Історія діалізу

Рукопис «Бейкерійська лекція» Томаса Грема про «Осмотичні сили» в Королівському товаристві в Лондоні в 1854 році

Історична основа гемодіалізу

Гостра і хронічна ниркова недостатність, яка може призвести до смерті, якщо її не лікувати протягом декількох днів або тижнів, - хвороба дуже давня як і саме людство. У давньому Римі, а пізніше в середньовіччі, лікування уремії включало використання гарячих ванн, стимулювання пітливості, кровопускання та клізм. Сучасні процедури лікування ниркової недостатності включають такі фізичні процеси, як осмос і дифузія, які широко поширені в природі і допомагають транспортувати воду та розчинені речовини.

Перші наукові описи цих процедур відносяться до 19 століття і походять від шотландського хіміка Томаса Грема, який став відомим як «Батько діалізу». Спочатку осмос і діаліз стали популярними як методи, що застосовуються в хімічних лабораторіях, які дозволяли виділяти розчинені речовини або виводити воду з розчинів через напівпроникні мембрани.

Набагато випередивши свій час, Грем вказував у своїй роботі на потенційне використання цих процедур у медицині. Сьогодні гемодіаліз описує екстракорпоральну процедуру, або процедуру поза тілом, для фільтрації уремічних речовин з крові пацієнтів, які страждають на ниркову недостатність.

Доктор Георга Хаас виконує діаліз на пацієнті в університеті Гіссена

Початок діалізу

Перший історичний опис цього виду процедури був опублікований у 1913 році. Абель, Роунтрі та Тернер «діалізували» тварин під наркозом, направляючи їх кров поза тілом і через трубки напівпроникних мембран, виготовлених з колодію, матеріалу на основі целюлози. Неможливо точно сказати, чи планували Абель та його колеги використовувати цю процедуру для лікування ниркової недостатності з самого початку.

Проте немає сумніву, що сьогодні при лікуванні діалізом продовжують застосовувати основні елементи апарату вівідіфузії Абеля. Перед тим, як направити кров через «діалізатор», її здатність до згортання або коагуляції повинна була принаймні тимчасово пригнічуватися. Абель та його колеги вживали речовину, відому як гірудин, яка була визначена як антикоагулянтний елемент у слині п'явок у 1880 році.

Німецький лікар на ім'я Георг Хаас, з містечка Гіссен поблизу Франкфурта-на-Майні, провів перше лікування діалізом за участю людей. Вважається, що Хаас діалізував першого пацієнта з нирковою недостатністю в університеті Гіссена влітку 1924 року, після проведення підготовчих експериментів. До 1928 року Хаас діалізував ще шістьох пацієнтів, жоден з яких не вижив, ймовірно, через критичний стан та недостатню ефективність діалізного лікування. Діалізатор Хааса, який також використовував мембрану з колодію, був виконаний різних моделях та розмірах.

Доктор Георга Хаас виконує діаліз на пацієнті в університеті Гіссена

Хаас, як і Абель, також використовував гірудин як антикоагулянт в своїх перших діалізних процедурах. Однак ця речовина часто призводила до значних ускладнень, що виникали внаслідок алергічних реакцій, оскільки вона не була адекватно очищена та походить від виду, дуже віддаленого від людини. Зрештою, Хаас застосував гепарин у своєму сьомому та останньому експерименті. Гепарин - це універсальний антикоагулянт у ссавців. Ця речовина спричиняла значно менше ускладнень, ніж гірудин - навіть коли вона була недостатньо очищеною - і її можна було отримати в значно більших кількостях. Після розробки кращих методів очищення у 1937 р., гепарин був затверджений як необхідний антикоагулянт і продовжує застосовуватися і сьогодні.

Віллем Колф

Перша успішна діалізна процедура

Восени 1945 року Віллем Колф, з Нідерландів, здійснив прорив, який не вдавася Хаасу. Колф використав обертову барабанну нирку, яку він розробив, щоб провести тижневе діалізне лікування 67-річного пацієнта, який потрапив до лікарні з гострою нирковою недостатністю. Згодом пацієнта виписали з нормальною функцією нирок.

Цей пацієнт довів, що концепція, розроблена Абелем та Хаасом, може бути застосована на практиці і, таким чином, являла собою перший великий прорив у лікуванні пацієнтів із нирковою недостатністю. Успіх був частково обумовлений технічними вдосконаленнями фактичного обладнання, яке використовувалося для лікування. Обертова барабанна нирка Кольфа використовувала мембранні трубки, виготовлені з нового матеріалу на основі целюлози, відомого як целофан, який фактично використовувався в упаковці їжі.

