Школа дијализе (III део) – Принципи дијализе

БИОФИЗИЧКИ ПРИНЦИПИ  ХЕМОДИЈАЛИЗЕ

Циљ лечења дијализом јесте заменити и надокнадити изгубљене екскреторне функције бубрега. Уместо на природан начин, вештачким путем одстранити вишак течности и непожељне супстанце из организма.

Током поступка хемодијализе, крв пацијента циркулише изван организма, кроз неку врсту вештачког бубрега, а то је дијализатор.

У суштини, дијализатор садржи две коморе, одвојене мембраном: кроз једну комору протиче крв, а кроз другу, посебна, дијализна, течност.

Мембрана је семипермеабилна, тако да омогућује пролазак воде и растворених супстанци, до одређене величине.

Ова вантелесна циркулација је контролисана апаратом за хемодијализу, који такође, справља (припрема) дијализну течност.

На почетку процедуре крв болесника која улази у дијализатор, садржи вишак воде и распадних продуката метаболизма.

Да би се уклонио вишак течности, створи се разлика (градијент) у величини притисака са једне, у односу на другу страну мембране.

Ова разлика у притисцима, повлачи воду из крви, кроз мембрану, да улази у дијализну течност, – процесом ултрафилтрације.

Количина течности која ће бити ултрафилтрирана током једне процедуре, треба да одговара вишку телесне воде.

Обзиром да у дијализној течности нема отпадних продуката метаболизма, створена је разлика у њиховим концентрацијама са једне, у односу на другу страну мембране. Овај градијент у концентрацији омогућава да отпадни продукти метаболизма дифузијом пређу из крви, кроз мембрану, у дијализну течност.

Коначни резултат третмана хемодијализом је корекција волумена крви и уклањање штетних материја из крви.

Ова два процеса, одстрањивање вишка течности (ултрафилтрација) и уклањање одређених супстанци (дифузија), нормално се дешавају: истовремено.

Ипак, обзиром да на ове процесе утичемо различитим механизмима, они се описују одвојено.

УКЛАЊАЊЕ  ТЕЧНОСТИ

Да би се из крви одстранио вишак течности ултрафилтрацијом, неопходна је разлика у притисцима на странама мембране.

У крвном одељку дијализатора притисак је позитиван и створен је радом крвне пумпе.

У одељку дијализне течности притисак је обично негативан, а настаје радом сукцијске пумпе у апарату за дијализу.

Тако настали градијент (разлика) у хидростатским притисцима, са једне на другу страну мембране, назива се трансмембрански притисак, ТМП, и уобичајено се изражава у mmHg.

Потребно је још једном истаћи да ТМП није притисак, него, разлика у притисцима.

ТМП се може израчунати као разлика између притиска у крвном одељку дијализатора (PB) и притиска у одељку дијализне течности (PD):

TMP =  PB– PD

У већини случајева, притисак у одељку дијализне течности, PD, је негативан.

У том случају, ТМП се може изразити као збир PB и PD, са позитивним предзнаком.

Ова фразлика (градијент) у притисцима је покретачка сила за транспорт течности кроз мембрану, процес познат као ултрафилтрација.

Течност се креће са подручја са вишим, ка подручју са нижим притиском, тј. из крви у дијализну течност.

Стопа ултрафилтрације, тј. количина течности уклоњена у јединици времена, зависи од два чиниоца: градијента притисака на мембрани (TMP) и пропусности (пермеабилности) мембране за воду.

Када се процењује укупни градијент притиска, понекад се морају узимати у обзир и осмотски притисци. Протеини плазме стварају мањи осмотски притисак, од око 20-30 mmHg, који је неопходан да задржава воду у крвним судовима. Овај притисак се означава као онкотски притисак.

Да би се постигла било каква ултрафилтрација, разлика у хидростатским притисцима, мора бити већа од онкотског притиска.

Ако су хидростатски притисци у оба одељка идентични, онда ће нето проток воде бити из дијализне течности у крв, и то због онкотског притиска.

Осмотски притисци се не могу мерити или контролисати апаратом за дијализу и обично се не узимају у обзир при рутинским хемодијализама.

