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血液再循環型ＨＤＦと他法ＨＤＦの比較検討
ＨＤＦを行う上での煩雑な処理や高価な機械を使用する事なく、ＢＭＧ除去のできる血液再循環型ＨＤＦ（以下Ｒ−ＨＤＦ）を考案し、施行しました。
同一膜を使用したＨＤＦ、Ｐｕｓｈ／Ｐｕｌｌ、との検査データを比較し、本法の効率を検討しました。
透析中には、ダイアライザーの膜内部の差圧により、絶えず濾過と逆濾過が起きています。濾過量を増加させるためには血流量とダイアライザーの内部抵抗を上げれば良いのですが、脱血量をむやみに上げることも、ダイアライザーの性質を変えることも困難です。そこで、脱血量を一定のまま、血液の再循環を加える事により、ダイアライザー内の差圧を大きくし、濾過量を上昇するようにしました。
スライド １（回路図）
スライドは本法の回路構成です。
ダイアライザーの前後に再循環回路を加えただけの非常に簡単な構成です。再循環量は再循環用ポンプで任意に設定できます。
スライド ２（ダイアライザー内圧の変化）
Ｒ−ＨＤＦにおける再循環量とダイアライザー内差圧の変化をスライドに示します。
脱血量を２００ｍｌ／ｍｉｎまで順次上昇させ、さらに再循環量を３００ｍｌ／ｍｉｎまで順次上昇させました。
血流量が上がり、さらに再循環がプラスされると、差圧は大きくなります。濾過量も上昇していると考えられます。非除水時には、濾過量と同量の逆濾過も同時に行われています。
従って、Ｒ−ＨＤＦではＰｕｓｈ／Ｐｕｌｌ同様に透析液のエンドトキシン濃度を安全な範囲まで下げる必要があります。また、ＨＰ膜を使用したＨＤにおいても、絶えず逆濾過が行われているので、透析液のエンドトキシン処理が必要です。
スライド ３（ＥＴ処理）
当院のエンドトキシン濃度を測定しました。
エンドトキシンの処理は原水をＲＯ処理し、原液希釈後に紫外線殺菌灯を通過し、コンソールに送られます。コンソールのダイアライザー供給液側にＥＴフィルターを２連で使用し、ダイアライザーに供給しました。
エンドトキシン濃度はＥＴフィルター通過後で１ｐｇ／ｍｌ以下になっています。
スライド ５（ＨＤと各種ＨＤＦ比較）
最初に透析と各種ＨＤＦとのデータを比較しました。
ＢＭＧ除去率による比較をしましたが、ＢＭＧ除去率は同条件の治療を施行しても患者により変動が大きいため、同一患者に同一の膜を使用し、複数の治療法を施行し、比較しました。
ＨＤＦの置換量は１，５００ｍｌ／ｈ、Ｐｕｓｈ／Ｐｕｌｌのピストン速度は１６ｍｌ×５／ｍｉｎでした、Ｒ−ＨＤＦの再循環量は２００ｍｌ／ｍｉｎでした。
ＢＭＧ除去率の計算は蛋白濃度による補正を行っています。
透析のみでも５０％以上の除去率が得られましたが、各種ＨＤＦを施行することにより、さらに除去率が上昇し、６０％以上になりました。
Ｒ−ＨＤＦにおいてもＢＭＧ除去率が向上しています。
スライド ６（ＨＤＦと他ＨＤＦの比較）
次にＨＤＦとその他のＨＤＦを比較しました。
Ｒ−ＨＤＦにおいてもＨＤＦとほぼ同等のＢＭＧ除去率が得られました。Ｐｕｓｈ／Ｐｕｌｌの除去率も同等でした。
置換量を２０００ｍｌ／ｈに増加したＨＤＦではＢＭＧ除去率が向上しました。
スライド ７（ＢＭＧの経時的変化）
スライドはＢＭＧ除去率の経時的変化です。
最初の１時間の除去率が高く、時間がたつにつれて低下しています。
左から２番目の白抜きのグラフがＰｕｓｈ／Ｐｕｌｌです。比較的ＢＭＧ除去率の低下が少なく、Ｐｕｓｈ時に逆洗によるリフレッシュ効果があると思われます。
