Kapitel 12

Kontinuierliche Nierenersatzverfahren

Einführung

In diesem Kapitel sollen einige Hinweise zum Verständnis der gängigen kontinuierlichen Nierenersatzverfahren auf Intensivstationen gegeben werden. Eine dem entsprechende schwere Störung der Nierenfunktion wird dabei vorausgesetzt ohne auf den ­ - komplizierten ­ - Bereich "Niere" näher einzugehen. Die medikamentöse Behandlung der Niereninsuffizienz und das Thema "Pharmaka-Dosierung bei Niereninsuffizienz" werden nicht besprochen.

Auf Intensivstationen tritt ein Nierenversagen im allgemeinen als sogenanntes Akutes Nierenversagen (ANV) auf, nicht selten im Rahmen eines Mehrfachorganversagens (engl. multi organ failure, MOF).

Daneben müssen gelegentlich Patienten mit Intoxikationen oder Hämolyse behandelt werden, da diese Krankheiten manchmal zu schweren Nierenschäden führen.

Außerdem nimmt der Anteil von Patienten mit vorbestehender dialysepflichtiger Niereninsuffizienz zu, die aus anderen Gründen einer Intensivbehandlung bedürfen.

Nierenersatzbehandlung bedeutet, wie der Name schon sagt, eine zeitweise Übernahme der Funktion der Nieren durch intensivmedizinische Apparaturen ("künstliche Niere"). Alle zur Verfügung stehenden Verfahren sind der natürlichen Niere unterlegen. Sie ermöglichen aber eine ausreichende Entgiftung und/oder Entwässerung, bis sich die Nieren soweit erholt haben, daß sie ihre Aufgaben wieder selbst wahrnehmen können. Überlebt ein Patient ein ANV, so kann in etwa 90 % der Fälle mit einer ganzen oder zumindest weitgehenden Erholung der Nierenfunktion gerechnet werden.

Eine der wichtigsten über die Niere ausgeschiedenen Substanzen ist der Stickstoff in Form von Harnstoff. Unglücklicherweise liegt gerade bei schwerstkranken Patienten nicht selten eine katabole Stoffwechsellage vor (siehe Kapitel 8), so daß, zusätzlich zum "normalen" Eiweißumsatz von ca. 1 g pro kgKG und Tag, der über den katabolen Eiweißabbau anfallende Stickstoff ausgeschieden werden muß. Es ist andererseits keineswegs notwendig, während einer Nierenersatzbehandlung Normalwerte für die im Labor bestimmten "harnpflichtigen" Substanzen im Serum (Harnstoff und Kreatinin) anzustreben. Der Mensch kann auch mitetwas erhöhten Werten leben. Das ist ja auch das Schicksal chronisch nierenkranker Patienten.

Auch das intrazelluläre Ion Kalium (Normalumsatz ca. 1 mV/kgKG in 24 Stunden) fällt beim katabolen Muskelabbau verstärkt an.

Die Nierenersatzverfahren kommen also häufig in einer Situation zum Einsatz, in der schon die natürliche Niere erhöhte Leistungen zu erbringen hätte.

Schließlich muß Flüssigkeit, also Wasser, ausgeschieden werden. Im allgemeinen ist ein Nierenversagen "olig-urisch" (Ausscheidung nur sehr geringer Harnmengen, griech. oligo = wenig) oder "an-urisch" (keine Wasserausscheidung). Es gibt allerdings auch Formen mit normaler ­ oder sogar vermehrter ­ Wasserausscheidung, aber trotzdem ungenügender Ausscheidung von Elektrolyten und Stickstoff. Man spricht dann von einem "normo-urischen" oder "poly-urischen" Nierenversagen (griech. poly = viel). Während der Erholung von einem ANV beobachtet man regelmäßig eine solche Phase.

Die ungenügenden Ausscheidungen von Stickstoff ("Harnstoff-N"), Kalium, und Wasser erfordern in der Praxis den Einsatz der "künstlichen Niere".


