肝衰竭的治療包括藥物治療、人工肝治療以及肝移植等手段。該文介紹了目前臨床常用的非生物型人工肝技術, 主要包括血漿置換、膽紅素吸附、連續血液凈化治療、血漿透析濾過、反復通過白蛋白透析、分子吸附再循環系統、Prometheus 系統等；并闡述了如何根據肝衰竭患者不同的臨床表現，選用恰當的人工肝技術；還概括了近年來生物型人工肝的進展，對未來人工肝的發展進行了展望。
引用本文： 楊榮利, 周恒杰. 人工肝技術的研究進展. 華西醫學, 2018, 33(7): 810-815. doi: 10.7507/1002-0179.201806035 復制
人工肝技術是 20 世紀 50 年代開始逐漸發展起來的體外肝臟功能支持技術。通過一個體外機械、理化或生物性裝置，清除各種有害物質，補充必需物質，改善內環境，暫時替代衰竭肝臟的部分功能，為肝細胞的再生及肝功能恢復創造條件或等待機會進行肝移植。隨著材料學、細胞工程學及臨床醫學的不斷發展，人工肝技術已經成為肝衰竭治療不可缺少的治療手段。
根據組成和性質，人工肝技術目前主要分為 3 型：非生物型人工肝、生物型人工肝和混合型人工肝。非生物型人工肝通過機械、理化裝置來清除毒素，部分兼有補充體內重要物質和調節內環境的功能。生物型人工肝是將肝細胞與特殊裝置結合構成的人工肝支持系統，體外培養的肝細胞替代受損肝臟來發揮生物轉化、代謝及合成等功能，是今后人工肝發展的方向，但目前尚處于動物實驗或臨床試驗階段[1]。混合型人工肝是生物型人工肝與非生物型人工肝相結合共同構成的人工肝支持系統[2]，受限于生物型人工肝發展，目前的臨床應用也僅處于起步階段。本文主要對目前臨床廣泛應用的非生物型人工肝技術以及未來具有廣闊發展前景的生物型人工肝系統進行綜述。
1 非生物型人工肝
由于肝衰竭時產生的毒素種類較多，既有水溶性的中、小分子毒素，也有脂溶性的蛋白結合毒素，針對所清除的毒素不同，相應的人工肝技術應運而生。這些非生物型人工肝主要包括血漿置換（plasma exchange，PE）、膽紅素吸附（bilirubin adsorption，BA）、連續血液凈化（continuous blood purification，CBP）、血漿透析濾過（plasma diafiltration，PDF）、反復通過白蛋白透析、分子吸附再循環系統（molecular adsorbent recirculating system，MARS）、Prometheus 系統等。在臨床上，應根據患者病情不同及所清除的目標毒素不同，選用不同的人工肝技術；將不同的非生物型人工肝技術聯合應用，利用其各自優勢取長補短，可以得到更好的治療效果。
1.1 主要非生物型人工肝技術介紹
1.1.1 PE 技術
PE 采用血漿分離器將患者的血漿從全血中分離并丟棄，同時補充新鮮冰凍血漿，從而清除體內的部分毒性物質，并補充機體所需物質如白蛋白、凝血因子等，暫時部分替代肝細胞的解毒功能，阻斷毒素-肝功能障礙之間的惡性循環，改善肝病患者臨床癥狀，給肝臟的再生與肝功能恢復提供良好的內環境條件。
與常規內科治療相比，PE 能夠有效提高早、中期慢性重型肝炎患者的療效，而對晚期患者療效不明顯[3]。一項研究對慢加急性肝衰竭及肝硬化急性失代償期患者進行 PE 治療，結果顯示 PE 組生存率明顯升高，且多因素分析顯示 PE 治療與患者 3 個月生存率改善情況有關[4]。
PE 雖然可以廣泛地清除各種肝毒素，但同時也丟失了肝細胞生長因子等有益物質，對于分布容積廣、生成速度快的水溶性中小分子物質清除作用有限，且具有經血傳播疾病、異體血漿致過敏反應等風險。
1.1.2 BA 或雙重血漿分子吸附技術（double plasma molecular adsorption system，DPMAS）
陰離子樹脂以靜電結合的方式，特異性地吸附膽紅素、膽汁酸，專用于高膽紅素血癥的治療，也稱為 BA。由于陰離子樹脂可吸附凝血因子和白蛋白，可引起凝血酶原時間延長和白蛋白水平下降，故對凝血功能低下的患者應聯合或改用 PE 治療。
中性樹脂可吸附相對分子質量為 500～30 000 的物質，并可吸附蛋白結合毒素，包括部分膽紅素、膽汁酸，以及內毒素、細胞因子等炎性介質。在 BA 的血漿回路中串聯一個中性樹脂灌流器，即 DPMAS。與 BA 相比，DPMAS 可吸附更多的致病因子，有助于肝性腦病的治療。
