大数据和人工智能推进透析管理与质量提升

文图/《中国医药科学》 潘 锋 张清涵

肾脏疾病是全球面临的严峻公共卫生挑战之一，目前全世界有数以百万计的尿毒症患者依靠常规透析替代肾脏功能来维持生命。近年来，我国尿毒症患者增长迅速，截至2022年底，全国血液净化病例信息登记系统（Chinese national renal data system，CNRDS）登记有近100万例透析患者。过去数年间我国肾脏病学者积极探索肾脏替代技术新理念、新方法，大力推动国产化新型肾脏替代技术与设备研发。

在日前举行的“中华医学会肾脏病学分会2023年学术年会”上，与会学者指出血液透析和腹膜透析等肾脏替代疗法可有效维持体内电解质平衡，更好地保护残余肾功能，不断创新的肾脏替代技术提高了透析效率，减少了并发症，为患者提供了更好的生活质量。

三要素影响血液透析患者预后

大连医科大学附属第一医院肾内科主任林洪丽教授介绍说，尿毒症是严重威胁人类健康的重大疾病，我国有近300万尿毒症患者，血液透析（hemodialysis，HD)治疗是尿毒症最主要的肾脏替代治疗方式。但与同年龄、性别的普通人群相比，HD患者预期生存期明显下降，HD患者可出现高血压、心血管疾病、贫血、矿物质骨代谢紊乱、营养不良、神经肌肉系统异常等多种慢性并发症，显著影响患者生活质量和预后。HD相关医疗花费巨大，给个人和社会带来沉重负担，改善HD患者生存和预后意义重大。透析时机、治疗模式、透析用水是影响HD患者预后的关键三要素，也是减少尿毒症患者并发症，提高生活质量的关键所在。

林洪丽教授作报告

林洪丽教授介绍，目前各国HD时机的指南缺乏统一标准，评估透析时机需要新标尺。其团队创新性地建立了基于模糊数学客观量化的DIFE方程，并纳入估算肾小球滤过率、人口学特征、基础病、实验室指标、营养状态等参数，目前正在进行全国多中心临床研究验证。同时，实现个体化、精准化、多维度适宜血液净化治疗模式是保障HD患者预后的核心问题。充分清除容量负荷是最基本的HD处方，HD治疗对中大分子、蛋白结合毒素清除不充分是导致多种并发症尤其心血管疾病的主要原因，因此提高透析器尿素清除率、增加透析器膜面积、提高透析液流量及血流量、延长透析时间、透析中运动等，是实现小分子毒素透析充分的主要措施。高通量血液透析（high hemodialysis，HHD）可提高对中大分子毒素的清除，具有良好的生物相容性，可降低15%的心血管疾病病死率；具有更高对流和内滤过的超通量膜，对蛋白结合毒素有较好清除作用，有利于减少炎症因子。杂合型HD是将2种或2种以上基本血液净化模式同步或序贯组合，进行个体化组合式血液净化模式可以实现对广谱毒素的充分清除。近年来随着透析用水标准的不断提高，超纯透析已在临床得到推广应用，进一步提高了HD的治疗效果、安全性和患者生活质量。

高通量血液透析具有多方面优势

解放军总医院第一医学中心肾脏病医学部副主任孙雪峰教授介绍说，HHD是使用高通量透析器进行血液透析的一种体外循环治疗技术。由于高通量透析器具有较低通量透析器更好的液体和溶质清除能力，并且HHD治疗过程中存在超滤与反超滤，因此HHD融合了弥散和对流机制，可更好地清除尿毒症毒素。多项循证医学研究证据显示，与低通量血液透析（low hemodialysis，LHD）相比，HHD可降低患者的心血管死亡、合并脑血管疾病风险，降低透析龄＞3.7年患者的脑血管疾病以及全因死亡风险。荟萃分析结果也证实，HHD较LHD显著降低患者全因死亡和心血管死亡风险，减少残余肾功能降低率，而感染相关死亡风险无明显差别；与HD滤过相比，HHD患者全因死亡和心血管死亡风险无明显差别，但显著降低了感染相关死亡风险。

孙雪峰教授介绍，在HHD基础上近年来发展出现了使用中截量透析器的延展性血液透析以及使用高截量透析器进行的血液透析。由于中截量透析器具有更好的中大分子清除作用并通过在透析器中的超滤与反超滤，实现了对流而提高大分子清除率。因此，HHD具有低置换量的血液透析滤过治疗效应，延展性血液透析是一种具有较好应用前景的血液净化治疗技术。随机对照试验的荟萃分析结果显示，与HHD比较，高截量血液透析显著增加IL-6和β2微球蛋白的清除率，但白蛋白丢失显著增加，而全因、心血管和感染相关死亡风险无明显差别。目前，高截量血液透析主要应用于伴有高炎症状态的危重症患者，其有效性和安全性尚需要进一步证实。需要强调的是HHD、延展性血液透析和高截量透析必须使用超纯透析液，特别是延展性血液透析和高截量透析。

