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Künstliche Niere
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Das Hauptpatent...............(P 27 13 603.4) betrifft eine künstliche
Niere, bestehend aus einem von einer Dialysemembran gebildeten blutdurchflossenen
Hohlraum, mit einem Volumen von 3 bis 50 cm3 und einem auf der anderen Seite der
Dialysemembran angeordneten Dialysatraum mit einem Volumen von 300 bis 5000 cm³
wobei der Dialysatraum von einer an ein Körperteil angepaßten oder anpaßbaren Umhüllung
mit wenigstens einem Füll- bzw. Ablaufstutzen umschlossen ist und durch die Umhüllung
je ein Blutzu- und ablauf flüssigkeitsdicht hindurchgefUhrt ist.
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Diese tragbare künstliche Niere ist für eine kontinuierliche Arbeitsweise
geeignet und es kann bei ihr auf Zusatzgeräte wie Pumpe, Thermostat, Ventile und
Regler verzichtet werden. Die tragbare künstliche Niere kann ohne nennenswerte Belästigung
vom Patienten dauernd getragen werden und bleibt aber einen langen Zeitraum mit
dem Blutkreislauf verbunden.
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Die Tonspülung der Nembranschicht zur Aufnahme der permeierten Metabolite
geschieht durch die Bewegung der Körperteile, an denen die künstliche Niere getragen
wird. Damit bei jeder natürlichen Körperbewegung die Flüssigkeit entlang der Membranschicht
fließt und die hindurchdiffundierten Metabolite aufnimmt, ist der Dialysatraum nicht
vollständig, sondern nur zu etwa 4/5 oder 9/10 mit Dialysat gefüllt. Da sich durch
die fortwährende Dialyse, ähnlich dem Glomerulum-Filtrat bei Gesunden, sowohl das
Dialysatvolumen vergrößert als auch seine Metabolit-Konzentration erhöht, somit
die Konzentrationsdifferenz « C zwischen Blut und Dialysat erniedrigt, ist der Patient
gezwungen, in festgelegten Zeitabständen, z.B. stündlich, alle 2 oder alle 3 Stunden,
das Dialysat abzulassen und mit neuem Dialysat aus einem fertigen Beutel neu zu
füllen.
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Es hat sich nun gezeigt, daß sich die künstliche Niere gemäß dem Hauptpatent
<P 27 13 603.4) weiter verbessern läßt und diese Verbesserung erfindungsgemäß
dadurch erreicht wird, daß die künstliche Niere außerhalb des blutdurchflossenen
Hohlraumes Adsorbentien enthält. Dadurch lassen sich die Zeitabstände, in denen
das Dialysat abgelassen werden muß, wesentlich verlängern, was dem Patienten eine
größere Bewegungsfreiheit verschafft und andererseits kann die Wirksamkeit der Dialyse
durch Erhöhung des a C gesteigert werden.
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Die erfindungsgemäße künstliche Niere kann so ausgebildet sein, daß
in der Dialysemembran mindestens eine adsorbentlenhaltlge Schicht angeordnet ist.
Derartige Membranen sind in den deutschen Patentznmeldungen P 26 27 858.0 und P
27 05 734.7 beschrieben.
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In eher einfacher Weise läßt sich aber bereits die Verbesserung der
künstlichen Niere gemäß der Hauptpatentanmeldung dadurch erreichen, daß dem Dialysat
Adsorbentien zugegeben werden. Die
Adsorbentien sollen dabei möglichst
grobkörnig oder tablettiert oder in Form von Stäbchen zugegeben werden. Diese Ausführungsform
zeichnet sich besonders durch die Unkompliziertheit aus, weil nämlich auf einfache
Weise aus der künstlichen Niere gemäß der Hauptanmeldung die verbesserte künstliche
Niere gemäß der Erfindung durch Zugabe von Adsorbentien zum Dialysat erhalten werden
kann.
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Eine günstige Ausführungsform der erfindungsgemäßen künstlichen Niere
besteht darin, daß ein von einer Dialysemembran gebildeter abgeschlossener Raum
mit Adsorbentien gefüllt und im Dialysatraum angeordnet ist. Der von der Dialysemembran
gebildete abgeschlossene Raum, der mit Adsorbentien gefüllt ist, dient nicht unmittelbar
der Hämodialyse, sondern die Metabolite, die zunächst von der Dialysatflüssigkeit
aufgenommen wurden, werden anschließend durch Adsorption aus der Dialysatflüssigkeit
entfernt und in den Adsorbentien festgehalten. Als Adsorbentien für die erfindungsgemäße
Niere sind Aktivkohlen, Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Zirkonphosphat, Kieselsäuren
und/oder Silikate besonders geeignet.