1.1.3 CBP
CBP 是緩慢、連續性清除液體和溶質的一系列血液凈化方法的總稱。常用的 CBP 技術主要包括連續血液濾過、連續血液透析和連續血液透析濾過。其共同特點為持續、緩慢地清除血液中的中、小分子溶質，同時調節水、電解質酸堿平衡。
除了清除因為肝衰竭產生的中、小分子毒素，維持內環境穩定，由于容量可精確控制的特點，CBP 可以通過緩慢穩定的容量調控來降低顱內壓，改善肝性腦病癥狀。與血液透析相比，CBP 血流動力學穩定，溶質及液體清除速度緩慢且可控。
1.1.4 PDF
PDF 是將選擇性 PE 與連續性血液透析濾過結合起來的一種血液凈化治療模式，其不僅可以清除以膽紅素為代表的蛋白結合毒素，補充白蛋白、凝血因子等物質，同時還能夠清除尿素氮、肌酐等中小分子水溶性毒素，維持水電解質平衡和血流動力學穩定。PDF 避免了 PE 容易導致的置換失衡綜合征，有利于肝性腦病和肝腎綜合征等并發癥的防治。
一項前瞻性多中心研究發現，PDF 可以有效降低病毒性肝炎及急性肝衰竭患者的總膽紅素、白細胞介素-18 以及胱抑素 C 水平，其 28、90 d 生存率分別為 70% 和 16.7%[5]，這一結果與 MARS 及 Prometheus 系統治療效果相似[6]。另外一項多中心研究對急性肝衰竭患者進行 PDF 治療，結果患者 28 d 生存率為 68.5%，作者根據終末期肝病模型（model for end-stage liver disease，MELD）評分將所有患者分為 3 組，發現 PDF 可能對于 MELD 評分在 30 分以下的急性肝衰竭患者的治療作用較大[7]。
在 PDF 模式基礎上，近年來人們開始研究連續血漿透析濾過（continuous plasma diafiltration，CPDF）治療。一項研究對 10 例患者進行 PDF 治療，每次治療時間 24～48 h，5 d 后患者的總膽紅素、國際標準化比值和序貫器官衰竭評分均明顯改善，所有患者治療中血流動力學穩定，無明顯并發癥，患者的 14 d 生存率為 90%[8]。
雖然目前關于 PDF 的大樣本研究不多，但是可以 PDF 作為一種有效的血液凈化方法，其臨床應用前景廣闊。
1.1.5 單次/重復通過白蛋白透析（single/repeatedly pass albumin dialysis，SPAD/RPAD）
SPAD 是白蛋白透析的簡單方式，它利用現有的常規透析設備，將白蛋白加入到透析液中，使之成為含有白蛋白透析液（常用濃度為 2%），通過共價鍵的競爭，清除血液內的蛋白結合毒素。白蛋白沒有循環再生過程，因此稱為“單通道”。一項體外試驗對照了 SPAD、MARS 和連續性血液透析濾過對于溶質的清除作用，三者對于尿素氮、肌酐等水溶性毒素的清除能力相似，SPAD 和連續性血液透析濾過對于血氨的清除能力優于 MARS，SPAD 對膽紅素的清除作用明顯高于 MARS[9]。
SPAD 需要大量人血白蛋白，假如以 1 L/h 的流速進行治療，24 h 則需要 480 g 白蛋白，因此價格十分昂貴。單次通過時由于膜內外彌散時間短暫，透析液中白蛋白結合位點遠遠未被毒素飽和，將其作為廢液丟棄很不經濟。因此把白蛋白透析液在膜外的透析回路中反復循環，這種方法則稱為 RPAD。RPAD 充分利用白蛋白的吸附效能，持續治療 8～12 h，直至透析液中白蛋白結合位點飽和為止。因為 RPAD 在經濟上的優勢，比 SPAD 更加適合于臨床。
1.1.6 MARS
MARS 由 3 個循環系統組成，分別為血液循環、白蛋白循環和透析循環。其原理是患者血液流經 MARS FLUX 透析膜，其中的蛋白結合毒素和水溶性毒素被轉運至膜外的白蛋白透析液中，白蛋白與毒素結合后先后流經活性炭和陰離子樹脂吸附器，毒素被吸附而白蛋白被“解毒”，從而使白蛋白再生并循環使用，同時 MARS 還連有低通量透析器，用以清除水溶性毒素，維持水電解質平衡[10]。
