尿毒癥算是明星疾病之一了， 隔三差五就能從新聞中見到。 [1] 所謂“尿毒”， 顧名思義， 它肯定跟腎臟有關。
每個細胞都需要養分， 而對養分的利用，
正常情況下， 腎臟扮演著這種清潔工角色。 假如腎臟功能異常， 代謝廢物在人體內大量堆積， 便會傷害各器官， 引起頭昏、煩躁、食欲下降、心率紊亂等症狀。 這就是常說的“尿毒癥”。 尿毒癥是急慢性腎功能衰竭的共同歸途， 也是這兩種疾病最嚴重的症狀。 [2]
一言以蔽之， 尿毒癥， 就是腎臟罷工了。 腎臟罷工的解決方案有兩個：第一， 可以移植一顆健康的腎臟；第二，
科學怪咖
既然這種機械是用來代替腎臟的， 那麼， 它首先必須學會辨別， 哪些物質是對人體有害的。
解決方案也很簡單， 就在我們周圍， 只是在我們看不到的地方。
1805年， 一個男孩在蘇格蘭誕生了。 這兩年流行“人設”， 而湯瑪斯·格雷姆（Thomas Graham）的各個方面， 都符合天才的設定——他是個不擅長交際的人， 一輩子都沒有什麼朋友；也是個不受家庭歡迎的人， 因為擇業問題和父親鬧翻；還是一個興趣廣泛的人， 雖然他的主業是化學， 但是他對其他的領域的貢獻， 也是良多， 比如生理學。 [3]
19世紀中葉， 格雷姆對法國學者René Joachim Henri Dutrochet的研究產生了興趣。 後者是植物學“大拿”， 在研究植物的過程中， 他注意到一個很好玩的現象——植物有時會吸水， 有時則會失水。 因此， 他發明了一種儀器， 用來測量植物細胞壁上的壓力， 他認為， 這種壓力， 就是所謂的“生命力”。 [4]
為了驗證這一說法， 格雷姆設計了一種特殊的器材。 器材的主體， 看上去像是一口鐘。 鐘的上部是一個玻璃毛細管，
雷格姆的裝置[5]
天才構想
在格雷姆之前， 透析（dialysis）指身體虛弱；在他開創了滲透學說之後， 學者們不禁開始思索：能不能利用這種技術， 實現物質分離呢？
答案在半個世紀之後揭曉。
1914年， 《紐約時報（New York Times）》報導了約翰·雅各·阿貝爾（John Jacob Abel）和他的“人工腎臟”。
《紐約時報》的報導[6]
阿貝爾，1857年出生於美國。和當時很多青年才俊一樣，他在大學畢業後，選擇了去歐洲遊學。最終拜入著名家者卡爾.路德維希門下，對生理學產生了濃厚的興趣。不過，人生大事，穿衣吃飯。遊學雖好，卻不能遊學一輩子。在返回美國之前，阿貝爾“悲哀”地發現，做臨床醫生似乎是自己唯一的選擇。[7]
儘管如此，阿貝爾並沒有輕易妥協，他積極爭取科研崗位，並且，很幸運地，在存款所剩無幾時，得到了密西根大學醫學院的全職教職。
生理研究，可以分為兩部分：或者研究物質對器官的影響，或者研究器官對物質的代謝。不管哪一種，都得首先把物質提純出來。所以，漸漸地，阿貝爾對滲透學說產生了興趣。
要想用滲透原理分離物質，首先得找到合適的滲透膜。阿貝爾選擇了火棉膠，一是因為它的半滲透屬性，二是因為常見。另一個難題，是效率。這一方面，還是要得研究人體學。人體內，大血管下麵有小血管，小血管又連著毛細血管；雖然越來越細，但是物質交換的總面積，大大增加，因而物質代謝的效率十分高。這給了阿貝爾很大啟發，他也在大管道下面，設置了很多平行的、細小的管道，用以增加滲透面積。
“Vividiffusion”，人工腎臟的雛形[3]
16，影響人類的數字
阿貝爾離清潔血液只有一步之遙了，這一步，卻始終沒能邁出去。
如果霍金可以多活一年，也許就能等到諾貝爾委員會的賀電；如果海森堡沒有弄錯原子彈的計算公式，也許，第二次世界大戰還在打；如果阿貝爾能夠預知到第一次世界大戰的發生，也許，透析機會早三十年出現。
歷史是充滿偶然的！