Filtration und Dialyse

Im folgenden wird versucht, die prinzipielle Arbeitsweise dieser beiden Verfahren anschaulich zu machen. Voraussetzung ist bei allen Methoden die "Ausleitung" eines gewissen Anteils des Herzminutenvolumens aus dem Gefäßsystem (teilweiser extrakorporaler Kreislauf) und die Rückführung nach Passage der "Nierenersatz-Maschine". Chronisch niereninsuffiziente Patienten werden im allgemeinen in Sitzungen von wenigen Stunden an zwei oder drei Tagen in der Woche dialysiert (und filtriert), wobei ihnen ausreichend Wasser und "harnpflichtige Substanzen" entzogen werden können. Der sich dabei sehr schnell ändernde Wassergehalt des Organismus bedeutet jedoch für Intensivpatienten eine erhebliche Belastung. Überwässerungen, die sich über mehrere Tage "angesammelt" haben, werden in wenigen Stunden ausgeglichen. Deshalb werden auf operativen Intensivstationen bevorzugt kontinuierliche Verfahren angewendet. Der Entzug von Wasser und "Giftstoffen" erfolgt dabei gleichmäßig über 24 Stunden. Diese Verfahren werden im folgenden dargestellt. Kreislaufstabile Patienten können auch intermittierend dialysiert werden. Diese Aufgabe wird im allgemeinen von externen Dienstleistern erbracht und soll hier nicht näher beschrieben werden.


Hämofiltration

Hämofiltration (griech. häm- = Blut-) funktioniert im wesentlichen wie die Filtration bei der Herstellung von Kaffee. Beim Aufbrühen von Kaffee fließt das Wasser durch den Filter und nimmt kleine Moleküle mit. Man nennt diese Art von Stofftransport konvektiv. Bei der Hämofiltration "verläßt" Wasser das Blut über einen "Hämofilter" und nimmt dabei ebenfalls Stoffe mit, von denen der Körper entgiftet werden soll (Abb.1). Ein Kaffeefilter ist nur für kleine Aromastoffe durchgängig. Das Kaffeepulver ("Satz") wird zurückgehalten. Bei der Hämofiltration ist die Porengröße, und damit Durchgängigkeit der Filtermembran, so angelegt, daß kleinmolekulare Giftstoffe und Elektrolyte mit dem Wasser das Blut verlassen, größere Teile wie Blutkörperchen und Proteine hingegen im Blut verbleiben. Der Vorgang entspricht der natürlichen Herstellung von Primärharn durch "Ultrafiltration" in den Nierenglomerula. Treibende Kraft für den Flüssigkeitsübertritt aus dem Blutplasma ins Ultrafiltrat ist der hydrostatische Druckunterschied zwischen den beiden Flüssigkeitsräumen. Das gilt gleichermaßen für den Kaffeefilter, die natürliche Niere, und die Hämofiltration. Der Druckunterschied kann über Pumpensysteme (Abb.4) oder einfach durch Tiefhängen des Ablaufgefäßes manipuliert werden.


Abbildung 1: Filtration

Das Ultrafiltrat: In der natürlichen Niere werden in 24 Stunden ca. 180 Liter Primärharn durch Filtration in den Glomerula gebildet. Davon wird der allergrößte Teil wieder zurückresorbiert, so daß nur 1 bis 2 Liter Harn "übrigbleiben".

Bei der kontinuierlichen Hämofiltration werden im allgemeinen 12 bis 18 Liter Filtrat in 24 Stunden gebildet. Diese Flüssigkeitsmenge muß durch die sogenannte Substitutionslösung (Ersatzlösung) dem Körper wieder zugeführt werden. Durch kleine Änderungen der Menge der zugeführten Substitutionslösung kann die Flüssigkeitsbilanz gesteuert werden.