Свака врста мембране има своју сопствену пропустљивост (пермеабилност).

Што је пропусност дијализне мембране за воду већа, то ће и добијена стопа ултрафилтрације бити већа, при датом  TMP-у.

Стандардне мембране за хемодијализу се називају слабо-пропусне, low-flux мембране, док се мембране које су високо-пропусне за воду означавају као high-flux мембране.

Укратко, стопа одстрањивања течности (UF rate) током хемодијализе, зависи од:

–  укупне разлике у притисцима на странама мембране у пракси означене као ТМП),

–  пропусности за воду мембране дијализатора.

УКЛАЊАЊЕ  ЧЕСТИЦА   ДИФУЗИЈОМ

У току хемодијализе супстанце се из крви уклањају углавном дифузијом.

Главна покретачка сила дифузијског транспорта честица кроз дијализну мембрану, јесте градијент (разлика) у концентрацијама тих супстанци у крви и дијализној течности.

Крвни проток (Qb) доноси штетне супстанце у дијализатор, а ток дијализне течности (Qd) их односи из дијализатора. Захваљујући оваквом непрекидном транспорту супстанци, у дијализатор и из дијализатора, дуж целе мембране се одржава велики концентрацијски градијент. Што је већи концентрацијски градијент биће и брже уклањање штетних супстанци из крви.

Крв и дијализна течност нормално теку у супротним смеровима (тзв. протуструјни ток).

То је најефикаснији начин да се постигне континуирани концентрацијски градијент дуж целог дијализатора.

Мање супстанце, са молекулском масом испод 300, као што су отпадни продукти метаболизма протеина: уреа (МТ 60) и креатинин (МТ 113), лако пролазе кроз дијализну мембрану.

Обзиром да мембрана пружа мали отпор кретању ових честица, повећање протока с обе стране мембране, директно утиче на њихове транспорте кроз мембрану.

Већи проток крви доноси већи број супстанци за размену на мембрани, а бржи проток дијализне течности ће исте те супстанце, кад пређу на дијализатну страну, брже и однети.

Очигледно, степен уклањања малих супстанци углавном зависи од протока. Што је супстанца мања, утицај протока на њено уклањање  је већи.

Веће супстанце не дифундују кроз мембрану тако лако.

Обзиром да је главни отпор транспорту ових молекула у самој мембрани, повећање протока има мали ефекат.

Зато се каже да је уклањање већих супстанци зависно од мембране. Што је супстанца већа, то је већи утицај мембране на њено уклањање. Генерално се говорило, да што је мембрана тања, то је њен отпор кретању честица мањи.

На крају, можемо рећи да је уклањање супстанци дифузијом, зависно од:

–  брзине протока крви,

–  брзине протока дијализне течности,

–  концентрацијског градијента између крви и дијализне течности,

–  карактеристика дијализатора, као што су: врста, дебљина и површина мембране,

Дефиниција Дифузије:

Дифузија је кретање супстанци са места њихове веће, ка месту њихове мање концентрације.

РАЗМЕНА  СУПСТАНЦИ

Покретачка сила за дифузију честица кроз семипермеабилну мембрану у дијализатору, јесте разлика у концентрацијама супстанци у крви и у дијализној течности.

Супстанце се увек крећу са места где им је већа концентрација ка месту где им је концентрација мања.

Регулишући састав дијализне течности ми можемо одредити смер дифузијског транспорта, тј. одређујемо шта ћемо у крв додати, а шта из крви уклонити.

  1. Уклањање штетних супстанци

Отпадни продукти метаболизма, као што су уреа и креатинин, накупљају се у крви уремичних болесника и морају се ефикасно уклањати. Да би се постигло њихово максимално уклањање, њих онда, наравно, уопште не треба да буде у дијализној течности.

  1. Нормализација нивоа електролита

Електролити, као што су Натријум и Калијум, су  животно важне супстанце, а њихове концентрације се морају одржавати у прилично уском распону. Обзиром да је код уремичних болесника тај баланс поремећен, електролити у крви уремичара се акумулирају и треба их нормализовати.

