血液濾過

血液濾過は、改良型血液透析ラインを用いて動脈と静脈に接続された血液濾過器内の高透過性膜を用いることで実現されます。動静脈圧勾配により、ポンプを使用せずに体外循環回路に沿って血液を移動させることができます。集中治療室の患者では、緩徐な持続的限外濾過と体液再注入が主な体液バランス維持法です。持続的動静脈血液濾過は対流のみを基本としています。血液浄化は、従来の血液透析で使用される拡散法とは対照的に、限外濾過と濾過中に失われた体液の補充によって達成されます。1980年代以降、この技術は、他の種類のRRT（再透析療法）が使用できない重篤な患者の集中治療室で定期的に使用されています。この技術の使用により、血液透析装置や機器を備えていない診療所でも、急性腎不全患者に対してRRTを実施できるようになったことは特筆に値します。持続的動静脈血液濾過の絶対的な利点は、循環器系への悪影響がなく、体液バランスを適切に制御できることです。さらに、乏尿症患者に対しては、輸液・薬物療法、非経口・経腸栄養など、集中治療を実施することも可能です。しかし、多臓器不全症候群の患者においては、この方法には一定の限界があることが確認されています。この方法によって達成できる最大効率は、1日あたり14～18リットルの限外濾過量です。したがって、1日の尿素クリアランスは18リットルを超えることはできません。多臓器不全症候群の患者のほとんどが顕著な異化亢進状態にあることを考えると、この尿素クリアランスは尿素レベルの制御不足につながり、当然のことながら治療効果も不十分になります。

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作用機序

血液濾過器を通した血液灌流中に、自由に循環する様々な毒素とその代謝物（プレアルブミンまでの分子量）が濾液とともに除去されます。濾液の組成は、腎臓で生成される原尿と同等です。除去される毒素の量は、血管床に交換される体液量に依存します。解毒の強度は、濾過速度と、所定の半透膜を通過する代謝物のふるい分け係数に比例します。交換する体液量と処置時間は、患者の臨床的および生物学的パラメータに応じて決定されます。

浸透圧活性物質が液体の流れの中で膜をスムーズに通過することで、血液と脳脊髄液（BCC）の初期浸透圧が維持されます。等浸透圧脱水は、細胞内の水分過多と脳浮腫（平衡障害症候群）の予防の基礎となります。

このアクセス方法の重要な欠点は、体外循環回路内の血流速度が不安定になることです。これは、集中治療室の患者によく見られる低血圧時の動静脈勾配の低下、または循環回路とフィルターの血栓症によって引き起こされます。これらの合併症は持続的動静脈血液濾過でよく見られます。なぜなら、その高速性により、フィルター自体の内部の血液量においてヘマトクリット値、血液粘度、および高タンパク血症が大幅に上昇し、体外循環回路内で血流が遅くなるとフィルター自体が血栓症を起こすからです。この方法のこれらの欠点は、患者にとって非常に必要な治療を中止する理由となることが多く、それによって全体的な有効性が低下します。これらすべてが、集中治療室での動静脈血液濾過の使用を大幅に制限し、持続的補充RRTの新しい技術的手段と方法を開発する理由となりました。

新世代のダブルルーメンカテーテルと灌流モジュールの臨床導入により、静脈静脈血液濾過および静脈静脈血液透析濾過が広く普及し、集中治療室における透析療法の「ゴールドスタンダード」とみなされています。これらの治療法では、灌流モジュールを用いて体外循環回路に沿って血流を確保します。対流、限外濾過、拡散を利用することで、この方法の有効性は大幅に向上します。200 ml/分を超えない血流と、血流と同速度の透析液を逆流させることで、処置中の尿素クリアランスを高い値（最大100 ml/分）に維持することができます。

持続的静脈血液透析濾過（RRT）は、「古典的な」血液透析と比較して、完全な血行動態の安定性、体液バランスの無制限な制御、適切な栄養補給、溶解物質の濃度制御、電解質不均衡の是正または予防を実現します。2000年にClaudio Roncoが発表したランダム化比較試験の結果は、持続的治療法を用いて血液濾過量を増やすことで、急性腎不全および敗血症患者の生存率を改善できることを示しました。限外濾過量増加の潜在的な利点は、濾過膜に吸着されるか、対流によって直接除去される敗血症の体液性メディエーターに対する持続的RRTの好影響と関連しています。この研究は、急性腎不全および敗血症患者における血液濾過の「量」増加の妥当性を証明しました。

