Вода для диализа и диализирующий раствор

5. Вода для диализа и диализирующий раствор

I. ПРОИЗВОДСТВО ВОДЫ ДЛЯ ДИАЛИЗА. Пациент контактирует со 120-200 литрами диализирующего раствора каждый сеанс диализа. Любые низкомолекулярные загрязнители диализного раствора могут легко проникать в кровь и накапливаться в теле в условиях отсутствия почечной экскреции. Следовательно, важна химическая и микробиологическая чистота диализного раствора для предотвращения неблагоприятных последствий. Диализный раствор готовится из очищенной воды и концентратов; последние содержат электролиты, необходимые для создания назначенного состава раствора. В большинстве случаев используются коммерчески доступные концентраты, и их чистота обеспечивается соответствующим регламентом. За чистоту воды, используемой для приготовления диализного раствора или растворения концентратов из порошка, ответственен диализный центр.

А. Загрязнения воды опасны для диализных пациентов. Некоторые вещества, добавляемые в муниципальные источники водоснабжения для обеспечения их безопасности, не представляют риска для здоровых лиц в используемых концентрациях, но могут нанести вред пациентам с почечной недостаточностью, если не очистить от них воду для диализа. Следовательно, все муниципальные источники воды следует рассматривать как содержащие опасные для диализных пациентов вещества, и во всех диализных центрах необходимы системы очистки воды, получаемой из муниципальных источников, перед приготовлением диализного раствора. Ниже перечислены наиболее типичные вещества. Более подробное обсуждение представлено в рекомендованной литературе.

1. Алюминий. Соединения алюминия добавляются в качестве осветляющего агента во многие муниципальные источники водоснабжения (алюминий сульфат используется для удаления взвешенных частиц). Алюминий вызывает костную патологию, прогрессирующую и часто фатальную нейропатию, известную как диализная энцефалопатия, и анемию.

2. Хлорамин. Хлорамин добавляется в воду для предотвращения роста бактерий. Он вызывает генетическую анемию.

3. Фториды. Фториды добавляются в воду для профилактики дефицита фтора. Значительное количество фторидов может смываться в воду из перегруженных деионизаторов и вызывать тяжелый зуд, тошноту и фатальную фибрилляцию желудочков.

4. Медь и цинк. Эти металлы могут поступать в воду из труб и фитингов и вызывать гемолитическую анемию. В определенных обстоятельствах тем же путем могут поступать свинец и алюминий.

5. Бактерии и эндотоксины. Вода, используемая для приготовления диализного раствора, и сам диализный раствор подвержены микробиологическому загрязнению бактериями и их эндотоксинами. Эндотоксины, их фрагменты и другие продукты жизнедеятельности бактерий, такие как короткие фрагменты бактериальной ДНК (молекулярный вес некоторых из них меньше 1250 Да), могут проходить через диализные мембраны и проникать в кровоток, провоцируя пирогенные реакции и другие нежелательные эффекты. Вещества, добавляемые в муниципальную воду для подавления бактериального роста, удаляются системой очистки воды, что подчеркивает важность предотвращения бактериального роста в очищенной воде.

6. Токсины из сине-зеленых водорослей. Загрязнение муниципальных источников воды другими микробными продуктами, такими как микроцистины из сине-зеленых водорослей, также могут быть токсичными для диализных пациентов (Carmichael, 2001). Диализные центры должны учитывать риски присутствия таких токсинов, особенно в районах сезонного «цветения» воды.

В. Требования к воде для диализа и диализным растворам

1. Стандарты качества для воды. Международная организация по стандартизации (ISO) разработала минимальные стандарты по чистоте воды для диализа и конечных диализных растворов. Эти стандарты адаптированы AAMI как национальный стандарт для США и поддержаны регуляторными организациями во многих странах. Стандарты устанавливают максимальные уровни веществ, известных как токсичные для диализных пациентов, веществ, известных как токсичные для общей популяции, и максимальные уровни для бактерий и их эндотоксинов. Текущие рекомендации требуют, чтобы вода содержала менее 100 колониеобразующих единиц (КОЕ/мл) для бактерий и менее 0,25 эндотоксиновых единиц (EU/мл) для эндотоксинов. Максимальные уровни для конечного диализного раствора составляют 100 КОЕ/мл и 0,5 EU/мл соответственно. При поддержании уровня бактерий и эндотоксинов в диализном растворе ниже этих значений пирогенной реакции не происходит.