Meta 分析證實，MARS 能降低血清膽紅素、膽汁酸、氨、尿素及乳酸等毒素水平，并改善皮膚瘙癢、全身及門靜脈系統血液動力學異常[11]。還有研究表明，在急性肝衰竭中，MARS 可以改善肝性腦病[12]。然而，歐洲一項大規模的多中心、前瞻性隨機對照試驗（randomized controlled trial，RCT）研究發現，雖然可以降低血肌酐及膽紅素水平，對于肝性腦病有所改善，但 MARS 并不能改善慢加急性肝衰竭患者的生存率[13]。另一項大樣本 RCT 研究顯示，MARS 不能改善急性肝衰竭患者的生存率[14]。而后來的一篇 Meta 分析表明，MARS 可以提高急性肝衰竭患者的生存率，但卻對慢加急性肝衰竭患者的生存率無改善[15]。最新的一篇 RCT 研究發現，MARS 可以提高慢加急性肝衰竭患者的短期生存率，為獲得器官移植爭取時間[16]。
總之，目前大多數研究認為 MARS 治療可以降低肝衰竭患者的血清學指標及改善肝性腦病的嚴重程度，但對其是否能降低病死率仍存在爭議。
1.1.7 Prometheus 系統
Prometheus 系統是一種部分血漿分離吸技術，其過程是患者血液先通過特殊的血漿成分分離器，其中白蛋白等物質被濾出后先后進入中性樹脂和陰離子樹脂吸附裝器，從而使結合性毒素被清除，而后通過高通量血液透析器清除水溶性毒素，游離的白蛋白重新回到患者體內，治療過程中不需要補充外源性白蛋白[17]。
研究發現，Prometheus 系統能顯著降低肝衰竭患者的總膽紅素、血氨、血清尿素氮及肌酐水平[18]，還能降低急性肝衰竭患者的腫瘤壞死因子 α、C 反應蛋白、降鈣素原及甲胎蛋白水平，并提高肝細胞生長因子水平[19]。一項大規模的 RCT 研究顯示，Prometheus 系統能有效清除毒素，具有良好的安全性，但對 28、90 d 生存率無明顯影響[20]。
與 MARS 相比，Prometheus 系統不需要外源性白蛋白，且具有更高的清除毒素的作用，特別是蛋白結合毒素，而對血氨、膽汁酸的清除，二者之間卻沒有顯示出明顯的差異[21]。
1.2 不同非生物型人工肝技術的選用
肝衰竭患者可能具有不同的臨床表現，如肝性腦病、凝血功能障礙、高膽紅素血癥、肝腎綜合征或頑固腹水等。這些臨床表現可能以一種為主，也可以兩種或兩種以上并存。在選用人工肝技術時，應根據不同的病情和目標清除毒素的不同靈活選用，必要時需要聯合使用兩種或多種人工肝技術[22]。患者在治療過程中病情會轉變，主要需要清除的目標毒素也會轉變，因此相應的人工肝技術也可能需要轉變。
下面針對肝衰竭患者不同的臨床表現，如何選用不同的人工肝技術進行闡述。
1.2.1 肝性腦病
肝性腦病的發病機制包括高氨血癥、感染、低血糖或鈉離子紊亂等，其中最主要的病因為高氨血癥。靜脈血氨水平在 150～200 μmol/L 是暴發性肝衰竭患者顱內壓升高的危險因素[23]。有研究表明，采用高劑量血液透析濾過在線血液透析濾過有助于快速逆轉肝性腦病，效果優于 MARS，其原因在于高劑量血液透析濾過可迅速清除血氨[24]。但對于已經合并腦水腫、肌酐明顯增高或血鈉明顯異常的患者，血液透析可能會加重已經存在的腦水腫，從而加重肝性腦病；因此應選用 CBP。此外高氨血癥并非肝性腦病的唯一病因，肝性腦病還與其他毒素相關，因此還可選用 RPAD、PDF、MARS 或 Prometheus 系統等技術，有助于在清除血氨等小分子時，清除一些蛋白結合毒素，進一步改善肝性腦病[25]。
1.2.2 凝血功能障礙
當肝衰竭出現凝血功能障礙時，應給予積極糾正，以避免大出血的發生。單純的凝血功能障礙并不一定需要做人工肝。但如果患者出現凝血功能障礙伴有肝性腦病或高膽紅素血癥，應該注意選用合適的人工肝技術，否則可能會加重凝血功能障礙。PE 是合并凝血功能障礙時較好的選擇。用于肝衰竭的 PE 技術主要包括單重濾過 PE，也包括 PDF（可以看作是一種選擇性 PE），但雙重濾過 PE 并不適用于肝衰竭患者。單重濾過 PE 主要用于清除蛋白結合毒素；PDF 既可清除蛋白結合毒素，也可清除水溶性毒素，同時節省外源性血漿。當肝衰竭合并嚴重凝血功能障礙時，不宜選用吸附類的人工肝技術，如 BA、Prometheus 系統、DPMAS 等，因為吸附柱可能吸附凝血因子，加重凝血功能障礙。由于 MARS 膜不允許大分子通過，所以不會加重凝血功能障礙，但如果要改善凝血功能障礙，則應額外補充新鮮冰凍血漿。當凝血功能障礙合并高氨血癥時或肝腎綜合征時，可選擇 CBP，但需要額外補充新鮮冰凍血漿改善凝血功能。
