作者：古佳衢
一般的血液透析(HD: Hemodialysis，俗稱洗腎)對於中大分子的清除率並沒有達到相當理想的程度，也因此有了HDF (Hemodiafiltration)的出現，但為何沒有成為洗腎的主流方式呢？原因就在於HDF需要大量的補充液以及需有具備2組幫浦的透析機才能運作，因為增加了許多醫療成本，也就限制了HDF的普及。
上圖是各種尿毒素分子大小由小至大的排列，可以看到一般所謂的小分子是<500Da (原子質量單位)，中分子則是介於500-25kDa之間，中大分子則是介於25kDa-60kDa之間。一般血液透析可以清除掉的毒素大小大概是中小分子的範圍較佳，但對於中大分子的清除率則不甚理想。
理想的人工腎臟透析膜應該要具備以下條件：
1. 膜孔直徑要夠大到接近白蛋白(接近但不是超過)，這樣才能增加清除中大分子的尿毒素同時也減少必需蛋白質(即白蛋白)的流失。
3. 膜孔大小要一致，中大分子尿毒素清除效率才會高。增加中大分子尿毒素清除率可以減少發炎物質、血管鈣化、透析後疲倦，並改善貧血等等。
篩出係數S=透析液中溶質濃度Cd/血液中溶質濃度Cb。
篩出係數=1，代表溶質可100%篩出(溶質大小<孔洞大小)
篩出係數=0，代表溶質無法被篩出(溶質大小>孔洞大小)
由上可知篩出係數與半透膜的孔洞大小甚至厚度都有相關。可以想像成孔洞越大，可篩出的溶質大小越大；膜的厚度越厚，溶質在篩出的過程中阻力越大，被篩出的比例就越小。
上圖詳細解釋了理想的透析半透膜要有哪些特性，乍看之下可能覺得很複雜，但基本原理其實很簡單。首先在透析的過程中要把好的蛋白質留下來，把不好的蛋白質濾掉，在這裡，好的蛋白質指的就是白蛋白，而不好的蛋白質就是指各式各樣大大小小的尿毒素分子。
所以在透析的過程中，半透膜的孔洞大小要能足夠大，讓中大分子的尿毒素清除越多越好，但又不能大過白蛋白以免白蛋白流失，這樣就是理想的透析膜的條件了。
首先先來看名詞定義，Retention Onset (RO)指的是在透析過程中隨著溶質分子越來越大時，溶質分子開始被透析膜截留下來不被篩出的現象，而此現象被定義在篩出係數 S=0.9 時所對應的溶質分子量。
當溶質分子量>S=0.9所對應的溶質分子量時，其溶質分子越大，可被篩出的比例則越小(因膜的孔洞大小固定)，也就是溶質變大的同時，其篩出係數會變小。
而Cut Off (CO)則是定義在篩出係數 S=0.1 時其所對應的溶質分子量。簡單說來就是當溶質分子大到S只剩下0.1時，其所對應的分子量大小。此時溶質分子大到只有10%可被篩出，另外90%則被截留在透析膜的內側。
回到上圖，可以看到圖中有3種不同的透析膜名稱，分別是HF (high flux)、HCO(high cut off)、HRO(high retention onset)，分別有各自的膜孔洞大小及孔洞數目。
從HF的曲線可以看到其RO1的分子量是三種膜中最小的，約在1200Da左右，亦即在分子量1200Da以下的溶質可以100%被篩出，在1200Da以上的分子則是篩出比例會逐漸下降。
而HF的CO1分子量略小於白蛋白(Albumin)的68000Da，也因此在HF透析膜的白蛋白流失會比較不明顯。由此可看出HF透析膜主要是中小分子尿毒素的篩出(清除)會比較好。
而HCO的曲線可看出其所對應的RO3分子量略小於β2-microglobulin(約12000Da，尿毒素之一)，所以β2-microglobulin無法被大量篩出(清除)，且其CO3分子量又略大於白蛋白，所以HCO透析膜的白蛋白流失會較多。
由此可知HCO透析膜的中分子毒素清除不佳，且又有白蛋白流失過多的情形，實在不能稱為理想的透析膜。
最後HRO的曲線中顯示其RO2分子量略大於β2-microglobulin，所以β2-microglobulin清除率為3種透析膜中最佳的。又因其CO2分子量略小於白蛋白，因此白蛋白的流失比例較少。
而HRO透析膜的RO2及CO2的分子量大小較接近(曲線斜率較陡)，代表其膜上的孔洞大小較一致，對於中大分子大小以下的尿毒素清除效率較佳。
也因為HRO膜特性其CO值介於HF及HCO之間，所以又稱為Medium Cut Off(MCO：中截留膜)。
為何說透析膜孔洞大小一致，尿毒素分子清除效率較佳呢？以下圖來說明。
上圖中不同曲線代表不同的透析膜特性。橫軸是透析膜的孔洞大小，縱軸則是孔洞的數目。孔洞數量越多，總過濾量就較大；而曲線的底度越窄，則代表孔洞的大小越一致。
其中可以看到Low flux的透析膜曲線偏左，代表其孔洞較小，只能過濾一些較小的溶質分子。而且由於其孔洞數目最少，造成其總過濾量偏低。
另外，其孔洞大小不一致(底部較寬)，會造成不同大小分子的清除效率差。(簡單舉例：100個孔洞中，有70個小孔、20個中孔、10個大孔，且孔洞數目決定總過濾量，此時大分子只會占總過濾量的1/10)。
但看到MCO膜的時候可以發現其曲線高度較高(表孔洞數目或密度較高)，表總過濾量較大。另外MCO膜孔洞大小較一致(底部較窄)，且小於白蛋白的大小，表示其溶質大小在白蛋白以下的分子量大小有較好的篩出係數。這代表了MCO膜可以濾出較大的中大分子毒素，同時又保留了白蛋白減少透析時的流失。
綜上所述，MCO膜就是理想中最接近人體腎臟功能的人工透析膜，因為其對於中大分子的清除效果略小於HDF，但明顯優於傳統的HD，也因此將使用MCO膜的人工腎臟透析方式稱為Expanded Hemodialysis，中文為「延展性透析」，簡稱HDx。
參考資料：
1. Blood Purif 2017;44:I–VIII.
2. Clinical Kidney Journal, 2023, vol. 16, no. 7, 1071–1080.
3. Membranes 2022, 12, 253.