2. Сверхчистый диализный раствор. Низкие уровни эндотоксинов и их фрагментов в диализном растворе, не вызывая пирогенных реакций, могут, тем не менее, вносить вклад в хроническое воспаление, что связано с долгосрочной коморбидностью у диализных пациентов. В наблюдательных исследованиях использование так называемых сверхчистых диализных растворов, которые характеризуются уровнем бактерий ниже 0,1 КОЕ/мл и эндотоксинов ниже 0,3 EU/мл, было связано со сниженными уровнями С-реактивного белка и интерлейкина-6, лучшим ответом на терапию эритропоэтином и нутрици-онным статусом (оцененным по уровню альбумина в плазме, более высокому «сухому» весу, окружности мышц предплечья и белковому эквиваленту выведения мочевины). Использование сверхчистого диализного раствора связано со сниженным уровнем |32-микроглобулина и пентазидина (суррогатный маркер карбонильного стресса), меньшей скоростью падения остаточной функции почек, меньшей сердечно-сосудистой коморбидностью (Susantitaphong, 2013).

Хотя не все указанные преимущества были убедительно подтверждены, многие эксперты считают, что сверхчистый диализный раствор следует применять рутинно. Если сверхчистый диализный раствор желателен для гемодиализа, то для гемодиафильтрации и других конвективных методик он обязателен (см. главу 17); в противном случае с диализным/замещающим раствором бактериальные фрагменты будут попадать в кровоток.

С. Методы очищения воды для гемодиализа. Системы для очистки воды состоят из трех частей: предочистка, основная очистка и система распределения до точки использования.

1. Предочистка. Компоненты предочистки включают клапаны для смешивания холодной и горячей воды для поддержания постоянства температуры, устройства для предварительной фильтрации, умягчитель и фильтрацию через активированный уголь. Этот каскад разработан для оптимальной обработки воды в основном процессе очищения. Коррекция pH (используя введение соляной кислоты) иногда необходима для снижения избыточной щелочности, которая снижает возможность угля удалять хлор и хлорамин и может привести к повреждению мембраны реверсивного осмоса за счет отложения солей кальция и магния.

a) Умягчитель воды. Используется для удаления кальция и магния заменой их на ионы натрия, которыми насыщена ионообменная смола. Ионы натрия заменяют ионы кальция и магния, а также железа и марганца. Умягчитель защищает мембрану реверсивного осмоса от отложений солей с риском быстрого выхода мембраны из строя. Ионообменную смолу необходимо регенерировать обратной промывкой концентрированным раствором хлорида натрия. Во время обратной промывки смола насыщается ионами натрия, которые замещают кальций и магний.

b) Уголь. Активированный уголь используется для удаления хлора и хлорамина, которые не удаляются реверсивным осмосом. Угольный фильтр удаляет также небольшие органические соединения, которые могут присутствовать в воде. Хлор может взаимодействовать с органическими веществами в воде, образуя потенциально канцерогенные продукты. Поэтому во многих муниципальных системах водоснабжения хлор в настоящее время заменен на хлорамин. Уголь удаляет хлорамин из воды медленнее, чем хлор, поэтому система, адекватно удаляющая хлор, может недостаточно удалять хлорамин. Хлор и хлорамин могут необратимо повредить мембрану реверсивного осмоса. Важно, что хлорамин может вызывать гемолитическую анемию, поэтому эта часть системы очистки воды должна мониторироваться особенно тщательно. В прошлом некоторые муниципалитеты не извещали диализные центры о замене хлора на хлорамин в водопроводной воде, и вспышки гемолитической анемии иногда были связаны с этими обстоятельствами.

Из-за критической важности удаления хлорамина и связанных органических веществ устанавливаются последовательно два угольных фильтра. Первый карбоновый фильтр будет раньше насыщаться хлорамином, второй фильтр при насыщении первого может быть перемещен на его место. Такая стратегия позволяет последовательно заменять фильтры. Любой насыщенный угольный фильтр следует заменять как можно раньше. Хотя уровни хлора и хлорамина можно измерять раздельно, проще оценивать их общее содержание и производить замену фильтра на основе этих измерений. Если в муниципальной воде содержится хлорамин, измерять уровень общего хлора после первого рабочего фильтра следует перед каждой диализной сменой. Если отмечено прохождение хлора, общий его уровень следует оценить после второго фильтра. Если в этой точке не выявляется пос

тупление хлора, использование воды можно продолжить, тщательно ее мониторируя. Если общий хлор выявляется после второго фильтра, замену фильтров следует произвести немедленно.