スライド ８（除去量計算）
各種ＨＤＦのＢＭＧ除去量を計算すると最初の１時間に全除去量の６０％近くが除去されていることになります。後半での除去量は全除去量の２０％でした。
２時間目以降はＨＤとＨＤＦの間に除去率の差はあまり見られませんでした。
ＨＤＦ前半で効率を上げることと、ＢＭＧ除去能の経時的劣化の少ない膜を使用することにより、さらにＢＭＧ除去の効率が上がると思われます。
スライド ９（ＨＤＦ＋ＨＤ混合法）
５ﾘｯﾀｰの置換液をHDF治療時間に均等に置換した時と、前半で全量置換し、後半はＨＤに切り替えた時のＢＭＧ除去率です。治療時間全体に均等な処理をしたときより向上しています。
ＨＤＦにおいては同量の置換をするのであれば、前半に大量置換し、後半に置換を止めてしまう方法が高いＢＭＧ除去率が得られました。その他の各種ＨＤＦにおいても前半の効率を上げると、除去率の上昇につながると思われます。
スライド １０（まとめ）
まとめ
１．透析中のダイアライザー内部では絶えず濾過と逆濾過が起きている。
２．血液の再循環により濾過と逆濾過量が増加する。
３．ＨＰ膜使用時は常に逆濾過が発生しているので、透析液のＥＴ処理が必要である。
４．Ｒ−ＨＤＦはＨＤＦやＰｕｓｈ／Ｐｕｌｌと同等のＢＭＧ除去率が得られた。
５．ＢＭＧは最初の１時間で、全除去量の６０％近く除去される。その後、時間経過とともに除去能の低下が見られた。
６．ＨＤＦでは治療時間に均等に液を置換するよりも、同量の置換液を前半で置換し、その後ＨＤに切り替えるとＢＭＧ除去率が上昇した。その他、各種ＨＤＦにおいても前半の効率を上げると、ＢＭＧ除去率の上昇につながると思われる。
β2ﾏｲｸﾛ･ｸﾞﾛﾌﾞﾘﾝ(以下BMG）除去の向上のためHDF療法が行われていますが、治療頻度が増えるにつれ輸液等の煩雑さが問題になってきています。そこで、回路構成、手技ともに非常に簡便な再循環型HDFを考案し、検討しました。
BMG除去は大きく分けて拡散、吸着、濾過により行われます。拡散速度は分子量の2乗に反比例することから､ｸﾚｱﾁﾆﾝの約100倍の分子量を持つBMGの場合､その拡散速度はｸﾚｱﾁﾆﾝの約1万分の１になります｡従って､拡散にﾌﾟﾗｽになる諸条件があったとしても､その除去量は非常に少ないと思われます｡
非除水時の透析でのBMG除去の多くも吸着と濾過によるものと思われます｡
スライド １（膜圧ｲﾒｰｼﾞ)
透析中のﾀﾞｲｱﾗｲｻﾞｰの入り口と出口との間には血流量による圧損失が発生します｡ 内部圧は､出口圧が最小､入り口圧が最大になります。ダイアライザーの膜性状､形状とも全体に均一と考えると､単位長さ当たりの差圧も均一と考えられます｡従って､長さが長くなるにつれて差圧も大きくなります｡
また､この時､透析液は膜の外側を血液と逆方向に流れ､透析液出入り口の間でも､差圧が生じます
図はﾀﾞｲｱﾗｲｻﾞｰにかかる圧力のｲﾒｰｼﾞです｡
青のﾗｲﾝが血液側の差圧です。入り口で圧が高く、出口で低くなります。膜にかかる差圧を表していますので、血液出口を基準値(０)にしています。
赤のﾗｲﾝが透析液側にかかる圧です。透析液平均圧は血液側の平均圧と等しくなります。
膜中央部で平均圧になり､それより圧の高い部位で濾過､低い部位で逆濾過が行われます｡
黄色のﾗｲﾝが両者の合成圧になります。青の斜線で濾過、赤の斜線で逆濾過が発生します。
スライド ２(濾過計算式)