1.2.3 高膽紅素血癥
肝衰竭時高膽紅素血癥可以單獨出現，也可以跟其他臨床表現并存。對于不伴有凝血功能障礙和肝性腦病的單純高膽紅素血癥，BA 技術是比較好的選擇，跟 PE 相比，有助于節省血漿的用量。但如果膽紅素初始濃度過高，BA 治療的效率會低于 PE，在臨床決策時應予以考慮。對于伴有凝血功能障礙的高膽紅素血癥，應首選 PE，也可選用 PDF。對于伴有肝性腦病的高膽紅素血癥，可以選擇 PDF、MARS、Prometheus 系統或 DPMAS 等人工肝技術。
1.2.4 肝腎綜合征
當肝衰竭患者合并嚴重急性腎損傷時，往往需要在肝臟支持的同時進行腎臟支持，CBP、PDF、MARS、Prometheus 系統這幾種方法均能兼顧到肝臟與腎臟。具體選用哪種，還要根據肝衰竭和腎衰竭的程度和具體的臨床表現。當以腎衰竭或腦水腫為主時，應選擇 CBP。根據患者的具體臨床表現，也可以聯合使用多種人工肝技術。
2 生物型人工肝
非生物型人工肝只替代了肝臟的解毒功能，而生物型人工肝不僅可以替代肝臟的解毒功能，還同時具有物質代謝、生物合成轉化以及分泌生長因子等功能，因此是未來人工肝發展的趨勢。生物型人工肝主要由肝細胞、生物反應器以及體外循環裝置 3 個部分組成，其原理是通過體外循環裝置將肝衰竭患者的血液或血漿引入生物反應器內，與其中包含的肝細胞進行物質交換發揮解毒、合成、分泌及代謝等作用[26]。
肝細胞是生物型人工肝的關鍵組成部分，其來源及研究方向主要包括以下幾種。
2.1 人類原代肝細胞
人類原代肝細胞是最理想的選擇，因為其安全性和生物活性均滿足治療需求。但在體外進行人類原代肝細胞的培養是非常困難的，另外原代人類肝細胞的缺點，包括增殖能力不強、生存期短（1～2 周）等，因此限制了其使用。
2.2 人肝細胞株
目前，唯一獲得批準在臨床人工肝設備上使用的人類肝細胞株是 C3A 肝細胞，它是通過克隆 HepG2 細胞系獲得的[27]。然而，與原代豬肝細胞相比，C3A 肝細胞在解毒和代謝能力均較弱，而這恰恰是肝衰竭患者最需要的。因此在臨床體外人工肝系統使用 C3A 肝細胞可能并不合理。
2.3 豬原代肝細胞
在生物人工肝系統中，豬原代肝細胞的應用比較廣泛，這是由于其提取及培養技術成熟，肝源容易獲得且成本低。然而，一些研究顯示，豬內源性逆轉錄病毒可以感染人類肝細胞和其他體外培養的細胞[28]，由于這種風險的存在，歐洲的一些國家禁止使用豬原代肝細胞，限制了其在生物人工肝系統中的應用[29]。但是，另一項研究認為，生物型人工肝中應用豬原代肝細胞會導致病毒感染這一說法是不正確的[30]。美國食品藥品監督管理局要求，來源于某些特定品種豬的肝細胞，在適當保存的情況下，可以應用于人工肝設備。
2.4 與非實質細胞共同培養的肝細胞
實質細胞和非實質細胞的相互作用，決定了細胞的增長、遷移和分化。研究發現，肝細胞與其他多種細胞共同進行培養，可以在體外更長時間地穩定存活并保持其功能活性；當肝細胞和成纖維細胞共同培養，可長時間保存肝細胞的功能，包括在 65 d 時還可以分泌白蛋白[31]。這項成果給研究帶來啟示：在生物人工肝系統的生物反應器中，通過共同培養的肝細胞和非實質細胞，可以模擬肝臟組織生理功能[32]。
2.5 干細胞培養獲得肝細胞
人胚胎干細胞可以分化成肝臟細胞，這個過程既可以通過胚胎體形成過程時的自主分化，也可以通過直接分化而完成。目前的研究初步實現了干細胞在生物反應器中向肝細胞的轉化[33]。除了肝細胞本身之外，肝細胞在三維空間的分布、細胞所處的環境、細胞附著的生物材料等因素，均影響著肝細胞的功能。
理想生物反應器應該能夠在長時間的治療中，模仿體內微環境，促進細胞和培養基的穩定。目前最常見的是合成的空心纖維生物反應器。在空心纖維生物反應器中，肝細胞通常是固定在膜之間的空間內，血液或血漿流經空心纖維管，然后進行肝細胞的解毒。目前，已經有多個版本的中空纖維型“生物型人工肝”在臨床進行使用，也有部分生物反應器處于臨床前和（或）臨床試驗階段[34]。除了空心纖維生物反應器，還有其他類型的生物反應器包括基于封裝系統的生物反應器、基于平板的生物反應器、基于微流控芯片的生物反應器等，均具有各自的特點。
3 結語