Критическим аспектом правильного функционирования фильтра с активированным углем является время контакта с водой, которое должно составлять не менее 10 минут. Регулярная обратная промывка фильтров водой предотвращает формирование в угольном фильтре каналов, снижающих его эффективность. Оптимальное удаление хлорамина углем может потребовать коррекции pH в источнике воды. Даже после коррекции pH уголь может не обеспечивать адекватное удаление хлорамина, если вода содержит ингибиторы коррозии и другие вещества, мешающие молекулам хлорамина достичь поверхности угля. В этой ситуации может потребоваться использование альтернативных методов удаления хлорамина, таких как введение дисульфата натрия.

2. Основной процесс очищения воды. Основным процессом очищения воды почти всегда является реверсивный осмос. Непосредственно перед мембраной реверсивного осмоса обычно устанавливается фильтр, чтобы исключить появление частиц угля и смолы из системы предварительной фильтрации.

a) Обратный осмос. Очищение достигается фильтрацией воды под высоким давлением через полупроницаемую мембрану, которая задерживает растворенные вещества. Реверсивный осмос задержит более 95% ионных загрязнителей и низкомолекулярных неионных загрязнителей, таких как глюкоза. Кроме того, он является эффективным барьером для бактерий и эндотоксинов. В большинстве случаев реверсивный осмос обеспечивает получение воды достаточного качества для использования в диализе без дальнейшего очищения.

b) Деионизация. Деионизацию можно использовать как альтернативу обратному осмосу, но чаще она используется как процесс, дополняющий реверсивный осмос. Деионизаторы не удаляют неионные загрязнители, бактерии и эндотоксины. Твердофазные деионизаторы содержат катионные и анионные смолы. Смолы могут располагаться в одном корпусе или в двух раздельно для катионных и анионных смол. Катионные смолы содержат сульфатные группы, которые обеспечивают обмен натрия, кальция, алюминия на ионы водорода. Анионные смолы содержат аммонийные группы, которые заменяют такие анионы, как хлориды, фосфаты и фториды, на гидроксильные ионы. Ионы водорода и гидроксильные ионы, освобождаемые в процессе обмена, образуют воду, в результате чего в воде остается очень мало остаточных ионов. Функция деионизатора контролируется измерением кондуктивности воды на выходе: чем ниже кондуктивность, тем меньше ионов остается в воде. Когда смола в баке деионизатора обменяет все доступные ионы водорода и гидроксил-ионы на катионы и анионы воды, ее способность удалять ионы будет исчерпана. Проводимость выходящей воды возрастет, сигнализируя о том, что смолу следует заменить. Важно знать, что насыщенный деионизатор не является неактивным, а быстро освобождает ионы, которые слабее всего закреплены на смоле; в случае продолжения его использования возрастают риски побочных реакций для пациента. Например, отсутствие замены смолы привело к освобождению большого количества фторидов и смерти пациента (Arnow, 1994). Поэтому важно выводить из использования деионизатор, как только возрастает кондуктивность выходной воды. Все баки деионизаторов должны быть оборудованы онлайн-мони-торами проводимости, обеспечивающими сброс воды при проводимости выше 1 мСм/см (или сопротивлении в 1 МОм-см). Кроме того, некоторые деионизаторы оборудованы световой сигнализацией.

Смола деионизатора предоставляет большую поверхность для роста бактерий. Поскольку все бактериостатические вещества (хлор или хлорамин) удаляются из воды до достижения деионизатора, уровень бактериальной осемененности воды, проходящей через деионизатор, может возрастать. По этой причине после деионизатора располагается ультрафильтр, который удаляет бактерии и эндотоксины, поступающие из бака деионизатора. Некоторые центры предпочитают установку ультрафиолетового излучателя. Однако ультрафиолетовое облучение может увеличить количество липополисахаридов и пептидогликанов в воде в результате разрушения бактерий.

