Aspetti Fisici e Tecnici della Dialisi Monoago
Tagliavini Dante - Cermaglia Bruno
Centro Dialisi Istituto di Clinica Medica e Nefrologia OORR - Parma

GENERALITA'
La dialisi monoago è una successione di brevi cicli dialitici identici.
Ogni ciclo è formato da due fasi: fase arteriosa, durante la quale il sangue viene aspirato tramite l'unico accesso vascolare ed immesso nel sistema (filtro di dialisi + camera o camere ad espansione) e fase venosa dove si ha la restituzione al paziente del sangue trattato. Gli elementi chiave emodinamici da cui dipende l'efficienza della dialisi monoago, sono il flusso ematico medio Qe e il volume di sangue trattato per ciclo, Vc, detto brevemente, "corsa" o "stroke" volume 2. Se la dialisi monoago potesse operare in un modo ideale, solo il flusso medio sarebbe rilevante, ma, nella pratica, l'inevitabile (anche se minimizzabile) ricircolo ematico dà importanza anche alla corsa Vc; ciò per il fatto che il volume ricircolato per ciclo Vr non dipende da Vc, ma è praticamente una quota fissa. Ne consegue che la percentuale di ricircolo R% data da

R% = Vr/Vc x 100

sarà tanto minore quanto sarà Vc. Cosi, ad esempio, posto che in una data situazione sia Vr = 2 ml, si ha che con Vc=10 ml R%=20%, mentre con Vc=40 si avrebbe R%=5%. L'effetto negativo del ricircolo è particolarmente pronunciato in casi di alte clearance rispetto a Qe, quindi per i piccoli soluti (urea e potassio ad esempio).

Kc in funzione di Ks e R% a Qe fissato=200ml/min

-

Kg
50
100
180
R%

-

5

-

49
97
172
10
49
95
164
20
47
89
147
30
45
82
130
50
40
67
95

La tabella 1 da come esempio, la clearance della reale Kr in funzione della clearance nominale del sistema Ks e del ricircolo R%, a flusso ematico equivalente Qe* fissato (Il flusso cioè della sola quota ematica effettivamente dializzabile). Nella genesi del ricircolo è forse utile distinguere due sedi: l'accesso vascolare e il circuito extracorporeo. All'inizio della fase arteriosa, una quota del sangue trattato e appena espulsa in fistola o nel vaso durante la fase venosa, può essere riaspirata nel circolo extracorporeo.

Ciò è tanto più facile avvenga, quanto più basso è il flusso ematico nel vaso o nella fistola e quanto più difficoltoso sia il drenaggio venoso. Il circuito extracorporeo dà ricircolo sostanzialmente per due motivi: Uno è lo spazio morto, ovvero quella parte comune alle linee arteriosa o venosa costituite dall'ago o catetere e dalla linea ad essi collegata fino alla biforcazione della Y , dove convergono le due linee.

Tale volume deve essere contenuto il più possibile, ma è facile intuire che, specialmente con cateteri può essere rilevante. L'altro motivo risiede nella dilatabilità e compressibilità (compliance) delle linee arteriosa e venosa che stanno tra l'accesso e le pinze automatiche o i rulli delle pompe del modulo ematico. Come mostra il diagramma delle pressioni allegato allo schema generale di Fig. 3, durante la fase venosa questa parte del circuito è in genere soggetta ad altre pressioni positive (anche + 300 mmHg) con tendenza ad espandersi, cosicché una parte del sangue trattato si inserisce nella linea arteriosa : all'inizio della fase arteriosa , la pressione diventa, in genere, bruscamente negativa (anche - 200, -300 mmHg), le linee si comprimono e un'ulteriore quota di sangue già trattato passa dalla linea venosa a quella arteriosa. La quota ricircolata extracorporea, può poi essere influenzata anche dalle metodologie usate per i sincronismi di commutazione negli scambi di fase, e da imprecisioni sempre di natura tecnica.

