Künstliche Niere

Ein Hämodialysegerät (Gambro AK 200)

Die Dialyse (gr. διάλυσις dialysis „Auflösung“) ist ein Blutreinigungsverfahren, das bei Nierenversagen als Ersatzverfahren zum Einsatz kommt. Die Dialyse ist neben der Nierentransplantation die wichtigste Nierenersatztherapie bei chronischem Nierenversagen und eine der Behandlungsmöglichkeiten bei akutem Nierenversagen.

Unter Dialyse wird dabei ein Stoffaustausch über eine Membran verstanden, wobei auf der einen Seite Blut/Plasma und auf der anderen Seite der Membran eine Dialyselösung anliegt.

Die weltweit erste „Blutwäsche“ über semipermeable Membranen beim Menschen wurde 1924 von Georg Haas in Gießen durchgeführt. Den Durchbruch brachte jedoch erst Willem Kolff 1945 in Kampen (Niederlande) mit seinem Trommeldialysegerät mit Zellophan-Schläuchen als Dialysemembran. Diese Membran erlaubte eine kontrollierte Blutreinigung von definierten Stoffmengen. Eine technisch überlegene Parallelentwicklung von Nils Alwall in Lund (Schweden) 1946 erlaubte auch die Ausschwemmung von Ödemflüssigkeit aus Lungen und Gewebe (Ultrafiltration).

Mehr zur Technik der Dialyse siehe Dialysegerät.

Dialyseverfahren

Patient während einer Dialyse (1972)

Es werden extrakorporale (außerhalb des Körpers erfolgende) und nicht-extrakorporale Verfahren unterschieden. Das gebräuchlichste extrakorporale Verfahren ist die Hämodialyse, darüber hinaus werden die Hämofiltration und Hämodiafiltration angewendet. Das nicht-extrakorporale Verfahren ist die Peritonealdialyse. Beide Verfahren werden in Deutschland bei chronischem Nierenversagen im Verhältnis von 20: 1 durchgeführt. Zu den extrakorporalen Verfahren zählen auch die Hämoperfusion (bei bestimmten akuten Vergiftungen) und die Apherese-Verfahren, die jedoch keine Nierenersatzverfahren darstellen, sondern zur Behandlung anderer Krankheitsbilder (z.B. Leberersatztherapie) eingesetzt werden. Da für die Durchführung der Verfahren umfassende Kenntnisse der möglichen Nebenwirkungen erforderlich sind, werden diese meist von Nephrologen oder Intensivmedizinern angewendet.

Hämodialyse

semipermeable Membran

Hier wird nach dem Prinzip des Konzentrationsausgleichs kleinmolekularer Substanzen zweier Flüssigkeiten verfahren, die durch eine semipermeable Membran getrennt sind (Osmose). Von der Filtermembran getrennt befindet sich auf der einen Seite das Blut mit Nephrotoxinen, Elektrolyten wie Kalium und Phosphat sowie harnpflichtigen Substanzen. Auf der anderen Seite der Membran befindet sich eine keimarme, aufbereitete Lösung (Dialysat), deren Wasser bei Online-Zubereitung durch Umkehrosmose aufbereitet wurde, die keine Abfallprodukte enthält und einen an den jeweiligen Bedürfnissen des Patienten orientierten Anteil an Elektrolyten aufweist. Die semipermeable Filtermembran (Dialysemembran) zwischen Blut und Dialyselösung besitzt Poren, die kleine Moleküle wie Wasser, Elektrolyte und harnpflichtige Substanzen (z. B. Harnstoff, Harnsäure) durchlassen, aber große Moleküle wie Eiweiße und Blutzellen zurückhalten.

Grundvoraussetzung für die Durchführung einer Hämodialyse ist eine ausreichende Kreislaufstabilität, ein ausreichendes Blutvolumen und ein guter (arterieller, venöser) Zugang am Patienten. Letzteres wird durch die operative Anlage eines arteriovenösen Shunts (früher externer Scribner-Shunt, heute in der Regel interner Cimino-Shunt) am Unter- oder Oberarm erreicht. Bei problematischen Eigengefäßen werden dabei auch Gefäßprothesen (Goretex) verwendet. In sehr seltenen Fällen wird der Shunt am Oberschenkel oder zwischen der Arteria subclavia und der Vena subclavia (wegen der Lage auch Collier- oder Dekolletéshunt genannt), mit oder ohne Verwendung von künstlichen Gefäßen, angelegt. Eine weitere Möglichkeit ist das Einbringen eines Dialysekatheters in eine entsprechend große Körpervene (selten über die Leiste: Vena femoralis, meist über den Hals: Vena jugularis interna oder die Schlüsselbeingrube Vena subclavia für die Akutdialyse (Shaldon-Katheter), dauerhaft nur bei multimorbiden Patienten mit sehr schlechter Gefäßsituation oder schwerer Herzinsuffizienz (Demers-Vorhofkatheter).