Hämodialyse

Wenn zwei Flüssigkeiten durch eine halbdurchlässige Membran getrennt sind und verschiedene Konzentrationen von gelösten Teilchen enthalten, so versuchen sich die Konzentrationen der Teilchen in den beiden Flüssigkeitsräumen aneinander anzugleichen. Ist die Membran nur für Wasser durchlässig, so führt dies zum Übertritt von Wasser aus dem Raum niedrigerer in den Raum höherer Teilchenkonzentration. Dieser Vorgang wird als Osmose bezeichnet und ist im Kapitel 7 näher beschrieben. Ist hingegen die Membran auch für kleine Moleküle und Atome durchlässig, so wandern diese vom Raum höherer Konzentration in den Raum niedrigerer Konzentration. Wenn ausreichend Kontaktzeit zur Verfügung steht, sind am Ende dieses Vorgangs die Konzentrationen in beiden Räumen gleich. Bei der Hämodialyse macht man sich diesen Vorgang zunutze, indem man über eine derartige Membran das Blut mit einer Dialyse-Flüssigkeit in Kontakt bringt (Abb.2). Je höher der Unterschied der Konzentrationen zwischen dem Blutplasma und der Dialyseflüssigkeit, desto schneller wandern (diffundieren) die Teilchen durch die Membran. Daraus folgt, daß die Dialyseleistung um so höher ist, je höher der Dialysatfluß. In anderen Worten: Die Dialyseflüssigkeit muß so schnell ausgetauscht werden, daß ihre Konzentration im Vergleich zum Plasma immer sehr niedrig ist. Man arbeitet bei den kontinuierlichen Verfahren im allgemeinen mit Dialysatflüssen von 1000 bis 2000 ml/Stunde. Wenn, wie in der Intensivmedizin üblich, längliche Filter verwendet werden, so soll tunlichst die Dialyseflüssigkeit in umgekehrter Richtung zum Blutstrom den Filter durchfließen. Nur so ist über die gesamte Filterstrecke ein Konzentrationsunterschied gewährleistet (Gegenstrom-Prinzip). Auf dem Weg durch den Filter nimmt die Teilchenkonzentration im Blut kontinuierlich ab, in der Dialyseflüssigkeit hingegen zu. Durch den "Gegenstrom" wird dieser Zunahme entgegengewirkt und ein Konzentrationsgefälle über die gesamte Filterlänge aufrecht erhalten (Abb.2). Bei der Dialyse kann dem Körper auch Wasser entzogen werden. Dazu wird über die Einstellung der Zulauf- und Ablaufpumpen (Abb.5) ein Unterdruck im Dialysat erzeugt. Der so entstandene "transmembranöse Druckgradient" bewirkt einen Wasserfluß aus dem Blut ins Dialysat. Da dieses Wasser auch gelöste Teilchen enthält, kann man von einer zusätzlichen Filtration sprechen, wie im vorhergehenden Absatz beschrieben.
 




Abbildung 2: Dialyse


Manche Stoffe, zum Beispiel größere Teilchen wie Harnstoff, werden besser über Filtration, andere, zum Beispiel kleinere Teilchen wie Kaliumionen, besser über Dialyse ausgeschieden. Deshalb werden die beiden Verfahren meist kombiniert angewandt.

Proteine und Blutkörperchen verbleiben, wie bei der natürlichen Niere, bei jedem Verfahren im Blut.


Hämo-Dia-Filtration

Dieses kombinierte Verfahren ergibt sich in der Praxis bei einer Anordnung wie in Abb.2 oder Abb.5 "von selbst". Am Nierenersatzsystem muß praktisch immer eine negative Bilanzierung vorgenommen werden. Der Patient bekommt zur parenteralen Ernährung und über Medikamentenlösungen Flüssigkeit zugeführt. Diese Flüssigkeitsmenge, evtl. abzüglich diverser Verluste (Perspiratio, Eigenurinproduktion, usw.), muß über die Nierenersatzbehandlung wieder entzogen werden. Der Unterschied zwischen zugeführter und abgepumpter Menge entspricht dem Filtrationsanteil.

Beispiele: 1000 ml/h Dialysatzufluß, angestrebte Gesamtbilanz: ± 0, Flüssigkeitszufuhr durch Infusionen, Spritzenpumpen, usw.: 200 ml/h. Zusätzlich zu den zugeführten 1000 ml/h müssen also stündlich 200 ml abgepumpt werden. Diese 200 ml/h sind Filtration. Die stündlich abgepumpte Gesamtmenge beträgt somit 1200 ml. Die Filtratmenge ist natürlich viel geringer als bei alleiniger Hämofiltration (siehe oben). Der größte Teil der Entgiftung wird hier durch Dialyse erzielt. Soll die angestrebte Gesamtbilanz zum Beispiel + 500 ml/24 h betragen, so müssen stündlich 21 ml weniger abgepumpt werden (500 : 24 = 21), also 200 ­ - 21 = 179 ml. Zur Einstellung der angestrebten Bilanz müssen, genau wie bei nicht niereninsuffizienten Intensivpatienten, Verluste geschätzt, und die Entwicklung des Flüssigkeitsgehalts (Ödeme oder Exsiccose) beobachtet werden.