LE CAMERE AD ESPANSIONE
Anche se quanto diremo d'ora in poi ha spesso validità generale, per chiarezza e brevità ci riferiremo a moduli ematici monoago a due testate. Durante la fase arteriosa il volume Vc viene accumulato nel filtro di dialisi, nella camera ad espansione venosa e in quella arteriosa (se c'è). Ciò determina un aumento della pressione nel sistema (letta a livello della camera di espansione venosa) che passerà dal valore p1 che c'era alla fine della precedente fase venosa, al valore più elevato p2 alla fine dell'arteriosa. Se indichiamo con V e W, i volumi d'aria contenuti nelle camere di espansione venosa ed arteriosa alla fine della fase venosa e se d misura la dilatabilità del filtro di dialisi (in ml/mmHg), con buona approssimazione abbiamo che vale:

Vc = [(V + W) / (760 + p2) + d)] x (p2 - p1)

dove V, W e Vc sono in ml; p1 e p2 in mmHg e d in ml/mmHg. Da notare che i filtri attuali, specie i capillari hanno basse dilatabilità e inoltre essa può essere ulteriormente ridotta se il filtro è collegato ad un apparecchio di dialisi con circuito di dialisi rigido (apparecchi a calo programmato volumetrico).

Per avere buoni valori di Vc (35 - 45 ml) è necessario perciò disporre di adeguate camere di espansione e stabilire un sufficiente salto di precisione (p1- p2). Non è però conveniente alzare troppo tale valore anche perché in caso di basse ultrafiltrazioni o con filtri ad alta permeabilità elevati valori di (p2-p1) possono determinare apprezzabili retrofiltrazioni. Normalmente (p2-p1) lo si tiene tra i 100 e i 200 mmHg. L'equazione precedente permette di calcolare il volume complessivo delle camere ad espansione V+W necessario per avere un dato Vc:

(V + W) = (760 + p2) * {[Vc / (p2-p1)] - d}

Ad esempio, con p1=50, p2=100 (p2-p1=150) e d=0.1, per avere Vc=40 ml occorre che V+W=160 ml. Le camere influenzano anche il flusso attraverso il filtro di dialisi: se vi è solo la camera venosa il sangue fluisce ad intermittenza: è fermo nella fase venosa e scorre in quella arteriosa.

Viceversa se ci fosse solo la camera arteriosa.Con ambedue le camere il flusso non si interrompe mai anche se è diverso, in genere, nelle due fasi. E interessante poi notare che il filtro fosse completamente rigido (d=0) e se VxQa=WxQv (Qa=flusso pompa arteriosa e Qv=flusso pompa venosa) il flusso nel filtro sarebbe lo stesso nelle due fasi e pari a Qe. Da alcune valutazioni teoriche approssimate, ma a nostro avviso attendibili, risulta che l'intermittenza o la non uniformità del flusso ematico attraverso il filtro non avrebbe influenza apprezzabile sull'efficienza dialitica, che resterebbe determinata, come già detto, solo da Qe e Qc. La presenza di entrambe le camere può essere consigliata da altri fattori (ad esempio l' uso di filtri capillari) e per avere una corsa Vc adeguata con bassi valori di (p2-p1).

CONSIDERAZIONI OPERATIVE
Come visto la corsa Vc è determinata da numerosi fattori: V, W, d, p1, p2, ma risulta essere indipendente dai flussi della pompa arteriosa Qa e venosa Qv. Per il flusso medio Qe vale il viceversa, almeno teoricamente. Esso dipende solo da Qa e Qv ed è dato da