Schema eines Vorhofkatheters

Während einer Behandlung wird über den Patientenzugang Blut aus dem Patienten gepumpt, im Dialysator (Filter) an der Dialysemembran vorbeigeführt und gereinigt dem Patienten wieder zurückgegeben. Giftstoffe (Stoffwechselabbauprodukte) und Niedermolekulare Stoffe (Membrangängig Stoffe) werden aus dem Blut durch Konzentrationsgradienten (Diffusion) durch die Membran auf die andere Filterseite in die Dialyselösung (Dialysat) gefördert und kann entfernt werden. Der Dialysator wird dabei ständig von frischem Dialysat durchströmt (ca. 500 ml/min). Die Hämodialysebehandlung wird in der Regel ca. 4–5 Stunden (Nachtdialyse bis 8 Stunden) pro Behandlung und min. dreimal in der Woche durchgeführt (abhängig von Körpergewicht, Nierenrestfunktion, Herzleistung), was einer min. notwendigen Behandlungszeit darstellt. Patienten, die Heimhämodialyse durchführen, vermeiden das problematische längere Behandlungsintervall am Wochenende und dialysieren häufiger, vorteilhaft alle 2 Tage oder täglich.

Patienten mit chronischer Niereninsuffizienz leiden häufig auch unter Überwässerung. Das überschüssige Wasser wird dem Blut durch Anlegen eines Druckgradienten (Unterdruck auf Dialysatseite) entzogen. Dadurch wird geregelt, wie viel Flüssigkeit dem Blut entzogen wird und hiermit die natürliche diuretische Funktion der Niere nachgeahmt. Der Flüssigkeitsentzug ist jedoch dadurch beschränkt, dass im Körper die Flüssigkeit (gilt ebenfalls auch für die Giftstoffe) nicht beliebig schnell in die Blutbahn nachdiffundieren kann, um den Flüssigkeitsverlust auszugleichen, wodurch ein lebensgefährlicher Blutdruckabfall droht. Außerdem geben verschiedene Gewebe Flüssigkeit unterschiedlich schnell ab, so kann es z. B. zu einem Krampf der Muskulatur kommen, obwohl noch zu viel Flüssigkeit im Körper vorhanden ist. Durch diese Effekte ist der erreichbare Flüssigkeitsentzug durch die Dialyse beschränkt und die Patienten dürfen daher nicht nach Belieben trinken. Da andererseits viele Patienten aufgrund der Häufung harnpflichtiger Substanzen im Körper unter ständigem starken Durst leiden, wird die geringe erlaubte Trinkmenge (Restausscheidung in 24 Stunden plus 500 ml) häufig als belastend empfunden.

Eine Verlängerung der Dialysezeit ist vor allem durch die tägliche Heimhämodialyse (HHD) möglich und ermöglicht eine gleichmäßigere Therapie. Da die Dialyseeffektivität in der ersten Behandlungshälfte am höchsten ist, ist es medizinisch sinnvoll jedoch selten praktiziert, häufige, aber kurze Dialysen statt seltene, längere Dialysen durchzuführen. Mit der täglichen Hämodialyse werden Vorteile der Peritonealdialyse (Dialyse jeden Tag) und der konventionellen Hämodialyse (hohe Effektivität) miteinander kombiniert. Für Patienten, die keine Möglichkeit zur Heimhämodialyse haben, bietet sich die Nachtdialyse im Zentrum an, um die Dialysezeit zu verlängern. Manche Patienten können während der Dialyse schlafen, manchmal erst nach einer Eingewöhnungszeit, andere allerdings gar nicht. Aufgrund der Praktikabilität und Patienten-Akzeptanz, auch weil die Krankenkassen grundsätzlich nur Pauschalen pro Patient für die Behandlung zahlen, wird eine häufigere Dialyse als dreimal pro Woche für Patienten, die keine Möglichkeit zur HHD haben, nicht angeboten. Ausnahmen bilden hierbei zusätzliche Dialysen bei Überwässerung, um das "Trockengewicht" des Patienten zu senken oder die Phase der Dialyseaufnahme, in der der Patient unter Umständen eine Woche lang täglich dialysiert wird.

