Sztuczna nerka to aparat zastępujący pracę zdrowych nerek, oczyszcza krew z toksycznych, szkodliwych dla organizmu substancji. W czasie zabiegu hemodializy wykorzystuje się zjawisko dyfuzji, które polega na przenikaniu niektórych substancji przez błonę półprzepuszczalną.
Oczyszczanie krwi z trujących substancji odbywa się poza organizmem pacjenta. Hemodializę po raz pierwszy próbowano zastosować w 1913 roku. Uczyniła to w Baltimore, przeprowadzając eksperyment na psach, grupą amerykańskich badaczy pod kierunkiem Abela. U ludzi próbował te metodę leczenia wykorzystać G. Hass z Giessen. Jednocześnie ten niemiecki lekarz jako pierwszy zastosował heparynę, aby zapobiec krzepnięciu krwi w aparacie do dializy. Pierwsza pacjentka z niewydolnością nerek poddana została zabiegowi hemodializy w roku 1944 w Kampen (Holandia) przez W. Koffa. Ten wybitny lekarz, odkrywca i konstruktor w ten sposób zapoczątkował rodzaj leczenia, który po wielu modyfikacjach do tej pory uratował i nadal ratuje życie setkom tysięcy ludzi z ostrą i przewlekłą niewydolnością nerek. W. Kolff w pierwszej skonstruowanej przez siebie sztucznej nerce jako błonę półprzepuszczalną użył rur celofanowych, służących do produkcji kiełbas. 11 września 1945 roku udało mu się z pomocą swojej sztucznej nerki uratować pierwszą na świecie pacjentkę z ostrą niewydolnością nerek.
Powstałą niemal równolegle generacją dializatorów był dializator zwojowy, opracowany w 1945 roku w Szwecji przez Nilsa Alwalla. Składał się on z długiego przewodu celofanowego, pozawijanego w spiralę. Otoczony był on od dołu i od góry drucianą siatką. Dzięki temu możliwe było zastosowanie pompy krwi, stwarzającej ciśnienie dla przepływu krwi przez kanał. Stworzyło to po raz pierwszy możliwość zajścia prawdziwej ultrafiltracji, podczas gdy wcześniej ograniczano się w zasadzie jedynie do maksymalizacji odciągania wody przez zwiększanie koncentracji glukozy w płynie dializacyjnym. Niestety nerka Awalla nie była doskonała. Zabieg pociągał za sobą możliwość odwodnienia pacjenta (wysokie ciśnienie osmotyczne działało nie tylko na mocznik, ale i na wodę) i należało go stale monitorować i uzupełniać płyny, podając napoje lub kroplówkę. Alwall miał olbrzymie problemy z wprowadzeniem swojej nerki na rynek. Lekarze interniści uważali jego metody za nieetyczne. Niektórzy, mówiąc o pacjentach zmarłych pomimo dializy, określali ich jako zaalwallowani. Mimo to, w 1950 Alwall otworzył pierwsze na świecie centrum dializ.
W ciągu ponad pięćdziesięciu lat, które upłynęły od tego czasu, aparaty do hemodializy ulegały kolejnym modyfikacjom. Stosowane obecnie są bardziej niezawodne, a jednocześnie pozwalaj a na przeprowadzenie bezpiecznego i efektywnego zabiegu. Z kolei nowoczesne kapilarne dializatory cechują się coraz lepszą jakością, zarówno z punktu widzenia procesów dializy, jak też ultrafiltracji. Pomimo ich miniaturyzacji i zmniejszenia pojemności nadal posiadają one duża powierzchnie dializacyjną. Jednocześnie zastosowanie nowych generacji błon dializacyjnych powoduje nie tylko stałe zwiększenie efektywności procesów dializy ale także zmniejszenie problemów związanych ze zjawiskami biozgodności. Pod tym pojęciem rozumiemy wywoływanie jak najmniejszych reakcji podczas zetknięcia krwi z tworzywem sztucznym.
Praktyczny początek przewlekłej dializoterapii należy datować od połowy lat sześćdziesiątych, kiedy Cimino i Brescia zaproponowali podskórne połączenie tętniczo-żylne (przetoka tętniczo-żylna), służące do wielokrotnego nakłuwania. Ten rodzaj dostępu naczyniowego, umożliwiającego podłączenie pacjenta do aparatu do hemodializy, przetrwał w różnych modyfikacjach do chwili obecnej. Wszystkie te odkrycia i udoskonalenia doprowadziły do tego, iż pacjenci leczeni za pomocą dializoterapii żyją coraz dłużej (niektórzy już ponad 20 lat), a leczenie tą metoda nie jest już tak uciążliwe jak kiedyś. Należy sądzić, że nie powiedziano jeszcze ostatniego słowa w zakresie rozwiązań technologicznych i biotechnologicznych, stosowanych w leczeniu nerkozastępczym.