要想為患者清潔血液，必須使用抗凝劑。當時，肝素尚未發明，水蛭素，一種從水蛭唾液中提取的物質，是唯一的選擇；而安全有效的水蛭素，大部分由法國生產。隨著第一次世界大戰的爆發，法國陷入戰火、水蛭素的來源斷絕，阿貝爾無奈地終止了自己的研究。[5]
歷史又是必然的。只要還存在尿毒癥，就會有人向著人工腎臟的目標進發。
和兩位前賢比起來，威廉·科爾夫的學者氣質不太濃——他更像是一位工程師。
第一次世界大戰打了4年，接著是20年的中場休息。1940年5月，德國入侵荷蘭。跟所有良知未滅的人一樣，科爾夫不願意跟納粹組織合作。於是，他轉移到了坎彭市的一所小醫院。在那裡，他充分發揮了自己“能用就行”的哲學，不但建立了歐洲第一個血庫，而且成功完成了人類歷史上第一例透析治療。[8]
“能用就行”很容易被當作“湊合”。 “湊合”是對結果的妥協，“能用就行”卻是儘量簡化條件的智慧。科爾夫一直是一個追求簡潔的人，他的人工腎臟，正是這種簡潔的代表。[9]沒有透析膜，他就用香腸腸衣；效率不夠高，就增加腸衣的長度，一直加到了50碼（約合46米）；為了把血液安全送回患者體內，他還研究了汽車發動機的水泵設計。
接受透析治療的前15名患者，並沒有出現明顯好轉。不過，科爾夫並不氣餒，在原型機的基礎上，他不斷優化自己的方案，包括改進血液稀釋劑和防止凝血等等。“有志者，事竟成。”1945年，科爾夫接收了一位因為腎衰竭而昏迷的患者，開始了自己第16次實驗。
在忐忑不安的等待之後，這位患者終於醒了過來。[8]
血液透析示意圖（原圖出處：wikipedia）
總結
戰爭結束以後，科爾夫繼續改進自己的設備，讓血液透析機，成為了醫院的標準配置。根據統計，我國維持血液透析病人的5年存活率是58%~80%，換句話說，因為有了血液透析，絕大多數患者可以長期存活。
不過血液透析只能去醫院做，畢竟不大方便，所以，在血液透析之後，又誕生了腹膜透析技術。腹膜透析是一種十分取巧的解決方案。人的腹腔內，有一層腹膜，而腹膜是半透膜。利用腹膜的半透性，可以把透析液注入到患者體內，在血液和透析液完成物質交換以後，把透析液放出。這樣，就不一定要去醫院，甚至可以在睡眠時進行（全自動腹膜透析技術，APD），把患者從透析中解放出來。[10]
腹膜透析示意圖（原圖出處：wikipedia）
問題在於，不管是血液透析，還是腹膜透析，都不是一勞永逸的解決方案。一般而言，血液透析患者一年要進行145次透析，而腹膜透析患者，一年需要1376袋透析液，平均支出分別為8萬元和7萬元。[11]即使醫保覆蓋面不斷擴大，這仍然是一筆不小的開銷。
何時才能出現有效又廉價的尿毒癥治療方案呢？
——只要探索精神還在，總有後來者。
參考文獻
[1]90後女孩患尿毒癥 畫表情包籌醫藥費_社會_環球網[EB/OL]. [2018-03-11]. http://society.huanqiu.com/article/2018-03/11655921.html.
[2]金惠銘, 王建枝. 病理生理學[M]. 人民衛生出版社, 2008.
[3]S I T, M K C, MOHAMED R. Dialysis: History, Development And Promise[M]. World Scientific, 2012.
[4]ZULKARNAEV A. BRIEF HISTORY OF THE STUDY OF DIFFUSION AND OSMOSIS IN THE CONTEXT OF DIALYSIS[J]. Nephrology Dialysis Transplantation, 2017, 32(suppl_3): iii37-iii38.
