PRINCIPIOS BIOFISICOS DE LA DIALISIS

WILMER GUZMAN VENTURA

PEQUEÑAS : < 500 Da.Sodio, potasio, urea, creatinina.

MEDIA : 500 ~ 5,000 Da. Vitamina B 12, inulina, fosfato.

GRANDES : > 5,000 Da.Osteocalcina, B 2 microglobulina, leptina,

mioglobina, prolactina, complemento.

TOXINAS UREMICAS

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PRINCIPIOS BIOFISICOS DE DIALISIS

Los solutos y el agua se transportan a través

una membrana mediante tres principios básicos:

1. DIFUSION

2. CONVECCION

3. ADSORCION

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DIFUSION Transporte pasivo de solutos a través membrana semipermeable,

desde zona de mayor a menor concentración, hasta llegar al

equilibrio.

Jx: Flujo del soluto por difusión.

D: Coeficiente difusión del soluto en este disolvente a esta T°.

t : Temperatura

A: Superficie membrana.

Ac: Gradiente de concentración de la sustancia.

dx: Espesor membrana.

CALCULO DE LA DIFUSION

Jx = D t A (Ac / dx)

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Es influido por: QD : Flujo liquido de diálisis. QB: flujo sanguíneo. FLUJO CONTRARIO.

GRADIENTE DE CONCENTRACION

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INFLUENCIA DE FLUJO SANGUINEO

GRADIENTE DE CONCENTRACION

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INFLUENCIA FLUJO LIQUIDO DE DIALISIS

GRADIENTE DE CONCENTRACION

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INFLUENCIA DE TAMAÑO DEL FILTRO

GRADIENTE DE CONCENTRACION

Movimiento de agua desde una solución a través de una membrana a favor de un gradiente presión. Arrastre secundario de otras moléculas disueltas.

CONVECCIÓN

UF: Transporte de solutos.SC: Coeficiente de cribaje de la membrana para un soluto : depende de peso molecular y porosidad membrana

Kuf: Coeficiente UF o de permeabilidad hidráulica de la membrana.

PTM = Gradiente presión entre comportamiento sanguíneo y el dializado.

CALCULO TRANSPORTE CONVECTIVO

UF = SC x Kuf x PTM

Depende de la permeabilidad hidráulica de la membrana y de la presión existente en el medio.

Cada membrana tiene una permeabilidad hidráulica definida por su coeficiente de ultrafiltración (Kuf).

Kuf se mide como la cantidad de agua por unidad de tiempo que atraviesa la membrana por cada unidad de presión aplicada

Cuando el Kuf se normaliza a la superficie de la membrana, se expresará como ml/h/mmHg/m2

ULTRAFILTRACION

Kuf (ml/h/mmHg) = Qf (ml/h) x PTM (mmHg)

TIPOS DIALIZADORESSEGÚN COEFICIENTE ULTRAFILTRADO

Baja permeabilidad hidráulica (bajo flujo):

< 20 ml/h/mmHg/m2

Alta permeabilidad hidráulica (alto flujo):

> 20 ml/h/mmHg/m2

EJEMPLOS DIALIZADORESSEGÚN COEFICIENTE ULTRAFILTRADO

Un dializador con una membrana de 1 m2 de superficie que

tiene un Kuf de 10 ml/h/mmHg, ultrafiltrará 1.000 ml por

cada 100 mmHg de PTM en una hora.

Un dializador de igual superficie con un Kuf de 50

ml/h/mmHg, ultrafiltrará 5.000 ml por cada 100 mmHg de

PTM en una hora.

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Flujo sangre y concentración solutos ingreso y salida filtro. Flujo líquido diálisis y concentración solutos ingreso y salida

de filtro.

M = (Qbi x Cbi) – (Qbo x Cbo) = (Qdo x Cdo) – (Qdi x Cdi)

CALCULO DEL TRANSPORTE DIFUSIVO

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El método más empleado para determinar la eficacia difusiva de un dializador es el aclaramiento (K), que básicamente es la extracción de un soluto por la unidad de tiempo, normalizada respecto a la concentración del mismo en la sangre a la entrada del dializador.

CALCULO DEL TRANSPORTE DIFUSIVO

EFICACIA DEPURATIVA DE UN DIALIZADOR

Capacidad de extraer la urea de la sangre.

Se expresa como el coeficiente de transferencia de

masa de urea KoA.

• * Baja Eficiencia: KoA < 700 ml/min.

• * Alta Eficiencia: KoA > 700 ml/min.

EFICACIA DEPURATIVA DE UN DIALIZADOR

DOS CONCEPTOS IMPORTANTES

Kuf < 20 ml/h/mmHg/m2

Kuf > 20 ml/h/mmHg/m2

KoA < 700 ml/min.

KoA > 700 ml/min.

