Γενικές Αρχές Αιμοκάθαρσης – Κλασσική Αιμοκάθαρση

Η αιμοκάθαρση (ΑΜΚ) με τεχνητό νεφρό γίνεται με τη βοήθεια ενός ειδικού φίλτρου, μέσω του οποίου γίνεται ο καθαρισμός του αίματος από τα συσσωρευθέντα άχρηστα προιόντα του μεταβολισμού. Τα άχρητα αυτά προιόντα και οι τοξίνες διηθούνται μέσω ημιδιαπερατής μεμβράνης, από το αίμα προς το διάλυμα της ΑΜΚ, με το οποίο και απομακρύνονται.

Στην ουραιμία παρατηρούνται συσσώρευση πολλών ουσιών στο αίμα. Το ΜΒ πολλών από αυτές είναι μικρότερο από 500d, οπότε διαχέονται εύκολα μέσω μεμβρανών κυτταρίνης. Τα σωματίδια με μέγεθος 500-2000d (μέσου μοριακού βάρους ουσίες), διαχέονται επίσης εύκολα μέσα από αυτές τις μεμβράνες, σε μικρό όμως ποσοστό. Τα πολυπεπτίδια που έχουν μέγεθος σε αυτά τα όρια έχουν θεωρηθεί πιθανώς υπεύθυνα για μέρος της ουραιμικής συμπτωματολογίας χωρίς αυτό να έχει αποδειχθεί πλήρως. Μόρια με μέγεθος μεγαλύτερο από 3000d δεν θεωρούνται γενικά σε τέτοιο βαθμό τοξικά, με εξαίρεση τη β2-μικροσφαιρίνη (11800d), η οποία έχει συσχετισθεί με την εναπόθεση αμυλοειδούς και την ανάπτυξη οστικής νόσου και αναιμίας.

Η ημιδιαπερατή μεμβράνη λειτουργεί ως φίλτρο με πολλά διάσπαρτα κενά ή πόρους.

Τα διαλυμένα σωματίδια που έχουν μέγεθος μεγαλύτερο από την διάμετρο των πόρων δεν διέρχονται από την μεμβράνη και επομένως κατακρατούνται. Τα σωματίδια που έχουν μέγεθος αρκετά μικρό ώστε να διέρχονται από τους πόρους της μεμβράνης, διακινούνται με ρυθμό που είναι αντιστρόφως ανάλογος του μεγέθους τους: πολύ μικρά διέρχονται πιο γρήγορα από εκείνα που είναι κάπως μεγαλύτερα.

Το αίμα του ασθενούς διέρχεται από ένα διαμέρισμα που σχηματίζεται από την μεμβράνη. Το διάλυμα ΑΜΚ περιβάλλει αυτό το διαμέρισμα. Τα ερυθρά, τα λευκά αιμοσφαίρια, τα αιμοπετάλια και οι περισσότερες πρωτείνες του πλάσματος έχουν σχετικά μεγάλο μέγεθος και δεν διέρχονται από τους πόρους της μεμβράνης. Το νερό, τα μικρά σωματίδια, οι ηλεκτρολύτες, καθώς επίσης η ουρία (60d), η Cr (113d) και η γλυκόζη (184d) περνούν εύκολα.

Tα μόρια του διαλύματος βρίσκονται σε συνεχή κίνηση έτσι ώστε να κατανέμονται ομοιόμορφα σε όλο το διάλυμα. Η ταχύτητα ροής αυτής της κίνησης εξαρτάται από την συγκέντρωση, το μέγεθος και το ηλεκτρικό φορτίο των σωματιδίων. Το διάλυμα ΑΜΚ έχει σύνθεση παρόμοια με εκείνη του πλάσματος. Μόνο όταν η συγκέντρωση διαλυμένης ουσίας είναι μεγαλύτερη στη μία πλευρά της μεμβράνης θα παρατηρηθεί καθαρή ροή διαλυμένων σωματιδίων από την πλευρά με τη υψηλή συγκέντρωση προς την μικρότερη συγκέντρωση. Αυτή η διαφορά λέγεται κλίση συγκέντρωσης.