Hämofiltration

Bei der Hämofiltration wird dem Blut Flüssigkeit entzogen, ohne das eine Spülösung (Dialysat) verwendet wird. Aufgrund eines angelegten Druckgradienten (Transmembrandruck) über der Filtermembran wird konventiv Wasser aus dem Blut über die Membran entzogen (Ultrafiltration). Durch diesen transmembranen Fluss werden auch alle filtergängigen Stoffe mitentfernt. Dies ermöglicht eine schnelle Volumenveränderungen im Patientenkörper. Als Spontanfiltration (erstmals von Professor Dr. med. Peter Kramer in Göttingen eingesetzt) bezeichnet man ein Verfahren, bei dem durch Eigendruck des Patientenkreislaufs Plasma abgepresst wird, um die Herzfunktion bei Herzversagen akut zu unterstützen.

Hämodiafiltration

Die Hämodiafiltration bezeichnet ein extrakorporales Verfahren zur Blutreinigung, bei dem die Hämodialyse und die Hämofiltration in Kombination angewendet werden. Dieses Verfahren kommt insbesondere bei chronischer Niereninsuffizienz zur Anwendung und ermöglicht sowohl die Entfernung von nieder- als auch von mittelmolekularen Substanzen bei kontrolliertem Ersatz des Ultrafiltrats durch physiologische Elektrolytlösung (Diluat). Die Ersatzlösung wird entweder dem Blut vor oder nach dem Dialysator zugegeben und im Dialysator wieder entfernt (Ultrafiltration). Dadurch kann ein höherer transmembraner Fluss erzeugt werden, der zur effektiveren Entfernung der Giftstoffe führt.

Hämoperfusion

Die Hämoperfusion ist kein Nierenersatzverfahren, sondern ein Behandlungsverfahren bei akuten Vergiftungen und wird nur von besonders dafür eingerichteten Kliniken durchgeführt. Dabei wird das Blut durch Adsorbenzien (z. B. Aktivkohle oder Austauscherharze) gepumpt, dadurch können einige fettlösliche oder proteingebundene Stoffe (z. B. bestimmte überdosierte Medikamente, organische Lösungsmittel, Insektizide, Pilzgifte) aus dem Blut entfernt werden. Das Verfahren ist nur für eine vergleichsweise geringe Zahl von Substanzen etabliert.

Peritonealdialyse

Die Bauchfelldialyse ist auch unter dem Begriff Peritonealdialyse (PD) bekannt. Es gibt unterschiedliche PD-Verfahren, z. B. die manuelle CAPD (continuously ambulatory peritoneal dialysis, kontinuierliche ambulante Peritonealdialyse), oder die mit Geräten durchgeführten Methoden der CCPD (kontinuierliche zyklische PD), der IPD (intermittierende PD), NIPD (nächtliche intermittierende PD) etc. Die Wahl des Verfahrens hängt unter anderem von den Transporteigenschaften des Peritoneums (s.u.) und der Grunderkrankung des Patienten ab.

Das Bauchfell (Peritoneum) ist eine semipermeable Membran, die die Bauchhöhle auskleidet und große Teile des Darms umhüllt. Es ist ein gut durchblutetes Gewebe, das zum Beispiel auch eine wichtige Funktion in der Immunabwehr des Körpers spielt. Aufgrund des besonderen Aufbaus kann das Peritoneum ebenfalls als „Filtermembran“ genutzt werden: Hierzu wird dem Patienten ein Schlauch (Katheter) in die Bauchhöhle implantiert. Über diesen Katheter wird eine Dialyselösung in den Bauchraum gefüllt und dort über mehrere Stunden (z. B. bei CAPD) oder für 20–30 Minuten (z. B. IPD) belassen. Die kleinmolekularen Substanzen können nun aus dem Blut über die Kapillargefäße des Bauchfells in die Dialyselösung übertreten, da ein Konzentrationsgefälle herrscht. Wenn dem Körper auf diesem Wege auch Flüssigkeit (Wasser) entzogen werden soll, muss die Dialyselösung einen höheren Gehalt an löslichen Substanzen aufweisen als das Blut. Hierzu wird sie mit Traubenzucker, Dextrinen oder anderen Substanzen (experimentell) angereichert. Die Dialyselösung muss nach einer bestimmten Zeit (in der Regel etwa vier bis sechs Stunden bei CAPD) abgelassen und durch eine frische ersetzt werden. Im Gegensatz zur künstlichen Membran bei der Blutdialyse ist das Peritoneum auch für Eiweiße recht durchlässig, wodurch es zu einem relevanten Eiweißverlust kommt. Aus diesem Grund muss sich ein PD-Patient in der Regel eiweißreicher ernähren als ein Hämodialysepatient.