Die kontinuierlichen Verfahren in ihrer historischen Entwicklung

Vor der allgemeinen Einführung kontinuierlicher Verfahren hatte man bereits die Möglichkeit durch Kurzzeitdialyse, ­ wie bei der chronischen Niereninsuffizienz, ­ auch Intensivpatienten zu behandeln. Die Belastungen der, ohnehin häufig hämodynamisch instabilen, Intensivpatienten durch kurzfristige Volumenverschiebungen mußten in Kauf genommen werden. Daneben stand die Peritonealdialyse als intermittierendes oder kontinuierliches Verfahren, jedoch mit geringer Leistungsfähigkeit und teilweise schweren Nebenwirkungen (Peritonitis), zur Verfügung.

Kontinuierliche arterio-venöse Hämofiltration (CAVHF)

Dies ist die erste, heute kaum noch angewendete, sehr einfache kontinuierliche Methode (Abb.3). Das Blut fließt als anteiliges HZV durch den Filter. Der Blutfluß wird durch den körpereigenen arterio-venösen Druckunterschied gewährleistet. Die zum Filter führende Kanüle muß dazu in eine genügend große Arterie eingeführt werden. Einzig praktikabel ist die Arteria femoralis. Der Rückfluß erfolgt über eine ausreichend große Vene, im allgemeinen die V. femoralis. Auch V. subklavia und V. jugularis sind geeignet. Der Blutdruck im Filter entspricht auf der "arteriellen" Seite dem Blutdruck des Patienten und nimmt zur "venösen" Seite hin langsam ab. Der Druck auf der "Filtratseite" ist Null. Durch Tiefhängen des Auffanggefäßes kann jedoch ein negativer hydrostatischer Druck erzeugt und somit der transmembranöse Druckgradient (Filtrationsdruck) erhöht werden. Das System benötigt keinerlei "Maschinen". Die filtrierte Menge muß mindestens stündlich abgelesen und die Zufuhr der Substitutionslösung entsprechend nachreguliert werden.


Abbildung 3: Kontinuierliche arterio-venöse Hämofiltration (CAVHF)

Die auch heute noch gebräuchlichen Bezeichnungen "arteriell" für das vom Patienten wegführende und "venös" für das zum Patienten hinführende Schlauchsystem haben ihren Ursprung in dieser Anordnung.

Bekanntlich brauchen meistens die "kränkesten" Patienten mit niedrigem Blutdruck und geringem HZV eine Nierenersatzbehandlung. Daraus ergeben sich die Nachteile des Verfahrens. Niedriges HZV und niedriger arterieller Blutdruck führen zu niedrigem extrakorporalem Blutfluß und niedrigem Filtrationsdruck. Das bedeutet schlechte Filtrationsleistung und Neigung zur Thrombosierung des Filters.


Kontinuierliche pumpengestützte arterio-venöse Hämofiltration

Um die genannten Nachteile zu umgehen, setzte sich bald der Einbau einer Blutpumpe in den "arteriellen" Schlauch durch. Der Blutfluß durch den Filter und die Filtrationsleistung waren jetzt nicht mehr von Blutdruck und HZV des Patienten abhängig. Die erforderlichen Maschinen hatten einige Überwachungseinrichtungen (Luftblasenerkennung, Druckalarm).


Kontinuierliche pumpengestützte veno-venöse Hämofiltration (CVVHF)

Logischerweise war jetzt die Kanülierung einer Arterie nicht mehr erforderlich. Das ersparte zum einen die sich daraus ergebenden möglichen Komplikationen (Durchblutungsstörungen, Blutungen) und eröffnete darüberhinaus eine größere "Gefäßauswahl". Venöse Zugänge zur Blutentnahme ("arterielle" Schläuche) konnten nun ­ neben der Vena femoralis ­ auch in die Vena subklavia oder Vena jugularis interna eingeführt werden. Mit der Entwicklung von "Doppel-Lumen-Kathetern" war auch die Kanülierung von 2 Gefäßen nicht mehr erforderlich (Abb.4).