BAJO FLUJO

:

ALTO FLUJO

:

BAJA EFICIENCIA :

ALTA EFICIENCIA :

HEMODIALISIS DE BAJO FLUJO

El dializador utilizado es de baja permeabilidad hidráulica y el

tamaño de los poros es pequeño. Se utiliza el bicarbonato como

tampón. La depuración se realiza mediante mecanismo difusivo.

Podemos diferenciar entre baja eficacia (dializadores de baja

eficiencia, KoA < 500 ml/min, Kuf < 10 ml/h/mmHg, flujo de sangre

entre 200 y 300 ml/min y flujo de líquido de diálisis de 500 ml/min)

y alta eficacia (dializadores de alta eficiencia, KoA > 600 ml/min,

Kuf 10-20 ml/h/mm Hg, flujos de sangre entre 300 y 500 ml/min y

flujo del líquido de diálisis entre 500-1.000 ml/min.

HEMODIALISIS DE ALTO FLUJO

El dializador utilizado es de alta permeabilidad hidráulica

(Kuf >20 y mejor >40 ml/h/mm Hg) y el tamaño de los

poros es mayor. Esta técnica pretende mejorar la calidad

de diálisis. Se utilizan membranas de alta

biocompatibilidad y alto flujo. Para alcanzar la máxima

eficiencia de los mismos, se recomienda flujos de sangre

y de líquido de diálisis elevados.

HEMODIALISIS DE ALTO FLUJO

La hemodiálisis de alto flujo disminuye la mortalidad cardiovascular y la global de los pacientes que llevan más tiempo en diálisis El estudio HEMO mostró que la hemodiálisis de alto flujo disminuyó la mortalidad de causa cardiovascular. También disminuyó la mortalidad global en los pacientes que llevaban en diálisis más de 3,7 años.

HEMODIAFILTRACION

Utilizan con gran eficiencia el transporte difusivo y el convectivo. Se usan

dializadores de alto flujo, membranas de alta biocompatibilidad, y es

recomendable un líquido de diálisis muy puro. Se emplea una tasa de

ultrafiltración elevada (4-30 litros/sesión), debiendo reponerse el líquido

ultrafiltrado con un líquido de sustitución. Depura de forma muy eficiente

las pequeñas y medianas moléculas, sin que exista retrofiltración. Se

deberían diferenciar entre las técnicas con volumen de reinfusión bajo

(inferior a 15 litros) de las técnicas de hemodiafiltración con elevados

volúmenes de reinfusión (superior a 15 litros)..

HEMODIALISIS BAJO FLUJO:

Depura toxinas de menos de 5000 Da.

HEMODIÁLISIS ALTO FLUJO:

Depura toxinas 5000 – 15000 Da.

HEMODIAFILTRACION:

Depura toxinas > 15000 Da.

DIFUSION

GRADIENTE ELECTROQUÍMICO

CONVECCION

PTM = 80 mm Hg

20 mm Hg100 mm Hg

ADSORCION

Proceso específico de depuración extracorpórea por el cual se genera la unión de solutos del plasma o sangre a membranas o sustancias cómo carbón activado, resinas, proteínas o anticuerpos monoclonales.

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FACTORES QUE DETERMINAN LA EFICACIA DE UN DIALIZADOR

DISEÑO DEL DIALIZADOR a) Características de la membrana.

b) Superficie de la membrana.

c) Temperatura.

d) Flujo de sangre (QB).

e) Flujo de líquido de diálisis (QD).

f) Polarización de los solutos.

g) Interacción sangre-membrana (adhesión).

h) Técnica de depuración extracorpórea o tipo de diálisis.

i) Características del paciente.

DISEÑO DEL DIALIZADORBOBINAS: Su membrana, en forma de tubo, se encuentra sobre una

malla plástica y todo ello arrollada sobre sí mismo en forma de espiral y

encerrado en una estructura exterior de plástico

PLACAS PARALELAS: Hojas planas en paralelo entre las

que circula sangre y el liquido diálisis a través espacios

alternos con la membrana.

FIBRA HUECA O CAPILAR: Disposición en miles capilares (8000),

fibras hueca colocadas forma haz en cuyo interior circula la sangre y

externa circula dializado.

DISEÑO DE BOBINA

DISEÑO DE PLACA

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DIALIZADOR DE FIBRA HUECA

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DIALIZADOR DE FIBRA HUECA

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DIALIZADOR DE FIBRA HUECA

DIFERENCIAS SEGÚN DISEÑO DEL DIALIZADOR

PLACAS: MAYOR DISTENSIBIBILIDAD, TURBULENCIACAPILARES: FLUJOS DIFERENCIALES, FLUJO HOMOGENEO DE LIQ DIALISIS Y ONDULACION FIBRAS

FLUJOS PREFERENCIALES EN CAPILARES

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TIPOS DE DISTRIBUCION DE SANGRE

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TIPOS DE DISTRIBUCION DE SANGRE

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PROPIEDADES DE LAS MEMBRANAS DE DIALISIS

Permeabilidad hidráulica. Permeabilidad solutos (difusión y cribado).