3. Распределение очищенной воды. Приготовленную для диализа воду необходимо распределить на все диализные аппараты так, чтобы диализирующий раствор остался свободным от загрязнений. Химические загрязнения можно предотвратить, используя инертные материалы, такие как пластик, для всех компонентов, контактирующих с диализными растворами. Микробиологическое загрязнение можно предотвратить, используя соответствующий дизайн и конструкцию наконечников системы вместе с регулярной дезинфекцией. Система распределения воды монтируется как петля с минимальным количеством изгибов или слепых концов. Если система распределения включает бак для хранения воды (в идеале от использования бака следует отказаться), выбирают бак с минимальным размером, легко доступный для дезинфекции.

Система для хранения и распределения воды проходит регулярную дезинфекцию для предотвращения бактериальной колонизации и минимизации формирования биопленок, которые крайне трудно удалить, если они появляются. При использовании химических дезинфектантов дезинфекция проводится ежемесячно. В настоящее время доступны системы, дезинфицируемые горячей водой или озоном. Они позволяют проводить дезинфекцию чаще, поскольку не требуют промывки от остаточных количеств гербицида. Для подтверждения адекватности дезинфекции проводятся посевы в поисках водных культур и тесты на эндотоксины.

4. Системы смешивания и распределения бикарбоната. Эти системы используются для централизованной подачи бикарбонатного раствора, что требует частой дезинфекции, поскольку бикарбонат представляет собой благоприятную среду для бактериальной контаминации.

D. Стандарты безопасности и мониторинга. Требуется тщательное соблюдение процедур и документирование условий функционирования каждой части системы водоподготовки. Как ISO, так и европейские рекомендации представляют стандарты для оборудования, используемого для очистки воды, которое обеспечивает максимум безопасности для пациента. Они включают в себя химическую чистоту воды и диализных растворов. Уровень хлорамина проверяется как минимум ежедневно. Отсутствие других токсичных компонентов также следует подтверждать на регулярной основе. Как воду, так и диализные растворы следует проверять на наличие бактериального роста и присутствие эндотоксинов высокочувствительными методами. Наконец, следует оценивать и состояние пациентов в поисках необъяснимых вспышек гемолитической анемии, пирогенных или других необычных реакций.

В США Форум консультативных советов диализных сетей подготовил инструмент «Набор медицинского директора» для оценки соответствия диализных центров положениям Conditions for Coverage (DeOreo, 2012). Этот документ предполагает не только мониторинг различных частей системы водоподготовки, но и требования к удаленному анализу тревог, обучению персонала и планирование мероприятий в случае неблагоприятных событий.

II. ПРИГОТОВЛЕНИЕ ДИАЛИЗНОГО РАСТВОРА

A. Система пропорционирования. Для снижения стоимости транспортировки диализный раствор производится в концентрированной форме, и аппараты разводят его водой перед направлением в диализатор. Диализные аппараты содержат насосы и системы клапанов, которые обеспечивают подготовку финального диализного раствора смешиванием фиксированных объемов концентратов и подогретой очищенной воды. Или при помощи сервонасосов, работающих под контролем проводимости получаемого раствора. Как обсуждено в предыдущих главах, ионный состав конечного диализного раствора оценивается по кондуктивности, которая поддерживается в очень узком диапазоне. Пока кон-дуктивность остается в заданном диапазоне, диализный аппарат направляет диализирующий раствор в диализатор. Если кондуктивность выходит за установленные пределы, звучит тревога, и диализ останавливается.

B. Система двойного концентрата для бикарбонатных растворов. Почти все используемые в настоящее время растворы являются бикарбонатными. Это порождает вопросы в отношении растворимости. Если произвести раствор бикарбоната с концентрацией в 30 ммоль, pH будет близок к 8,0. При этом уровне pH кальций и магний осаждаются из раствора, что понижает их концентрацию, а также приводит к кальцификации магистралей диализного аппарата. Для того чтобы обойти проблемы осаждения кальция и магния, системы бикарбонатного диализа используют два концентрата: бикарбонатный и кислотный. Кислотный концентрат содержит небольшое количество уксусной или лимонной кислоты, а также натрий, калий, кальций, магний, хлориды и в качестве опции декстрозу. Низкий pH кислотного концентрата поддерживает кальций и магний в растворе даже в концентрированных формах.