血液透析增加丙型肝炎感染风险

海军军医大学第二附属医院/上海长征医院肾内科主任梅长林教授介绍，丙型病毒性肝炎（丙型肝炎）是一种因感染丙型肝炎病毒（hepatitis C virus,HCV）而导致的以肝脏损害为主的传染病，属于乙类传染病，丙型肝炎现已成为可治愈的疾病。HCV以血液传播为主，HD患者是HCV感染高危人群，感染风险随透析时间延长逐年上升。目前针对HCV研发的直接抗病毒药物已广泛用于临床，口服药物安全耐受性良好。2022年11月，中国非公立医疗协会肾脏病透析专业委员会、中关村肾病血液净化创新联盟和中国研究型医院学会血液净化专业委员会共同提出，到2025年底在我国血液透析患者中清除HCV的目标。

梅长林教授作学术报告

内蒙古科技大学包头医学院第一附属医院肾内科主任王彩丽教授介绍，血液透析患者常见的血源感染性疾病的病原体包括乙型肝炎病毒（hepatitis B virus，HBV）和HCV等，我国一般人群HCV感染率为0.43%，维持性血液透析患者免疫功能低下，更容易感染HCV，维持血液透析患者HCV感染率达8.6%～26.6%。造成透析患者HCV感染的主要危险因素包括：长时间血管通路暴露、针刺损伤、多个患者同时透析、共用透析设备、透析器及管路的重复使用、血清丙氨酸氨基转移酶高、输血治疗及未遵守标准感染控制措施等。此外，丙型肝炎感染显著增加了慢性肾脏病风险，丙型肝炎阳性患者发生慢性肾脏病的风险比丙型肝炎阴性者高27%，丙型肝炎阳性患者进展为终末期肾病的风险几乎是阴性患者的2倍。有研究表明透析时间越长，HCV感染率越高，且HD患者的HCV阳性率明显高于腹膜透析患者。

王彩丽教授强调，预防HD患者HCV感染首先要进行传染病检测，首次HD、其他中心转入或近期接受血液制品治疗的尿毒症患者，必须在透析前检测丙型肝炎、HCV-RNA，血液透析室（中心）出现HCV抗体或HCV-RNA阳转的患者，应立即对密切接触者进行HCV标志物检测，包括HCV-RNA检测等。此外，检测阴性的患者应3个月内重复检测。长期透析的患者应每6个月检测一次HCV。第二要采取隔离措施。丙型肝炎或HCV-RNA（+）的患者应在隔离透析治疗室使用专用血液透析机进行血液透析或居家透析治疗。第三是建议丙型肝炎患者进行药物治疗。丙型肝炎感染增加了血液透析患者的死亡风险，影响生存和预后，近年来直接抗病毒药物的研发问世使丙型肝炎治愈率接近100%。

置放透析导管需考虑多种因素

福建省立医院肾内科主任洪富源教授介绍说，腹膜透析（peritoneal dialysis，PD）常用的置管方式包括手术切开法置管、腹腔镜法置管、套管针盲穿法或通过Seldinger技术盲穿法置管等。其中腹腔镜手术适用于可耐受全身麻醉的患者，同时腹腔镜下允许行先进的手术技术包括预防性大网膜固定术和粘连松解术等，这样可显著减少导管阻塞和尖端迁移，提高导管存活率。盲穿法适用于需要紧急进行PD的患者，操作便捷，创伤小。目前我国多采用直视手术切开法置管，有研究表明盲穿法与手术切开法两种置管方式的导管生存率相当，而穿刺置管的感染率和机械性并发症发生率均低于手术置管。另有研究发现优化改良的腹腔镜下腹膜透析管置入术，以及改良的经皮穿刺法腹膜透析置管术可提高置管成功率。武汉大学人民医院肾内科王惠明教授发明的“王氏钳”可以减少导管移位。选择导管放置方法还需要平衡导管尖端位置、出口部位选择和患者特征，对于特殊人群（如肥胖、多囊肾病和肝硬化患者）需要采取专门的方法来确保导管放置成功，如肥胖患者需要延长导管，创建一个易于看到的上腹部/胸骨前出口部位，多囊肾病和肝硬化患者需进一步考虑腹膜空间、腹膜炎风险等问题。

