Діаліз не може замістити функцію нирок повністю, хоч би потужним він не був, оскільки дифузією і конвекцією не вичерпуються ниркові функції. Проте, існує, мабуть, певний мінімальний обсяг діалізу (доза діалізу) який потрібно для оптимізації виживання і якості життя пацієнтів.
Хоча видалення уремічний токсинів - головне завдання діалізу, обсяг видалення (massremoval) якого-небудь окремого речовини не може служити задовільною оцінкою функції діалізу, оскільки залежить, головним чином, від вихідної концентрації, і в стабільному стані обсяг видалення розчиненого речовини - просто міра швидкості його генерації, яка (говорячи в загальному) не залежить від діаліза.Концентрація токсину (або його сурогату, представника) в крові також не може служити мірою ефективності діалізу, оскільки також залежна від скорост і генерації. Кращим прикладом може служити відносно низький рівень сечовини у пацієнтів з тяжкою уремією і низьким споживанням білка, коли низький рівень сечовини свідчить про важкий стан і поганому прогнозе.Кліренс ж не залежить від швидкості генерації або концентрації розчиненого речовини; більш того, для оцінки ефективності діалізу обране речовина не обов'язково має мати токсичністю. Ідеальний маркер повинен легко вимірюватися, накопичуватися при хронічній нирковій недостатності і віддалятися діалізатором. Оскільки універсального представника всіх різноманітних уремічний токсинів бути не може, сечовина, першої обрана в якості маркера уремічний токсинів, залишається основою для розрахунку кліренсу і в даний час.
Отже, продуктивність діалізаторів оцінюється його кліренсом - відношенням швидкості видалення речовини до його концентрації в крові. Зі збільшенням кровотоку і потоку діалізірующего розчину по діалізаторів кліренс його збільшується, але - в міру їх зростання - в усі знижується ступеня, виходячи поступово на плато. Для оцінки максимального досяжного кліренсу при необмеженій потоці крові і діалізірующего розчину введено поняття коефіцієнта масопереносу K0A, який визначається як
де Qb - швидкість кровотоку (в мл / хв); Qd - потік діалізата (в мл / хв); Kd - кліренс сечовини діалізаторів.
K0Aпрямо пропорційний площі мембрани і обернено пропорційний середній довжині пір мембрани, через які відбувається дифузія. ЗнаяK0Aдіалізаторов можна порівнювати їх між собою і розраховувати очікуваний кліренс при заданих швидкостях кровотоку і потоку діалізата:
Крім позначення меж максимальної ефективності діалізаторів практичний сенс використання K0A складається в раціональному виборі швидкості кровотоку: діалізатори з малим K0A (300-500) дають незначну прибавку кліренсу при збільшенні швидкості кровотоку вище 250 мл / хв; навпаки застосовувати діалізатори з дуже високим K0A (
1000) при швидкості кровотоку менше 400 мл / хв не має сенсу: їх потенційна продуктивність залишається невикористаною.
Малюнок 2. кліренс діалізаторів при різних КоА
Діалізанс - більш стійка, ніж кліренс, характеристика продуктивності діалізаторів, оскільки в ній враховується накопичення речовини в діалізаті. Якщо для розрахунку кліренсу швидкість видалення відносять до концентрації речовини в крові, то при розрахунку діалізанса знаменником служить градієнт концентрації між кров'ю і діалізатором. При одноразовому проходженні розчинів кліренс і діалізанс рівні. Але якщо концентрації при певних умовах встигають вирівнюватися, то кліренс знижується (зменшується швидкість видалення при зниженні градієнтаконцентрацій), а діалізанс залишається на вихідній величині (зменшена швидкість видалення ділиться на зменшений градієнт). Це актуально для речовин, присутніх по обидві сторони мембрани, наприклад, для натрію, діалізанс якого використовується в on-lineустройствах оцінки кліренсу діалізаторів.