Због тога, дијализна течност мора садржавати наведене електролите у истој оној концентрацији (или нешто нижој), каква је и у крви здравих особа. Све дотле док им је концентрација у крви већа, они ће прелазити у дијализну течност. Када се нивои електролита нормализују, дифузијски транспорт ће престати, јер су концентрације супстанци са обе стране мембране једнаке.

  1. Додавање пуфера

Концентрација (бикарбонатног) пуфера у крви је обично врло ниска у уремичних болесника, јер код њих се киселине, настале катаболизмом протеина, не могу излучивати. Да би се успоставила нормална ацидо-базна равнотежа, у крв уремичних болесника се мора додавати пуфер. Да би се постигао довољан трансфер пуфера у крв, концентрација пуфера у дијализној течности мора бити значајно виша од нормалне.

Све супстанце које су у крви уремичних болесника присутне у нормалним концентрацијама и које треба одржавати у тим концентрацијама, требале би, у идеалним условима, бити и у саставу дијализне течности, у нормалним концентрацијама. Ако енергетске материје, као што је глукоза, нису у саставу дијализне течности, оне ће се губити током хемодијализе. Тај губитак се мора надокнадити додатним уносом хране.

У закључку, може се рећи да је сврха примене дијализне течности корекција хемијског састава крви у уремичних болесника.

Да би се тај циљ остварио, састав дијализне течности мора бити што сличнији нормалном саставу крвне воде, тј. плазме без протеина.

ЕЛЕКТРОЛИТИ У ДИЈАЛИЗНОЈ ТЕЧНОСТИ

Обзиром да је састав дијализне течности главни регулатор баланса електролита, посебну пажњу треба посветити избору дијализне течности, како би она била у складу са потребама сваког пацијента.

Доле наведени електролити су обавезне компоненте дијализне течности. Додавање пуфера, у циљу корекције ацидозе, биће разматрано на страницама које следе.

Натријум (Na+), је главни катијон (позитивно наелектрисан јон) у екстрацелуларној (ванћелијској) течности, где он одржава осмотски притисак и запремину течности.

Концентрацију натријума у дијализној течности треба одржавати у нивоу његове плазматске концентрације 140-142 mmol/L, али користе се све концентрације од 135 до 150 mmol/L.

Ниска концентрација натријума у дијализној течности имаће за последицу уклањање одређене количине натријума из крви. То може довести до хиповолемије (смањења запремине крви) током хемодијализе, са хипотензијом (смањењем крвног притиска) и мишићним грчевима.

Супротно томе, висока концентрација натријума у дијализној течности обично нема за последицу проблеме са ниским крвним притиском током хемодијализе, али доводи до повећаног уноса натријума у циркулацију.

То може довести до повећаног осећаја жеђи после хемодијализе, што подстиче пацијента да конзумира више течности него што му је прописано. Последица таквог оптерећења течношћу може бити артеријска хипертензија (повишен крвни притисак), која дугорочно, представља велико оптерећење за кардиоваскуларни систем.

Калијум+) је главни катијон у интрацелуларној течности (ИЦТ), где одржава осмотски притисак и запремину. Калијум је важан за активност мишића, тј. за срчане контракције. Концентрација калијума у дијализној течности је обично 2 mmol/L.

Нагле промене концентрације калијума у крви могу изазвати поремећаје у раду срца (срчане аритмије). Пацијенти који имају такве тегобе при наведеним концентрацијама калијума, вероватно требају више калијума у дијализној течности, како би се уклањање калијума успорило.

Калцијум (Ca++) је најраспрострањенији електролит у људском организму, већином се налази у скелету у форми калцијум-фосфата. То је такође, важан електролит, нпр. за функционисање мишића и згрушавање крви.

Концентрација калцијума у дијализној течности се по традицији задржава вишом (1,75 mmol/L) у односу на концентрацију калцијума у крви. Тако настали трансфер калцијума из дијализне течности у крв, је пожељан у пацијената који имају тегобе због мањка калцијума. Ипак, обзиром да већина дијализних пацијената данас добија додатни калцијум, преко лекова везивача (хелатора) фосфата, обично калцијум-карбоната или ацетата, онда се повећава ризик настајања хиперкалцемије (повишења концентрације калцијума у крви). Отуда данашњи тренд ка нижим концентрацијама калцијума у дијализној течности (1,00 до 1,25 mmol/L).