Qe = (Qa * Qv) / (Qa + Qv)

così se, ad es. Qa=300 ml/min e Qv=400, si ha Qe=171. In pratica i tempi di commutazione non nulli che vi sono nello scambio di fase e l'eventuale collabimento arterioso, fanno si che il Qe reale possa essere inferiore, la differenza essendo tanto più alta quanto più basso è Vc. Un'altra ragione quindi di avere alti Vc. Da un punto di vista operativo tenendo presente tutto quanto è stato detto, la cosa più naturale sarebbe che l'apparecchiatura permettesse di impostare direttamente il flusso medio Qe e la corsa Vc. Effettivamente vi sono apparecchiature che accettano questi dati come dati di ingresso. Le singole velocità delle pompe Qa e Qv, vengono poi stabilite automaticamente dalla macchina, facendo riferimento ad un rapporto fisso Qv/Qa (in genere da 1 a 2) memorizzato. Occorre però anche un terzo dato riguardante le pressioni, ovvero la pressione massima del sistema, p2, che si ha alla fine della fase arteriosa e che determina la commutazione alla fase venosa. La commutazione successiva, dalla venosa alla arteriosa, avviene poi una svolta che il volume ematico restituito sia pari a Vc. La valutazione di Vc è automatica e basata sui giri della pompa venosa. E' bene evitare che la pressione minima del sistema, p1, possa diventare negativa e ciò si ottiene scegliendo p2 sufficientemente alta; il controllo di p1 è poi permesso da un opportuno manometro. Anche il flusso medio reale può venire calcolato dall'apparecchiò, usando la pompa venosa, mediante la formula:

Qe = (Qv x Tv) / (Ta + Tv) oppure Qe = Vc / (Ta + Tv)

dove Ta e Tv sono le durate delle fasi arteriosa e venosa. Il vantaggio di usare la pompa venosa per tale controllo è che risulta un dato molto attendibile, poiché, mantenendo sempre positiva, come detto, la pressione del sistema, non possono esservi collabimenti nella pompa venosa. Tale valutazione risulta anche tenere conto sia di eventuali e frequenti collabimenti arteriosi sia dei tempi morti di commutazione. Altri apparecchi invece, richiedono dall'operatore l'impostazione di Qa, Qv, p1 e p2. A valori impostati, danno poi in genere automaticamente sul display il Qe e, a volte, anche la corsa Vc. In tali casi però non sempre è detto che il Qe mostrato sia attendibile, in quanto potrebbe essere stato dedotto solo dai valori impostati, con la formula (1).

Tale dato è realistico solo se non vi è collabimento e non si tiene conto dei tempi morti. Al fine di avere flussi medi paragonabili a quelli che si hanno nella dialisi a due aghi, è necessario avere dei flussi di aspirazione Qa più elevati. Ad esempio per avere Qe=250 si può usare Qa=442 e Qe=575. Quindi per evitare di avere eccessive depressioni in fase arteriosa, con rischio di forti collabimenti, ed eccessive sovrapressioni venose nella fase venosa, con complessive conseguenze negative sia sul Qe reale sia sul ricircolo occorre usare accessi vascolari a bassa resistenza idraulica (ad es. Aghi di grosso calibro e corti).Ciò diminuisce anche l'inevitabile danno che il moto turbolento nell'accesso vascolare produce sul sangue. La fistola o il vaso ben incannulato debbono poi avere un elevato flusso di perfusione (ben maggiore di Qa). Le camere di espansione debbono essere adeguate e usate propriamente; vale a dire che devono risultare quasi completamente vuote alla fine di ogni fase venosa. Nel caso, abbastanza frequente, specie nei casi acuti, di accessi vascolari poco efficienti la regolazione di Qa e Qv va valutata caso per caso secondo le caratteristiche dell'accesso. Nel complesso la dialisi con monoago risulta essere una tecnica particolarmente difficile se paragonata alla tecnica a due aghi. Pure difficile è dare delle direttive generali che si applichino a tutte le situazioni . Comunque vi sono alcuni aspetti che si possono considerare di validità generale e che qui riassumiamo:

  1. Il materiale disposable usato deve essere adatto alla dialisi con monoago, con particolare riferimento agli aghi e cateteri che devono essere di grosso calibro (14-15 G) e con spazio morto ridotto.
  2. Usare linee dotate di camere di espansione sia sull'arteriosa che sulla venosa. Possibilmente con camere di volume uguale, o, se diverse, con venosa maggiore dell'arteriosa. Il volume complessivo dovrebbe essere almeno 250 ml. Il riempimento delle camere deve essere al minimo (circa 20-30 ml per camera) alla fine della fase venosa: più aria c1è, maggiore sarà la corsa Vc. Evitare con cura di riempire eccessivamente le due camere: ciò oltre a diminuire l'efficienza della dialisi può aumentare pericolosamente la quota ematica sottratta al paziente dal circuito extracorporeo. Si noti che, in condizioni ottimali, tale sottrazione può essere circa 350 ml.
  3. Se le camere ad espansione sono adeguate, non c'è differenza sostanziale nell'uso di filtri a piastre o capillari.
  4. Evitare con cura collabimenti durante la fase arteriosa, dimodochè la pompa arteriosa possa lavorare con lo spezzone ben pieno.
  5. Pressione minima di sistema, p1, sempre maggiore di zero.
  6. Se l'apparecchiatura non da direttamente il flusso ematico medio reale, valutarlo contando i giri al minuto della testata venosa, moltiplicando tale numero per la portata per giro (questo dato può essere chiesto al fornitore delle linee e/o della apparecchiatura).

La misura del ricircolo ematico
Il ricircolo ematico può essere valutato con tre prelievi ematici , nei quali si misurerà la concentrazione di un catabolita ben dializzabile (preferibilmente l'urea).

Anche se teoricamente, i tre prelievi vorrebbero fatti simultaneamente, è sufficiente in pratica, farli in successione, senza perdere tempo tra un prelievo e l'altro. L1ordine non è importante ma è preferibile iniziare con il prelievo sul paziente, Cp, a distanza dell' accesso vascolare; poi si esegue quello, Ca, tra la camera ad espansione arteriosa (indispensabile) e l'ingresso del filtro. Infine si opera il prelievo, Cv sulla linea venosa dopo il gocciolatore, facendo attenzione di eseguirlo durante la fase venosa. La difficoltà maggiore consiste in un corretto prelievo Ca all'ingresso del filtro. Ciò per il fatto che, in monoago, il sangue ricircolato procede a bolo, cosicché la concentrazione del catabolita varia notevolmente nella linea arteriosa durante il ciclo. Per questo è necessario fare il prelievo dopo la camera arteriosa, poiché questa, miscelando il sangue attenua le oscillazioni della concentrazione Ca. Una attenta analisi teorica mostra però che la camera arteriosa deve contenere almeno 100 ml di sangue (contrariamente ai 20-30normali , per avere bassi errori

.

Il prelievo per Ca va poi fatto, in questo caso, durante la fase venosa. Alternativamente, si può ottenere circa 40 ml di sangue nella camera arteriosa ed eseguire il prelievo Ca aspirando lentamente, a velocità uniforme, durante tutto il tempo di un ciclo (fase arteriosa più fase venosa).Occorre osservare le seguenti precauzioni di carattere generale (valgono anche per le dialisi a due aghi):

  1. I prelievi vanno fatti in condizioni operative usuali, quindi con il corretto flusso ematico medio, la corretta corsa Vc gli usuali valori di Qa e Qv e il materiale usuale.
  2. I prelievi vanno fatti nella parte iniziale della dialisi, quando i livelli cataboliti sono alti (ciò minimizza gli errori).
  3. Attenzione al flusso del liquido di dialisi.

E1indispensabile che almeno nel minuto precedente i prelievi e durante i prelievi stessi non vi sia interruzione nel flusso del liquido di dialisi. Se poi vi è stata una interruzione superiore ai 10-15 secondi (ad es. calibrazione o allarmi conducimetrici) è bene aspettare almeno 5 minuti dal ritorno del liquido di dialisi. A prelievi eseguiti e concentrazioni misurate, il ricircolo percentuale R% è poi dato da:

R% = (Cp - Ca) / (Cp - Cv) *100
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