DIALISIS CON ULTRAFILTRACION.

Dispositivo adaptado para eliminar de sangre sustancias parcialmente ligadas a vehículos,

que comprende un circuito sanguíneo (11, 17), un circuito (124, 115) de fluido y un dializador (20) que tiene una membrana semipermeable (22) que separa un compartimento (23) de fluido con respecto a un compartimento sanguíneo (21), estando el dispositivo provisto de medios (12) para mezclar sangre con un caudal sanguíneo, Qb, y fluido de diálisis con un caudal de fluido de diálisis, Q d, y para dirigir dicha mezcla a través del compartimento sanguíneo (21), estando provisto además el dispositivo de medios (170, 180) para aplicar un gradiente de presión a través de la membrana semipermeable (22) con el fin de crear una ultrafiltración en el compartimento (23) de fluido igual en magnitud a la suma del caudal del fluido de diálisis y una velocidad deseada de pérdida de peso del paciente, caracterizado porque - el dializador (20) tiene un coeficiente de permeabilidad del agua, L pA, de por lo menos 10 ml/minuto/mm Hg (0,076 ml/minuto/Pa); - el caudal del fluido de diálisis, Qd, debe ser por lo menos 1.000 ml/minuto; y - una proporción entre el caudal del fluido de diálisis, Q d, y el caudal sanguíneo, Q b, debe ser por lo menos 5

Diálisis con ultrafiltración.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo para aumentar la eficacia de la diálisis para la eliminación de sustancias de un fluido biológico tal como la sangre, estando dichas sustancias ligadas más o menos fuertemente a vehículos tales como albúmina.

Antecedentes

Para aquellos que han perdido la totalidad o la mayoría de sus funciones renales o hepáticas, es necesario encontrar formas alternativas de limpiar la sangre. Una alternativa común es la diálisis, en la que los productos residuales en la sangre se transportan a través de una membrana hacia un fluido limpiador. En la hemodiálisis, la forma más común de diálisis, la sangre se extrae del cuerpo, y se lleva a un dispositivo externo, el dializador, que contiene una membrana con sangre fluyendo en un lado y un fluido de diálisis fluyendo en el otro lado de la membrana. A continuación, la sangre se devuelve al cuerpo. Debido a la diferencia de concentración entre la sangre y el fluido de diálisis a través de la membrana, los productos residuales en la sangre serán transportados por difusión hacia el fluido de diálisis. Al mismo tiempo, cualquier exceso de fluido se puede eliminar por ultrafiltración, la cual se logra creando una diferencia de presión a través de la membrana.

Este procedimiento de diálisis puede ser muy eficaz para sustancias que están disueltas en los fluidos corporales, incluyendo el plasma sanguíneo. La fuerza impulsora para el transporte a través de la membrana es la diferencia de concentración, y siempre que se mantenga esta diferencia de concentración, la velocidad de transporte puede ser alta. Para sustancias con una concentración cero en el fluido de diálisis, la velocidad de transporte se puede calcular como el producto de la concentración en sangre y un factor conocido como aclaramiento del dializador. El valor de aclaramiento se puede ver como la fracción del flujo sanguíneo que se limpia totalmente de la sustancia en cuestión, y se mide en ml/minuto.

Los factores determinantes principales para el aclaramiento (Cl) son los caudales de sangre (Q_b) y el fluido de diálisis (Q_d), y la capacidad de transporte de la membrana. La membrana se puede caracterizar por su coeficiente de transferencia de masa área, k_oA, que es proporcional al área de la membrana, y se puede interpretar como el aclaramiento que se obtendría con unos caudales muy elevados de sangre y fluido de diálisis. Se puede obtener teóricamente una ecuación para el aclaramiento del dializador calculando los perfiles de concentración a lo largo del dializador. Al considerar un balance de masas en cada punto a lo largo del dializador, teniendo en cuenta la masa transportada por los flujos, y la difusión a través de la membrana, se llega a un conjunto de ecuaciones diferenciales para las concentraciones a lo largo del dializador en la dirección del flujo sanguíneo. La velocidad de eliminación de masa necesaria para el cálculo del aclaramiento se obtiene entonces a partir del caudal sanguíneo y del cambio calculado en la concentración en sangre. En ausencia de cualquier ultrafiltración, el aclaramiento viene dado por la ecuación 1

en la que e indica la función exponencial, y el exponente f se calcula a partir de la ecuación 2

Para la obtención de las ecuaciones 1 y 2 se supone que tanto la sangre como el fluido de diálisis se mezclan perfectamente en cada punto a lo largo del dializador. De este modo, se supone que la concentración varía a lo largo del dializador según los perfiles de concentración calculados, aunque se supone que las concentraciones son independientes de la distancia con respecto a la membrana. Se supone también que los flujos están distribuidos equitativamente en todo el dializador. Incluso con estas limitaciones, se ha demostrado en la práctica que las ecuaciones describen bien la dependencia del aclaramiento con respecto a los caudales de sangre y el fluido de diálisis. Por lo tanto, estas ecuaciones, con una corrección para la ultrafiltración cuando sea necesario, se usan normalmente para describir la capacidad de dializadores.