洪富源教授作报告

关于置管后PD的起始时机，如果患者病情许可应于置管2周后启动PD。有研究发现，置管后7天内启动PD可能会增加出口部位渗漏和感染风险，因此规划合适的导管放置时机也同样重要。导管包埋及嵌入导管技术可使患者尽早接受PD，对于计划外的终末期肾病患者，置管后紧急启动PD也是一种安全有效的选择。洪富源教授表示，最佳的PD导管放置需考虑多种因素，包括导管类型、插入方法、置管后开始PD时机及患者特征等，通过以患者为中心制订个体化方案可最大限度地减少导管相关并发症的风险，提高PD的成功率。

腹膜透析常见并发症

吉林大学第二医院肾病内科邹洪斌教授说，PD是终末期肾病患者肾脏替代治疗的主要方法，因PD血流动力学影响小和连续稳定的清除毒素能力，可有效维持体内电解质平衡，更好地保护残余肾功能，因此近年来全球PD患者数量不断上升。由于受多方面因素影响我国PD发展仍然较为缓慢，其中PD并发症是一个十分重要的影响因素，需要临床加强监测和管理。2016年《中国腹膜透析置管指南》对手术并发症的要求是：肠穿孔＜0.5%，显著出血（需要输血或手术治疗者）＜1%，早期感染＜5%，渗漏＜5%，导管功能障碍需要复位，重置管或导致技术失败＜15%。

邹洪斌教授介绍了PD常见的并发症。一、出血（围手术期和规律腹膜透析期）。切口出血一般是手术中血管结扎不严格所造成，仔细手术可避免。腹腔内出血主要是因为腹壁小血管出血或置管时碰到大网膜或肠系膜所导致。术中需要注意止血，置管时动作要轻柔；处理方法是反复冲洗，使用低温腹膜透析液，腹膜透析液中加去甲肾上腺素，加肝素防止血凝块堵管。规律腹膜透析患者出现血性腹膜透析液，主要是由月经、排卵、肾或卵巢囊肿破裂、创伤、凝血功能障碍、胰腺炎等引起，需要外科或多学科结合处理。

二、漏液或渗液。主要是荷包缝合未结扎好、腹膜撕裂、开始灌入透析液太多等导致，一般漏液多发生在开始灌液及插管后1个月内。处理措施是手术时仔细操作、结扎好荷包（必要时双荷包缝合）、插管1周左右灌液透析、血液透析短暂过渡或小剂量灌液。

三、早期感染（置管2周内腹膜炎或出口处感染）的原因是外部污染，反复牵拉，临床表现为导管周围红肿、渗出，处置措施是抗菌治疗、出口换药和理疗等。

四、腹膜透析管流通障碍。主要是由腹膜透析管位置不当所致，如透析管过深、过浅、透析管受压等，处置措施是手法复位，多活动，使用尿激酶、导丝插入腹膜透析管进行疏通，必要时行腹腔镜手术。

五、导管移位（漂管）。主要是由大网膜包裹、肠道功能等原因引起，处理措施是腹部按摩、多行走、给予泻药或灌肠，或行外科开放式手术或腹腔镜手术等。此外，PD常见的并发症还有腹膜炎、胸腹漏、腹壁疝等，都需要根据临床情况进行处理。邹洪斌教授强调，随着PD的广泛应用，腹膜透析相关并发症也愈发受到重视，加强患者卫生培训、遵循无菌操作规范、提高医师置管技术、及早发现、及时诊断和治疗腹膜透析并发症是提高PD质量的关键。

自动化智能化是发展方向

郑州大学第一附属医院血液净化中心主任王沛副主任医师说，血液透析技术的发展主要经历了3个阶段，分别是确保基本安全需求、满足高效治疗需求和满足自动化治疗需求。血液透析技术发展的总体目标是模拟肾脏排泄的生理功能，包括清除多种尿毒症毒素、精确的超滤控制以及与人体生理相适应的容量平衡功能，自动化、智能化，简化操作，方便携带是血液透析技术的发展方向。

王沛分别介绍道，在溶质清除方面，主流血液透析机配置了自动变流功能，自动使透析液流速与有效血流量保持最佳比例，在保持高清除率的同时节约了透析液的用量。自动补液可以提高中分子溶质清除率，通过持续监测体外循环管路内的压力波动以及透析器跨膜压变化，可用来评估透析器凝血趋势，根据跨膜压自动上调或下调置换液流速，在保障安全同时实现了对流量达标的目的。再循环会导致清除率下降，可通过血液透析机集成的血温检测模块来检测。钠管理模块可以实现“零”钠透析和等渗透析，从而降低人体钠负荷。在线尿素清除监测模块使血液透析机初步具备了自动反馈溶质清除效果的功能。