Специально разработанные двойные системы пропорционирования последовательно смешивают два концентрата с очищенной водой для получения конечного диализного раствора. Во время смешивания небольшое количество уксусной кислоты в кислотном концентрате (около 2-4 ммоль/л) реагирует с эквимолярным количеством бикарбоната в бикарбонатном концентрате, образуя диоксид углерода. Это понижает pH конечного бикарбонат-содержащего раствора примерно до 7,0-7,4. При этом уровне pH кальций и магний в растворе остаются растворенными. Соотношение кислотного концентрата к би-карбонатному и воде в различных системах пропорционирования зависит от производителя. Жидкие кислотные концентраты сконцентрированы до кратности 35 или 45. Соответственно, и бикарбонатный концентрат имеет разные концентрации. Поэтому важно использовать концентраты разных производителей в соответствии с разработанным соотношением пропорционирования в данном аппарате.

Уровень бикарбоната отображается на мониторе во многих диализных аппаратах. Это позволяет скорректировать уровень бикарбоната, изменяя соотношение пропорционирования. В этой величине не принимается во внимание количество ацетата натрия, которое образуется в качестве реакции между уксусной кислотой и эквимолярным количеством бикарбоната. Это количество ацетата метаболизируется в теле в эквимолярное количество бикарбоната. Таким образом, фактическое содержание оснований в диализате будет выше, чем показано на мониторе (DeOreo, 2012). Для большинства жидких кислотных концентратов, содержащих уксусную кислоту, ее количество, и следовательно, присутствие ацетата в диализирующем растворе после смешивания обычно составляет 4 ммоль/л.

C. Сухие концентраты

1. Бикарбонат. В некоторых аппаратах жидкий бикарбонатный концентрат заменен на картридж, содержащий сухой бикарбонат натрия. Использование сухих бикарбонатных картриджей снимает проблему бактериального роста в бикарбонатных концентратах и обеспокоенность в отношении последующего загрязнения конечного диализного раствора.

2. Кислота (лимонная кислота и диацетат натрия). Хотя уксусная кислота является жидкостью, сухой кислотный концентрат можно произвести, используя или лимонную кислоту, или натрия диацетат. Низкая концентрация цитрата в диализном растворе может связывать кальций плазмы, который прикрепляется к диализной мембране, препятствуя коагуляции и несколько улучшая клиренс диализатора, а также увеличивая возможную кратность повторного использования диализатора. В случае использования сухого кислотного концентрата, содержащего лимонную кислоту (0,8 ммоль/л) и небольшое количество уксусной кислоты (0,3 ммоль/л), после смешивания формируется раствор, который эквивалентен дополнительному уровню бикарбоната в 2,7 мЭкв/л.

Диацетат натрия является соединением, содержащим уксусную кислоту и ацетат натрия. Кислотный концентрат с использованием диацетата натрия обычно содержит двойное количество ацетата в конечном диализном растворе в сравнении с концентратом, использующим уксусную кислоту. Важно учитывать эту относительно высокую концентрацию ацетата (до 8 ммоль/л) в качестве дополнительного источника генерации бикарбоната в теле пациента (Kohn, 2012).

D. Конечный состав диализного раствора. Диапазоны компонентов диализного раствора представлены в табл. 5.1. Концентрацию натрия, калия и кальция можно изменять, используя различные кислотные концентраты или добавляя соли этих катионов к соответствующим кислотным концентратам перед их использованием. Кроме того, некоторые диализные аппараты позволяют менять концентрацию натрия в растворе в ходе индивидуального лечения - практика, известная как профилирование натрия. Профилирование натрия может помочь в борьбе с тенденцией к интрадиализной гипотонии и последиализного чувства истощения у некоторых пациентов, но поскольку средний уровень натрия в диализном растворе увеличивается, это может предрасполагать к избыточной задержке жидкости и гипертензии (см. главу 12). Большинство диализных машин позволяет изменять концентрацию бикарбоната без изменения концентрации других компонентов, меняя соотношение в системе пропорционирования. Возможно использование диализного раствора с уровнем бикарбоната от 20 до 40 ммоль/л; это особенно полезно при частом диализе, при лечении неуремических пациентов (например, при отравлении) или при лечении пациентов в алкалозе. При этом происходят незначительные изменения в содержании кальция, магния и калия.