Όπως αναφέρθηκε ο τεχνητός νεφρός έχει σχεδιασθεί ώστε να απομακρύνει τα άχρηστα προιόντα του μεταβολισμού από τον οργανισμό, να αποκαθιστά το ισοζύγιο του νερού και των ηλεκτρολυτών και να διορθώνει τις διαταραχές της οξεοβασικής ισορροπίας. Ο μηχανολογικός όρος για αυτήν την μεταφορά λέγεται μεταφορά μάζας και η ταχύτητα αυτής της κίνησης ονομάζεται ταχύτητα μεταφοράς μάζας.

Προσδιορισμός δόσης ΑΜΚ

Από τη δεκαετία του 1970 γίνονται πολλές προσπάθειες για να αναπτυχθούν τρόποι προσδιορισμού της δόσης ΑΜΚ. Μία από αυτές της μεθόδους είναι ο δείκτης Κt/V ουρίας.

Η ουρία είναι μικρό μόριο και θεωρείται καλός δείκτης, επειδή η συγκέντρωση της στο αίμα σχετίζεται με τη διατροφή του ατόμου και τον καταβολισμό των πρωτεινών.

Ο παραπάνω δείκτης έχει προκύψει από ένα πολύπλοκο μαθηματικό υπόδειγμα της κινητικής της ουρίας. Το γράμμα Κ συμβολίζει την κάθαρση της ουρίας που προκαλεί το φίλτρο (ml/min), το t αντιπροσωπεύει τον χρόνο ΑΜΚ (σε λεπτά) και το V υποδεικνύει τον όγκο κατανομής της ουρίας στα υγρά του σώματος.

Ελάχιστη τιμή θεωρείται το 1,2.

Φίλτρα και Διάλυμα Αιμοκάθαρσης

Το φίλτρο αποτελείται από μία ημιδιαπερατή μεμβράνη και χρησιμοποιείται για την απομάκρυνση των τοξικών ή ανεπιθύμητων ουσιών από το αίμα. Όλα τα φίλτρα περιλαμβάνουν σειρά παράλληλων διαμερισμάτων ροής αίματος σχεδιασμένων έτσι ώστε να προσφέρεται μεγάλη επιφάνεια επαφής μεταξύ αίματος και μεμβράνης καθώς και μεταξύ μεμβράνης και διαλύματος ΑΜΚ. Διακρίνουμε δύο βασικούς γεωμετρικούς τύπους διαμερισμάτων: 1) την ορθογώνια διατομή, που παρατηρείται στα παράλληλα φίλτρα και 2) την κυκλική διατομή, που παρατηρείται στα τριχοειδικά φίλτρα. Τα τριχοειδικά φίλτρα χρησιμοποιούνται πολύ συχνότερα και κυκλοφορούν σε μεγάλη ποικιλία μεγεθών και τύπων μεμβράνης. Η ημιδιαπερατή μεμβράνη σχηματίζει μικροσκοπικές κοίλες ίνες (τριχοειδή) με διάμετρο 150-250 μm. Το πάχος τουτοιχώματος των ινών μπορεί να είναι 7-50 μm. Η αποστείρωση τους γίνεται με οξείδιο του αιθυλενίου, γ ακτινοβολία ή και με ατμό.

Οι μεμβράνες που χρησιμοποιούνται στην ΑΜΚ διακρίνονται σε δύο τύπους:

οργανικά παράγωγα κυτταρίνης

συνθετικές μεμβράνες.

Η κυτταρίνη είναι σύνθετο πολυμερές υδατανθρακικής φύσης που αποτελεί δομικό υλικό των φυτών. Χρησιμοποιούνται ευρέως οι μεμβράνες κουπροφάνης. Η κυτταρίνη υφίσταται κατεργασία με αμμώνιο και οξείδιο του χαλκού κατά τη διαδικασία κατασκευής αυτών των μεμβρανών. Τα υλικά Cuprammonium rayon και Hemophan είναι τροποποιημένες μεμβράνες κυτταρίνης. Άλλες κυτταρίνες που χρησιμοποιούνται ευρέως είναι οι σαπωνοποιημένοι εστέρες κυτταρίνης, η οξεική και η τριοξεική κυτταρίνη. Όλες οι μεμβράνες από κυτταρίνη έχουν κάποιο βαθμό βιοασυμβατότητας με το αίμα.