Ein Vorteil dieses Verfahrens ist die Schonung des Kreislaufs, so dass auch alte und herzkranke Patienten behandelt werden können (was allerdings mit der modernen Hämodialyse auch möglich ist). Ein weiterer möglicher Vorteil ist die weitgehende Unabhängigkeit der Patienten von einem Dialysezentrum: Bei Eignung kann man die Dialyse zu Hause durchführen, auch Urlaubsreisen sind möglich. (Auch die Hämodialyse kann man zu Hause selbst durchführen und Urlaubsdialysen sind flächendeckend in Zentren möglich). Ein Nachteil der Peritonealdialyse ist die Gefahr, dass die Bauchhöhle bei einem möglichen Kontakt mit der Umgebung mit pathogenen Keimen infiziert wird, die Patienten müssen daher beim Wechseln der Lösungen sehr sorgfältig und möglichst steril arbeiten. Limitiert ist das Verfahren durch das Körpergewicht und die Nierenrestfunktion – ist die Körpermasse größer und die Nierenrestfunktion gering, eignet sich die PD weniger. Im Laufe der Anwendung insbesondere stark glukosehaltiger Dialyselösungen über mehrere Jahre hinweg kommt es bei manchen Patienten zur pathologischen Veränderung des Bauchfells, die eine zunehmende Resorption von Flüssigkeit aus der Dialyselösung zur Folge hat, so dass die Konzentration löslicher Substanzen in der Dialyselösung erhöht und die Verweilzeit der Lösung im Bauchraum verringert werden muss. Letztlich muss die Peritonealdialyse zugunsten der Hämodialyse oft aufgegeben werden.

Beginn einer Dialysetherapie (Blutwäsche)

Kinderdialysestation der Berliner Charité, 1977

Die Entscheidung, ob und wann eine Dialysebehandlung oder Hämofiltration bei Patienten mit Nierenversagen notwendig wird, hängt von verschiedenen Faktoren ab, welche akuter oder chronischer Natur sein können.

• Akute Indikationen für den Beginn einer Dialysebehandlung:

1. Hyperkaliämie
2. Metabolische Azidose
3. Überwässerung (manifestiert sich meistens als Lungenödem mit Atemnot)
4. Urämische Serositis, wie Perikarditis und urämische Enzephalopathie
5. Akute Vergiftungen mit dialysierbaren Substanzen, wie zum Beispiel Lithium oder Azetylsalizylsäure

• Chronische Ursachen für den Beginn einer Dialysebehandlung:

1. Symptomatisches Nierenversagen
2. Niedrige Glomeruläre Filtrationsrate (GFR), meistens bei einer GFR, die niedriger als 10-15 mls/min/1.73m2 ist
3. Anders nicht-beherrschbare Hyperphosphatämie oder Urämie (Harnstoff-N größer als ca. 100 mg/dl)

Literatur

• Michael Ehrreich: Bitterzucker. Diabetes, Dialyse, Transplantation. edition riedenburg, Salzburg 2008, ISBN 978-3950235746
• Zeitschrift Der Nierenpatient. Offizielles Organ des Bundesverbandes Niere e. V., Verlag Kichheim & Co., Mainz, ISSN 0724-0252
• Gerd Breuch, Willi Servos: Dialyse für Einsteiger. Verlag Urban & Fischer, 2006, ISBN 3437277901
• Günther Schönweiß: Dialysefibel 2. Abakissverlag, Bad Kissingen, ISBN 3-931916-01-4

Weblinks

• Bundesverband Niere e. V. Selbsthilfedachverband. Abgerufen am 31. Januar 2009.
• Verband Deutsche Nierenzentren (DN) e. V.. Abgerufen am 31. Januar 2009.
• Der Blutfluß an der Dialysemaschine (Video). Abgerufen am 31. Januar 2009.

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