A hemodialízis fizikai-kémiai alapelvei
Az időszakos hemodialízis célja a salakanyagok eltávolítása és a test víz-elektrolit egyensúlyának fenntartása az oldott anyagok és víz cseréje révén a beteg vérében, valamint a normál extracelluláris folyadékéhoz hasonló összetételű dialízis oldatával. féligáteresztő membrán (2-1. ábra).
A féligáteresztő membrán olyan membrán, amely lehetővé teszi a víz, elektrolitok és oldott anyagok átjutását, amelyek molekulatömege alacsonyabb, mint az albuminé, vagy 69 000 dalton, de nem a fehérjék és a vér ábrás elemei (vörös gömbök, fehérvérsejtek és vérlemezkék) ).
1. Transzfer mechanizmusok
Az oldott anyagok és a víz átadása két alapvető mechanizmust foglal magában: diffúziót (vagy vezetést) és konvekciót (vagy ultraszűrést), amelyhez ozmózisos transzfer járul hozzá.
1.1 Diffúzió (vagy vezetés)
A diffúziós transzfer az oldott anyagok passzív szállítása a vérből a dializátumba a dialízismembránon keresztül, az oldószer áthaladása nélkül. A dializátumról a vérre történő reverz transzfert visszaszóródásnak nevezzük.
A diffúziós transzfer sebessége 3 tényezőtől függ: az oldott anyag diffúziós együtthatója a vérben, a dialízismembránban és a dializátumban, amely meghatározza az átjutás sebességét; a membrán tényleges területe; a koncentráció különbsége a membrán mindkét oldalán (2-2. ábra).
A diffúziós molekuláris transzfert (N) Fick törvénye szabályozza. A közegben diffundáló anyagmennyiség (dN) időegységben (dt) arányos az anyag (D) diffúziós együtthatójával, a diffúziós területével (A) és a fordított anyag koncentrációjának különbségével diffúzió iránya (dc/dz),
az:
Integrációja folyamatos véráramlás és dialízisfürdő esetén a dializátor két részében, féligáteresztő membránnal elválasztva:
vagy:
J: anyagáramlás
Ko: a dializátor anyagátadásának globális együtthatója.
V: hatékony membránterület,
: koncentráció gradiens a membrán mindkét oldalán,
Az átviteli együttható (Ko) az oldott anyagoknak a vérfóliával (Rs), a membránnal (Rm) és a dializátummal (Rd) szembeni diffúzióval szembeni ellenállástól függ:
Ro = Rs + Rm + Rd
Az oldott anyagok diffúzióval szembeni ellenállása a vérközegben (Rs) és a dializátumközegben (Rd) a folyadékok áramlási sebességétől és az áramkörök geometriájától függ. A membrán ellenállása (Rm) lényegében a membrán jellegétől és vastagságától függ. A membrán ellenállása az oldott anyag átjutásával szemben az oldott anyag molekulatömegével növekszik.
1.2 Konvekció (vagy ultraszűrés)
A konvekciós transzfer az oldószer és az oldott anyagok egy részének egyidejű átvitele a hidrosztatikus nyomáskülönbség hatására (2-3. Ábra). Megtehető a vér rekeszétől a dializátumig, vagy a dializátumtól a vérig (retrofiltrálás).
Az oldott anyagok konvekcióval történő átvitele 3 tényezőtől függ: a membrán szűrési együtthatójától (vagy transzmissziójától), a plazma átlagos koncentrációjától az oldott anyagban (C) és az oldószer szűrési sebességétől (Qf), nevezetesen:
A szitálási együtthatót a szűrletben lévő oldott anyag koncentrációjának és a plazmában lévő koncentrációjának arányaként határozzuk meg. Minél alacsonyabb az oldott anyag molekulatömege, annál nagyobb (2-4. Ábra).
Az oldószer szűrési sebessége a membrán hidraulikus permeabilitásától (Kf), a membrán tényleges felületétől (A) és a tényleges nyomáskülönbségtől (∆P - ∆π) függ, azaz:
Qf = Kf • A • (∆P - ∆π)
ahol ∆P a dializátorban uralkodó transzmembrán átlagos hidrosztatikus nyomást és ∆π a vérkeringésben érvényes tényleges ozmotikus nyomást jelenti.
A Kf hidraulikus permeabilitás a membrán fizikai tulajdonsága, jellemzi oldószer-átviteli sebességét (itt plazma víz) egységnyi területre és nyomásegységre.
A konvekcióval történő transzfer így az oldott anyagok és az oldószer egyidejű kivonását eredményezi, míg a diffúziós transzfer csak egy oldott anyagot enged át.
A hidraulikus permeabilitás együtthatója és a szitálási együttható az egyes membránokra jellemző jellemzők. A membrán pórusainak átmérőjétől és a területegységre eső számuktól függenek. A nagy permeabilitású membránok szűrési együtthatója jelenleg közel van a vese glomeruláris bazális membránjához (2-4. Ábra).
Az effektív transzmembránnyomás az átlagos transzmembrán hidrosztatikus nyomás és az ozmotikus nyomás különbsége. Ez utóbbit elsősorban a vérfehérjék onkotikus nyomása (kb. 30 Hgmm) határozza meg, amelyek nem tudnak átjutni a dialízis membránján.
1.3 ozmózis
Ez egy oldószertranszfer ozmotikus nyomáskülönbség hatására.
A dializátoron való áthaladás során a plazma fehérjekoncentrációja növekszik az ultraszűréssel történő vízveszteség miatt, ezáltal növelve a plazma ozmotikus nyomását a dializátor kimeneténél. Ennek eredményeként a víz ozmózisa és az oldott anyagok az intracelluláris szektorból az intersticiális szektorba és a plazmába jutnak, amely helyreállítja a keringő vér térfogatát (plazma "újratöltés").
A dializátorban az ozmózis ellenzi az ultraszűrést, de ezt a jelenséget könnyen kompenzálhatja a vértérre alkalmazott hidrosztatikus nyomás növekedése.
1.4 Adszorpció
Az olyan fehérjék, mint az albumin, a fibrin, a β2-mikroglobulin, az aktivált komplement fragmensek és a citokinek, például az IL-1 és a TNFa, bizonyos mértékben adszorbeálódhatnak a dialízis membránján. Ugyanez vonatkozik a fehérjékhez erősen kötődő anyagokra, például a homociszteinre. Ez a mechanizmus részben hozzájárul a vérből történő kivonásukhoz.
A fehérje adszorpció a hidrofób membránok kizárólagos tulajdonsága.
Az oldott anyagok átviteléhez és kivonásához hozzájáruló 4 mechanizmus, amely a 2-5. Ábrán vázlatosan látható.
2. Oldott anyagok átadásának módszerei
A diffúzió és a konvekció relatív jelentősége az oldott anyagok átvitelében attól függően változik, hogy az alkalmazott eljárás hemodialízis, hemofiltráció vagy hemodiafiltráció (2-5. Ábra).
2.1 Folyadéktranszfer hemodialízissel (2-6a. Ábra)
A hemodialízis során a legtöbb hulladék anyag diffúziós, míg a nátrium és a víz főleg konvektív. Az ultraszűrés a fő mechanizmus, amellyel a két dialízis során felhalmozódott vizet és nátriumot eltávolítják a testből.
2.2 Oldott anyagok átvitele hemofiltrálással (2-6b. Ábra)