KONU 04: HEMODİYALİZİN FİZİKSEL TEMELLERİ

Hemodiyaliz işlemi bazı temel fizik kurallarının pratik bir uygulamasıdır. İşlem sırasında kullanılan monitörler, pompalar, kontrol sistemlerinin komplike görünümlerine karşın yapılan şey hasta kanı ve diyaliz sıvısı adı verilen bir solüsyonu yarı geçirgen bir zar tarafından ayrılacak şekilde karşı karşıya getirmektir. “Hemodiyaliz membranı” adı verilen bu zar üzerindeki "por" denilen mikroskopik delikler su, sodyum, potasyum, üre gibi küçük moleküllü maddelerin bir taraftan diğer tarafa geçmesine engel olmazken daha büyük moleküllü protein gibi maddeler, bakteriler veya kan hücreleri, çapları porlardan daha büyük olduğundan bir yandan diğer tarafa geçememektedirler. Porlardan geçebilen küçük moleküller membranın iki tarafındaki konsantrasyonları eşitlenene kadar yüksek konsantrasyonlu olarak bulundukları taraftan diğer tarafa doğru yer değiştireceklerdir. Bu durum hasta kanı, hemodiyaliz membranı ve diyaliz sıvısı yanyana getirildiğinde diyaliz sıvısında bulunmayan üre, kreatinin, fosfor ve daha birçok üremik toksinin membrandan geçerek diyaliz sıvısına karışacağı, bu sıvının uzaklaştırılması ile de vücuttan atılmış olacağı anlamına gelmektedir. Bu işleme hemodiyaliz diyoruz. Hemodiyaliz sırasında hastanın kanından uzaklaşmasını istemediğimiz iyonize kalsiyum, sodyum gibi maddelerin kan konsantrasyonlarının az etkilenmesi için yapılması gereken şey ise bu maddeleri diyaliz sıvısı içinde aşağı yukarı kan konsantrasyonlarına eşit miktarlarda bulundurmaktır. Böylece bu moleküllerin iki tarafa geçişleri dengeli olacak, membranın iki tarafındaki konsantrasyonları az değişecektir. "Solüt" adı verilen bu küçük moleküllü maddelerin diyaliz membranından geçişlerini düzenleyen tek faktör konsantrasyon farkı değildir. Bu geçişi düzenleyen güçlerin bilinmesi hemodiyaliz işleminin daha iyi anlaşılabilmesinde yardımcı olacaktır.

I.DİFÜZYON

Solütler su içinde eriyik halinde iken molekülleri sürekli olarak bir titreşim hareketi içindedir. Bu hareket esnasında moleküller içinde bulundukları kabın çeperlerine ve birbirlerine büyük bir hızla rastgele çarparlar. Kabın çeperlerinde yarı geçirgen bir zar var ise bu moleküllerden bazıları zarın porlarına rastlayarak porların içinden geçerler ve diğer yandaki eriyiğe katılırlar. Böylece o molekülün karşı taraftaki konsantrasyonu artmış olur. Bu tür madde alışverişine difüzyon denilir. Eğer madde alışverişi esas olarak hasta kanı ve diyaliz sıvısı arasındaki difüzyon ve konsantrasyon farkı nedeni ile oluşmakta ise bu işleme diyaliz denilecektir. Diyalizde kullanılan membranlar değişik hemodiyaliz membran türleri veya periton membranı gibi doğal membranlar olabilir.

Difüzyonun hızını ve yönünü etkileyen başlıca üç faktör vardır:

a.Konsantrasyon gradienti: Molekülün membranın bir tarafındaki konsantrasyonunu ne kadar arttırırsak, titreşecek, membrana çarpacak ve porlardan karşı tarafa geçecek molekül sayısı, dolayısı ile karşı tarafa geçecek olan madde miktarı da o kadar artacaktır. Böylece iki taraf arasındaki konsantrasyon farkının (konsantrasyon gradientinin) artması madde alış verişini hızlandıracaktır. Hemodiyalize uyarlanmış bir anlatımla hastanın üresi ne kadar yüksek ise diyaliz sıvısına geçerek diyalizata karışacak üre miktarı da o kadar fazla olacaktır veya diyaliz sıvısına ne kadar fazla kalsiyum koyulursa hasta kanına o kadar fazla kalsiyum geçmiş olacaktır. Hemodiyaliz işlemi boyunca kan veya diyaliz sıvısının akım hızının arttırılması birbiri ile temasa geçen, madde alış verişinden etkilenmemiş yeni kan ve kullanılmamış diyaliz sıvısını karşı karşıya getireceğinden konsantrasyon gradientini yükseltir vehemodiyalizin etkinliğini arttırır.