[5]GOTTSCHALK C W, FELLNER S K. History of the science of dialysis[J]. American journal of nephrology, 1997, 17(3–4): 289–298.
[6]EKNOYAN G. The wonderful apparatus of John Jacob Abel called the 《artificial kidney》[J]. Seminars in Dialysis, 2009, 22(3): 287–296.
[7]John Jacob Abel facts, information, pictures | Encyclopedia.com articles about John Jacob Abel[EB/OL]. [2018-03-06]. https://www.encyclopedia.com/people/medicine/medicine-biographies/john-jacob-abel#2830900017.
[8]BLAKESLEE S. Willem Kolff, Doctor Who Invented Kidney and Heart Machines, Dies at 97[J]. The New York Times, 2009.
[9]WATTS G. Willem Johan Kolff[J]. The Lancet, 2009, 373(9670): 1168.
[10]慕景強. 那把柳葉刀: 剝下醫學的外衣[M]. 浙江大學出版社, 2013.
[11]肖月, 隋賓豔, 趙琨. 我國終末期腎病現狀及透析技術的應用, 費用及支付情況分析[D]. 2011.
作者：趙言昌
《紐約時報》的報導[6]
阿貝爾，1857年出生於美國。和當時很多青年才俊一樣，他在大學畢業後，選擇了去歐洲遊學。最終拜入著名家者卡爾.路德維希門下，對生理學產生了濃厚的興趣。不過，人生大事，穿衣吃飯。遊學雖好，卻不能遊學一輩子。在返回美國之前，阿貝爾“悲哀”地發現，做臨床醫生似乎是自己唯一的選擇。[7]
儘管如此，阿貝爾並沒有輕易妥協，他積極爭取科研崗位，並且，很幸運地，在存款所剩無幾時，得到了密西根大學醫學院的全職教職。
生理研究，可以分為兩部分：或者研究物質對器官的影響，或者研究器官對物質的代謝。不管哪一種，都得首先把物質提純出來。所以，漸漸地，阿貝爾對滲透學說產生了興趣。
要想用滲透原理分離物質，首先得找到合適的滲透膜。阿貝爾選擇了火棉膠，一是因為它的半滲透屬性，二是因為常見。另一個難題，是效率。這一方面，還是要得研究人體學。人體內，大血管下麵有小血管，小血管又連著毛細血管；雖然越來越細，但是物質交換的總面積，大大增加，因而物質代謝的效率十分高。這給了阿貝爾很大啟發，他也在大管道下面，設置了很多平行的、細小的管道，用以增加滲透面積。
“Vividiffusion”，人工腎臟的雛形[3]
16，影響人類的數字
阿貝爾離清潔血液只有一步之遙了，這一步，卻始終沒能邁出去。
如果霍金可以多活一年，也許就能等到諾貝爾委員會的賀電；如果海森堡沒有弄錯原子彈的計算公式，也許，第二次世界大戰還在打；如果阿貝爾能夠預知到第一次世界大戰的發生，也許，透析機會早三十年出現。
歷史是充滿偶然的！
要想為患者清潔血液，必須使用抗凝劑。當時，肝素尚未發明，水蛭素，一種從水蛭唾液中提取的物質，是唯一的選擇；而安全有效的水蛭素，大部分由法國生產。隨著第一次世界大戰的爆發，法國陷入戰火、水蛭素的來源斷絕，阿貝爾無奈地終止了自己的研究。[5]
歷史又是必然的。只要還存在尿毒癥，就會有人向著人工腎臟的目標進發。
和兩位前賢比起來，威廉·科爾夫的學者氣質不太濃——他更像是一位工程師。
第一次世界大戰打了4年，接著是20年的中場休息。1940年5月，德國入侵荷蘭。跟所有良知未滅的人一樣，科爾夫不願意跟納粹組織合作。於是，他轉移到了坎彭市的一所小醫院。在那裡，他充分發揮了自己“能用就行”的哲學，不但建立了歐洲第一個血庫，而且成功完成了人類歷史上第一例透析治療。[8]
“能用就行”很容易被當作“湊合”。 “湊合”是對結果的妥協，“能用就行”卻是儘量簡化條件的智慧。科爾夫一直是一個追求簡潔的人，他的人工腎臟，正是這種簡潔的代表。[9]沒有透析膜，他就用香腸腸衣；效率不夠高，就增加腸衣的長度，一直加到了50碼（約合46米）；為了把血液安全送回患者體內，他還研究了汽車發動機的水泵設計。