Abbildung 4: Kontinuierliche veno-venöse Hämofiltration (CVVHF)

"Prädilution" und "Postdilution": Bei Hämofiltration kann die Substitutionslösung vor ("arteriell") oder hinter ("venös") dem Filter zugeführt werden. Bei Zufuhr vor dem Filter ("Prädilution") ist das Blut im Filter schon verdünnt und die Entgiftungsleistung niedriger. Dafür ist die Thromboseneigung im Filter geringer. Bei Zufuhr hinter dem Filter ("Postdilution") ist die Entgiftungsleistung höher, aber durch die Blutkonzentration am Filterende wird die Thromboseneigung gefördert.

Heparin: Um die Gerinnselbildung in Filter und Schlauchsystem zu mindern, muß bei jeder Form der Nierenersatzbehandlung kontinuierlich Heparin zugeführt werden (große "Fremdoberfläche", siehe Kapitel 6). Um im Filter die höchste Heparinkonzentration zu erzielen, ist die Zufuhr in den "arteriellen" Schlauch sinnvoll. Die Heparindosis braucht dabei nicht oder nur unwesentlich höher zu sein als "low dose" (200 E/kg und Tag). Der Antithrombinspiegel sollte im Normbereich gehalten werden. Kontrollen mittels PTT oder ACT sind möglich, verhindern aber nicht, daß bei manchen Patienten die Filter tagelang gut durchgängig bleiben, bei anderen mehrfach täglich gewechselt werden müssen.


Kontinuierliche veno-venöse Hämodiafiltration (CVVHDF)

Die weiter oben beschriebenen Vorteile der Dialyse waren durch geringfügige Veränderungen des Systems zu realisieren (Abb. 5). Anstelle der alleinigen Zufuhr von Substitutionslösung wird eine Dialyselösung im "Gegenstrom" (siehe Abschnitt "Hämodialyse" weiter oben) durch den Filter gepumpt. Das Verfahren kombiniert die Vorteile von Filtration und Dialyse und ist das derzeit gängigste. Durch Einstellung der Pumpen kann der Wasserentzug gesteuert werden.


Abbildung 5: Kontinuierliche veno-venöse Hämo-Dia-Filtration (CVVHDF)


Praktisches Vorgehen

Wenn die Entscheidung zur Nierenersatzbehandlung gefällt ist, müssen folgende Schritte durchgeführt werden:

1. Einlegen eines doppellumigen Spezialkatheters in eine große Vene (V. jugularis, subklavia, oder femoralis). Es ist unbedingt erforderlich, daß beide Lumen in beiden Richtungen gut durchgängig sind.

2. Aufbau des Systems ("Blutseite"): Einlegen der Schläuche in die Maschinenhalterungen, Füllung der Schläuche und des Filters mit heparinisierter physiologischer Kochsalzlösung (ca. 1 E Heparin/ml oder nach Herstellerempfehlung). Die Maschinen sind sehr unterschiedlich in der Handhabung und "Benutzerfreundlichkeit". Man muß sich nach den jeweiligen Anweisungen richten. Absolut sauberes Arbeiten ist erforderlich. Da Luftblasen im Filter die Austauschfläche verringern und zusätzlich einen "Gerinnungsreiz" darstellen, lohnt es sich, sehr sorgfältig auf eine blasenfreie Füllung zu achten.

3. Die Dialyse- bzw. Substitutionslösung soll gerichtet und das Schlauchsystem in die Maschine eingelegt sein ("Wasserseite").

4. Die "Blutschlauch-Enden" werden nun am Doppel-Lumenkatheter angeschlossen. Im allgemeinen ist die vom Patienten wegführende Leitung ("arteriell") rot kodiert, die vom Filter zum Patienten führende ("venös") blau. Ehe nun die Maschine anläuft, sollte der "venöse" Schlauchabschnitt von der letzten "Luftfalle" bis zum Patienten noch einmal gewissenhaft auf Luftblasen hin untersucht werden. Dort befindliche Luftblasen können von den Sicherheitseinrichtungen nicht mehr erfaßt werden und würden beim "Anfahren" in den Patienten gespült.