人工肝技術進入臨床以來，已經成為治療肝衰竭的重要治療手段，能夠改善患者的臨床癥狀，改善肝移植術前狀態。目前非生物型人工肝仍是臨床上肝臟替代的主要方式，多種非生物型人工肝技術各自具有不同的優缺點，這就要求臨床醫生能夠根據患者的具體情況，針對性地選擇合適的人工肝技術。隨著科學的發展，生物型人工肝必將取得突破而進入臨床，為肝衰竭的治療提供更加行之有效的方法。
人工肝技術是 20 世紀 50 年代開始逐漸發展起來的體外肝臟功能支持技術。通過一個體外機械、理化或生物性裝置，清除各種有害物質，補充必需物質，改善內環境，暫時替代衰竭肝臟的部分功能，為肝細胞的再生及肝功能恢復創造條件或等待機會進行肝移植。隨著材料學、細胞工程學及臨床醫學的不斷發展，人工肝技術已經成為肝衰竭治療不可缺少的治療手段。
根據組成和性質，人工肝技術目前主要分為 3 型：非生物型人工肝、生物型人工肝和混合型人工肝。非生物型人工肝通過機械、理化裝置來清除毒素，部分兼有補充體內重要物質和調節內環境的功能。生物型人工肝是將肝細胞與特殊裝置結合構成的人工肝支持系統，體外培養的肝細胞替代受損肝臟來發揮生物轉化、代謝及合成等功能，是今后人工肝發展的方向，但目前尚處于動物實驗或臨床試驗階段[1]。混合型人工肝是生物型人工肝與非生物型人工肝相結合共同構成的人工肝支持系統[2]，受限于生物型人工肝發展，目前的臨床應用也僅處于起步階段。本文主要對目前臨床廣泛應用的非生物型人工肝技術以及未來具有廣闊發展前景的生物型人工肝系統進行綜述。
1 非生物型人工肝
由于肝衰竭時產生的毒素種類較多，既有水溶性的中、小分子毒素，也有脂溶性的蛋白結合毒素，針對所清除的毒素不同，相應的人工肝技術應運而生。這些非生物型人工肝主要包括血漿置換（plasma exchange，PE）、膽紅素吸附（bilirubin adsorption，BA）、連續血液凈化（continuous blood purification，CBP）、血漿透析濾過（plasma diafiltration，PDF）、反復通過白蛋白透析、分子吸附再循環系統（molecular adsorbent recirculating system，MARS）、Prometheus 系統等。在臨床上，應根據患者病情不同及所清除的目標毒素不同，選用不同的人工肝技術；將不同的非生物型人工肝技術聯合應用，利用其各自優勢取長補短，可以得到更好的治療效果。
1.1 主要非生物型人工肝技術介紹
1.1.1 PE 技術
PE 采用血漿分離器將患者的血漿從全血中分離并丟棄，同時補充新鮮冰凍血漿，從而清除體內的部分毒性物質，并補充機體所需物質如白蛋白、凝血因子等，暫時部分替代肝細胞的解毒功能，阻斷毒素-肝功能障礙之間的惡性循環，改善肝病患者臨床癥狀，給肝臟的再生與肝功能恢復提供良好的內環境條件。
與常規內科治療相比，PE 能夠有效提高早、中期慢性重型肝炎患者的療效，而對晚期患者療效不明顯[3]。一項研究對慢加急性肝衰竭及肝硬化急性失代償期患者進行 PE 治療，結果顯示 PE 組生存率明顯升高，且多因素分析顯示 PE 治療與患者 3 個月生存率改善情況有關[4]。
PE 雖然可以廣泛地清除各種肝毒素，但同時也丟失了肝細胞生長因子等有益物質，對于分布容積廣、生成速度快的水溶性中小分子物質清除作用有限，且具有經血傳播疾病、異體血漿致過敏反應等風險。
1.1.2 BA 或雙重血漿分子吸附技術（double plasma molecular adsorption system，DPMAS）
陰離子樹脂以靜電結合的方式，特異性地吸附膽紅素、膽汁酸，專用于高膽紅素血癥的治療，也稱為 BA。由于陰離子樹脂可吸附凝血因子和白蛋白，可引起凝血酶原時間延長和白蛋白水平下降，故對凝血功能低下的患者應聯合或改用 PE 治療。
中性樹脂可吸附相對分子質量為 500～30 000 的物質，并可吸附蛋白結合毒素，包括部分膽紅素、膽汁酸，以及內毒素、細胞因子等炎性介質。在 BA 的血漿回路中串聯一個中性樹脂灌流器，即 DPMAS。與 BA 相比，DPMAS 可吸附更多的致病因子，有助于肝性腦病的治療。
1.1.3 CBP
CBP 是緩慢、連續性清除液體和溶質的一系列血液凈化方法的總稱。常用的 CBP 技術主要包括連續血液濾過、連續血液透析和連續血液透析濾過。其共同特點為持續、緩慢地清除血液中的中、小分子溶質，同時調節水、電解質酸堿平衡。