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Bereits bekannt war die Nachschaltung eines Adsorbers im Dialysatkreislauf
bei künstlichen Nieren, die intermittierend an den Patienten angeschlossen werden.
Dadurch wurde eine große Menge Ultrafiltrat entgiftet und aber einen Filter zurückgeführt.
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Die intermittierende Dialysebehandlung an künstlichen Nieren, die
entweder in der Klinik, dem Dialysezentrum oder im Heim des Patienten durchgeführt
wird, zwingt den Patienten, viele Wochenstunden, in der Regel heute 3 x 6 Stunden,
am Ort der künstlichen Niere entweder im Bett oder auf einem Liegestulll zu verbringen,
während sein Blut extrakorl>oral im Elltem;)o der Blutwäsche unterzogen wird,
und das Bestreben vcrständ1j1 t:;t
diese Zeitdauer durch ständig
intensivere Methoden und Al)parate zu kürzen.
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Diese Tendenz bleibt nicht ohne negative Auswirkungen aut den Patienten,
zumal er sich in der Entledigung seiner Stoffwechselprodukte immer weiter vom nierengesunden
Menschen entfernt, dessen Niere kontinuierlich arbeitet und laufend kleine Mengen
Metabolite in die Harnblae abscheldet.
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Es hat nicht an Versuctlen gefehlt, den Gesundheitszustand dadurch
zu verbessern, daß die Anzahl der Dialysebehandlangen iuf täglich 2 Stunden erhöht
wurde, doch hat dies eine noch stärkere Beeinträchtigung der Bewegungsfreihtet des
Patienten und eine Komplizierung beim häufigen An- und Abschalten von der A£>irItur,
verbunden mit erhöhten Blutverlusten, bewirkt.
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Im Gegansatz zur intermittierenden Dialyse erfährt dieMetabolitkonzentration
im Plasma des Patienten bei der kontinuierlichen Dialyse, wie beim Gesunden, kaum
Schwankungen, und damit entfallen die nachteiligen Krankheitssymptome, die auf der
intermittierenden, mit starken Konzentrationsschwankungen im Serum verbundenen Dialyse
beruhen, die auch der Grund für die Mittelmolekülempfindlichkeit der Nierenpatlenten
sein können und bisher zu neuropathischen Zuständen führten. Der Nierenpatient muß
lediglich nur noch einmal pro Woche seinen Dialysearzt aufsuchen, damit dieser ihm
einen neuen Dialysator einsetzt und die nötigen Dialysatbeutel, die auch Adsorbentien
enthalten können, verschreibt. Die Zusammensetzung des Dialysates kann individuell
dem Krankheitsbild angepaßt werden und gegebenenfalls können dem Dialysat Medikamente
und/oder Enzyme z.B. Urease zur Harnstoffzersetzung zugesetzt werden.
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Wie auch beim Hauptpatent kann die künstliche Niere ganz oder teilweise
Bestandteil verschiedener Konfektionsformen sein, z.B.
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Armreif, Belnrelf, Hose, Brustbeutel, Bauchgürtel.
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Sie kann an einer geeigneten Kdrperstelle in einer angepaßten Form
extrakorporat getragen und an eine möglichst kurze Gefäßverbindunq angeschlossen
werden. Selbstverständlich kann dLe Umhüllung noch Stütz- oder Verstärkungselemente
enthalten, um z.B.
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die Dialysemembran an einer bestinunten Stelle zu fixierell.
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Vorteile der erfindungsgemäßen künstlichen Niere, die außerhalb des
blutdurchflossenen Hohlraumes Adsorbentien enthält, liegen darin, daß die Dialysatwechselzeit
beachtlich verlängert wird.
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Daraus ergibt sich eine Einsparung an Dialysat und außerdem werden
die Nachstunden zur Dialyse besser benutzt, weil die Met litkonzentration im Dialysat
über längere zeit so niedrig ge@alten werden kann, daß die volle Konzentrationsdifferenz
zwischen Blut und Dialysat über längere Zeit aufrechterhalten werden kann.
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Die Funktionsweise und Wirkung der erfindungsgemäßen künstlichen Niere
werden anhand der Beispiele deutlich.
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Beispiele Es wurde ein Hohlfaserdialysator aus Cellulose-Hohlfasern
mit einer Membrandicke von 11 P und einem Innendurchmesser von 200µm, einer freien
Faserlänge von 11 cm mit einer effektiven Membranoberfläche von 0,1 m² und einem
Hohlraumvolumen von 4,5 cm3 hergestellt und in einem Gehäuse von 1,1 1 Inhalt installiert.
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Getestet wurde ein simuliertes Blut von der Zusammensetzung: Harnstoff
1310 mg/l Kreatinin 155 mg/l Harnsäure 58 mg/l Phosphor 50 mq/l (in einer Mischung
von Na2HPO4 + NaH2PQ4 im Verhältnis 4 s 1) Vitamin B 12 20 mg/l in physiologischer
Kochsalzlösung.
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Diese Lösung, die das simulierte Blut darstellt, floß vorgewärmt auf
37 °C, durch das Blutkompartiment des Dialysators, der auf der Dialysatseite mit
physiologischer Kochsalzlösung von 37 0C gefüllt war. Zur Nachahmung einer Körperbewegung
wurde der Dialysator alle 15 sec einmal um 900 senkrecht zu seiner Faserachse gekippt,
wodurch das Dialysat in Bewegung kam.
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Es wurde eine Testreihe a) ohne Adsorbentien im Dialysat und eine
Testreihe b) mit 5 g Aktivkohle in Stäbchenform und 5 g A1203 in Pulverform eingestreut
ins Dialysat durchgeführt.
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Die Apparatur wurde so betrieben, daß Druckunterschiede zwischen Blut-
und Dialysatseite geringer als 10 mm Hg waren und die Ultrafiltration deshalb ohne
meßbaren Einfluß blieb.
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Während eines zweistündigen Dialyselaufs wurde alle 1/2 Stunde eine
Blutauslaufprobe zur Analyse und Berechnung von Clearance und Stofftransport gezogen,
während der wBlut"-Vorrat gesondert und das Dialysat am Ende der Dialyse geprüft
wurde. Da beim Lauf mit Adsorbentien im Dialysat die Konzentration der gelösten
Stoffe nicht für die Ermittlung des Stofftransportes benutzt werden können, wurde
in allen Fällen die Menge des aus dem simulierten Blut entfernten Stoffes aus den
Clearance-Werten, also aus den Einlauf- und Auslaufkonzentrationen berechnet.
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Die Ergebnisse von 2 Testreihen sind der nachfolgenden Tabelle zu
entnehmen.
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Die Elimination der wBlutglftew ist in allen Fallen durch Anwendung
von adsorptiven Materialien im Dialysat gesteigert. Am geringsten ist der Effekt
bei Harnstoff, dem folgt das Vitamin B 12, was aber hier nut ale Testsubstanz fUr
ein vermutetes
Urämiegift in der gleichen Molekulargewichtsgrößenordnung
dient.
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In diesem Molekulargewichtsbereich ist die Elimination in erster Linie
durch die Membranpermeabilität gegeben.
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Die bis zu 58% gesteigerte Stoffentfernung kann zu geringerer Frequenz
des Dialysatwechsels oder zur Verkleinerung des Dialysators ausgenutzt werden. Beides
sind vom medizinischen und Patientenstandpunkt aus wünschenswerte Möglichkeiten.
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Tabelle Ausscheidung der gelösten Substanzen aus dem simulierten
Blut stüdlicher Dialysat- 2-stündiger Dialysatwechsel wechsel je Stunde je Tagx)
je Stunde je Tagx (mg) (mg) (mg) (mg) Harnstoff ohne Adsorbens 785 15700 1015 10150
mit Adsorbens 825 16500 1096 10960 relat.Steigerung + 5% + 8% Kreatinin ohne Adsorbens
82 1640 121 1210 mit Adsorbens 102 2040 172 1720 relat.Steigerung + 24% + 42% Harnsäure
ohne Adsorbens 29 580 44 440 Mit Adsorbens 35 700 63 630 relat.Steigerung + 20%
+ 438 Phosphor ohne Adsorbens 25 500 38 380 mit Adsorbens 35 700 60 600 relat.Steigerung
+ 40% + 58% Vitamin B 12 ohne Adsorbens 3,6 72 6,5 65 mit Adsorbens 4,8 96 8,4 84
relat.Steigerung + 33% + 29% x) Die Tagesmenge wurde absichtlich aus 20-facher Stundenmenge
bei stündlichem Dialysatwechsel und aus 10-facher 2-Stundenmenge bei 2-stündlichem
Dialysatwechsel ermittelt