b.Molekül ağırlığı: Porlardan geçebilen maddelerin molekülleri ne kadar büyük ise membrandan geçen molekül sayısı dolayısı ile madde miktarı ve geçiş hızı o kadar azalır. Örneğin hemodiyaliz işlemi boyunca, küçük bir molekül olan üre kendisinden daha büyük bir molekül olan kreatininden daha büyük bir hızla diyaliz edilebilecektir. Bu nedenle hemodiyaliz boyunca oransal olarak üre, kreatininden daha fazla ve hızlı düşer.

c.Membran direnci: Yarı geçirgen membranın kalınlığının artması, porlarının küçülmesi veya por sayısının azalması membranın madde alışverişine karşı direncini arttırır. Bu özellikleri farklı olan membranlarının su veya solutleri geçirme özellikleri de farklı olacağından hemodiyaliz membranları kullanılacak makinenin ve kullanılacakları işlemin özelliklerine göre seçilmek zorundadır.

Örneğin membran direnci düşük bir hemofiltrasyon filtresinin volüm kontrolü bulunmayan eski tip bir hemodiyaliz makinesinde kullanılması hastada ciddi sıvı kaybı, hipotansiyon hatta şok nedeni olabilir.

II.ULTRAFİLTRASYON

Doğal sıvıların ana maddesini oluşturan su molekülleri diyaliz membranından küçük molekül ağırlıklı olmaları nedeni ile kolayca geçerler. Bu geçiş sırasında su içinde erimiş halde bulunan bir kısım solütler de su molekülleri ile birlikte membrandan geçerek yer değiştirirler. Bu tür madde transportuna ultrafiltrasyon veya konvektif transport adı verilir. Bir membrandan su moleküllerinin geçişi iki nedenle oluşabilir. Bunlardan birincisi hidrostatik basınçtır. Kabın bir tarafına yüksek basınç uygulanırsa su moleküllerinin titreşim hareketleri basıncın etkisi ile hızlanır, porlardan membranın öbür tarafına daha çok su molekülü geçerek yer değiştirir. İkinci neden ise ozmotik basınç olarak bilinir: Solüt konsantrasyonunun yüksek olduğu tarafta rölatif olarak su moleküllerinin konsantrasyonu azalmış olacağından kabın karşı tarafından bu tarafa daha çok su molekülü geçecek, bu su geçişi iki taraftaki su dengesi sağlanana kadar sürecektir. Bu geçişi sağlayan kuvvet ozmotik basınç adını alır. Bir eriyikteki solüt konsantrasyonu ne kadar yüksek ise ozmotik basınç o kadar yüksek olacaktır. Hemodiyalizden örnek verirsek, diyaliz sıvısı içindeki sodyum miktarını ne kadar arttırırsak, hasta kanından diyalizata artmış ozmotik basınç nedeni ile o kadar daha fazla su geçer, başka bir deyimle o kadar fazla ultrafiltrasyon sağlanır. Kolayca anlaşılabileceği gibi ultrafiltrasyonun miktarını arttırmanın ikinci ve daha sık kullanılan bir yolu membranın kan tarafındaki basıncı arttırarak diyalizat - kan arasındaki hidrostatik basınç farkını yükseltmek, (transmembran pressure=TMP) böylece su moleküllerinin diyalizata daha fazla geçişini sağlamaktır. Hidrostatik basınç yolu ile ultrafiltrasyonun arttırılabilmesi özelliği hemodiyalizde kullanılan her cins membran için aynı değildir. Bazı membranlar por ve kalınlık özellikleri nedeni ile suyu daha fazla geçirirken, diğerleri suyu daha az geçirebilirler. Bir diyalizere uygulanan her 1 mm Hg'lık hidrostatik basınçla o diyalizerden bir dakikada alınan ultrafiltratın ml cinsinden miktarına o diyalizerin ultrafiltrasyon sabitesi (KUF) denilir. KUF değeri ne kadar fazla ise o diyalizerden o kadar daha kolay ve bol ultrafiltrasyon sağlanabilir. Pratikte kullanılan diyalizerler için KUF değeri 2-6 ml/saat/mmHg kadardır. Örneğin KUF değeri 2 ml/saat/mmHg olan bir diyalizerle, transmembran basıncı olarak 300 mmHg hidrostatik basıncı uygulanırsa, beklenen ultrafiltrasyon hızı 600 ml/saat’tir.

KAYNAKLAR

1.Handbook of Dialysis. Daugirdas JT, Ing TS (eds). Little, Brown and Company, Boston 1994. 2.Replacement of renal function by dialysis. Jacobs C, Kjellstrand CM, Koch KM, Winchester JF (eds). Kluwer Academic Publishers, Dordrecht 1996. 3.Akoğlu E. Hemodiyaliz El Kitabı. 1995.