在溶液清除方面，血液透析机采用平衡腔技术或电磁容量测量技术精准控制设备的超滤量。电阻抗法人体成分分析在干体重评估方面具有重要的临床应用价值，相对血容量监测，可通过监测超滤过程中血液浓缩情况来判断透析中患者发生低血压的风险。在透析液供给方面目前已实现了水处理系统与血液透析机的一体化热消毒，彻底解决了透析机进水管消毒死角问题，通过多重滤过实现超纯透析液的制备也是一大进步。在简便操作方面，很多血液透析机实现了自动预充、引血、补液、回血和排液，大大降低了医护人员的劳动强度。在治疗方面，低血压时可通过一键操作实现自动终止超滤、自动强化血压测量、自动追加补液及自动降低血流量等功能，静脉通路监视器及湿度传动化控制能力。

人工智能与大数据在腹膜透析中的应用

海军军医大学第一附属医院肾内科主任郭志勇教授说，随着大数据的广泛应用，人工智能（artificial intelligence，AI）在医疗保健领域的影响不断扩大。腹膜透析长期存在随访难度大、服务可及性不足等问题，以往腹膜透析患者使用的是纸质记录本，每天记录体重、血压、尿量等信息，每次输入透析液和滤出量，定期进行小结。随访时医生要花大量时间查看患者的手写记录，计算各项数据，评估患者透析情况。而利用信息化的管理手段可以更好地管理、追踪患者的腹膜透析行为，及时发现病情变化，但目前AI在透析领域的应用仍处于起步阶段。郭志勇教授介绍，AI可以理解为基于计算机的智能，机器学习（machine learning，ML）是其核心研究领域之一。AI/ML模型通常需要大量的基础数据，这使得透析成为AI/ML应用的一个特别有吸引力的领域，因为透析是一个高度标准化的过程，可以生成大量纵向的相关数据。鉴于大型数据库和多模态数据的可用性，近年来描述AI/ML透析应用的文献激增，但相关内容主要还是与研究有关，很少涉及现实世界的常规使用，搜索文献发现腹膜透析中AI/ML的研究多侧重于诊断、预后和治疗建议，在腹膜透析中常规使用AI/ML的情况很少见。

王沛认为，基于大数据的人工智能在血液透析设备自动化方面具有令人期待的前景，目前主要应用在血容量评估和透析中低血压干预方面。便携式人工肾日渐火热但其应用的基础是自动化操作，而植入型人工肾则是利用人体自身的腹膜作为透析膜的一种透析方式，数据显示全球约424 000例患者将PD作为肾脏替代治疗的方法。随着接受肾脏替代治疗的患者中使用PD的人数不断增加，临床对优化PD导管置入的需求也不断增强。由于不同类型导管、导管放置方法、放置位置及放置时机等存在显著差异，PD导管置入需要综合考虑多方面的因素，以确保腹膜透析的成功。目前导管类型包括cuff与双cuff导管、直管与卷曲管（包括Tenckhoff及鹅颈式）等，相较于使用单cuff导管，双cuff导管能更有效地预防病原体沿腔周进入体内而引起腹膜炎，而尚无明确证据提示卷曲管优于直管。

郭志勇教授说，“互联网+自动化腹膜透析”是近年各大腹膜透析中心应用最普遍的与AI相关的技术手段，其优势在于能够提高腹膜透析数据的真实性和准确性，及时分析、自动识别高风险患者并提供预警，协助医护及时干预并提供治疗方案建议。同时，基于医疗大数据，后续使用数据挖掘和智能分析等方法可不断优化腹膜透析患者临床路径，规范腹膜透析医疗行为，保障腹膜透析质量，进一步融合腹膜透析大数据开展高质量研究工作，有利于探索和寻求符合中国人特点的个体化透析方案并以大数据技术为依托，建立腹膜透析相关的医保智能监控系统，开展医保数据的挖掘应用，提升腹膜透析相关医保监管水平。基于腹膜透析大数据的AI对于制定符合各地区实际情况的腹膜透析相关政策，辅助科学决策，为解决腹膜透析患者问题提供个性化医疗提供支撑。郭志勇教授认为，尽管目前AI还存在一定局限性，需要更多的临床评估和验证研究去评估AI/ML的有效性和安全性，且个人信息的隐私和数据安全也是一个必须解决的重要问题，但仍然可以预测AI将在帮助临床医生对腹膜透析患者临床风险进行分类，诊断腹膜透析并发症以及评估预后等方面发挥重要的作用。（封面图为海军军医大学第一附属医院肾内科主任郭志勇教授）