tecnologia e strumentazione biomedica

ACUTA✦ AKI Acute Kidney Injury- TRATTAMENTI "FISSI" FUNZIONAMENTO✦

Metodiche sostitutive della funzione renale (rene artificiale) periodicamente sono connesse al sistema circolatorio del paziente uremico per rimuovere dal sangue le sostanze di scarto prodotte dal metabolismo.

DEPURAZIONE DEL SANGUE✦ Pagina 44 di 65

FUNZIONAMENTO✴ Tramite un filtro (filtro dializzatore) composto da fasci di fibre (fibre capillari cave) rivestite da una membrana permeabile in modo selettivo che separa il sangue dalle sostanze di scarto. Le fibre sono internamente cave e delineano due compartimenti separati: all'interno delle fibre circola il sangue, all'esterno delle fibre viene prelevato lo scarto e circola il liquido di dialisi. La comunicazione e scambio tra questi due compartimenti, e quindi tra sangue e dialisato, è resa possibile proprio grazie alla struttura capillare della membrana del filtro. Il flusso del dialisato all'esterno dei capillari della membrana si.

compartimento del dialisato). Questo processo permette di rimuovere l'acqua in eccesso e le sostanze di piccole dimensioni presenti nel sangue. ✤ DELLE SOSTANZE DI SCAMBIO PROCESSO DI DIALISI= scambio di sostanze tra il sangue e il dialisato attraverso la membrana. Le sostanze di piccole dimensioni, come le tossine e i soluti, possono passare attraverso i pori della membrana e vengono eliminate dal sangue. Allo stesso tempo, il dialisato fornisce al sangue le sostanze necessarie per il corretto funzionamento dell'organismo. ✤ DELLE SOSTANZE DI CONTROLLO PROCESSO DI ADSORBIMENTO= rimozione di sostanze di dimensioni maggiori, come le proteine, attraverso l'interazione con la superficie della membrana. Questo processo permette di controllare la composizione del sangue, eliminando le sostanze indesiderate e mantenendo quelle necessarie. ✤ DELLE SOSTANZE DI SOSTEGNO PROCESSO DI SUPPORTO= la membrana fornisce un supporto strutturale per il filtro, garantendo la sua stabilità e resistenza meccanica. La scelta del tipo di membrana e delle sue caratteristiche dipende dalle esigenze specifiche del paziente e dalle condizioni cliniche.

compartimento dell'ultrafiltrato/dialisato): dal sangue al dialisato

ρPOROSITÀ IDRAULICA della membrana: dipende dal numero di pori della superficie della membrana (N) e dal raggio dei pori pρ = N⋅π⋅(r ) 2pρ DIPENDE DA KUF

PERMEABILITÀ IDRAULICA LhRappresenta la portata d'acqua per unità d'area di una membrana e dipende dalla sua porosità:2L = f(ρ) [ml/min/cm /mmHg]h Pagina 45 di 65

COEFFICIENTE DI ULTRAFILTRAZIONE KUFCoeff di permeabilità idraulica propria del filtro, definisce la quantità di acqua plasmatica che attraversa la membrana nell'unità di tempo in presenza di una differenza di pressione (TMP). Dipende da L e da area superficie della membrana A:K = L A [ml/h/mmHg]UF hA = 2π r Lnin fr = dimensione dei pori della membrana in L'UltrafiltrazioneK di un filtro è ricavato empiricamente tramite test in UF vitro utilizzando dei parametri standard per effettuare CcoefficientJc

Qf [uf]/[p]l'esperimento. Il K è quindi definito anche come il

Determinazione di KUF in vitro •UFrapporto tra TMP (differenza di pressione) e Q (flusso di SievingUFIl coefficiente di ultrafiltrazione viene

ultrafiltrazione), cioè come la pendenza della curva che

definito come la pendenza della curva che

mette in relazione TMP e Q nella sua

mette in relazione TMP e Q nella sua porzione lineare.

UF Qf = Kuf TMP•porzione lineare UFQb = 200 ml/min125 T(ml/min)100Q [ml/min] ULTRAFILTRATION75=K UFUF TMP UF 50Q 250 Transmembrane Pressure (mmHg)0 50 100 150 200 250 300 350TMP [mmHg]25 K DIPENDE PROPORZIONALMENTE DA r , N, AUF inK < 10 ml/h/mmHg flusso bassoUF10 ml/h/mmHg < K < 25 ml/h/mmHg flusso medioClassificazione dei filtri in base a KUFUF Meccanismi di trasporto in un filtroK > 25 ml/h/mmHg flusso altoRiassumendo, il K di un filtro viene influenzato da diversiUFUFfattori, propri del filtro: ρTMP, A PARITÀ DI FILTRATO, DIPENDE DA→la

1. dimensione dei pori della membrana: r
2. numero di pori della membrana: N
3. area superficiale della membrana: A
4. Meccanismo di trasporto: Componente UF

In base al loro coefficiente di ultrafiltrazione, i filtri si possono suddividere in 3 principali categorie:

1. Ultrafiltrazione Fluidi: K < 10 ml/h/mmHg (LOW FLUX)
2. Ultrafiltrazione dei soluti: 10 ml/h/mmHg < K < 25 ml/h/mmHg (MIDDLE FLUX)
3. Convezione: K > 25 ml/h/mmHg (HIGH FLUX)

Il trasporto di soluti per convezione avviene durante l'ultrafiltrazione dell'acqua plasmatica, per trascinamento dei soluti da parte del solvente (effetto di solventi drag).