Οι συνθετικές μεμβράνες αποτελούνται από θερμοπλαστικά υλικά. Έχουν λεπτή, λεία αυλική επιφάνεια που στηρίζεται σε τοίχωμα με σπογγώδη μορφή.

Έχουν χρησιμοποιηθεί μεμβράνες από πολυακριλονιτρίλη (ΑΝ, ΡΑΝ), πολυσουλφόνη, πολυαμίδιο, πολυμεθυλο-μεθακρυλικό (ΡΜΜΑ) και άλλα υλικά. Η συνολική μεταφορά μάζας γίνεται κυρίως με διήθηση και ο συντελεστής υπερδιήθησης αυτών των μεμβρανών κυμαίνεται από 20 έως 70 ml/hour/mmHg. Oι συνθετικές μεμβράνες σχετίζονται με λιγότερα προβλήματα βιοσυμβατότητας σε σύγκριση με τις μεμβράνες κυτταρίνης.

Κάθε φορά που το αίμα έρχεται σε επαφή με ξένη επιφάνεια, κινητοποιείται μια φλεγμονώδης απάντηση. Αυτή η απάντηση χρησιμοποιείται για να εκτιμηθεί η βιοσυμβατότητα μιας μεμβράνης ΑΜΚ. Όταν υπάρχει έντονη αντίδραση και ισχυρή φλεγμονώδη απάντηση, η μεμβράνη θεωρείται βιοασύμβατη. Όταν η φλεγμονώδης απάντηση είναι ήπια, η μεμβράνη ταξινομείται ώς βιοσυμβατή. Ο βαθμός βιοσυμβατότητας της μεμβράνης σχετίζεται με διαφορετικές βραχυπρόθεσμες ή/και μακροπρόθεσμες επιπτώσεις. Η ένταση της φλεγμονώδους αντίδρασης εκτιμάται με βάση το επίπεδο της ενεργοποίησης του συμπληρώματος, μετά την έναρξη της ΑΜΚ. Οι δείκτες που χρησιμοποιούνται για αυτό το σκοπό είναι τα κλάσματα C3a, C5a και τα κλάσματα από το C5b έως το C9 στο αίμα του ασθενούς. Το συμπλήρωμα λειτουργεί σε συνεργασία με το ανοσοποιητικό σύστημα προκειμένου να προστατεύσει τον οργανισμό από ουσίες που αναγνωρίζονται ώς ξένες. Η ανοσιακή απάντηση του οργανισμού όταν το αίμα έρθει σε επαφή με τη μεμβράνη ΑΜΚ, είναι παρόμοια με εκείνη που παρατηρείται όταν το ανοσιακό σύστημα ενός ατόμου διεγείρεται από βακτήρια.

Έτσι η ενεργοποίηση του συμπληρώματος προκαλεί παροδική λευκοπενία, υποξαιμία, διαταραχές πήξης και σε σοβαρές περιπτώσεις αναφυλαξία. Η ενεργοποίηση του συμπληρώματος μεγιστοποιείται στα πρώτα 15 λεπτά και μπορεί να διαρκέσει μέχρι 90 λεπτά. Η χρησιμοποίηση βιοσύμβατων μεμβρανών ΑΜΚ σχετίζεται πιθανώς με αυξημένη επίπτωση λοιμώξεων, κακοήθειας ενώ επηρεάζει δυσμενώς την κατάσταση θρέψης.

Το διάλυμα ΑΜΚ έχει χημική σύνθεση που προσομοιάζει όσο το δυνατόν περισσότερο με εκείνη του νερού του φυσιολογικού πλάσματος. Περιέχει 5 ενώσεις: NaCl, HCO3 ή οξεικό νάτριο, χλωριούχο ασβέστιο, χλωριούχο κάλιο και χλωριούχο μαγνήσιο. Τα συνήθη όρια τιμών του Ph είναι 6,8-7,6.