Кліренс діалізаторів можна розрахувати за безпосередніми вимірами концентрацій у вхідній в диализатор і виходить крові, розділивши швидкість видалення на вхідну концентрацію:
де Qbw - потік води крові через диализатор.
Зауважимо, що ту ж формулу можна розглядати як твір вхідного потоку води крові на частку екстракції речовини (Cвх - Свих) / Свх. Якщо при повільному потоці відбувається майже повне виведення речовини в діалізат (як в тривалих методах замісної ниркової терапії), кліренс діалізаторів наближається до швидкості потоку крові. Залежно від розподілу речовини по секторам крові кліренси цільної крові, плазми або води крові для окремих речовин можуть сильно відрізнятися; наприклад, фосфати не проникають в еритроцити, і кліренс цільної крові для них буде істотно нижче, ніж для сечовини, тоді як кліренс плазми для фосфатів і сечовини в сучасних високопроникних діалізаторів можна порівняти.
Подібний розрахунок ставиться лише до кліренсу в даний момент часу. В ході діалізу кліренс неминуче знижується через зниження градієнтаконцентрацій і можливого часткового тромбування волокон діалізаторів, а також коливається разом з ефективною швидкістю крово- (плазма) струму, епізодами гіпотонії з централізацією кровообігу і іншими факторами. Ефективність сеансу гемодіалізу в цілому (сумарний кліренс) зазвичай вимірюється по зниженню концентрації розчиненого речовини в крові за час діалізу. У спрощеному випадку, коли швидкість генерації розчиненої речовини за час сеансу діалізу приймається рівною нулю, а обсяг його розподілу не змінюється (G = 0, dV = 0), швидкість видалення (dC) пропорційна знижується концентрації, і отношеніеdC / Cво часу (t) не змінюється:
де k- константа швидкості (фракційне видалення), яка прямо залежить від кліренсу діалізаторів (K) і назад - від обсягу розподілу розчиненої речовини в тілі пацієнта. У лінійній системі координат концентрація-час
Інтегруючи вищенаведене вираз по часу, отримуємо:
Остання формула - фундаментальне вираження, що дозволяє вимірювати сумарний кліренс при мінливій в ході діалізу концентрації. Однак формула ця необгрунтовано спрощена, оскільки не враховує ультрафільтрацію в ході діалізу (яка може додавати до диффузионному кліренсу 10-30% за рахунок конвекції) і генерацію сечовини протягом сеансу діалізу.
Однопуловая модель кінетики сечовини, що включає ці фактори, виглядає наступним чином. Сечовина з концентрацією (С) рівномірно розподілена за обсягом Vurea. рівному загального обсягу води тіла. Сечовина надходить в цей сектор тільки з печінки, де утворюється в результаті катаболізму амінокислот (G). Її видалення відбувається безперервно за рахунок (залишкового) ниркового кліренсу (Kr) і переривчастого діалізного кліренсу, які складають сумарний кліренс (K).
Тоді еквівалентом формули (3) стає:
Інтегрування цього рівності дає детально розроблену, але незрівнянно більш складну версію формули (4):
де В - швидкість зміни обсягу розподілу сечовини (негативна під час діалізу - ультрафільтрація, і позитивна поза діалізу - набір ваги).
Це рівняння, строго кажучи, не можна привести до простої формули, подібної (5), але, використовуючи ітерацію (повторні перерахунки), можна розрахувати обсяг розподілу сечовини і швидкість генерації, а по ним - забезпечену дозу діалізу - однопуловий Kt / Vurea (spKt / Vurea). Такий спосіб розрахунку названий моделюванням сечовини.
spKt / Vurea = -ln (R - 0,008t) + (4 - 3,5R) UF / BW, (8)
де R- відношення концентрацій сечовини після і до діалізу (С / С0), UF- обсяг ультрафільтрації за сеанс (л), BW- вага тіла (кг), t- тривалість сеансу (годину). У порівнянні з формулою (5) значеніеKt / Vувелічілось за рахунок обліку ультрафільтрації (вклад конвективного транспорту) і зменшення обсягу розподілу.