Un estudio más detallado de las ecuaciones 1 y 2 revela que el aclaramiento no puede superar nunca ninguno de entre Q_b, Q_d, ó k_oA. El caudal del fluido de diálisis Q_d y k_oA están limitados únicamente por el equipo disponible, pero el caudal sanguíneo está limitado por la velocidad a la que se puede obtener la sangre del acceso sanguíneo en el paciente. Esta última está normalmente, para la diálisis, en el intervalo de entre 200 y 500 ml/minuto. Esto limita la eficacia máxima que se puede obtener en tratamientos de diálisis, y ha derivado en valores bastante normalizados para Q_d y k_oA de la membrana usados en tratamientos de diálisis normal, ya que el coste de caudales y k_oA mayores no se puede justificar por una mejor eficacia.

Si se incrementa Q_d cuando Q_b y k_oA son fijos, el aclaramiento aumentará hasta una cierta fracción del caudal sanguíneo, que queda determinada por k_oA. Ya a un Q_d de dos veces el caudal sanguíneo, el aclaramiento está cercano a este límite, y se gana poco subiéndolo. Por lo tanto, los caudales del fluido de diálisis en hemodiálisis convencionales están normalmente en el intervalo de entre 500 y 800 ml/minuto.

En cambio, si se incrementa k_oA cuando Q_d y Q_b son fijos, el aclaramiento se aproximará a Q_b independientemente de Q_d (siempre que Q_d sea mayor que Q_b). El incremento es perceptible incluso a valores de k_oA de hasta entre 3 y 4 veces el caudal sanguíneo, aunque, por razones económicas y prácticas, los valores k_oA del dializador en hemodiálisis convencionales se limitan habitualmente al intervalo de entre 500 y 1.000 ml/minuto.

El análisis anterior es válido para sustancias que están disueltas en fluidos tales como el plasma. Sin embargo, muchas sustancias están ligadas en gran medida a vehículos tales como albúmina. Entre los ejemplos de sustancias que se pueden unir a albúmina se encuentran ácido butílico y valérico, tiroxina, triptofano, bilirrubina no conjugada, mercaptanos, y aminoácidos aromáticos. Se sabe que varios fármacos presentan una elevada tasa de unión a albúmina en casos de sobredosis accidental o intoxicaciones suicidas, por ejemplo, por antidepresivos tricíclicos, digoxina, digitoxina, teofilina o una benzodiacepina.

La hemoglobina también puede actuar como vehículo, por ejemplo, para monóxido de carbono o cianuro. Estas sustancias presentan una elevada afinidad a la hemoglobina, y sustituirán al oxígeno, lo cual hace que se reduzca significativamente la capacidad de la sangre de transportar oxígeno.

En muchos casos, puede resultar importante disponer de una elevada velocidad de eliminación también para sustancias en la sangre que, en gran medida, estén ligadas a proteínas u otros vehículos, tales como toxinas fúngicas. Sin embargo, la situación es diferente a la de las sustancias disueltas antes descritas. Incluso con una cantidad total elevada de sustancia, en la sangre, parcialmente ligada a proteína y parcialmente disuelta, la concentración plasmática puede ser baja, ya que la mayor parte de la sustancia puede estar ligada. El gradiente de concentración a través de la membrana será entonces pequeño, de manera que la velocidad de transporte en la diálisis será baja, así como la eficacia del tratamiento.

Los intentos previos por resolver este problema se han centrado también en la adición de un vehículo al fluido de diálisis. Para toxinas ligadas a la albúmina, una solución común consistente en adicionar albúmina al fluido de diálisis. Las sustancias transportadas a través de la membrana hacia el fluido de diálisis se ligarán entonces a la albúmina en el fluido de diálisis. Esto mantendrá baja la concentración en el fluido de diálisis, de manera que el transporte a través de la membrana puede continuar sin un gradiente de concentración que va desapareciendo. De este modo, la capacidad del fluido de diálisis de transportar sustancias ligadas a proteínas resulta mucho mayor, véase, por ejemplo, el documento US 5744042.

Con la mayor parte de la...

1. Dispositivo adaptado para eliminar de sangre sustancias parcialmente ligadas a vehículos, que comprende un circuito sanguíneo (11, 17), un circuito (124, 115) de fluido y un dializador (20) que tiene una membrana semipermeable (22) que separa un compartimento (23) de fluido con respecto a un compartimento sanguíneo (21), estando el dispositivo provisto de medios (12) para mezclar sangre con un caudal sanguíneo, Q_b, y fluido de diálisis con un caudal de fluido de diálisis, Q_d, y para dirigir dicha mezcla a través del compartimento sanguíneo (21), estando provisto además el dispositivo de medios (170, 180) para aplicar un gradiente de presión a través de la membrana semipermeable (22) con el fin de crear una ultrafiltración en el compartimento (23) de fluido igual en magnitud a la suma del caudal del fluido de diálisis y una velocidad deseada de pérdida de peso del paciente, caracterizado porque