Chronologia hemodializy w Polsce. Miało to miejsce w ośrodku dializy Kliniki Chorób Wewnętrznych, kierowanej wówczas przez prof. Rogulskiego. Zabiegu tego dokonał zespół K. Bączyka, obecnego kierownika poznańskiej Kliniki Nefrologicznej. Kolejne, jednostanowiskowe wówczas ośrodki dializ utworzono w Warszawie (w 1959 r.), Krakowie (w 1962 r.) i Gdański (w 1964 r.). w drugiej połowie lat sześćdziesiątych, a następnie w latach siedemdziesiątych powstawały stacje dializ w niektórych ośrodkach klinicznych oraz szpitalach terenowych. Pomimo kilkakrotnie podejmowanych prób nie udało się wyprodukować niezawodnego polskiego aparatu do hemodializy. Najdłużej produkowano sztuczną nerkę (HD 100) w zakładach Famed w Łodzi. Aparaty tego typu do dzisiaj pracują jeszcze w szeregu stacji dializ. Jednakże z powodu braku postępu w pracach nad ulepszeniem tego urządzenia, jak też stosunkowo dużej zawodności, produkcja została zakończona w 1993 roku.
Budowa sztucznej nerki. Nerka w ogólności składa się z zespołu, realizującego obieg krwi i zespołu, realizującego obieg płynu dializacyjnego. Obieg płynu z reguły składa się na początku toru ze zbiornika, w którym następuje mieszanie koncentratu i wody; następnie z podgrzewacza, dopasowującego temperaturę płynu do fizjologicznej. Składniki płynu do mieszacza doprowadzane są za pośrednictwem systemu proporcjonalizującego, złożonego np. z pompy zębatej dla koncentratu i reduktora ciśnienia dla wody (która jest dostarczana do nerki pod dużym ciśnieniem). Po podgrzaniu, płyn przepływa przez komorę odpowietrzającą, a następnie biegnie do celki konduktometrycznej (zapewniającej przez badanie przewodności monitorowanie właściwych proporcji koncentratu w płynie) i czujnika temperatury. Po przejściu przez czujniki, płyn przechodzi do dializatora. Z niego wypływa do fotometrycznego detektora wycieku krwi, a dalej do wskaźnika przepływu (rotometru), by w końcu dostać się do pompy (zębatej), przy której znajduje się miernik ciśnienia, służący za wskaźnik ultrafiltracji. Obieg płynu posiada poza wymienionymi elementami również bocznik, dzięki któremu zamiast podłączać dializator, można po prostu zamknąć obwód. Stosuje się to przy płukaniu. Obieg krwi składa się natomiast z igieł, które są wpięte do żyły i tętnicy pacjenta i łączą się z gumową rurką. Z tętnicy, poprzez detektor ciśnienia (właściwie detektor poziomu krwi-poduszka, która po napompowaniu krwią odchyla zawór obiegu) krew wpływa do pompy perystaltycznej. Pompa ta, z ustaloną wydajnością, przetacza krew do dializatora i przepycha ją przez cieniutkie kapilary. Przed wejściem do dializatora, w obiegu krwi znajduje się wskaźnik ciśnienia i ujście pompki heparyny (jest ona zwykle realizowana na bazie strzykawki, lub małej pompki perystaltycznej). Na wyjściu znajduje się ultradźwiękowy detektor powietrza, a za nim już odpływ do pacjenta. Obieg krwi może być ponadto przystosowany do pracy nie dwu, lecz jednoigłowej. Stosuje się wówczas dwie, naprzemiennie przełączane pompy perystaltyczne. Jedna wtłacza krew do dializatora, druga ją wytłacza.
Zasadnicze procesy dializy zachodzą przez błonę dializacyjną. Ma ona właściwości półprzepuszczalnej, tzn. takiej, przez która przechodzą składniki drobnocząsteczkowe i w mniejszym stopniu średniocząsteczkowe, ale nie przenikają substancje wielocząsteczkowe (np. Białka). Jeśli błoną taką oddzielimy dwa roztwory o różnym składzie, to po pewnym czasie stężenie składników drobnoczateczkowych po obu stronach będzie takie samo, dzięki swobodnemu przechodzeniu przez błonę, czyli dyfuzji. Na szybkość dyfuzji mają wpływ: gradient stężeń substancji rozpuszczonych we krwi i w płynie dializacyjnym, masa cząsteczkowa oraz parametry błony półprzepuszczalnej. W dializatorze błona półprzepuszczalna oddziela krew chorego z mocznicą od wodnego roztworu, zawierającego różne związki drobnocząsteczkowe. Roztwór ten zwany płynem dializacyjnym, powstaje w sztucznej nerce w wyniku zmieszania stężonego roztwory różnych związków z uzdatnioną (oczyszczoną) wodą. Koncentraty przygotowane są wg ścisłej receptury w aptekach, zakładach przemysłu farmaceutycznego lub są produkowane bezpośrednio w stacjach dializ. Stężenie niektórych substancji w płynie dializacyjnym jest takie jak w osoczu zdrowego człowieka, natomiast stężenie innych substancji jest mniejsze.