Nel corso dell'ultrafiltrazione, l'acqua plasmatica attraversa la membrana trascinando con sé anche i soluti grazie ad un gradiente.

Altri meccanismi di trasporto includono: diffusione, adsorbimento.

Di pressione (TMP). In questo modo si ha la rimozione dei soluti. Il sangue va nel dialisato e il sangue porta con sé per trascinamento anche le sostanze di rifiuto.

COEFFICIENTE DI SIEVING (SC) è definito come il rapporto della concentrazione di un determinato soluto nell'ultrafiltrato rispetto alla sua concentrazione nel sangue:

SC = C / CUF(soluto) Pi(sangue)

VALORE DI CUT-OFF

Il valore di cut-off di una membrana corrisponde al peso molecolare del più piccolo soluto che non attraversa la membrana stessa (SC = 0).

SC = 1 PASSA - per urea che passa nell'ultrafiltrato

SC = 0 NON PASSA - per albumina che rimane nel sangue

Perché alcuni soluti voglio che rimangano nel sangue -> selettività di membrana (cosa passa fuori dalla membrana)

SELETIVITÀ DI MEMBRANA

Descritta con curva: x = cut-off, y = coeff di Sieving

x = mi dice cosa passa fuori dalla membrana

y = mi dice concentrazione del soluto rispetto a concentrazione del sangue

diffusione sangue → dialisato, sangue ← dialisato (forza matrice: (differenza di) concentrazione)
Il trasporto dei soluti per diffusione presuppone la presenza di liquido per dialisi (dialisato) che scorra sull'altro lato della membrana rispetto al lato in cui si trova il sangue. La diffusione è basata sulla differenza di concentrazione (gradiente di concentrazione) creata ai due lati della membrana stessa. Il passaggio può essere bidirezionale: ad esempio, l'urea diffonde dal sangue al liquido di dialisi (dialisato), nel quale è assente; mentre il bicarbonato diffonde dal liquido di dialisi (dialisato) al sangue (infatti, solitamente il bicarbonato è più elevato nel dialisato rispetto al sangue del paziente). La diffusione avviene per movimento casuale dei soluti dalle zone a maggior concentrazione a zone a minor concentrazione, fino all'equilibrio, attraverso la membrana.
urea → dialisato: l'urea ha concentrazione maggiore nel sangue,

Perché nel dialisato è assente sangue <— bicarbonato. Il bicarbonato ha una concentrazione maggiore nel dialisatore rispetto alla concentrazione del bicarbonato presente nel sangue.

LEGGE DI FICK

K0: Coefficiente di trasferimento di massa globale (specifico per un soluto e per una membrana). Considerato come la massima clearance possibile → a flussi di sangue e di dialisato infiniti. Permette di stimare la clearance che si può ottenere data una certa configurazione di flussi per un determinato filtro. Rappresenta la capacità intrinseca di un filtro di rimuovere in modo costante un particolare soluto (urea).

Come il K, anche il KA di un filtro è ricavato → UF 0 empiricamente tramite test in vitro utilizzando dei parametri standard per effettuare l'esperimento.

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KA0: Coefficiente di trasferimento di massa, il quale dipende sia da K (specifico per l'urea) 0 PER ASSORBIMENTO (forza matrice: interazioni chimico/fisiche)

CLEARANCE K [ml/min]

Parametro con cui viene valutata la rimozione dei soluti. Definito come il volume di sangue depurato da uno specifico soluto, in un certo intervallo di tempo. Essa è quindi la rimozione di sostanze dal sangue. I fattori determinanti per la cleareance sono: le proprietà del soluto e della membrana, la portata del sangue e del dialisato. Le proprietà del soluto: la concentrazione e il peso, la velocità di trasporto di soluti - Clearance e la dimensione molecolare. Le proprietà della membrana: la porosità (che dipende da numero e dimensione dei pori), area di superficie, spessore.

Il parametro con cui viene valutata la rimozione di soluti è detto clearance (K) [ml/min], definita come il volume di sangue depurato da uno specifico soluto in un certo intervallo di tempo: C_Pi - C_Po = K(Q_Pi - Q_Po) + UF(Q_b - Q_UF)

Componente:

Componente C Ddiffusiva convettiva C PoQb=flusso sangue31Cpi= concentrazione sangueCpo=concentrazione del solutoQuf=flusso solutoClearance in Dialysis SC = C / Ccoffe di Sieving (SC): UF(soluto) Pi(sangue)TIPOLOGIE✦ DIALISI PERITONEALE✴ • Clearance = Removal of a substance from bloodFUNZIONAMENTO★ • Primary driving force for clearance is diffusion• Determinants of Clearance(a casa) NO FILTRISolute propertiesMembrana peritoneale permeabile selettivamente riequilibra i solutiMembrane propertiesper diffusione (no convezione perché non c’è un filtro). Il catetereBlood flow rateperitoneale viene inserito chirurgicamente in anestesia locale:Dialysate Flow ratel’estremità interna viene posizionata nello scavo di Douglas dove èlibera di muoversi; l’estremità esterna viene collegata ad un raccordoin PVC o silicone✤ CAPD(Continuous Ambulatory Peritoneal