疫功能、改善吞噬功能和损害病毒复制等，可广泛应用于感染性疾病的治疗[4]。同时氧气与患者的红细胞充分接触，提高患者的血氧饱和度[5]。自体血浆病毒灭活（autologous plasma virus inactivation，APVI）技术则预先采集患者血浆与光敏剂混合，在特定波长光的照射下发生光化学反应，使病毒失去感染其他细胞和活跃复制的能力，达到杀灭病毒的目的[6]。二者联合应用，可以实现“用自己的血液治疗自己的疾病”。对于病毒感染性疾病，可以迅速杀灭血液中残余病毒，对轻、中型患者的转归和降低重症、危重症患者的病死率有帮助。血浆采集是从人体全血中单独采集血浆的技术，其主要应用于单采血浆站和临床进行血浆置换治疗时使用[7-8]。我们在临床实践中发现，在血浆采集机控制组件基本不变动的情况下，只需要对现有的管路和控制程序进行改进即可用于AOBT和APVI联合治疗，只需一套管路、一次采血即可完成多个治疗项目，避免了患者反复穿刺的弊端，血浆采集机由单一的功能升级成多功能一体机。为此，我们进行了血浆采集机融合多项血液治疗的技术改进，现将研究结果报告如下。

材料与方法

1 血浆采集机的运行架构与主要功能模块

血浆采集机运行系统主要包括系统参数校正程序和运行控制程序[9]。系统参数校正系统是整个血浆采集程序的中枢，通过计算机系统检测各个蠕动泵、阀门位置、探测器开启等被控部件的信号，读取被控物理量的变化；系统的运行控制程序主要由3个模块构成：主控模块、运行模块和监测模块，通过程序指令的组合实现一个完整的采浆过程。主要功能模块包括采集泵、空气探测器、红细胞探测器、阀门控制组件、管路压力传感器、血浆电子秤传感器和袖带压力以及离心机漏液传感器，确保整个运行过程安全、顺利。设备整体结构见图1。

图1 血浆采集机

2 血浆采集机系统改进设计思路

智能化和专业化是血浆采集机融合血液治疗的优化目标，按照临床三类医疗设备的相关要求，统筹整体设计思路、性能必须稳定可靠，严格避免直接或间接危害人体，各个环节必须在精确控制下运行，系统在设计方面重点考虑以下几个关键环节：（1）运行的可信度高：软硬件系统经过功能测试和验证确保兼容血液治疗过程的稳定和安全性。（2）组件化、模块化：将各个接口以及各组件功能均封装成一个独立的模块并单独执行，同时满足系统维护、升级和操作的顺利实施。（3）设备进行程序运行的时效性和连续性：系统采用最优化的模式将运行时间控制在最短，对优先级高的进程能够及时分配到外部执行程序运行，构建以人体安全为中心的整体架构，使系统功能组合能力、运行能力得到大幅度提高。

3 血浆采集机工作流程及管路的改进

目前血浆采集机的整个流程主要包括开机自检、管路安装、参数设置、抗凝剂预充管路、采血、血浆收集和红细胞回输等环节。首先由采血护士根据患者的个体情况完成设置，进行静脉穿刺，按确认键进入采集流程；血浆采集机通过程序控制抗凝剂泵和血液采集泵采集患者全血，经过密闭管路进入离心杯分离血浆，血浆进入收集袋，其余成分回输给患者，经过3～5个循环，直至完成整个血浆采集和回输过程。工作原理及流程如图2所示。

图2 血浆采集机的原理及工作流程

我们在上述血浆采集流程的基础上升级了程序管理软件：在采集初期增加了全血收集程序，在回输过程中设置了充氧后全血和病毒灭活血浆的回输环节。对配套使用的一次性管路进行了如下改进：在管路的前端A位置添加了一个输血器和全血采集袋，在B位置添加一套血浆病毒灭活袋，A、B两点的位置如图2所示。在采集泵和抗凝剂泵的蠕动下抗凝的血液汇合后流经采集管路，此时打开全血收集袋红色止血开关将200 mL血液转移至全血采集袋内，热合取下采集的全血，可以采用生理盐水维持回输管路，将采集袋内的血液与医用三氧气体100 mL混合3～5 min（采用德国卡特Ozomed Smart智能型三氧治疗系统），通过输血器针头回输给患者，完成AOBT治疗过程。期间血浆收集程序持续进行，达到血浆收集量后热合取下血浆收集袋，将收集的血浆通过光敏剂添加件加入亚甲蓝光敏剂并转移至病毒灭活袋内，把混有亚甲蓝的血浆袋置于医用血浆病毒灭活柜内（中保康公司）进行血浆残余病毒灭活30 min，灭活后的血浆再通过光敏剂吸附滤器把光敏剂去除（亦可不去除光敏剂）后转移至血浆收集袋，通过输血器将灭活后的血浆回输给患者，完成APVI治疗过程。期间通过程序控制和调整泵速实现采血和回输过程的连续性，将AOBT和APVI两项治疗技术融合在一起，整个过程无缝衔接在一套全封闭管路中进行，以达到三氧改善微循环和灭活参与病毒双重治疗目的。本研究设计的管路方案已获得国家实用新型专利（专利号：ZL 2021 2 1871253.8），改良后的一次性管路各组件运行原理示意图如图3所示：