Dzięki procesom zachodzącym przez błonę dializacyjną drobnocząsteczkowe produkty przemiany materii, nagromadzone we krwi mocznicowej przenikają do płynu dializacyjnego, znajdującego się po drugiej stronie błony. Z płynu dializacyjnego przechodzą do krwi pacjenta substancje, których stężenie w płynie jest wyższe niż we krwi, np. wodorowęglany i/lub octany. Powoduje to wyrównanie kwasicy metabolicznej chorego. O kierunku przenikania drobin wody i rozpuszczonych w niej substancji decydują różnice ciśnień osmotycznych i hydrostatycznych. W praktyce, aby usunąć nadmiar wody z organizmu pacjenta, należy wytworzyć różnicę ciśnień pomiędzy układem krwi i płynem dializacyjnym tzw. ciśnienie przezbłonowe. Zachodzi wówczas proces ultrafiltracji.
Nowoczesne aparaty do hemodializy wyposażone są w możliwości regulacji zarówno wielkości ciśnienia przezbłonowego jak i również składu płynu dializacyjnego, jego przepływu i temperatury. O wszystkich tych parametrach decyduje personel obsługujący sztuczną nerkę. Pacjent nie może samowolnie ich zmieniać, gdyż zagrażać to może jego zdrowiu i życiu. Idealny stan nawodnienia organizmu określa się jako tzw. suchą wagę. Po okresie wstępnej rehabilitacji jest ona ustalana indywidualnie dla każdego pacjenta.
Wykonanie dializy pozaustrojowej jest uwarunkowane możliwością tworzenia dostępu naczyniowego. Pobierana z niego w odpowiedniej ilości krew jest oczyszczana w sztucznej nerce. Podstawowym rodzajem dostępu naczyniowego jest przetoka tętniczo-żylna wewnętrzna. Jest to połączenie tętnicy i żyły w obrębie przedramienia kończyny niedominującej, tuż powyżej nadgarstka, sposobem „koniec do końca" lub „koniec do boku".
Rzadziej, gdy nie ma wyżej wymienionych możliwości, zespolenie takie wykonuje się w obrębie naczyń ramienia. Krew tętnicza płynie wówczas żyłą powierzchniową. Powoduje to poszerzenie światła tej żyły i przerost mięśniówki ściany - następuje wtedy tzw. arterializacja (Dojrzewanie) przetoki. Bardzo ważne jest aby pacjent trenował przetokę. Chory zakłada opaskę uciskową na ramieniu tak, aby utrudniała ona odpływ krwi z arterializowanej żyły, ale nie zatrzymywała go. Jednocześnie wskazane jest ćwiczenie mięśni dłoni i/lub przedramienia. Krew, pobierana z przetoki lub cewnika, płynie przez dren tętniczy, dostaje się do dializatora, przez który po drugiej stronie błony dializacyjnej przepływa płyn dializacyjny. Aby zapobiec krzepnięciu krwi w krążeniu pozaustrojowym, wprowadza się do niego heparynę. Ponieważ w dializatorze krew jest oddzielona od płynu błoną dializacyjną, zachodzą tu opisane wcześniej procesy dyfuzji i ultrafiltracji, w wyniku których następuje oczyszczenie ktwi z toksyn mocznicowych i odwodnienie chorego. Oczyszczona krew wraca do pacjenta przez dren żylny, łączący dializator z przetoką.
W Polsce, tak jak w wielu krajach, dializatory używane są wielokrotnie do przeprowadzania zabiegów hemodializy u tego samego pacjenta. Po zakończeniu dializy filtr podlega reutylizacji, która polega na usuwaniu resztek krwi, czyszczeniu i sterylizacji.
Odmienności techniczne hemodializy - typy zabiegów:
-
Dializa klasyczna - polega na tym, że procesy dyfuzji i ultrafiltracji zachodzą jednocześnie, w sposób ciągły.
-
Hemodializa sekwencyjna - polega na oddzieleniu w czasie ultrafiltracji i dyfuzji. W celu odwodnienia przeprowadza się najpierw ultrafiltrację, a następnie dializę bez usuwania wody.
-
Hemodializa ze zmiennym stężeniem sodu w płynie dializacyjnym i/lub zmienną ultrafiltracją - współczesne urządzenia do hemodializy posiadają możliwość zaplanowania automatycznej zmiany stężenia sodu w płynie -dializacyjnym. Podwyższenie stężenia sodu w płynie, a tym samym również we krwi chorego, powoduje przesunięcie wody pozanaczyniowej do światła naczyń, skąd z łatwością może być usunięta w wyniku ultrafiltracji. Taki sposób prowadzenia zabiegu zapobiega spadkom ciśnienia tętniczego u chorych z niestabilnym krążeniem
-
Mogą być stosowane także inne techniki dializacyjne np. hemodializa wysokoprzepływowa, hemofiltracja, hemodiafiltracja, hemodializa sparowana z hemofiltracją
Źródło:
-
Dializoterapia: poradnk dla pacjentów / pod red. Bolesława Rutkowskiego. Gdańsk : MAKmed, 1996. 152 s.
-
Podstawy nauk medycznych. [online]. [dostęp : 11-11-2006] Dostępny w Internecie: http://dione.ids.pl/~pborys/txt/polsl/pnm/pnm.html
-
Żywienie chorych z niewydolnoscią nerek / oprac. pod. red Jacka A. Pietrzyka. Kraków, 1995. 105 s.