除了清除因為肝衰竭產生的中、小分子毒素，維持內環境穩定，由于容量可精確控制的特點，CBP 可以通過緩慢穩定的容量調控來降低顱內壓，改善肝性腦病癥狀。與血液透析相比，CBP 血流動力學穩定，溶質及液體清除速度緩慢且可控。
1.1.4 PDF
PDF 是將選擇性 PE 與連續性血液透析濾過結合起來的一種血液凈化治療模式，其不僅可以清除以膽紅素為代表的蛋白結合毒素，補充白蛋白、凝血因子等物質，同時還能夠清除尿素氮、肌酐等中小分子水溶性毒素，維持水電解質平衡和血流動力學穩定。PDF 避免了 PE 容易導致的置換失衡綜合征，有利于肝性腦病和肝腎綜合征等并發癥的防治。
一項前瞻性多中心研究發現，PDF 可以有效降低病毒性肝炎及急性肝衰竭患者的總膽紅素、白細胞介素-18 以及胱抑素 C 水平，其 28、90 d 生存率分別為 70% 和 16.7%[5]，這一結果與 MARS 及 Prometheus 系統治療效果相似[6]。另外一項多中心研究對急性肝衰竭患者進行 PDF 治療，結果患者 28 d 生存率為 68.5%，作者根據終末期肝病模型（model for end-stage liver disease，MELD）評分將所有患者分為 3 組，發現 PDF 可能對于 MELD 評分在 30 分以下的急性肝衰竭患者的治療作用較大[7]。
在 PDF 模式基礎上，近年來人們開始研究連續血漿透析濾過（continuous plasma diafiltration，CPDF）治療。一項研究對 10 例患者進行 PDF 治療，每次治療時間 24～48 h，5 d 后患者的總膽紅素、國際標準化比值和序貫器官衰竭評分均明顯改善，所有患者治療中血流動力學穩定，無明顯并發癥，患者的 14 d 生存率為 90%[8]。
雖然目前關于 PDF 的大樣本研究不多，但是可以 PDF 作為一種有效的血液凈化方法，其臨床應用前景廣闊。
1.1.5 單次/重復通過白蛋白透析（single/repeatedly pass albumin dialysis，SPAD/RPAD）
SPAD 是白蛋白透析的簡單方式，它利用現有的常規透析設備，將白蛋白加入到透析液中，使之成為含有白蛋白透析液（常用濃度為 2%），通過共價鍵的競爭，清除血液內的蛋白結合毒素。白蛋白沒有循環再生過程，因此稱為“單通道”。一項體外試驗對照了 SPAD、MARS 和連續性血液透析濾過對于溶質的清除作用，三者對于尿素氮、肌酐等水溶性毒素的清除能力相似，SPAD 和連續性血液透析濾過對于血氨的清除能力優于 MARS，SPAD 對膽紅素的清除作用明顯高于 MARS[9]。
SPAD 需要大量人血白蛋白，假如以 1 L/h 的流速進行治療，24 h 則需要 480 g 白蛋白，因此價格十分昂貴。單次通過時由于膜內外彌散時間短暫，透析液中白蛋白結合位點遠遠未被毒素飽和，將其作為廢液丟棄很不經濟。因此把白蛋白透析液在膜外的透析回路中反復循環，這種方法則稱為 RPAD。RPAD 充分利用白蛋白的吸附效能，持續治療 8～12 h，直至透析液中白蛋白結合位點飽和為止。因為 RPAD 在經濟上的優勢，比 SPAD 更加適合于臨床。
1.1.6 MARS
MARS 由 3 個循環系統組成，分別為血液循環、白蛋白循環和透析循環。其原理是患者血液流經 MARS FLUX 透析膜，其中的蛋白結合毒素和水溶性毒素被轉運至膜外的白蛋白透析液中，白蛋白與毒素結合后先后流經活性炭和陰離子樹脂吸附器，毒素被吸附而白蛋白被“解毒”，從而使白蛋白再生并循環使用，同時 MARS 還連有低通量透析器，用以清除水溶性毒素，維持水電解質平衡[10]。
Meta 分析證實，MARS 能降低血清膽紅素、膽汁酸、氨、尿素及乳酸等毒素水平，并改善皮膚瘙癢、全身及門靜脈系統血液動力學異常[11]。還有研究表明，在急性肝衰竭中，MARS 可以改善肝性腦病[12]。然而，歐洲一項大規模的多中心、前瞻性隨機對照試驗（randomized controlled trial，RCT）研究發現，雖然可以降低血肌酐及膽紅素水平，對于肝性腦病有所改善，但 MARS 并不能改善慢加急性肝衰竭患者的生存率[13]。另一項大樣本 RCT 研究顯示，MARS 不能改善急性肝衰竭患者的生存率[14]。而后來的一篇 Meta 分析表明，MARS 可以提高急性肝衰竭患者的生存率，但卻對慢加急性肝衰竭患者的生存率無改善[15]。最新的一篇 RCT 研究發現，MARS 可以提高慢加急性肝衰竭患者的短期生存率，為獲得器官移植爭取時間[16]。
