Clearance bei der Dialyse

Der Kerngedanke

KoA ist das Produkt aus Stoffübergangskoeffizient und Membranfläche für einen bestimmten gelösten Stoff, häufig Harnstoff. Es beschreibt die Übertragungskapazität unter bestimmten Bedingungen, nicht den Wasserentzug oder allein die tatsächliche Clearance. Blutfluss Qb, Dialysatfluss Qd und Messbedingungen beeinflussen die erreichte Leistung. Leypoldt et al. · HEMO laboratory study · 1997.

Begriffe im Vergleich

Begriff	Was wird beschrieben?	Einheit oder Beurteilung
KoA	Übertragungskapazität für einen bestimmten Stoff	mL/min
K	Erreichte Clearance eines bestimmten Stoffes	mL/min
KUF	Wasserdurchlässigkeit des Dialysators	mL/h/mmHg
Kt/V	Harnstoffdosis bezogen auf das Verteilungsvolumen	Dimensionslose Verhältniszahl

Lehrbeispiel: K = 200 mL/min, t = 240 Minuten und V = 40000 mL ergeben K × t / V = 1,2. Die vereinfachte Rechnung setzt konstante Clearance voraus; sie ist kein gemessener spKt/V-Wert und keine Beurteilung einer individuellen Behandlung.

KoA ist nicht mit der tatsächlich erreichten Clearance gleichzusetzen. In der HEMO-Laborstudie änderte sich das berechnete Harnstoff-KoA mit dem Dialysatfluss. Herstellerwerte sind nur bei bekanntem Stoff und bekannten Prüfbedingungen vergleichbar. UK Renal Association · Haemodialysis · July 2019.

Zusammenfassung

Clearance beschreibt die Fähigkeit eines Dialysators oder einer Behandlung, die Konzentration eines bestimmten gelösten Stoffes im Blut pro Zeiteinheit zu senken. Sie bedeutet nicht, dass dieses Blutvolumen den Körper verlässt. Gemeint ist ein hypothetisches Volumen, das vollständig von diesem Solut gereinigt würde. Beeinflusst wird die Clearance durch Blutfluss Qb, Dialysatfluss Qd, Membraneigenschaften, Behandlungszeit, Molekülgröße, Proteinbindung und Verteilung zwischen Körperkompartimenten. [5,6,10,13]

Dieser Artikel unterscheidet Dialysator-Clearance und Dialyseadäquanz und verbindet die Clearance mit Diffusion, Konvektion, Filtration und Ultrafiltration. Außerdem erläutert er die Grenzen von URR und Kt/V und warum eine einzelne Laborzahl die gesamte Behandlung nicht beurteilen kann. [2,3,12]

Schlüsselbegriffe: Clearance; gelöster Stoff; Hämodialyse; Diffusion; Konvektion; Filtration; Ultrafiltration; URR; und Kt/V.

Was bedeutet Clearance?

Abbildung 1. Wesentliche Faktoren der Solut-Clearance bei Hämodialyse.

Clearance ist das hypothetische Blut- oder Plasmavolumen, aus dem ein bestimmtes Solut pro Minute vollständig entfernt wird. Sie ist somit ein Leistungsmaß und keine Beschreibung eines getrennten physischen Volumens, das den Kreislauf verlässt. Eine Clearance kann 300 mL/min betragen, obwohl der größte Teil des Blutes im Kreislauf verbleibt und zum Patienten zurückkehrt. [5,6]

K ≈ Solutentfernungsrate ÷ Konzentration im einströmenden Blut

Dies ist eine Lehrnäherung. Probenort, Fluss, Zeitpunkt und Messbedingungen müssen bei der Berechnung der tatsächlichen Clearance festgelegt sein.

Dialysator-Clearance ist von der Gesamtkörper-Clearance zu unterscheiden, die Nierenrestfunktion und Umverteilung aus Geweben einschließt, ebenso von der durch Filtration entstehenden konvektiven Clearance. Eine verbesserte Harnstoff-Clearance allein verbessert nicht zwingend klinische Ergebnisse: Rebound nach der Dialyse, Mehrkompartimentverteilung, Proteinbindung und die spezifische Toxizität eines Moleküls können den Nutzen begrenzen. [6,13]

Bestimmende Faktoren der Clearance

1. Blutfluss Qb: Eine Steigerung von Qb erhöht meist die Clearance kleiner Moleküle. Der zusätzliche Gewinn nimmt jedoch ab, wenn der Dialysator seine praktische Transfergrenze erreicht. Gefäßzugang, Kreislaufdruck und hämodynamische Stabilität bestimmen den sicheren Bereich; ein einzelner Wert passt nicht für alle.