しかし､ﾀﾞｲｱﾗｲｻﾞｰ内の圧測定を血液回路のﾁｬﾝﾊﾞｰで行うと､出口側ではﾀﾞｲｱﾗｲｻﾞｰ出口から静脈ﾁｬﾝﾊﾞｰまでの圧損失は非常に少ないので無視できるが､入り口側では動脈ﾁｬﾝﾊﾞｰからﾀﾞｲｱﾗｲｻﾞｰﾎﾟｰﾄ部間で圧損失があるため､正確な圧測定ができません｡そこで､血液流量を増加させた時の透析液の圧変化を測定し､膜内部の圧変化を推測しました｡
スライド ３(液圧測定値)
血流量が上昇すると､透析液圧が上昇します｡血液側で同等の圧がかかっているために圧均衡がとられている結果です｡
スライド ４(ﾀﾞｲｱﾗｲｻﾞｰ内圧ｸﾞﾗﾌ)
血液側も透析液側出入り口での圧損失があるため､お互いの平均圧が均衡する事になります｡この差圧により濾過及び逆濾過が生じます｡非除水時のBMG除去もこの状態で行われると思われます｡
スライド ５(再循環による圧変化のｸﾞﾗﾌ)
さらに､ﾀﾞｲｱﾗｲｻﾞｰ内の差圧を大きくすると､濾過量も増加しますが､ﾀﾞｲｱﾗｲｻﾞｰの性質を変えることも､脱血量をむやみに増加させることも困難であるため､脱血量を一定のまま､血液に再循環を加えました｡
血流量の上昇とともにﾀﾞｲｱﾗｲｻﾞｰ内の差圧は大きくなります｡この差圧とUFR,SCによりBMGｸﾘｱﾗﾝｽを計算しました｡
血流量が200ml/minの時約25ml/minになります｡非除水時のｸﾘｱﾗﾝｽに近い値になりました｡この事から非除水時のBMG除去の多くは濾過によると思われます｡
ＱB＝200ml/minの時の各ダイアライザーの内部圧 ［ＰF(QB=200)］(mmHg)
┌─────────┬───────┬───────┬────────┐
│ │ ＱB＝２００ │ Ｈt (%)│ │
├─────────┼───────┼───────┼────────┤
│ＦＢ−１７０Ｐ │ ７２ │ ３５ │ │
├─────────┼───────┼───────┼────────┤
│ＢＫ−１．６Ｕ │ ６０ │ ３２ │ │
├─────────┼───────┼───────┼────────┤
│ＢＫ−１．０Ｕ │ ６４ │ ３０ │ │
├─────────┼───────┼───────┼────────┤
│ＰＳ−１．６ＵＷ │ １１８ │ ３０ │ │
├─────────┼───────┼───────┼────────┤
│ │ │ │ │
├─────────┼───────┼───────┼────────┤
│ │ │ │ │
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濾過量計算
：最大圧(ダイアライザー入り口部の圧)
ＰＢＭｉｎ ：最小圧(ダイアライザー出口部の圧)
ＰＢｄ ：血液側差圧
ＰＢｄＡｖｅ ：血液側平均差圧(ダイアライザー中央部の圧)
ＰＡｖ ：平均差圧(ダイアライザー中央部の圧)
ＰＡ ：動脈圧
ＰＶ ：静脈圧
ＰＦＭａｘ ：濾過最大圧
ＰＢＦＭａｘ ：逆濾過最大圧
ＰＦＡｖ ：濾過平均圧
ＰＢＦＡｖ ：逆濾過平均圧
ＱＢ ：血液流量
ＱＲ ：再循環血液流量
ＱＦ ：濾過量
ＲＤＺ ：ダイアライザーの内部抵抗
血流による差圧(圧損失)は
ＰＢｄ ＝ ＰＢＭａｘ − ＰＢＭｉｎ
平均差圧は
ＰＢＡｖ ＝ ＰＢｄ ÷ ２
平均濾過圧は
ＰＦＡｖｅ ＝ ( ＰＢＭａｘ − ＰMax ) ÷ ２ ＝ Ｐ
濾過量は
ＱＦ