Capacidad de adhesión de proteínas plasmáticas.

Resistencia mecánica. Resistencia química. Resistencia al calor como método de

esterilización. Esterilidad. Biocompatibilidad. Capacidad de adsorción de endotoxinas en

el lado del líquido de diálisis.

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CLASIFICACION DE MEMBRANAS DE DIALISIS

ORIGEN: natural o sintético.

ESTRUCTURA: simétrica o asimétrica.

CARACTERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS: Hidrofílica o hidrofóbica. Carga eléctrica en la superficie.

EFICACIA: Permeabilidad hidráulica. Permeabilidad a solutos (difusión y cribado).

BIOCOMPATIBILIDAD

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MEMBRANAS DE DIALISIS NATURALES

Celulosa regenerada: Cuprophan®.

Cuproamonio de Rayón: Bioflux®.

Celulosa modificada: Celulosa acetilada: * Acetato de

celulosa, * Diacetato de celulosa, * Triacetato de celulosa.

Celulosa modificada con DEAE (Hemophan®).

Celulosa modificada sintéticamente (CMS®).

Celulosa injertada con polietilenglicol (PEG).

Celulosa modificada con vitamina E (Excerbane®).

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MEMBRANAS DE DIALISIS SINTETICAS

Copolímeros hidrofilizados: Poliacrilonitrilo PAN AN 69® y AN 69ST, Poliacrilonitrilo PAN DX, Poliacrilonitrilo SPAN. Polimetilmetacrilato (PMMA), Policarbonato (Gambrane®).

Copolímeros hidrofobohidrófilos (por mezcla): Polisulfona (PS) (Fresenius Polysulfone®, Helixone®, APS®, Toraysulfone®), Poliariletersulfona (polietersulfona) (PES) (Diapes®, Purema®, Polyamix®, Arylane®). Polyester Polymer Alloy (PEPA®), Polyamide STM Poliamida (PA).

Copolímeros hidrófilos por naturaleza : Etilenoalcohol vinílico (EVAL EVAL C, EVAL D, EVAL m).

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MEMBRANAS SEGÚN SU ESTRUCTURA

SINTETICAS

CELULOSA

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MEMBRANA BIOCOMPATIBLE

· Ausencia de actividad de complemento.

· Ausencia de leucopenia e hipoxia.

· Ausencia de reacciones alérgicas.

· Disminución de la necesidad de heparina.

· Ausencia de coagulación.

· Disminución de fatiga postdiálisis.

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MEMBRANAS SEGÚN BIOCOMPATIBILIDAD

– Altamente bioincompatibles: cuprofán.

– Bioincompatibles: celulosas sintéticas y sustituidas.

– Biocompatibilidad intermedia: triacetato de celulosa,

EVAL, PMM y policarbonato.

– Biocompatibles: AN69, poliamida, polisulfona.

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ELECCIÓN DE DIALIZADOR

Superficie corporalGanancia de peso inter-diálisisEstado vascular del mismoNecesidades dialíticasTipo del dializadorMembrana y espesor de la mismaElasticidad y resistenciaPermeabilidad y compatibilidad

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FACTORES DE EFICACIA DE DIALISIS

1.- Eficacia del dializador (K0 A)2.- Flujo sanguíneo3.- Flujo del dializado4.- Peso molecular de los solutos5.- Masa de hematíes o glóbulos rojos.

ALTERA CARACTERISTICAS ORIGINALS.

OXIDO DE ETILENO ( ETO).

CALOR SECO: filtros termoestables.

CALOR HUMEDO: filtros termoestables.

RAYOS GAMMA:

METODO ESTERILIZACION

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CARACTERISTICAS DE DIALIZADORES

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CARACTERISTICAS DE DIALIZADORES

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Industria Modelo MaterialSuperfici

eCoef UF

K urea

K fosfato

K B12

Cebado

pared KoA urea

Fresenius F8 polisulfona 1,8 7,5 186 138 76 110 40 716

Fresenius F8HPS polisulfona 1,8 11,1 188 156 102 110 40 736

Nipro FB190T Diacetato de celulosa 1,9 8,1 192 140 82 115 15 911

Baxter Dicea210G Diacetato de celulosa 2,1 15,5 196 165 105 125 15 1138

Nipro FB210T Diacetato de celulosa 2,1 9 194 146 88 125 15 1005

BRAUN DIACAP LO PS 18

BRAUN DIACAP HI PS 18

FRESENIUS F8

FRESENIUS F8 HPS

NIPRO PES 190 DH