2. Unter bestimmten Bedingungen kann eine Verdopplung von Qb die Harnstoff-Clearance ungefähr um 20–50% erhöhen; bei mittelgroßen und großen Molekülen ist der Effekt geringer. Das Ergebnis hängt von Dialysator, Qd und Messverfahren ab und ist kein festes Verordnungsziel. [5,10]

3. Dialysatfluss Qd: Gegenstrom erhält den Konzentrationsgradienten. Ist Qd bereits hoch, sind weitere Gewinne meist gering. In einer Auswertung der HEMO-Studie erhöhte der Anstieg von 500 auf 800 mL/min den gemessenen Harnstoff-Massentransferflächenkoeffizienten um etwa 14%, mit Unterschieden zwischen Dialysatoren. [11]

4. Membraneigenschaften: KoA beschreibt die nominelle Transferkapazität für ein bestimmtes Solut und hängt von Dialysator, Solut und Prüfbedingungen ab. KUF beschreibt die Wasserpermeabilität bei Ultrafiltration. Fläche, Dicke, Porenstruktur und -dichte, Konzentrationspolarisation, Membranbelag und Albuminverlust beeinflussen die Leistung. [4,5]

Molekülgröße und Proteinbindung: Größere Moleküle diffundieren langsamer und besitzen daher meist eine niedrigere diffusive Clearance. Eine Steigerung des Blutflusses beeinflusst die Entfernung großer Moleküle weniger stark als die kleiner Moleküle.

Kleine ungebundene Moleküle diffundieren am leichtesten. Mittelmoleküle hängen stärker von Membranpermeabilität und Konvektion ab. Albuminbindung verkleinert den freien, transportfähigen Anteil; Molekülmasse allein kann die Clearance daher nicht vorhersagen. [4–6,13]

1. Behandlungszeit: Die Sitzungsdauer ist einer der wichtigsten Faktoren für die insgesamt entfernte Solutmenge. Mehr Zeit erhöht die gesamte Exposition gegenüber Clearance und ermöglicht den Übergang aus dem Interstitium in das Plasma. High-Flux-Membranen und hoher Blutfluss können die Clearance kleiner Moleküle in einer kürzeren Sitzung erhalten, garantieren aber weder langfristige Volumenkontrolle noch die Entfernung größerer Moleküle. [1,5,6]

2. Hämatokrit und intrazelluläre Solutbewegung: Bei gleichem Qb reduziert ein höherer Hämatokrit den für Filtration verfügbaren Plasmawasserfluss. Harnstoff passiert die Erythrozytenmembran relativ schnell; der Hämatokrit beeinflusst seine Clearance daher weniger als die mancher anderer Substanzen. [10]

Clearance und Dialyseadäquanz

Die Harnstoffreduktionsrate URR vergleicht den Blutharnstoff vor und nach einer Sitzung. Kt/V verbindet Harnstoff-Clearance K, Behandlungszeit t und Harnstoffverteilungsvolumen V. Zeitpunkt und Technik der Probenentnahme müssen standardisiert sein; der Rebound nach Dialyseende ist zu berücksichtigen. [2,3,12]

URR = 1 − (Harnstoff_nach / Harnstoff_vor)

URR kann durch Hämodilution oder Hämokonzentration, fortlaufende Harnstoffbildung, Veränderungen des Körperwassers und Nierenrestfunktion beeinflusst werden.

Kt/V = (K × t) / V

Kt/V wird innerhalb eines validierten kinetischen Modells und zusammen mit Patientendaten verwendet; es darf nicht als isolierte Zahl interpretiert werden.

Ausgewogene klinische Interpretation: Weder URR noch Kt/V reichen allein aus. Die erreichte Dosis wird zusammen mit Volumen- und Blutdruckkontrolle, Kalium, Azidose, Beschwerden, Ernährung, Gefäßzugangsfunktion und Nierenrestfunktion beurteilt. [2,3,12]

Zusammenhang zwischen Diffusion, Konvektion und Filtration

Bei konventioneller Hämodialyse entfernt Diffusion die meisten kleinen Moleküle, während Ultrafiltration aufgrund einer Druckdifferenz Wasser bewegt. Trägt dieses Wasser Solute durch die Membran, entsteht Konvektion. Die Hämodiafiltration kombiniert Diffusion und Konvektion mit Substitutionslösung; das gesamte Konvektionsvolumen ist nicht identisch mit dem Nettoflüssigkeitsentzug des Patienten. [3–6]

