DE19854338B4

DE19854338B4 - Verfahren und Einrichtung zur Nierenersatztherapie

Info

Publication number: DE19854338B4
Application number: DE19854338A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr.med. Saueressig; Peter Weiss
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-11-25
Filing date: 1998-11-25
Publication date: 2005-11-17
Anticipated expiration: 2018-11-26
Also published as: DE19854338A1

Abstract

Verfahren zur Nierenersatztherapie mittels Hämofiltration, bei welchem das dem Patienten kontinuierlich entnommene Blut in einem Blutleitungsystem mittels einer Blutpumpe über einen Hämofilter gepumpt und in den Patienten zurückgeführt wird, wobei die in dem Hämofilter aus dem Blut abgetrennte, wäßrige Phase und zu entfernende Stoffe enthaltende Menge des Filtrats des Hämofilters einem Sekundärfilter zugeleitet und das in dem Sekundärfilter gereinigte Filtrat dem Patientenblut vor dem Eintritt in den Hämofilter als Substituat wieder zugemischt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zumischung des Substituates in Strömungsrichtung des Blutes vor der Blutpumpe erfolgt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Einrichtung der dem Oberbegriff des Anspruchs 2 entsprechenden Art.
Die Einrichtungen der Nierenersatztherapie werden eingesetzt, wenn die Nieren eines Patienten nicht mehr in der Lage sind, ihre Funktion der Reinigung des Blutes von zu entfernenden Stoffen, also zum Beispiel Giftstoffen und den harnpflichtigen Stoffen, aber auch Flüssigkeit, zu erfüllen. Die Einrichtungen übernehmen insoweit die Funktion der Nieren. Sie arbeiten mit halbdurchlässigen Membranen, mittels deren eine gezielte Abtrennung von Molekülen aus dem Blut möglich ist, gleichzeitig aber auch ein gewünschter Flüssigkeitsentzug ermöglicht wird.

Umfangreiche Ausführungen zu den verschiedenen Formen der Nierenersatztherapie finden sich in dem Buch von Günther Schönweiß "Dialysefibel" perimed-Fachbuch-Verlagsgesellschaft (1990) Erlangen.

Das verbreitetste Verfahren der Nierenersatztherapie ist die Hämodialyse. In einem sogenannten Dialysator wird das Blut über eine längere Zeit von mehreren Stunden auf der einen Seite einer Dialysemembran vorbeigeführt, gegen die auf der anderen Seite eine Dialysierflüssigkeit vorbeigepumpt wird, in die die zu entfernenden Stoffe durch die Membran hindurch übergehen. Das die zu entfernenden Stoffe enthaltende Dialysat muß entsorgt werden.

Ein weiteres Verfahren der Nierenersatztherapie ist die Hämofiltration. Der Stand der Technik zur Hämofiltration findet sich auf den Seiten 150 bis 153 des genannten Buches. Das dem Patienten über eine die "Vorrichtung zur Entnahme des Blutes aus dem Patienten" bildende Kanüle abgezapfte Blut wird durch eine Blutpumpe auf einen gewissen über dem Atmosphärendruck liegenden Druck gebracht und strömt auf der einen Seite der halbdurchlässigen Membran des Hämofilters entlang. Die Entfernung der zu entfernenden Stoffe aus dem Blut geschieht auf konvektivem Wege, indem mit der wäßrigen Phase die darin gelösten zu entfernenden Stoffe die Membran passieren. Die dem Patientenblut entzogene Flüssigkeitsmenge wird durch eine geeignete Elektrolytlösung ("Substituat") substituiert, so daß einem Flüssigkeitsentzug am Patienten vorgebeugt wird. Die umgesetzten Flüssigkeitsmengen sind erheblich. Bei einer mehrstündigen Behandlung werden dem Patientenblut unter Umständen mehr als 20 l Flüssigkeit entzogen und Substituat in im wesentlichen gleicher Menge wieder zugeführt.

Die Vorteile der Hämofiltration liegen hauptsächlich in der Trennwirksamkeit im Bereich der sogenannten Mittelmoleküle, für die stellvertretend das Vitamin B12 genannt sei. Dieses Vitamin ist bei Clearance-Messungen gut mengenmäßig bestimmbar.

Während bei der Hämofiltration gegenüber der Hämodialyse die Elimination mittlerer Moleküle besser ist, ist die Elimination kleiner Moleküle wie zum Beispiel Harnstoff und Kreatinin schlechter als bei der Hämodialyse, wenn das Substituat im Wege der Post-Dilution zugesetzt wird, d.h. nachdem das Blut den Hämofilter passiert hat.