5. Nach dem Starten der Maschine füllt sich das System über den "arteriellen" Schlauch mit Blut. Im allgemeinen wird der Blutfluß auf ca. 80 ml/Minute eingestellt.

6. Jetzt kann die Substitutions- und Dialyselösung anlaufen. Bei Hämo-Dia-Filtration sollte der Zufluß zwischen 1000 und 2000 ml/Stunde liegen, um einen ausreichenden Dialyse-Effekt zu erzielen. Wird nur filtriert (Hämo-Filtration), muß sich die Zufuhrmenge der Substitutionslösung nach der Filtratleistung des Filters richten. Im allgemeinen sind das bei einem neuen Filter ca. 800 ml/Stunde.

7. Die Gesamtbilanz muß stündlich berechnet werden. Die Zufuhr und Abfuhr der Dialyse-/Substitutionslösung wird dann entsprechend nachgeregelt. Neuere Systeme berechnen und regeln die Bilanz automatisch. In den ersten Stunden macht man mit einem Bilanzziel von "Null" nichts verkehrt. Die Patienten haben in dieser Situation praktisch immer zu viel Flüssigkeit im Körper. Da immer Flüssigkeiten über Perspiratio insensibilis, Schwitzen, Drainagen, usw. verloren gehen, wird der Gesamtwassergehalt des Organismus entsprechend abnehmen. Später muß dann ein individuelles Bilanzziel angestrebt werden. In Kapitel 7 sind dazu einige Kriterien aufgeführt.


Blasen-Dauerkatheter? Bei anurischen Patienten stellt ein liegender Dauerkatheter lediglich eine zusätzliche Infektionsquelle dar. Um den Beginn der Urin-Eigenproduktion nicht zu "verpassen" genügt die "Einmalkatheterisierung" alle ein bis drei Tage. Noch besser ist die Kontrolle des Blaseninhalts mit Ultraschall.

Das Nierenersatzsystem als "Wärmeaustauscher". Die Zufuhr der Substitutionsflüssigkeit und/oder der dauernde Blutkontakt mit der Dialyseflüssigkeit führen zum Temperaturaustausch mit dem Plasma. Die Flüssigkeiten müssen deshalb angewärmt werden, um eine zu starke Abkühlung des Patienten zu vermeiden. Entweder durch integrierte Wärmevorrichtungen der Maschine oder durch "Durchfluß-Blutwärmer"-Geräte oder durch vorheriges Anwärmen der Flüssigkeitsbeutel.

Umgekehrt kann bei Patienten mit "unfallbedingter" Unterkühlung (Akzidentelle Hypothermie) mittels Hämofiltration die Aufwärmung beschleunigt werden.



Fragen zur Selbstkontrolle

Welche Stoffe müssen im allgemeinen in erster Linie aus dem Blut entfernt werden?

Berechnen Sie für die Hämo-Dia-Filtration (CVVHDF) den erforderlichen stündlichen Flüssigkeitsabfluß bei folgenden Vorgaben: Infusionen usw.: 250 ml/h, Dialysat-Zulauf: 1500 ml/h, Spontanurin: 20 ml/h, erwünschte Gesamtbilanz: +500 ml/Tag.

Berechnen Sie für Hämofiltration (CVVHF) bei folgenden Vorgaben den erforderlichen Substitutionszulauf pro Stunde: Infusionen usw.: 250 ml/h, Filtratmenge: 800 ml/h, erwünschte Gesamtbilanz: ± 0 ml.

Warum muß bei Nierenersatzbehandlung das Blut heparinisiert werden?

Was wissen Sie über die Flußrichtungen von Blut und Dialyseflüssigkeit bei CVVHDF?

Wie nennt man das zugrunde liegende Prinzip?

An welcher Stelle des Schlauchsystems wird das Heparin am günstigsten zugeführt?

Was versteht man unter "Prädilution" und "Postdilution"?

Wo würden Sie die Substitutionslösung zuführen, wenn bei einem CVVHF-Patienten das System sehr häufig thrombosiert?

Wie kann eine beginnende Eigenurinproduktion bei anurischen Patienten erkannt werden?


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