Магнезијум (Мg++) има улоге сличне калцијумским. Око 50% магнезијума је у костном ткиву. Концентрацијума магнезијума у дијализној течности се обично подешава на око 0,5 mmol/L.

Хлорид (Cl) је главни анијон (негативни јон) у дијализној течности. Он је неопходан да одржи равнотежу према наелектрисању позитивних јона, чинећи тако раствор дијализне течности електронеутралним.

 ПУФЕРИ  У  ДИЈАЛИЗНОЈ  ТЕЧНОСТИ

Киселине које се метаболизмом стварају у људском организму, неутралишу се различитим пуферским системима, међу којима је бикарбонатни (HCO3) најважнији. Да би се пуферски капацитет организма одржао, бикарбонати се стално обнављају, а тај процес се одвија у бубрезима.

У болесника са потпуном бубрежном инсуфицијенцијом, уместо напред наведеног начина, пуфер се обезбеђује преко течности за хемодијализу.

Концентрација пуфера у дијализној течности се подешава тако да се постигне нормална концентрација бикарбоната у серуму од 24-27 mmol/L на крају хемодијализе.

Бикарбонат је физиолошки пуфер у крви, и он се користи и у дијализној течности, јер се показало да је клинички супериоран у односу на све друге тестиране супстанце.

Други значајан проблем, била је микробиолошка исправност дијализне течности, обзиром да је бикарбонатни раствор одлична подлога за раст бактерија.

Због свега тога, раније је у већини дијализних центара бикарбонат годинама био замењиван у дијализној течности – ацетатом.

Ацетат, као такав, није физиолошки пуфер, али се његовим метаболисањем у организму ствара бикарбонат. Од суштинског је значаја за пацијента, да има добар јетрени капацитет за метаболисање ацетата, јер накупљање ацетата може довести до пада крвног притиска и мучнине.

Предности ацетата у пракси су, то што се може додавати у дијализни концентрат заједно са осталим електролитима, без бојазни од преципитирања, или ризика од пораста бактерија. Ово, уз нижу цену ацетатне хемодијализе, су разлози зашто се она још и данас практикује у неким центрима и клиникама.

Осамдесетих година, проблеми са бикарбонатом, у пракси су решени аутоматизацијом и опремом која омогућава хигијенску исправност дијализне течности. Да би се избегла преципитација користе се два одвојена дијализна концентрата: један са бикарбонатом и други, са свим осталим компонентама. Концентрати су одвојени све до разређења и тако се предупређује таложење калцијум-карбоната.

Од посебног је значаја била употреба бикарбоната у третману пацијента који су слабо толерисали ацетатну хемодијализу, нпр. при акутним хемодијализама  или када се радило о дијализирању деце, дијабетичара и болесника са кардиоваскуларним обољењима.

Концентрација бикарбоната у дијализној течности је обично око 34 mmol/L.

УКЛАЊАЊЕ  ЧЕСТИЦА  КОНВЕКЦИЈОМ

Дифузија јесте главни механизам транспорта супстанци током хемодијализе, али није и једини. Супстанце, такође, могу бити транспортоване у ултрафилтрираној течности, феноменом познатим као конвекција.

Све супстанце које могу проћи кроз поре на мембрани, бивају повучене кроз мембрану, у струји течности.

Јачина конвективног транспорта зависи, дакле, од волумена ултрафилтрације и од пропустљивости мембране за супстанце.

У току стандардне хемодијализе, конвективни транспорт честица је обично мали, јер је и волумен ултрафилтрације ограничен, а и стандардне мембране нису нарочито пропустљиве за крупније супстанце.

И количина малих супстанци у ултрафилтратној течности је занемарљива, у односу на количину која се уклони дифузијом. Ипак, у одсуству концентрацијског гадијента и тај допринос може бити важан.

Пример за то је уклањање натријума конвекцијом, када су концентрације натријума у серуму и у дијализној течности изједначене.