图3 改良后的管路程序组件原理示意图

4 模拟测试及效果评价

我们模拟脑中风偏瘫合并病毒性肝炎的患者进行AOBT联合APVI治疗，对改进后的血浆采集机程序与管路的融合性能进行效果测试。安装改进后的配套管路，设定收集100 mL全血用于AOBT治疗，400 mL血浆用于APVI运行程序，对运行情况及二者的兼容性进行评估。管路安装及血液处理程序如图4、图5、图6所示。

图4 改良后管路安装效果图

图5 AOBT充氧程序

图6 APVI程序

结 果

改进后的血浆采集机将血浆采集（血浆去除治疗）、AOBT以及APVI 3项技术有效融合在一起，血液采集、血浆收集与全血充氧、血浆病毒灭活和回输程序交错进行，针对不同疾病的患者，可以单独一种治疗方式亦可以组合进行，对于罹患病毒感染同时伴有高脂血症的患者，使用一套管路即可完成血脂净化和病毒灭活治疗，从开机自检，血液采集、全血收集、AOBT治疗、血浆分离、APVI处理直至血浆回输完毕用时65 min，整个过程运行顺利。相比单项治疗减少了患者反复穿刺的弊端，而且治疗效果具有叠加效应，节省了患者的治疗费用，治疗效果比较如表1所示。

表1 单项治疗与技术改进后治疗效果比较

讨 论

在国产XJC-2000型血浆采集机的控制器件基本不变动的情况下，我们调整了采集泵运转模式、设备参数及部分程序控制功能，尽可能减少治疗过程中对操作者的传染及血液质量的影响。同时为融合AOBT和APVI技术设计了采集、回输和治疗一次性管路，经过模拟测试，血浆采集机在新程序的控制下，成功实现了由单一的采集血浆功能升级至血浆+全血+治疗于一体的多功能一体机，将单独血浆去除治疗需要30 min，AOBT治疗40 min，APVI治疗40～50 min，缩短至60 min左右即可完成3个项目，且治疗效果具有叠加效应。改进后的血浆采集机及管路在血液采集、回输和安全监控方面二者的融合性能良好，提升了血浆采集机的性能[10]，为患者进行血液治疗提供了方便。

对于临床需要进行血浆置换、病毒感染性疾病以及血氧饱和度低下的患者，采用AOBT氧动力疗法，氧气不通过肺部交互作用直接作用于血液，针对肺部受损造成的血液供氧不畅的疾病，应用效果更好，不会对肺部造成负担，可明显改善微循环，提高组织器官含氧量[11]。APVI技术可以有效杀灭血液中的病毒，降低入侵残余病毒载量，对病毒感染性疾病治疗效果良好[12]。因此，AOBT联合APVI疗法治疗呼吸道病毒感染性疾病是一种绿色、安全、有效的非药物治疗技术，为病毒血症患者救治提供一种新的辅助治疗手段。改良后的血浆采集机及其配套使用的一次性管路进行血液治疗，一机多能，时效性强，如果能够批量生产，将推动临床血液治疗项目的开展，值得厂家和临床积极推广应用。

本研究针对血浆采集机及其管路进行技术改进，有效融合了血液治疗，理论上对于心脑血管疾病、自身免疫性疾病、血液病毒感染性疾病起到了辅助治疗效果，延缓了疾病进展，但是仅仅解决了治标的问题，还没用起到治本的作用；此外，设备和管路只是进行了模拟操作，还没有实际应用于临床患者，治疗前后的效果与患者的病程、病毒载量及疗程等多种因素有关，还有待通过动物实验和临床患者治疗进行客观验证；对于经血液传染的疾病，如何做好血液治疗、隔离防护以及减轻患者多器官损伤和后遗症等问题均有待深入研究[13]。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突