Es ist auch möglich, das Substituat im Wege der Pre-Dilution zuzusetzen, also gewissermaßen das dem Patienten entnommene Blut mit dem Substituat zu verdünnen, bevor es in den Hämofilter gelangt. Die Pre-Dilution ermöglicht höhere Filtratraten im Hämofilter und damit eine höhere konvektive Stoffelimination. Durch den hohen Flüssigkeitsumsatz kann die schwache Eliminationsleistung der herkömmlichen Hämofiltration besonders im Kleinmolekularbereich ausgeglichen werden. Hierdurch steigen aber das Gesamt-Filtratvolumen und deswegen auch das bereitzustellende Substituatvolumen. Um eine der Hämodialyse vergleichbare Effektivität im Bereich der "kleinen" Moleküle zu erreichen, müssen bei der Hämofiltration mindestens 30 % des Patienten-Körpergewichtes abfiltriert und im Pre-Dilution-Verfahren substituiert werden.

Da die Hämofiltration eine gute Kreislaufverträglichkeit zeigt und bei Hypotonikern eine bessere Verträglichkeit des Flüssigkeitsentzuges und auch bei Hypertonikern günstige Auswirkungen gegeben sind, besteht ein Bedürfnis danach, das Verfahren der Hämofiltration weiterzuentwickeln.

Aus dem DE-GM 70 13 830 ist ein Verfahren mit einer entsprechenden Vorrichtung zur Dialyse von menschlichem Blut bekannt, bei dem das entnommene Blut einem ersten ein Membranfilter umfassendes Filtrationsgerät und danach wieder dem Patienten zugeleitet wird. Das Filtrat gelangt in ein zweites derartiges Filtrationsgerät und wird danach auf direktem Wege ebenfalls wieder zusammen mit dem ausgangsseitig aus dem ersten Membranfilter ausgeströmten Blut in den Patienten zurückgeführt. Die bekannte, gegenüber dem zuvor beschriebenen Stand der Technik weiterentwickelte Einrichtung zur Hämofiltration ist nicht mehr durch den hohe Aufwand der Substituatbereitstellung und die entsprechenden Kosten belastet.

Ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Einrichtung sind aus der DE-C2-4102693 bekannt. Hierbei wird das Blut einem Membranfilter zugeführt und von dort anschließend dem Patienten wieder zugeleitet. Das Filtrat gelangt in einen Dialysator und wird von dort dem Patientenblut vor dem Eintritt in den Hämofilter als Substituat wieder zugemischt. Auch bei diesem Verfahren und bei dieser Einrichtung entfällt die Bereitstellung körperfremden Substituats. Da bei dem aus diesem Dokument bekannten Verfahren und dem aus diesem Dokument bekannten Einrichtungen mündet die ausgangsseitige Filtratleitung des Dialysators bzw. Sekundärfilters in die auf der Hochdruckseite einer Blutpumpe gelegene, das Patientenblut dem Hämofilter zuführende Leitung ein. Damit das Filtrat nun nicht in den Sekundärfilter zurückgedrückt oder Patientenblut in den Sekundärfilter gelangen kann, müssen bei dem aus der DE-C2-4102693 bekannten Stand der Technik besondere Maßnahmen, wie beispielsweise die Ausbildung einer Mischkammer oder einer zweiten Pumpe vorgesehen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren und die entsprechende Einrichtung im Hinblick auf ihre Trennwirksamkeit zu verbessern.

Diese Aufgabe wird in ihrem verfahrensmäßigen Aspekt durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung, in ihrem vorrichtungsmäßigen Aspekt durch die in Anspruch 2 wiedergegebene Erfindung gelöst.

Dadurch, dass die Stelle des Blutleitungssystems, an welcher das Substituat zugeführt wird, in Strömungsrichtung vor der Blutpumpe gelegen ist, also auf der Niederdruckseite derselben, kann durch den erhöhten Druck der Hochdruckseite kein Zurückdrücken des Substituats durch den Sekundärfilter stattfinden.

Der Sekundärfilter ist ein Filter für die als Filtrat des Hämofilters anfallende Flüssigkeit, der ebenso wie ein Dialysator oder ein Hämofilter mit einer geeigneten halbdurchlässigen Membran arbeitet.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß die Membranen des Hämofilters und des Sekundärfilters aufeinander abgestimmt werden können.

Es ist erfindungsgemäß immer ein Hämofilter als Primärfilter vorhanden, während der Sekundärfilter nach therapeutischen Erwägungen ausgesucht wird.