Під час лікування заповнені кров'ю трубки були обгорнуті навколо дерев’яного барабана, який обертався в розчині електроліту, відомого як «діалізат». Коли мембранні трубки проходили через ванну, закони фізики змушували уремічні токсини переходити в цю промивальну рідину.

Гострий діаліз під час війни в Кореї (1952 р.)

Обертова барабанна нирка

Моделі обертової барабанної нирки Колфа перетнули Атлантику і прибули до лікарні Пітера Брента Брігхема в Бостоні, де вони зазнали значного технічного вдосконалення. Модифіковані апарати стали відомі як штучна нирка Кольффа-Брігема, і між 1954 та 1962 роками були доставлені з Бостона до 22 лікарень по всьому світу.

Ще раніше нирка Кольффа-Брігема пройшла практичну перевірку в екстремальних умовах під час війни в Кореї. Діалізне лікування покращило середній показник виживання військовослужбовців, які страждали від посттравматичної недостатності нирок, і таким чином забезпечувало час для додаткових медичних процедур.

Гострий діаліз під час війни в Кореї (1952 р.)

Нілс Алволл у 1946 р. з ранньою моделлю діалізного апарату

Діаліз та ультрафільтрація

Однією з найважливіших функцій природної нирки, крім фільтрації уремічних токсинів, є видалення зайвої води. Коли нирки виходять з ладу, їхню функцію повинна перейняти штучна нирка, що також відома як діалізатор. Процедура, за допомогою якої плазмова вода виштовхується з пацієнта через мембрану діалізатора за допомогою тиску, називається ультрафільтрація.

У 1947 році швед Нілс Алволл опублікував наукову роботу, що описувала модифікований діалізатор, який міг би виконати необхідну комбінацію діалізу та ультрафільтрації краще, ніж оригінальна нирка Кольфа. Целофанові мембрани, що використовувалися в цьому діалізаторі, могли витримати більш високий тиск через їх розташування між двома захисними металевими решітками. Всі мембрани знаходилися у герметично закритому циліндрі, щоб можна було створити різні співвідношення тиску.

Нілс Алволл у 1946 р. з ранньою моделлю діалізного апарату

Рання модель діалізатора Kiil

Подальші розробки

Доводячи, що пацієнтів з уремією можна успішно лікувати за допомогою штучної нирки, Колф викликав бурхливу діяльність з розробки вдосконалених та ефективніших діалізаторів у всьому світі. «Діалізатор з паралельними пластинами» став найбільш значущою розробкою цього періоду. Замість того, щоб перекачувати кров через мембранні трубки, цей діалізатор спрямовував потік діалізного розчину та крові через шари мембранного матеріалу.

Так само, як і технологія виробництва діалізаторів, так і наукові принципи транспортування речовин через мембрани продовжували розвиватися, і ці принципи застосовувалися спеціально для діалізу. Ця робота дала змогу вченим розробити кількісний опис процесу діалізу та дозволила розробити діалізатори з чітко визначеними характеристиками.

Рання модель діалізатора Kiil

Белдінг Х. Скрібнер (1921–2003 р.р.)

Судинний доступ та постійний діаліз

У 1960 році, в Сполучених Штатах, Белдінг Скрібнер здійснив прорив у цій галузі з розвитком продукту, що згодом стане відомим як «шунт Скрібнера». Цей новий метод забезпечив порівняно простий спосіб доступу до кровоносної системи пацієнта, який можна було використовувати протягом декількох місяців, тобто пацієнти з хронічною нирковою недостатністю могли вперше лікуватися діалізом. Шунт знаходився на невеликій пластині, яка кріпилася до тіла пацієнта, наприклад, на руку. Одну тефлонову канюлю хірургічно імплантували у вену, а іншу - в артерію. Поза тілом канюлі були з'єднані в короткий циркуляційний контур - звідси і пішла назва «шунт». Під час діалізу шунт був відкритий і прикріплений до діалізатора.

В 1962 році з’явилися вдосконалені шунти, виготовлені повністю з гнучких матеріалів. І все ж, найбільш значущий прорив у галузі судинного доступу стався в 1966 році за участі Майкла Брешії та Джеймса Сіміно. Їхня робота залишається принципово важливою для діалізу і сьогодні. Під час хірургічної процедури вони з'єднали артерію в руці з веною. Зазвичай вена не піддавалася підвищеному артеріального тиску і значно набрякала. Таким чином, голку можна було легше помістити у вену, що знаходилася під шкірою, щоб забезпечити повторний доступ.

Ця методика знижувала ризик зараження та дозволяла проводити діалізне лікування протягом багатьох років. Артеріовенозна (АВ) фістула залишається придатним варіантом доступу для діалізних пацієнтів, а деякі АВ фістули, імплантовані більше 30 років тому, досі використовуються.