總之，目前大多數研究認為 MARS 治療可以降低肝衰竭患者的血清學指標及改善肝性腦病的嚴重程度，但對其是否能降低病死率仍存在爭議。
1.1.7 Prometheus 系統
Prometheus 系統是一種部分血漿分離吸技術，其過程是患者血液先通過特殊的血漿成分分離器，其中白蛋白等物質被濾出后先后進入中性樹脂和陰離子樹脂吸附裝器，從而使結合性毒素被清除，而后通過高通量血液透析器清除水溶性毒素，游離的白蛋白重新回到患者體內，治療過程中不需要補充外源性白蛋白[17]。
研究發現，Prometheus 系統能顯著降低肝衰竭患者的總膽紅素、血氨、血清尿素氮及肌酐水平[18]，還能降低急性肝衰竭患者的腫瘤壞死因子 α、C 反應蛋白、降鈣素原及甲胎蛋白水平，并提高肝細胞生長因子水平[19]。一項大規模的 RCT 研究顯示，Prometheus 系統能有效清除毒素，具有良好的安全性，但對 28、90 d 生存率無明顯影響[20]。
與 MARS 相比，Prometheus 系統不需要外源性白蛋白，且具有更高的清除毒素的作用，特別是蛋白結合毒素，而對血氨、膽汁酸的清除，二者之間卻沒有顯示出明顯的差異[21]。
1.2 不同非生物型人工肝技術的選用
肝衰竭患者可能具有不同的臨床表現，如肝性腦病、凝血功能障礙、高膽紅素血癥、肝腎綜合征或頑固腹水等。這些臨床表現可能以一種為主，也可以兩種或兩種以上并存。在選用人工肝技術時，應根據不同的病情和目標清除毒素的不同靈活選用，必要時需要聯合使用兩種或多種人工肝技術[22]。患者在治療過程中病情會轉變，主要需要清除的目標毒素也會轉變，因此相應的人工肝技術也可能需要轉變。
下面針對肝衰竭患者不同的臨床表現，如何選用不同的人工肝技術進行闡述。
1.2.1 肝性腦病
肝性腦病的發病機制包括高氨血癥、感染、低血糖或鈉離子紊亂等，其中最主要的病因為高氨血癥。靜脈血氨水平在 150～200 μmol/L 是暴發性肝衰竭患者顱內壓升高的危險因素[23]。有研究表明，采用高劑量血液透析濾過在線血液透析濾過有助于快速逆轉肝性腦病，效果優于 MARS，其原因在于高劑量血液透析濾過可迅速清除血氨[24]。但對于已經合并腦水腫、肌酐明顯增高或血鈉明顯異常的患者，血液透析可能會加重已經存在的腦水腫，從而加重肝性腦病；因此應選用 CBP。此外高氨血癥并非肝性腦病的唯一病因，肝性腦病還與其他毒素相關，因此還可選用 RPAD、PDF、MARS 或 Prometheus 系統等技術，有助于在清除血氨等小分子時，清除一些蛋白結合毒素，進一步改善肝性腦病[25]。
1.2.2 凝血功能障礙
當肝衰竭出現凝血功能障礙時，應給予積極糾正，以避免大出血的發生。單純的凝血功能障礙并不一定需要做人工肝。但如果患者出現凝血功能障礙伴有肝性腦病或高膽紅素血癥，應該注意選用合適的人工肝技術，否則可能會加重凝血功能障礙。PE 是合并凝血功能障礙時較好的選擇。用于肝衰竭的 PE 技術主要包括單重濾過 PE，也包括 PDF（可以看作是一種選擇性 PE），但雙重濾過 PE 并不適用于肝衰竭患者。單重濾過 PE 主要用于清除蛋白結合毒素；PDF 既可清除蛋白結合毒素，也可清除水溶性毒素，同時節省外源性血漿。當肝衰竭合并嚴重凝血功能障礙時，不宜選用吸附類的人工肝技術，如 BA、Prometheus 系統、DPMAS 等，因為吸附柱可能吸附凝血因子，加重凝血功能障礙。由于 MARS 膜不允許大分子通過，所以不會加重凝血功能障礙，但如果要改善凝血功能障礙，則應額外補充新鮮冰凍血漿。當凝血功能障礙合并高氨血癥時或肝腎綜合征時，可選擇 CBP，但需要額外補充新鮮冰凍血漿改善凝血功能。
1.2.3 高膽紅素血癥
肝衰竭時高膽紅素血癥可以單獨出現，也可以跟其他臨床表現并存。對于不伴有凝血功能障礙和肝性腦病的單純高膽紅素血癥，BA 技術是比較好的選擇，跟 PE 相比，有助于節省血漿的用量。但如果膽紅素初始濃度過高，BA 治療的效率會低于 PE，在臨床決策時應予以考慮。對于伴有凝血功能障礙的高膽紅素血癥，應首選 PE，也可選用 PDF。對于伴有肝性腦病的高膽紅素血癥，可以選擇 PDF、MARS、Prometheus 系統或 DPMAS 等人工肝技術。