接受透析治療的前15名患者，並沒有出現明顯好轉。不過，科爾夫並不氣餒，在原型機的基礎上，他不斷優化自己的方案，包括改進血液稀釋劑和防止凝血等等。“有志者，事竟成。”1945年，科爾夫接收了一位因為腎衰竭而昏迷的患者，開始了自己第16次實驗。
在忐忑不安的等待之後，這位患者終於醒了過來。[8]
血液透析示意圖（原圖出處：wikipedia）
總結
戰爭結束以後，科爾夫繼續改進自己的設備，讓血液透析機，成為了醫院的標準配置。根據統計，我國維持血液透析病人的5年存活率是58%~80%，換句話說，因為有了血液透析，絕大多數患者可以長期存活。
不過血液透析只能去醫院做，畢竟不大方便，所以，在血液透析之後，又誕生了腹膜透析技術。腹膜透析是一種十分取巧的解決方案。人的腹腔內，有一層腹膜，而腹膜是半透膜。利用腹膜的半透性，可以把透析液注入到患者體內，在血液和透析液完成物質交換以後，把透析液放出。這樣，就不一定要去醫院，甚至可以在睡眠時進行（全自動腹膜透析技術，APD），把患者從透析中解放出來。[10]
腹膜透析示意圖（原圖出處：wikipedia）
問題在於，不管是血液透析，還是腹膜透析，都不是一勞永逸的解決方案。一般而言，血液透析患者一年要進行145次透析，而腹膜透析患者，一年需要1376袋透析液，平均支出分別為8萬元和7萬元。[11]即使醫保覆蓋面不斷擴大，這仍然是一筆不小的開銷。
何時才能出現有效又廉價的尿毒癥治療方案呢？
——只要探索精神還在，總有後來者。
參考文獻
[1]90後女孩患尿毒癥 畫表情包籌醫藥費_社會_環球網[EB/OL]. [2018-03-11]. http://society.huanqiu.com/article/2018-03/11655921.html.
[2]金惠銘, 王建枝. 病理生理學[M]. 人民衛生出版社, 2008.
[3]S I T, M K C, MOHAMED R. Dialysis: History, Development And Promise[M]. World Scientific, 2012.
[4]ZULKARNAEV A. BRIEF HISTORY OF THE STUDY OF DIFFUSION AND OSMOSIS IN THE CONTEXT OF DIALYSIS[J]. Nephrology Dialysis Transplantation, 2017, 32(suppl_3): iii37-iii38.
[5]GOTTSCHALK C W, FELLNER S K. History of the science of dialysis[J]. American journal of nephrology, 1997, 17(3–4): 289–298.
[6]EKNOYAN G. The wonderful apparatus of John Jacob Abel called the 《artificial kidney》[J]. Seminars in Dialysis, 2009, 22(3): 287–296.
[7]John Jacob Abel facts, information, pictures | Encyclopedia.com articles about John Jacob Abel[EB/OL]. [2018-03-06]. https://www.encyclopedia.com/people/medicine/medicine-biographies/john-jacob-abel#2830900017.
[8]BLAKESLEE S. Willem Kolff, Doctor Who Invented Kidney and Heart Machines, Dies at 97[J]. The New York Times, 2009.
[9]WATTS G. Willem Johan Kolff[J]. The Lancet, 2009, 373(9670): 1168.
[10]慕景強. 那把柳葉刀: 剝下醫學的外衣[M]. 浙江大學出版社, 2013.
[11]肖月, 隋賓豔, 趙琨. 我國終末期腎病現狀及透析技術的應用, 費用及支付情況分析[D]. 2011.
作者：趙言昌