Белдінг Х. Скрібнер (1921–2003 р.р.)

Клайд Шилдс (1921–1971 р.р.)

Перший пацієнт на постійному гемодіалізі

Ця розробка сприяла довгостроковому лікуванню пацієнтів з хронічною нирковою недостатністю. Навесні 1960 року Скрібнер імплантував шунт американцю Клайду Шилдсу в Сіетлі. Шилдс став першим пацієнтом на постійному гемодіалізі, і діалізні процедури дозволили йому прожити ще одинадцять років до смерті від серцевої хвороби. Ці успіхи послужили благодатним підґрунтям для першої в світі програми постійного гемодіалізу, яка була створена в Сіетлі в наступні роки.

У той час Скрібнер та його команда утрималися від патентного захисту багатьох своїх винаходів та інновацій, щоб забезпечити швидке розповсюдження своїх рятівних методів для діалізних пацієнтів. Розробка вдосконалених методів доступу до кровоносних судин означала, що пацієнтам із хронічною нирковою недостатністю вперше можна було запропонувати ефективне лікування.

Однак, на початку 1970-х років діаліз тривав близько дванадцяти годин і був дуже дорогим через високі витрати на матеріали та власне лікування. В результаті не всі пацієнти з нирковою недостатністю могли отримати доступ до лікування, що здатне рятувати життя. Наприклад, у Сполучених Штатах комітети вирішували життєво важливі питання про те, як розподіляти невелику кількість лікувальних місць між хворими.

Сучасний гемодіаліз

Після успіхів у Сіетлі, гемодіаліз зарекомендував себе у всьому світі як ефективне лікування хронічної та гострої ниркової недостатності. Мембрани, діалізатори та діалізні апарати постійно вдосконалювались та промислово виготовлялися у все більшій кількості. Розробка першого діалізатора з порожнистими волокнами в 1964 р. стала величезним кроком вперед. Ця технологія замінила традиційні мембранні трубки та пласкі мембрани з низкою порожнистих мембран капілярного розміру.

Ця процедура дозволила отримати діалізатори з площею поверхні, достатньою для задоволення потреб ефективного діалізного лікування. Протягом наступних років, завдяки розвитку відповідних технологій промислового виготовлення, стало можливим виготовлення великої кількості одноразових діалізаторів за розумною ціною.

Сьогодні діалізатори виготовляють із повністю синтетичного полісульфона, пластику, який демонструє надзвичайно хорошу ефективність фільтрування та переносимість пацієнтами. Вони все ще базуються на цих технологіях. Сучасні діалізні апарати також відстежують стан пацієнтів, щоб виявляти критичні стани на ранній стадії та лікувати їх. Вони мають ефективні системи моніторингу та управління даними та стали більш зручними для користувачів за останні роки. Все більше діалізних апаратів останнього покоління також використовують апарати з комп’ютерним управлінням, онлайн-технології, комп’ютерні мережі та спеціальне програмне забезпечення.

Este procedimento permitiu a produção de dialisadores com uma área de superfície suficientemente grande para dar resposta às exigências do tratamento de diálise eficiente. Nos anos que se seguiram, graças ao desenvolvimento de tecnologias de fabrico industrial adequadas, tornou-se possível produzir grandes quantidades de dialisadores descartáveis a preços razoáveis.

Atualmente, os dialisadores são fabricados com polissulfona inteiramente sintética, um plástico que apresenta uma eficiência de filtração e uma tolerabilidade excelentes para os doentes. Os dialisadores ainda são baseados nessas tecnologias. As máquinas de diálise mais avançadas também monitorizam os doentes para assegurar a deteção e o tratamento de situações críticas numa fase inicial. Possuem sistemas eficientes de monitorização e de gestão de dados e a sua utilização tem sido simplificada nos últimos anos. Um número cada vez maior de máquinas de diálise da última geração também utiliza equipamentos controlados por computador, tecnologias online, sistemas de redes e software especializado.

Оскільки клінічне використання гемодіалізу набувало все більшого поширення, вчені змогли краще дослідити унікальні ознаки пацієнтів з хронічною нирковою недостатністю. На відміну від ранніх років діалізу, описаних тут, відсутність адекватних методів лікування або технологій вже не є проблемою в лікуванні пацієнтів з хворобою нирок. Сьогоднішні виклики пов'язані скоріше із великою кількістю пацієнтів, які потребують діалізного лікування, ускладненнями, спричиненими роками діалізного лікування, та кількістю пацієнтів, що мають як демографічні, так і медичні проблеми; населення, лікування якого було б немислимим, якби не новаторська робота, представлена тут.

Пов’язаний матеріал

До верху: