Hämofiltration

Die Hämofiltration basiert auf der Verwendung einer hochpermeablen Membran in einem Hämofilter, der über modifizierte Hämodialyseleitungen mit einer Arterie und Vene verbunden ist. Der arteriovenöse Druckgradient ermöglicht die Blutförderung im extrakorporalen Kreislauf ohne Pumpe. Langsame kontinuierliche Ultrafiltration und Flüssigkeitsreinfusion sind die wichtigsten Methoden zur Aufrechterhaltung des Flüssigkeitshaushalts bei Patienten auf Intensivstationen. Die kontinuierliche arteriovenöse Hämofiltration basiert ausschließlich auf Konvektion. Die Blutreinigung erfolgt durch Ultrafiltration und den Ersatz der während der Filtration verlorenen Flüssigkeit, im Gegensatz zur Diffusion der klassischen Hämodialyse. Seit den 1980er Jahren wird diese Technik regelmäßig auf Intensivstationen bei Patienten eingesetzt, deren kritischer Zustand andere Nierenersatzverfahren nicht zuließ. Es ist wichtig zu beachten, dass ihre Anwendung es Kliniken ermöglichte, die Nierenersatzverfahren bei Patienten mit akutem Nierenversagen auch ohne Hämodialysegeräte durchzuführen. Der unbestrittene Vorteil der kontinuierlichen arteriovenösen Hämofiltration ist das Fehlen negativer Auswirkungen auf den Kreislauf und die Möglichkeit einer adäquaten Kontrolle des Flüssigkeitshaushalts. Darüber hinaus ist eine Intensivbehandlung von Patienten mit Oligoanurie möglich, die Infusions-Transfusionen, medikamentöse Therapie sowie parenterale und enterale Ernährung umfasst. Bei Patienten mit Multiorganversagen sind jedoch gewisse Einschränkungen dieser Methode bekannt. Die maximale Effizienz, die mit ihrer Hilfe erreicht werden kann, liegt bei 14–18 Litern Ultrafiltrat pro Tag. Folglich darf die tägliche Harnstoff-Clearance 18 Liter nicht überschreiten. Da die meisten Patienten mit Multiorganversagen einen ausgeprägten Hyperkatabolismus aufweisen, führt diese Harnstoff-Clearance zu einer unzureichenden Kontrolle des Harnstoffspiegels und damit zu einer unzureichenden Behandlung.

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Wirkmechanismus

Während der Blutperfusion durch einen Hämofilter werden mit dem Filtrat zahlreiche frei zirkulierende Giftstoffe und deren Metaboliten (Molekulargewicht bis Präalbumin) entfernt. Das Filtrat ist in seiner Zusammensetzung mit dem in den Nieren gebildeten Primärharn vergleichbar. Die Menge der entfernten Giftstoffe hängt vom Volumen der im Gefäßbett ersetzten Flüssigkeit ab. Die Intensität der Entgiftung ist proportional zur Filtrationsrate und dem Koeffizienten der Metabolitensiebung durch eine gegebene semipermeable Membran. Das Volumen des Flüssigkeitsersatzes und die Dauer des Verfahrens richten sich nach den klinischen und biologischen Parametern des Patienten.

Der ungehinderte Durchgang osmotisch aktiver Substanzen durch die Membran im Flüssigkeitsstrom erhält die anfängliche Osmolarität des Blutes und des BCC. Die isoosmolare Dehydratation ist die Grundlage für die Vorbeugung von intrazellulärer Hyperhydratation und Hirnödemen (Gleichgewichtsstörung).

Ein wichtiger Nachteil des Zugangs ist die instabile Blutflussrate im extrakorporalen Kreislauf. Ursache ist eine Abnahme des arteriovenösen Gradienten bei Hypotonie, die oft bei Patienten auf Intensivstationen beobachtet wird, oder eine Thrombose des Kreislaufs und Filters. Diese Komplikationen treten häufig bei kontinuierlicher arteriovenöser Hämofiltration auf, da ihre hohe Geschwindigkeit zu einem deutlichen Anstieg des Hämatokritspiegels, der Blutviskosität und einer Hyperproteinämie im Blutvolumen im Filter selbst führt, der bei verlangsamtem Blutfluss im extrakorporalen Kreislauf thrombosiert. Diese Nachteile der Methode sind oft der Grund für den Abbruch einer für den Patienten dringend notwendigen Behandlung und damit für deren Gesamtwirksamkeit. All dies war Grund für eine deutliche Einschränkung des Einsatzes der arteriovenösen Hämofiltration auf Intensivstationen und für die Entwicklung neuer technischer Mittel und Methoden der kontinuierlichen Ersatz-RRT.

Dank der Einführung von Doppellumenkathetern und Perfusionsmodulen der neuen Generation in die klinische Praxis haben sich die venovenöse Hämofiltration und die venovenöse Hämodiafiltration weit verbreitet und gelten als „Goldstandard“ der Dialysetherapie auf Intensivstationen. Bei diesen Behandlungsarten wird ein Perfusionsmodul verwendet, um den Blutfluss entlang des extrakorporalen Kreislaufs zu gewährleisten. Die Wirksamkeit der Methode wird durch den Einsatz von Konvektion, Ultrafiltration und Diffusion deutlich erhöht. Ein Blutfluss von maximal 200 ml/min und eine ähnliche Geschwindigkeit des im Gegenstrom zur Blutflussrichtung zugeführten Dialysats ermöglichen die Aufrechterhaltung einer hohen Harnstoff-Clearance während des Eingriffs (bis zu 100 ml/min).

Verglichen mit der „klassischen“ Hämodialyse bietet die kontinuierliche venovenöse Hämodiafiltration vollständige hämodynamische Stabilität, unbegrenzte Kontrolle des Flüssigkeitshaushalts, ermöglicht eine angemessene Ernährungsunterstützung, erlaubt die Kontrolle der Konzentration gelöster Substanzen und korrigiert oder verhindert die Entwicklung eines Elektrolytungleichgewichts. Die Ergebnisse einer im Jahr 2000 von Claudio Ronco veröffentlichten randomisierten kontrollierten Studie zeigten, dass eine Erhöhung des Hämofiltrationsvolumens mit kontinuierlichen Therapiemethoden das Überleben von Patienten mit akutem Nierenversagen und Sepsis verbessern kann. Der potenzielle Nutzen einer Erhöhung des Ultrafiltrationsvolumens ist mit der positiven Wirkung der kontinuierlichen Nierenersatztherapie auf humorale Mediatoren der Sepsis verbunden, die an der Filtermembran adsorbiert oder durch Konvektion direkt entfernt werden. Diese Studie bewies die Validität einer Erhöhung der Hämofiltrations-„Dosis“ bei Patienten mit akutem Nierenversagen und Sepsis.

Somit dient diese Technik heute als wirksame Form der künstlichen Unterstützung der Nierenfunktion und hat „extrarenale“ Indikationen zur Blutreinigung in der komplexen Intensivtherapie des Multiorganversagens und der Sepsis.

Die Verwendung synthetischer, biokompatibler und hochpermeabler Membranen ermöglicht durch Konvektion eine Erhöhung der Clearance von Substanzen mit durchschnittlichem Molekulargewicht, vor allem von Zytokinen, von denen viele wasserlöslich sind. Dadurch ist es möglich, ihre Konzentration im Blutkreislauf durch extrakorporale Blutreinigungsverfahren zu reduzieren. Da viele pro- und entzündungshemmende Mediatoren als Substanzen mit „durchschnittlichem“ Molekulargewicht eingestuft werden, wird die Wirksamkeit konvektiver Methoden (Hämofiltration und Hämodiafiltration) bei ihrer Elimination kontinuierlich erforscht. Die Ergebnisse experimenteller und klinischer Studien der letzten Jahre deuten darauf hin, dass moderne Methoden der extrakorporalen Entgiftung nur eine begrenzte Anzahl „mittlerer“ Moleküle wie Zytokine, Komplementkomponenten usw. eliminieren können. Natürlich ist der konvektive Mechanismus des Stofftransports in dieser Hinsicht deutlich effektiver als der Diffusionsmechanismus, aber üblicherweise wird bei der Durchführung konstanter Verfahren bei Patienten mit akutem Nierenversagen eine „Nierendosis“ der Hämofiltrationsrate von bis zu 2 l/h verwendet. Diese Dosis reicht aus, um eine adäquate Nierenersatztherapie und eine minimale, klinisch unbedeutende Fähigkeit zur Eliminierung von Entzündungsmediatoren zu erreichen. Andererseits wurde nachgewiesen, dass die Adsorption von Entzündungsmediatoren an der Hämofiltermembran insbesondere in den frühen Stadien der extrakorporalen Blutreinigung (in den ersten 2–3 Stunden nach Beginn des Verfahrens) recht signifikant ist. Die Adsorption zirkulierender Zytokine und Komplementkomponenten an der porösen Membran des Filters ermöglicht eine vorübergehende Verringerung ihrer Konzentration im Plasma, was von erheblicher biologischer und klinischer Bedeutung ist. Leider sind Hämofiltermembranen nicht für die Sorption ausgelegt, und mit zunehmender Sättigung der Poren nimmt ihre Wirksamkeit bei der Entfernung von Zytokinen schnell ab.

Somit reicht die „Nierendosis“ der Hämofiltration (bis zu 2 l/h) aus, um die Nierenfunktion bei akutem Nierenversagen zu ersetzen, reicht jedoch nicht aus, um den Spiegel der Entzündungsmediatoren bei Multiorganversagen und Sepsis zu verändern. Daher wird die kontinuierliche Hämofiltration bei Sepsis nur in Kombination mit schwerer Nierenfunktionsstörung eingesetzt.

Hochvolumige Hämofiltration

Forschungsdaten zufolge liegen die Vorteile der hochvolumigen venovenösen Hämofiltration bei Patienten mit Multiorganversagen und Sepsis auf der Hand. Klinische Studien haben die Wirksamkeit der hochvolumigen venovenösen Hämofiltration mit einer Senkung der Mortalität bei Patienten mit Sepsis und einer Verbesserung der hämodynamischen Parameter vor dem Hintergrund eines geringeren Bedarfs an Vasopressoren und Adrenomimetika gezeigt. Forschungsdaten zufolge wirkt sich eine Erhöhung der Hämofiltrationsdosis über die übliche „Nierendosis“ positiv auf das Überleben von Patienten mit Multiorganversagen aus.

Die Ultrafiltrationsrate erreicht bei dieser Methode 6 l/h oder mehr, das Tagesvolumen beträgt 60–80 l. Die hochvolumige venovenöse Hämofiltration wird nur tagsüber (6–8 Stunden) angewendet und wird als pulsierend bezeichnet. Dies liegt an der Notwendigkeit einer hohen Blutflussrate, der genauen Berechnung des Ultrafiltrationsvolumens und dem erhöhten Bedarf an Ersatzlösungen.

Gründe für den positiven Effekt der hochvolumigen venovenösen Hämofiltration in der komplexen Therapie der Sepsis:

• Verkürzung der proinflammatorischen Phase der Sepsis durch Filterung des ungebundenen Anteils der Zytokine und dadurch Verringerung der damit verbundenen Schäden an Organen und Geweben.
• Verminderte Konzentration und Ausscheidung von Blutbestandteilen, die für den Schockzustand beim Menschen verantwortlich sind (Endothelin-1, verantwortlich für die Entwicklung einer frühen pulmonalen Hypertonie bei Sepsis; Endocannabinoide, die für Vasoplegie verantwortlich sind; myokardialer dämpfender Faktor, der an der Pathogenese einer akuten Herzinsuffizienz bei Sepsis beteiligt ist).
• Senkung der Plasmakonzentration des Faktors PAM (Plasminogen-aktivierender Inhibitor), Verringerung der diffusen intravaskulären Koagulopathie. Es ist bekannt, dass der Faktor-PAI-I-Spiegel bei Sepsis mit hohen Werten auf der APACHE-II-Skala und einer signifikanten Mortalitätsrate korreliert.
• Verringerung der Manifestationen einer Immunparalyse nach einer Sepsis und Verringerung des Risikos einer Sekundärinfektion.
• Unterdrückung der Apoptose von Makrophagen und Neutrophilen.

Somit ist die hochvolumige venovenöse Hämofiltration eine Methode der extrakorporalen Entgiftung, die eine signifikante Reduzierung der Plasmakonzentration der meisten Entzündungsmediatoren ermöglicht und so die systemische Entzündungsreaktion „kontrolliert“. Filter und Membranen, die zur Hämofiltration bei akutem Nierenversagen eingesetzt werden, sind aufgrund ihrer Porengröße und Siebkoeffizienten jedoch wahrscheinlich nicht von signifikanter Bedeutung für die extrakorporale Sepsistherapie.