ダイアライザーによる除水が０の時､内圧はＰAvになる。しかし､ダイアライザー内部に圧差があるため､ＰAvよりも圧が高いと濾過が行われ､圧が低いと逆濾過が行われる｡
ＰFMax ＝−ＰBFMax
ＰFMax ＝ＰMax−ＰAv ＝ＰMax÷２
ＰBFMax＝ＰMin−ＰAv ＝−ＰMax÷２
ダイアライザー内の濾過と逆濾過は各々膜の半分ずつの面積で行われる。また､その平均圧は
ＰFAv ＝ＰFMax÷２ ＝ＰMax÷４
ＰFBAv＝ＰBFMax÷２ ＝−ＰMax÷４
濾過量は
ＱF ＝ＰFAv×ＵＦＲ
＝ＰMax÷４×ＵＦＲ (ml/h)
設定濾過量が決まれば
ＰMax ＝ＱF÷ＵＦＲ×４ (mmHg)
設定例
ＤＺ ：ＰＳ−１．６ＵＷ
ＱF ：2000ml/h
ＵＦＲ ：50
ＰMax ＝2000÷50×4＝１６０(mmHg)
2,000ml/hの濾過をするためには､ＵＦＲ50のダイアライザーを使用したときに､ＰMaxを160mmHgにする。
ＰＳ−１．６ＵＷ使用したときの圧(PF)を下表より求め､ＱBを計算する
ＱB＝Ｐmax÷ＰＦ×200
＝160÷118×200
＝２７１ (ml/min)
ＱB＝200ml/minの時の各ダイアライザーの内部圧 ［ＰF(QB=200)］(mmHg)
┌─────────┬───────┬───────┬────────┐
│ │ ＱB＝２００ │ Ｈt (%)│ │
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│ＦＢ−１７０Ｐ │ ７２ │ ３５ │ │
├─────────┼───────┼───────┼────────┤
│ＢＫ−１．６Ｕ │ ６０ │ ３２ │ │
├─────────┼───────┼───────┼────────┤
│ＢＫ−１．０Ｕ │ ６４ │ ３０ │ │
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│ＰＳ−１．６ＵＷ │ １１８ │ ３０ │ │
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│ │ │ │ │
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スライド １
スライド ２
ＰＢｉ ：血液入口圧
ＰＢｏ ：血液出口圧
ＰＤｉ ：透析液入口圧
ＰＤｏ ：透析液出口圧
ＰＢｄ ：血液差圧
ＰＤｄ ：透析液差圧
ＰＴ ：合成差圧
ＰＴＡｖｅ ：平均差圧
ＰＦａｖｅ ：濾過平均圧
ＰＢＦａｖｅ ：逆濾過平均圧
ＱＦ ：濾過量
血液差圧
ＰＢｄ = ＰＢｉ - ＰＢｏ
透析液圧
ＰＤｄ = ＰＤｉ - ＰＤｏ
合成差圧、平均差圧
ＰＴ = ＰＢｄ + ＰＤｄ
ＰＴＡｖｅ = ＰＴ ÷ ２
平均濾過圧、平均逆濾過圧
ＰＦａｖｅ = ＰＴＡｖｅ ÷ ２
ＰＢＦａｖｅ = ＰＦａｖｅ
濾過量は
ＱＦ = ＰＦａｖｅ × ＵＦＲ
= ＰＴ ÷ ４ × ＵＦＲ
ﾀﾞｲｱﾗｲｻﾞｰ内の差圧
ＰＢｄ = ＰＢｉ - ＰＢｏ
ＰＤｄ = ＰＤｉ - ＰＤｏ
ＰＴ = ＰＢｄ + ＰＤｄ
ＰＡｖｅ = ＰＴ ÷ ２
濾過と逆濾過量は平均圧を境に同量行われる
ＰＦａｖｅ = ＰＡｖｅ ÷ ２
ＰＢＦａｖｅ = ＰＦａｖｅ
濾過量は
ＱＦ = ＰＦａｖｅ × ＵＦＲ
= ＰＴ ÷ ４
スライド ３(液圧測定値)
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