За крупније супстанце (МТ 5-10 000),  већина дијализних мембрана, представља баријеру, пропуштајући супстанце селективно, на основу величине истих. Тако да је концентрација честица у ултрафилтрираној течности значајно мања него у плазми, чак може бити смањена до нуле.

Преусмерење на пропустљивије дијализне мембране, тзв. високо-пропусне (high-flux) мембране, повећава конвективни транспорт, на два начина.

Прво, волумен ултрафилтрације је већи, јер су те мембране пропустљивије за воду.

Друго, поре на овим мембранама су шире, па оне обично пропуштају веће супстанце.

Да би се обезбедило тачно уклањање планиране запремине течности, дијализатори са  високо-пропусним мембранама, се морају користити на дијализним апаратима са прецизном, волуметријском контролом уклањања течности.

На high-flux мембранама, појављује се и феномен звани  backfiltration, тј. „повратна филтрација“ („обрнута филтрација“), која, између осталог, повећава клиренс (уклањање) супстанци конвекцијом.

Када се ултрафилтрација повећава преко пожељног и планираног губитка тежине, онда тај прекомерни волумен мора бити надокнађен неким интравенским инфузијским раствором. Тада се стандардна хемодијализа претвара у један други терапијски модалитет, звани хемодијафилтрација, ХДФ, током које обе врсте транспорта, и дифузијски и конвективни, имају значајну улогу.

Појачавајући даље ултрафилтрацију, долазимо до хемофилтрације, а то је терапијски модалитет, где се супстанце уклањају искључиво конвективним транспортом, тј. не користи се дијализна течност.

На крају, као закључак, треба рећи, да уклањање супстанци конвекцијом, током хемодијализе, зависи од:

–  величине ултрафилтрације

–  пропусних карактеристика мембране.

Дефиниција конвекције:

Конвекција је кретање супстанци са кретањем течности.

КЛИРЕНС

Са теоретским концептом клиренса смо се упознали у првом поглављу ове школе ХД.  Тада је речено да клиренс означава ефикасност бубрега у чишћењу крви од неке супстанце.

На исти начин се појам клиренса користи и за описивање капацитета дијализатора у чишћењу крви од штетних супстанци.

Подсетимо се дефиниције клиренса:

Клиренс (К), неке супстанце, је запремина крви, која је потпуно очишћена од те супстанце, у јединици времена (обично: ml/min.).

К = стопа излучивања /  концентрација у крви

Како ову дефиницију применити на дијализу?

Узмимо за пример неки дијализатор који има клиренс уреје 170 мл/мин при протоку крви од 200 мл/мин.

То значи да од 200 мл крви која протиче кроз тај дијализатор сваког минута, 170 мл  крви је потпуно очишћено од уреје, а 30 мл те крви има исту концентрацију уреје као и крв која улази у дијализатор.

У стварности, преостала уреја је, наравно, равномерно распоређна у крви која излази из дијализатора, али теоретски начин гледања на крв као на две одвојене струје, поједностављује овај концепт.

Како ми можемо измерити клиренс током дијализе?

Мерењем разлике између концентрација исте супстанце, на улазу и на излазу из дијализатора, може се израчунати стопа елиминације те супстанце дијализатором:

Стопа елиминације = улазна конц.супстанце – излазна конц.супстанце = Qbin x Cbin – Qbout x Cbout 

(улазни проток крви x улазна конц.супстанце проток крви на излазу x излазна конц.супстанце)

Тако да је комплетна формула клиренса:   К = (Qbin x Cbin – Qbout x Cbout) / Cbin   

Клиренс је у току дијализе лако измерити, када је величина ултрафилтрације: нула.

У таквим условима проток крви на улазу и проток крви на излазу из дијализатора, су идентични. Тада се формула за израчунавање клиренса може поједноставити на:

К = [Qbin x (Cbin – Cbout)] / Cbin

Тако, за мерење клиренса дијализатора за неку супстанцу, нпр. креатинин, требамо знати само проток крви и концентрацију креатинина у крви пре и после дијализатора.

