長年透析治療を続けている患者さんの中には、どのような仕組みで血液がきれいになっているのか知っておきたい方もいるかと思います。血液透析は患者さんの血液を体外に取り出し、ダイアライザーという機械を通して血液中の老廃物や余分な水分を取り除き、再び体内に戻す治療法です。

この治療の中で重要な役割を果たしているダイアライザーは、機能を失った患者さんの腎臓の代わりに働くいわば人工腎臓です。
今回はダイアライザーの働きを中心に血液透析の仕組みについて詳しくご紹介します。

ダイアライザーとは

末期腎不全の患者さんの腎臓の代わりをするのが、ダイアライザーと呼ばれる透析器です。ダイアライザーとは、半透明の膜でできた数万本以上のストロー状の管を束ねたものです。

工学的にはこの無数のストローという形をとることで、コンパクトな容量で血液と透析膜が大きな面積で接することができます。血液中の尿毒症物質がダイアライザーの透析膜を通して体外に捨てられていきます。膜を通過するときの抵抗は大きいのですが、面積を広くすることでトータルでの尿毒症物質の廃棄量を多くすることができます。しかも血液が凝固することなく透析液と交換できます。高度な技術に裏打ちされた医療器具といえます。

この管の内側には血液が流れ、膜をはさんだ管の外側には透析液が血液と反対方向に流れています。そして管の膜には無数の小さな孔が開いていて、血液中の成分と透析液の成分が移動できるようになっています。ダイアライザーの中では、拡散と限外ろ過を組み合わせて、血液をきれいにして、余分な水分を取り除きます。

①拡散

拡散とは、物質が液体の中を均等に散らばっていこうとする現象のことです。物質は濃度の高い方から低い方へと移動する性質があるので、例えばカップの中に入れた紅茶のティーバッグからお湯の中に色素が広がっていく現象も拡散です。

この拡散現象により、透析膜を間にはさんで血液と透析液が流れてくると、血液中に含まれている老廃物は透析液側に移動し、老廃物の除去ができるというわけなのです。

②限外ろ過

透析膜の片側に圧力をかけると、圧力がかかっていない方に水分が移動する現象です。血液透析中には、血液側に圧力をかけるので、血液中の余分な水分は透析液側に移動します。

ダイアライザーの種類について

ダイアライザーには様々なタイプの中から、患者さんの年齢や症状などを考えて最適なものを選びます。選択のポイントは、透析膜の面積と材質です。透析を始めたばかりの頃は体が透析に慣れていないために起きる不均衡症候群などの合併症を防ぐため、透析膜の面積が小さいダイアライザーを使うこともあります。透析膜は、主に次の2種類が使われています。

①再生セルロース膜

セルロースは木材や麻など天然素材の中に存在する物質です。これを溶かし加工して再生したのが再生セルロース膜で、透析療法が始まった頃から使われている実績がある安全性の高い膜です。中分子量、大分子量の物質は取り除きにくいという欠点はあるのですが、栄養不良で痩せ気味の患者さんや高齢の患者さんの場合は、再生セルロース膜を選ぶことが多いです。

②合成高分子膜

長年透析を続けていると発症しやすくなる合併症に透析アミロイドーシスというものがあります。骨や関節の痛み、手指のしびれなどの症状が出る合併症ですが、原因はβ2ミクログロブリンという物質です。再生セルロース膜は数百レベルの分子量の物質しか除去できないので、分子量が大きいβ2ミクログロブリンは除去できず血液中に残ってしまいます。そこでこの先長く透析療法を続けていくことになる比較的若い患者さんの場合は、通常大分子量の物質も除去できる合成高分子膜を選択します。

また合成高分子膜は、大量の除水にも適しています。ただし降圧剤の1種であるACE阻害薬を服用している患者さんの場合、特定の合成高分子膜で透析を行うと重症のアレルギー反応であるアナフィラキシーを引き起こす可能性があるので、注意が必要です。

ダイアライザーの中で使用する透析液について

血液透析で使用する透析液は、濃い透析液をほぼ完全にきれいな水である純水で溶解、希釈して作ります。1回の透析で約90~150Lの大量の透析液を使用します。それで約40~70Lの血液を浄化することになります。

①純水

まず水道水を活性炭やイオン交換樹脂などが入った軟水装置に通して、カルシウムやマグネシウムなどを取り除きます。その後不純物をほぼ完全に取り除くRO装置を通すことで、純水を作ります。

②透析液の成分

透析液には、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、クロール、重炭酸または酢酸、ブドウ糖などが含まれています。末期腎不全の患者さんの血液は、カリウム、マグネシウム、リンなどの濃度が高くなり、カルシウム、炭酸水素濃度が低くなっているため、透析液ではカリウム、マグネシウム濃度を血液より低くし、リンは入れません。その結果、拡散の作用で、カリウム、マグネシウム、リンなどは血液から透析液へ移動することになります。

またカルシウムと重炭酸濃度は高くすることで、透析液から血液側に移動させる仕組みです。ただし患者さんが服用している薬によって血液中のカルシウム濃度が高くなることがあるので、その場合は透析液のカルシウム濃度を低く設定します。

ブラッドアクセスについて

血液透析では、1分間に約200mLという大量の血液をダイアライザー内に循環させます。そのため、多くの血液を取り出すことができるように、血流量の多い腕の内側の動脈と静脈をつないで、透析用の血流回路を作ります。これをブラッドアクセスと呼びます。

ブラッドアクセスは、生活に支障がないように、利き腕ではない方に作ることが一般的です。このつないだ部分を内シャントと言います。内シャントは、透析を始める1ヶ月程前に手術して作っておきます。血圧の高い動脈から血圧の低い静脈に勢いよく血液が流れるので、血管は徐々に拡張して太くなり、手術後2週間から1ヶ月程経てば、血液透析を行うために必要な太さになります。

この内シャントは圧迫に弱いので、シャント側の腕にはあまり負担をかけないよう気をつけなければなりません。圧迫により閉塞や狭窄が起きると、新たにシャントを作り直すことになります。また感染もシャントのトラブルの原因になるので、常に清潔に保つように注意しましょう。

血液を患者さんの腕に作ったシャントから取り出し、ダイアライザーに通してきれいにするのが、血液透析の仕組みです。

まとめ

  • ダイアライザーとは、半透明の膜でできた数万本以上のストロー状の管が入った機械です。
  • 管の周囲には透析液が流れていて、体内から取り出した血液が管の中を通過する時に、透析液と接するようになっています。
  • 透析液と血液の間の濃度の違いや圧の差により、分子量の小さい水分や老廃物、ナトリウム、カリウム、リンなどは、透析液側に移動します。
  • 分子量の大きい血球やタンパク質などは透析膜を通過せずに血液中に残ります。
  • ダイアライザーは、患者さんの症状や年齢に合わせて選びます。
  • 1回の透析で使用する透析液は約90~150Lで、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、ブドウ糖などが含まれています。
  • 通常利き腕と反対側の腕に、血液の出入り口となる内シャントを作ります。
  • ブラッドアクセスは、生活に支障がないように、利き腕ではない方に作ることが一般的です。
  • 感染もシャントのトラブルの原因になるので、常に清潔に保つように注意しましょう。