Bei der Behandlung kreislauflabiler Patienten kann der Sekundärfilter ein Low-Flux Dialysator sein. Liegt der therapeutische Schwerpunkt mehr bei der Elimination größerer Moleküle, sollen als Sekundärfilter High-Flux Filter, d.h. Filter mit hochdurchlässigen Membranen eingesetzt werden.

Um eine innige Vermischung des Substituats mit dem dem Patienten entnommenen Blut zu gewährleisten, kann zwischen die Blutpumpe und den Hämofilter eine Diffusionskammer eingeschaltet sein.

Der Grundgedanke besteht im Übrigen darin, dass das Verfahren und die Einrichtung ihr eigenes Substituat produziert. Das Bereithalten großer Mengen externer Substituatlösung entfällt, ebenso wie das Auffangen und Messen entsprechender Filtratmengen durch das Behandlungsgerät. Durch die Zirkulation ist eine Pre-Dilution-Arbeitsweise mit hohen Flußraten möglich, was zu einer guten Elimination kleiner Moleküle führt. Die Verwendung des dialysierten körpereigenen Filtrats zur Substitution läßt gute physiologische Verträglichkeit erwarten, während bei der Hämofiltration die als Substituat verwendete Elektrolytlösung körperfremd sein kann und dann in großen Mengen dem Patienten infundiert werden muss, wodurch Kontaminationsrisiken steigen. Es liegt eine hohe Zuverlässigkeit in der Bilanzierung vor. Die Elektrolyt- und Säuren-Basen-Regulation erfolgt im Sekundärfilter, also z.B. im Wege der Filtratdialyse. Der kleinvolumige Filtrat- bzw. Substituatkreislauf kühlt gering aus und kann im Sekundärfilter mit geringem Aufwand ausreichend wieder aufgewärmt werden.

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Einrichtung schematisch dargestellt.
Das dem Patienten zum Beispiel am Arm mittels einer die Blutentnahmevorrichtung darstellenden Kanüle entnommene Blut wird an der Stelle A im Sinne des Pfeiles 1 in ein als Ganzes mit 2 bezeichnetes Blutleitungssystem eingeleitet, welches in der Praxis aus einer Anordnung steriler Blutschläuche besteht. In den ersten Abschnitt 3 des Blutleitungssystems 2 mündet eine Leitung 4, die Substituat heranführt, dessen Gewinnung noch beschrieben wird und welches sich an der Stelle 5 mit dem Blut vermischt. Das durch die karierte Wiedergabe angedeutete Gemisch wird von einer Blutpumpe 6 gefördert, der eine Diffusionskammer 7 (Tropfkammer) nachgeschaltet ist, in der die entfernenden Stoffe aus dem Blutanteil des Gemischs in den Substituatanteil übergehen können. Das Gemisch gelangt dann über die Leitung 8 an der Stelle 9 auf die Blutseite 11 eines Hämofilters 10. Das gereinigte Blut verläßt den Hämofilter 10 an der Stelle 12 und wird über die Leitung 13 und eine nicht dargestellte die Blutrückführvorrichtung bildende Kanüle wieder dem Patienten zugeführt.
Das Blut/Substituat-Gemisch strömt auf der einen Seite an der halbdurchlässigen Membran 14 des Hämofilters 10 entlang. Unter der Wirkung des an der Filtermembran wirkenden Druckes tritt die wäßrige Phase des Gemisches unter konvektiver Mitnahme der zu entfernenden Stoffe durch die Membran 14 hindurch in den Filtratraum 15 des Hämofilters 10. Die dort befindliche mit den durch die Punkte dargestellten zu entfernenden Stoffen beladene Filtratmenge wird durch eine weitere Pumpe 16 an einem Einlaß 17 der einen Seite 18 eines als Dialysator ausgebildeten Sekundärfilters 20 zugeführt und verläßt diese Seite 18 an einem Auslaß 19, um als Substituat in die Leitung 4 zu gelangen. Die Dialysatseite 21 des Sekundärfilters 20 wird von einer kontinuierlich in einer Menge von z.B. 500 ml/min bereitgestellten Dialysierflüssigkeit durchströmt, wie es durch die Pfeile angedeutet sein soll. Die Dialysierflüssigkeit nimmt an der Membran 22 die zu entfernenden Stoffe aus der Flüssigkeit auf der Seite 18 auf des Sekundärfilters auf, so daß diese Stoffe mit dem Dialysat entsorgt werden können, welches nicht als kontaminiert im Sinne von infektiös gilt und in den Abfluß geleitet werden kann. Die abnehmen de Konzentration an zu entfernenden Stoffen soll durch die abnehmende Dichte der Punkte auf der Seite 18 angedeutet sein. In diesem Verfahrensschritt wird der für den Patienten erforderliche Flüssigkeitsentzug vorgenommen.
In dem Sekundärfilter 20 wird gewissermaßen aus dem Filtrat des Hämofilters 10 (Primärfilter) das Substituat hergestellt, welches an der Stelle 5 im Pre-Dilution-Verfahren dem dem Patienten entommenen Blut beigemischt wird.
Die der Flüssigkeit in dem Hämofilter 10 entnommene wäßrige Phase mit den mitgeführten zu entfernenden Stoffen wird also nicht aus dem Raum 15 abgeführt und verworfen, und es wird auch nicht an der Stelle 5 eine industriell hergestellte Substituatlösung in etwa gleicher Menge zugesetzt, sondern es wird die körpereigene Flüssigkeit in dem Filtratraum 15 des Hämofilters 10 in den Sekundärfilter 20 überführt und dort gereinigt, so daß sie als Substituat an der Stelle 5 wieder dem Blut zugesetzt werden kann und sich ein durch den geschlossenen Pfad 23 symbolisierter Kreislauf ergibt, der die Bereitstellung großer industriell hergestellter Substituatmengen erübrigt.
Nachstehend ist das Protokoll eines Versuchs wiedergegeben, bei welchem mit einer Testlösung aus 5000 ml handelsüblichem Dialysat gearbeitet wurde, dem 2000 mg Harnstoff zugesetzt waren. Diese Testlösung wurde zwischen den Punkten A und E der Zeichnung über die angegebenen Zeiten im Kreise gefahren.
Besonders beachtenswert ist die starke Abnahme der Harnstoffgehalte an den Punkten A und E während der Versuchsdauer von 120 Minuten. Dies zeigt die gute Trennwirksamkeit der Einrichtung im Bereich der "kleinen" Moleküle, zu denen auch der Harnstoff gehört, auf dessen Entfernung aus dem Blut es besonders ankommt. Versuchsprotokoll
Q_Blutpumpe= 450 ml/min
Q_Blut = 200 ml/min
Q_Filtrat = 250 ml/min
Hämofilter 10 und Sekundärfilter 20:
Primus 1350 (HF)
der Fa. Renal Systems (USA)
A_{vor
Behandlungsbeginn} = 5000 ml Dialysat + 2000mg Harnstoff
Gewichtsabnahme Soll = 1,6 kg
Gewichtsabnahme Ist = 1,8 kg
Behandlungsdauer: 2h