Проток крви можемо очитати са екрана апарата за хемодијализу (подразумева се да крвна пумпа буде добро калибрисана).

Концентрација креатинина се одређује лабораторијски, из узорака крви узеих из артеријске и венске линије, тј. пре и после дијализатора.

Пример: При протоку крви од 200 мл/мин, и ултрафилтрацији: нула, измерена концентрација креатинина пре и после дијализатора је била: 0,980 mmol/L, и 0,343 mmol/L. Израчунај клиренс креатинина за тај дијализатор, користећи горе наведену формулу:

К =  [200 ml/min  x (0,980 –0,343 mmol/ml)]/0,980 mmol/ml                 K = 130 ml/min.

СВИ  ПАРАМЕТРИ  ХЕМОДИЈАЛИЗЕ

Да би третман хемодијализом био ефикасан, мора се остварити уклањање и вишка течности и штетних супстанци из крви пацијента.

Ова два процеса се контролишу преко различитих параметара, које сада збирно представљамо.

Стопа уклањања течности је одређена са следећа два параметра:

  1. Укупни градијент притиска на мембрани

Величина ултрафилтрације је директно пропорционална укупном градијенту притиска на мембрани, тј. правом трансмембранском притиску.

Укупни градијент притиска обухвата хидростатске притиске у одељцима крви и дијализне течности, као и осмотски притисак којег испољавају протеини плазме (онкотски притисак).

  1. Својства (мембране) дијализатора

Различите мембране имају различите ултрафилтрацијске капацитете, па за исту величину ултрафилтрације захтевају врло различите градијенте притисака. При томе су најважнији параметри: врста и површина мембране.

Ефикасност уклањања супстанци дифузијом, одређена је са следећа 4 параметра:

  1. Проток крви  Qb

При стандардној хемодијализи, проток крви Qb, се обично подешава на 200-300 ml/min.  Повећавањем протока крви Qb, повећава се углавном клиренс малих молекула, као што су уреа (МТ 60) и креатинин (МТ 113). На уклањање крупнијих молекула, повећавање протока крви има незнатан ефекат.

  1. Проток дијализне течности  Qd

За оптимално уклањање штетних супстанци дијализом, проток дијализне течности Qd, треба да буде око два пута већи од протока крви. Већина апарата за ХД је подешена да оствари проток дијализне течности од 500 мл/мин, што је у пракси довољно за протоке крви до 300-350 мл.

  1. Градијент (разлика) у концентрацијама

Када су у питању супстанце мање молекулске масе, транспорти дифузијом су директно пропорционални концентрацијском градијенту на мембрани.

  1. Својства (мембране) дијализатора

Различити дијализатори имају различите перформансе. Када је у питању уклањање супстанци дифузијом, најважнија својства дијализатора су врста, дебљина и површина мембране. Геометрија протока у дијализатору и дистрибуција (распоређивање) протока, такође утичу на транспорте супстанци.

На крају, рецимо и то да уклањање супстанци конвекцијом зависи од величине (стопе) ултрафилтрације и пропусних карактеристика мембране. При стандардној ХД, конвективни клиренс супстанци је од мале важности.

.

DiaBloG – ST

.

Preporučujemo i ostale lekcije iz naše mini-Škole dijalize:

Школа дијализе (I део) – Функције бубрега

Школа дијализе (II део) – Транспортни принципи

Школа дијализе (IV део) – Дијализатор

Школа дијализе (V део) – Апарат за хемодијализу

Школа дијализе (VI) део – Дијализни третман

.     .    .

Advertisements

Unesite ovde Vaše pitanje, odgovor, komentar ili mišljenje ...

Popunite detalje ispod ili pritisnite na ikonicu da biste se prijavili:

WordPress.com logo

Komentarišet koristeći svoj WordPress.com nalog. Odjavite se / Promeni )

Slika na Tviteru

Komentarišet koristeći svoj Twitter nalog. Odjavite se / Promeni )

Fejsbukova fotografija

Komentarišet koristeći svoj Facebook nalog. Odjavite se / Promeni )

Google+ photo

Komentarišet koristeći svoj Google+ nalog. Odjavite se / Promeni )

Povezivanje sa %s