혈액투석의 정의와 원리

혈액투석기

신부전이 진행되어 신장 활동이 거의 멈추었을 때 행해지는 혈액투석의 원리에 대해 알아보려고 한다. 

혈액투석이란?

신부전이 진행하여 말기신부전이 되면 신장 기능을 대체하기 위하여 투석이나 신장이식이 반드시 필요하게 되며 혈액투석은 말기신부전 환자의 신 대체 요법 중 하나이다. 투석기(인공 신장기)와 투석막을 이용하여 혈액으로부터 노폐물을 제거하고 신체내의 전해질 균형을 유지하며 과잉 수분을 제거, 혈액의 PH을 일정하게 유지시켜주는 방법을 말한다. 

혈액투석의 원리 

투석기의 반투과막은 수분이나 작은 물질만 통과시키는 성질을 가지고 있어 마치 신장의 사구체와 기능이 비슷하다. 또한 투석액은 단순한 물이 아니라 정상적인 혈액에 가까운 농도의 전해질이 포함되어 있다. 투석은 투석막을 통한 용질 및 수분의 이동원리이다. 

하나 : 수분

초여과-반투막을 통한 액체의 이동과정으로 '압력차'에 따라 적용되는 힘이다. 투석기의 혈액부분의 압력은 양압으로 정수압에 의한 것이며 주로 50~100mmHg 정도의 압력을 갖는다. 막통과압(TMP)은 혈액에서 투석액 쪽으로 액체를 제거하는 힘으로 교질 삼투압에 제한을 받는다. 혈장 단백질은 혈류량을 유지하기 위해 20~30mmHg의 삼투압을 가지는데 이를 교질삼투압이라고 한다. 수분의 투과성이 높은 막을 high flux membrane이라고 한다. 

둘 : 용질 

용질의 이동 원리는 확산과 대류이다. 

확산-반투막을 통한 '농도차'에 의해 용질이 높은 농도에서 낮은 농도로 이동하는 것이다. 

대류-정수압에 의한 용매의 이동에 의하여 용매에 포함된 용질의 이동을 말한다. 

흡착-반투막의 표면이나 내부에 분자가 붙는 것이다. 

투석의 준비

하나 : 투석기

셀로판막과 같은 반투과 막으로 만들어진 투석기에 혈액을 흘러 들어가게 하고 그 바깥쪽으로는 투석액이 흐르는 구조로 되어 있다. 수분이나 작은 물질만 통과시키는 성질을 가지고 있어 신장의 사구체와 기능이 비슷하다. 

일반적인 혈액투석에서 투석 효율에 가장 큰 변화를 줄 수 있는 것이 투석기이다. 

투석기에는 나선형, 섬관형, 평판형이 있다. 섬관형은 현재까지 가장 널리 사용되고 있는 투석석이다. 이것은 크기와 막의 다양한 변화를 줄 수 있다. 혈액이 원통형관의 한쪽 끝으로 들어가 한 묶음으로 꽉 조여진 수천개의 모세관 속으로 나뉘어 유입된다. 섬유의 가운데로 혈액이 흐르고 바깥쪽으로 투석액이 흐르도록 되어 있다. 장점은 투석기의 구조상 보유 혈액량이 투석기의 표면적에 비해 매우 작고 혈액의 저항성도 적은데 이는 혈액이 통과할 수 있는 섬유의 수가 많기 때문이다. 초여과량을 정확히 저절할 수 있다. 단점으로는 준비과정에서 섬유다발 속의 공기 제거가 필요하고 이 과정이 잘 이루어지지 않는다면 공기가 섬유 속에 갇히게 되어 혈액의 통과를 방해하게 된다. 중공 섬유들이 응고하는 것을 예방하기 위해 많은 헤파린 투여량이 필요할 수 있다.

평판형은 1세대 투석기로 potting 필요 없고 membrane sheet 사이로 혈액이 통과한다. 혈액의 보유량이 작고, 헤파린 요구량 또한 일반적으로 작다. 막통과압이 증가할수록 편판형 투석기가 담고 있는 혈액량이 증가한다는 단점이 있다. 

코일형은 최초의 투석기 유형으로 단단한 플라스틱 덮개에 들어있는 플라스틱 혹은 금속 코일 주위를 단단히 감싸고 있는 아세트산 섬유소 막으로 구성되어 있다. 프라이밍 양은 매우 컸으며, 초여과는 예상할 수 없고 혈액 유출이 매우 빈번했다. 

둘 : 투석막

모든 투석막은 polymer로 구성되고 사구체에 기초한 막이다. 

셋 : 투석액

투석액이란 투석시 사용되는 혈장의 전해질과 비슷한 농도의 물이다. 투석 동안 혼자 혈액으로부터 제거된 노폐물과 수분을 실어내고, 필수 전해질의 제거를 방해하며 투석중의 과잉 탈수를 방지하는 것이다. 이 기능들은 막을 쉽게 통과할 수 있는 전해질들을 투석액에 첨가하여 그 농도를 가능한 한 혈장액과 비슷하게 한다. 투석액은 정수된 물과 산 농축액과 염기 농축액을 합쳐 준비한다. A 농축액은 나트륨, 칼슘, 마그네슘, 칼륨, 염화물, 아세트산이 포함된다. B 농축액은 중탄산나트륨이 포함되어 있다.