Claims

Verfahren zur Nierenersatztherapie mittels Hämofiltration, bei welchem das dem Patienten kontinuierlich entnommene Blut in einem Blutleitungsystem mittels einer Blutpumpe über einen Hämofilter gepumpt und in den Patienten zurückgeführt wird, wobei die in dem Hämofilter aus dem Blut abgetrennte, wäßrige Phase und zu entfernende Stoffe enthaltende Menge des Filtrats des Hämofilters einem Sekundärfilter zugeleitet und das in dem Sekundärfilter gereinigte Filtrat dem Patientenblut vor dem Eintritt in den Hämofilter als Substituat wieder zugemischt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zumischung des Substituates in Strömungsrichtung des Blutes vor der Blutpumpe erfolgt.
Einrichtung zur Nierenersatztherapie mittels Hämofiltration mit einer Vorrichtung zur Entnahme des Blutes aus dem Patienten, mit einem an die Vorrichtung angeschlossenen Blutleitungssystem (2), mit einer in dem Blutleitungssystem (2) angeordneten Blutpumpe (6) zur Förderung des Blutes unter einem erhöhten Druck, mit einem der Blutpumpe (6) in Förderrichtung (1) des Blutes nachgeschalteten Hämofilter (10) mit einer Blutseite (11) und einer Filtratseite (15) mit einer an die Blutseite (11) des Hämofilters (10) angeschlossenen Vorrichtung zur Rückführung des Blutes aus dem Hämofilter (10) zum Patienten, und mit einem Sekundärfilter (20), dessen Einlaß (17) an die Filtratseite (15) des Hämofilters (10) angeschlossen ist und dessen vom Auslaß (19) ausgehende Leitung (4) mit einer in Strömungsrichtung (1) des Blutes vor dem Hämofilter (10) gelegenen Stelle (5) des Blutleitungssystems (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelle (5) in Strömungsrichtung (1) des Blutes vor der Blutpumpe (6) gelegen ist.
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Blutpumpe (6) und dem Hämofilter (10) eine Diffusionskammer (7) eingeschaltet ist.