したがって、この技術は現在、腎機能の人工的なサポートの効果的な形態として機能し、多臓器不全および敗血症の複雑な集中治療における血液浄化の「腎外」適応症を有しています。

生体適合性が高く、透過性の高い合成膜を用いることで、対流を通して、主に水溶性のサイトカインをはじめとする平均分子量の物質の除去率を向上させることができます。これにより、体外血液浄化法を用いて血流中のこれらの物質の濃度を低下させることが可能です。多くの炎症誘発性および抗炎症性メディエーターは「平均」分子量の物質に分類されるため、対流法（血液濾過および血液透析濾過）によるこれらの物質の除去効果に関する研究が継続的に行われています。近年の実験的および臨床的研究の結果は、現代の体外解毒法では、サイトカインや補体成分などの限られた数の「中分子量」分子しか除去できないことを示しています。もちろん、対流による物質移動は拡散によるものよりもはるかに効果的ですが、急性腎不全患者において持続的な処置を行う場合、通常、最大2 l/hの「腎用量」の血液濾過速度が使用されます。この用量は、適切なRRT（再灌流療法）を実施し、炎症性メディエーターを最小限かつ臨床的に重要でない程度に除去するのに十分な量です。一方で、血液濾過膜への炎症性メディエーターの吸着は、特に体外血液浄化の初期段階（処置開始から2～3時間）において顕著であることが証明されています。循環サイトカインおよび補体成分がフィルターの多孔質膜に吸着されると、血漿中のそれらの濃度が一時的に低下し、これは生物学的にも臨床的にも大きな意義を持ちます。残念ながら、血液濾過膜は吸着を目的として設計されておらず、細孔が飽和すると、サイトカイン除去効果は急速に低下します。

したがって、血液濾過の「腎量」（最大2 L/時）は、急性腎不全の治療において腎機能を補うのに十分ですが、多臓器不全症候群および敗血症における炎症メディエーターのレベルを変化させるには不十分です。したがって、持続血液濾過は、重度の腎機能障害を併発している場合を除き、敗血症には用いられません。

高容量血液濾過

研究データによると、多臓器不全および敗血症患者において、高容量静脈血液濾過の利点は明らかです。臨床研究では、高容量静脈血液濾過の有効性により、敗血症患者の死亡率が低下し、血管収縮薬および副腎皮質刺激薬の必要性が減少する中で血行動態パラメータが改善することが示されています。研究データによると、通常の「腎用量」を超えて血液濾過量を増やすことは、多臓器不全症候群患者の生存率にプラスの影響を与えています。

この方法による限外濾過速度は6 L/時以上に達し、1日の濾過量は60～80 Lです。高容量の静脈・静脈血液濾過は日中（6～8時間）のみに行われ、この方法は脈動濾過と呼ばれます。これは、高い血流量、限外濾過量の正確な計算、そして補充液の必要性の増加が必要となるためです。

敗血症の複合治療における高容量静脈血液濾過のプラス効果の理由：

• サイトカインの非結合部分を濾過することで敗血症の炎症誘発期を短縮し、それによって臓器や組織への関連する損傷を軽減します。
• 人間のショック状態の原因となる血液成分（敗血症における早期肺高血圧症の発症に関与するエンドセリン-1、血管麻痺に関与するエンドカンナビノイド、敗血症における急性心不全の発症に関与する心筋抑制因子）の濃度低下および除去。
• PAM因子（プラスミノーゲン活性化阻害因子）の血漿濃度の低下、びまん性血管内凝固症候群の軽減。敗血症におけるPAI-I因子レベルは、APACHE IIスケールの高値および有意な死亡率と相関することが知られています。
• 敗血症後の免疫麻痺の症状を軽減し、二次感染を発症するリスクを軽減します。
• マクロファージおよび好中球のアポトーシスの抑制。

このように、高容量静脈-静脈血液濾過は、ほとんどの炎症メディエーターの血漿濃度を大幅に低下させ、全身性炎症反応を「管理」する能力を提供する体外解毒法です。しかしながら、急性腎不全の治療における血液濾過に使用されるフィルターや膜の孔径やふるい係数は、敗血症の体外治療においてそれほど重要ではないと考えられます。