Таблица 5.1 Состав стандартного гемодиализного раствора

Е. Дезинфекция диализных аппаратов. Дезинфекцию диализных аппаратов производят в соответствии с рекомендациями производителей. Входная линия воды дезинфицируется одновременно с дезинфекцией системы водораспределения. В настоящее время доступны аппараты, в которые включены ультрафильтры для удаления бактерий и эндотоксинов. Диализирующий раствор проходит через эти ультрафильтры непосредственно перед поступлением в диализатор. Эти ультрафильтры подлежат замене после определенного количества сеансов или времени использования и дезинфицируются вместе с диализным аппаратом. Такие ультрафильтры облегчают стандартное приготовление сверхчистых диализных растворов.

Ссылки и рекомендуемая литература

Arnow PM, et al. An outbreak of fatal fluoride intoxication in a long-term hemodialysis unit. Ann Intern Med. 1994; 121: 339-344.

Association for the Advancement of Medical Instrumentation. Quality of Dialysis Fluid for Hemodialysis and Related Therapies, ANSI/AAMI/ISO 11663:2009. Arlington, VA: Association for the Advancement of Medical Instrumentation; 2009.

Association for the Advancement of Medical Instrumentation. Water for Hemodialysis and Related Therapies, ANSI/AAMI/ISO 13959:2009. Arlington, VA: Association for the Advancement of Medical Instrumentation; 2009.

Association for the Advancement of Medical Instrumentation. Water Treatment Equipment for Hemodialysis and Related Therapies, ANSI/AAMI/ISO 26722:2009. Arlington, VA: Association for the Advancement of Medical Instrumentation; 2009.

Association for the Advancement of Medical Instrumentation. Guidance for the Preparation and Quality Management of Fluids for Hemodialysis and Related Therapies, ANSI/AAMI/ISO 23500:2011. Arlington, VA: Association for the Advancement of Medical Instrumentation; 2011.

Canaud B, et al. Microbiologic purity of dialysate: rationale and technical aspects. Blood Purif. 2000; 18: 200213.

Carmichael WW, et al. Human fatalities from cyanobacteria; chemical and biological evidence for cyanotoxins. Environ Health Per sped. 2001; 109: 663-668.

Damasiewicz MJ, Polkinghorne KR, Kerr PG. Water quality in conventional and home haemodialysis. Nat Rev Nephrol. 2012; 8:725-734.

DeOreo P, et al. Medical Director Toolkit. Developed by the Forum of ESRD Networks’ Medical Advisory Council (MAC). 2012. http://esrdnetworks.org/mac-toolkits/download/medical-director-toolkit-2/medi-cal-director-toolkit/at_download/file. Accessed July 27, 2014.

European Renal Association - European Dialysis and Transplantation Association. European best practice guidelines for haemodialysis, section IV - dialysis fluid purity. Nephrol Dial Transplant. 2002; 17 (suppl 7): 45-62.

Kohn OF, Kjellstrand CM, Ing TS. Dual-concentrate bicarbonate-based hemodialysis: Know your buffers. Artif Organs. 2012; 36: 765-768.

Ledebo I. Ultrapure dialysis fluid - direct and indirect benefits in dialysis therapy. Blood Purif. 2004; 22 (suppl 2): 20-25.

Sam R, et al. Composition and clinical use of hemodialysates. Hemodial Int. 2006; 10: 15-28.

Schindler R, et al. Short bacterial DNA fragments: detection in dialysate and induction of cytokines. ] Am Soc Nephrol. 2004; 15: 3207-3214.

Susantitaphong P, Riella C, Jaber BL. Effect of ultrapure dialysate on markers of inflammation, oxidative stress, nutrition and anemia parameters: a meta-analysis. Nephrol Dial Transplant. 2013; 28: 438-446.

Ward DM. Chloramine removal from water used in hemodialysis. Adv Ren Replac Ther. 1996; 3: 337-347.

Ward RA. Ultrapure dialysate. Semin Dial. 2004; 17: 489-497.

Ward RA. Dialysis water as a determinant of the adequacy of dialysis. Semin Nephrol. 2005; 25: 102-110.