• Bei kontinuierlicher venovenöser Hämodialyse (CVVHD) überwiegt Diffusion, bei kontinuierlicher venovenöser Hämofiltration (CVVH) Konvektion, und bei kontinuierlicher venovenöser Hämodiafiltration (CVVHDF) wirken beide. Die Begriffe beschreiben den dominierenden Mechanismus, keine absoluten physikalischen Grenzen. Die Verordnung richtet sich nach Akutsituation, Flussraten, Filtrationsvolumen und Substitutionslösung. [5,6]

• Im Dialysator können interne Filtration und anschließende Rückfiltration auftreten. Die gesamte Konvektion entspricht daher nicht immer der netto entfernten Patientenflüssigkeit.

• Bei der Wahl von Membran oder HDF-Verordnung müssen Mittelmolekülentfernung, Risiko eines Albuminverlusts, Qualität von Wasser und Substitutionslösung sowie Evidenz für klinische Ergebnisse abgewogen werden. Eine einzelne Labormessung genügt nicht.

Fazit

Clearance ist eine quantitative Sprache zur Beschreibung der Entfernung eines bestimmten Soluts; sie ersetzt nicht die Beurteilung des Patienten. Qb, Qd, KoA, KUF, Zeit, Membranpermeabilität, Molekülgröße und Proteinbindung bestimmen die mögliche Entfernung. Sicherheit, Verträglichkeit und Restfunktion bestimmen, was tatsächlich erreicht werden kann.

Die beste Beurteilung der Dialyseadäquanz verknüpft Transportmechanismus und erreichte Dosis mit URR oder Kt/V, Volumen- und Elektrolytkontrolle sowie Beschwerden. So bleiben Zahlen im klinischen Kontext, statt zu ungeeigneten universellen Zielen zu werden.

Literatur

[1] KDIGO-Konferenzbericht — Flythe JE, et al. Blood pressure and volume management in dialysis. Kidney International. 2020;97:861–876. DOI: 10.1016/j.kint.2020.01.046. Offizieller Text

[2] KDOQI/NKF-Leitlinie — National Kidney Foundation. KDOQI Clinical Practice Guideline for Hemodialysis Adequacy: 2015 Update. American Journal of Kidney Diseases. 2015;66:884–930. DOI: 10.1053/j.ajkd.2015.07.015. PubMed

[3] Fachleitlinie — UK Kidney Association. Clinical Practice Guideline: Haemodialysis. 2019. Offizielle PDF

[4] Membranübersicht — Ronco C, Clark WR. Haemodialysis membranes. Nature Reviews Nephrology. 2018;14:394–410. DOI: 10.1038/s41581-018-0002-x. DOI

[5] CJASN-Übersicht — Mohajerani F, Clark WR, Ronco C, Narsimhan V. Mass Transport in High-Flux Hemodialysis. Clinical Journal of the American Society of Nephrology. 2022;17:749–756. DOI: 10.2215/CJN.09410721. PubMed

[6] Clearance-Übersicht — Lee S, Sirich TL, Meyer TW. Improving Solute Clearances by Hemodialysis. Blood Purification. 2022;51(Suppl 1):20–31. DOI: 10.1159/000524512. PubMed

[10] Übersicht zu Clearance-Faktoren — Huang Z, Clark WR, Gao D. Factors influencing low-molecular-weight solute clearance during hemodialysis. Hemodialysis International. 2005;9:332–337. DOI: 10.1111/j.1542-4758.2005.01149.x. PubMed

[11] HEMO-Studie — HEMO Study Group. Hemodialyzer mass transfer-area coefficients for urea increase at high dialysate flow rates. Kidney International. 1997;51:2013–2017. DOI: 10.1038/ki.1997.274. PubMed

[12] UK-Kidney-Association-Leitlinie — Clinical Practice Guideline: Haemodialysis. Module 2, 4th edition, 2007 (historical guideline). Offizielle PDF

[13] Übersicht zur Nicht-Harnstoff-Clearance — Lee S, Sirich TL, Meyer TW. Improving Clearance for Renal Replacement Therapy. Kidney360. 2021;2:1188–1195. DOI: 10.34067/KID.0002922021. Volltext

Die Abbildung wurde speziell für diesen Bildungsartikel erstellt. Sie ist schematisch und bildet weder technische Abmessungen noch betriebliche Komponenten eines Dialysesystems maßstabsgetreu ab.