1.2.4 肝腎綜合征
當肝衰竭患者合并嚴重急性腎損傷時，往往需要在肝臟支持的同時進行腎臟支持，CBP、PDF、MARS、Prometheus 系統這幾種方法均能兼顧到肝臟與腎臟。具體選用哪種，還要根據肝衰竭和腎衰竭的程度和具體的臨床表現。當以腎衰竭或腦水腫為主時，應選擇 CBP。根據患者的具體臨床表現，也可以聯合使用多種人工肝技術。
2 生物型人工肝
非生物型人工肝只替代了肝臟的解毒功能，而生物型人工肝不僅可以替代肝臟的解毒功能，還同時具有物質代謝、生物合成轉化以及分泌生長因子等功能，因此是未來人工肝發展的趨勢。生物型人工肝主要由肝細胞、生物反應器以及體外循環裝置 3 個部分組成，其原理是通過體外循環裝置將肝衰竭患者的血液或血漿引入生物反應器內，與其中包含的肝細胞進行物質交換發揮解毒、合成、分泌及代謝等作用[26]。
肝細胞是生物型人工肝的關鍵組成部分，其來源及研究方向主要包括以下幾種。
2.1 人類原代肝細胞
人類原代肝細胞是最理想的選擇，因為其安全性和生物活性均滿足治療需求。但在體外進行人類原代肝細胞的培養是非常困難的，另外原代人類肝細胞的缺點，包括增殖能力不強、生存期短（1～2 周）等，因此限制了其使用。
2.2 人肝細胞株
目前，唯一獲得批準在臨床人工肝設備上使用的人類肝細胞株是 C3A 肝細胞，它是通過克隆 HepG2 細胞系獲得的[27]。然而，與原代豬肝細胞相比，C3A 肝細胞在解毒和代謝能力均較弱，而這恰恰是肝衰竭患者最需要的。因此在臨床體外人工肝系統使用 C3A 肝細胞可能并不合理。
2.3 豬原代肝細胞
在生物人工肝系統中，豬原代肝細胞的應用比較廣泛，這是由于其提取及培養技術成熟，肝源容易獲得且成本低。然而，一些研究顯示，豬內源性逆轉錄病毒可以感染人類肝細胞和其他體外培養的細胞[28]，由于這種風險的存在，歐洲的一些國家禁止使用豬原代肝細胞，限制了其在生物人工肝系統中的應用[29]。但是，另一項研究認為，生物型人工肝中應用豬原代肝細胞會導致病毒感染這一說法是不正確的[30]。美國食品藥品監督管理局要求，來源于某些特定品種豬的肝細胞，在適當保存的情況下，可以應用于人工肝設備。
2.4 與非實質細胞共同培養的肝細胞
實質細胞和非實質細胞的相互作用，決定了細胞的增長、遷移和分化。研究發現，肝細胞與其他多種細胞共同進行培養，可以在體外更長時間地穩定存活并保持其功能活性；當肝細胞和成纖維細胞共同培養，可長時間保存肝細胞的功能，包括在 65 d 時還可以分泌白蛋白[31]。這項成果給研究帶來啟示：在生物人工肝系統的生物反應器中，通過共同培養的肝細胞和非實質細胞，可以模擬肝臟組織生理功能[32]。
2.5 干細胞培養獲得肝細胞
人胚胎干細胞可以分化成肝臟細胞，這個過程既可以通過胚胎體形成過程時的自主分化，也可以通過直接分化而完成。目前的研究初步實現了干細胞在生物反應器中向肝細胞的轉化[33]。除了肝細胞本身之外，肝細胞在三維空間的分布、細胞所處的環境、細胞附著的生物材料等因素，均影響著肝細胞的功能。
理想生物反應器應該能夠在長時間的治療中，模仿體內微環境，促進細胞和培養基的穩定。目前最常見的是合成的空心纖維生物反應器。在空心纖維生物反應器中，肝細胞通常是固定在膜之間的空間內，血液或血漿流經空心纖維管，然后進行肝細胞的解毒。目前，已經有多個版本的中空纖維型“生物型人工肝”在臨床進行使用，也有部分生物反應器處于臨床前和（或）臨床試驗階段[34]。除了空心纖維生物反應器，還有其他類型的生物反應器包括基于封裝系統的生物反應器、基于平板的生物反應器、基于微流控芯片的生物反應器等，均具有各自的特點。
3 結語
人工肝技術進入臨床以來，已經成為治療肝衰竭的重要治療手段，能夠改善患者的臨床癥狀，改善肝移植術前狀態。目前非生物型人工肝仍是臨床上肝臟替代的主要方式，多種非生物型人工肝技術各自具有不同的優缺點，這就要求臨床醫生能夠根據患者的具體情況，針對性地選擇合適的人工肝技術。隨著科學的發展，生物型人工肝必將取得突破而進入臨床，為肝衰竭的治療提供更加行之有效的方法。