🩸 Hémodialyse

Le simulateur utilise l'équation de Michaels (ou de Gotch) pour la clairance diffusive à contre-courant : K = Qb * (E - 1) / (E - Qb/Qd), où E = exp(KoA * (1 - Qb/Qd) / Qb). KoA est le coefficient global de transfert de masse du dialyseur (produit de surface) en mL/min, représentant la facilité avec laquelle la membrane laisse passer le soluté. Lorsque les débits sanguin et de dialysat sont égaux, la règle de L'Hôpital s'applique et K = Qb * KoA / (Qb + KoA). La clairance est toujours inférieure ou égale au débit sanguin, car le débit sanguin est le goulot d'étranglement ultime de l'apport de soluté au dialyseur.

URR = 1 - C_finale / C0, exprimé en pourcentage ; un objectif de 65 % ou plus correspond approximativement à un Kt/V de 1,2 pour un patient typique. L'URR est plus simple à mesurer (seulement deux prélèvements sanguins par séance) mais ignore l'urée générée pendant la séance et l'élimination convective. Le Kt/V est l'indicateur plus rigoureux utilisé dans les essais cliniques. Dans le modèle à un compartiment, URR = 1 - e^(-Kt/V), donc les deux quantités sont mathématiquement liées lorsque la génération et l'ultrafiltration sont négligées.

Beaucoup pensent que doubler le débit sanguin double la clairance, mais ce n'est pas le cas. À faible débit sanguin, la clairance augmente fortement avec Qb car le sang passe assez de temps dans le dialyseur pour une extraction quasi complète. À débit élevé, le dialyseur devient le facteur limitant plutôt que l'apport sanguin : le soluté le traverse si rapidement que l'efficacité d'extraction (C_entrée - C_sortie)/C_entrée chute. C'est pourquoi augmenter le débit sanguin de 200 à 300 mL/min apporte un gain de clairance plus important que d'augmenter de 400 à 500 mL/min avec le même KoA de dialyseur.

Frank Gotch et John Sargent ont introduit le Kt/V en 1985 en réanalysant la National Cooperative Dialysis Study (NCDS, 1981), qui avait randomisé des patients selon différentes prescriptions de dialyse. Leur modélisation cinétique de l'urée a montré que la probabilité d'échec du traitement était fortement corrélée au Kt/V, fournissant le premier objectif quantitatif d'adéquation. L'étude HEMO (2002) a par la suite confirmé que le Kt/V de 1,2 par séance est la dose minimale efficace et qu'une augmentation à Kt/V 1,7 n'améliore pas davantage la survie.

L'hémodialyse est étroitement liée à la dialyse péritonéale (DP), où le péritoine joue le rôle de membrane semi-perméable et le dialysat est instillé dans l'abdomen. L'hémofiltration et l'hémodiafiltration (HDF) ajoutent une composante convective utilisant des membranes à haut flux et un liquide de substitution, éliminant plus efficacement les molécules moyennes plus grandes que la diffusion seule. À un niveau plus fondamental, la même physique de transport membranaire régit le traitement de l'eau par osmose inverse, les échanges gazeux dans le poumon (où l'O2 et le CO2 diffusent selon les gradients à travers les membranes alvéolaires) et les patchs pharmaceutiques à libération de médicament.

Les dialyseurs modernes contiennent jusqu'à 15 000 fibres creuses en polysulfone ou polyéthersulfone d'un diamètre intérieur d'environ 200 micromètres et d'une surface membranaire totale de 1,0 à 2,1 m2. Les dialyseurs à haut flux avec de grands pores éliminent la bêta-2 microglobuline et d'autres molécules moyennes liées à l'amylose associée à la dialyse. Les systèmes d'hémodiafiltration en ligne génèrent jusqu'à 25 litres de liquide de substitution ultra-pur par séance à partir d'eau d'osmose inverse, nécessitant un contrôle strict des endotoxines. Les reins artificiels portables et implantables constituent des domaines actifs de recherche en ingénierie visant à libérer les patients des visites en clinique trois fois par semaine.

Le Kt/V à un compartiment présente des limites connues : il ne capture pas le rebond des solutés après la dialyse (traité par les modèles à deux compartiments ou de Kt/V équilibré eKt/V), ignore les toxines urémiques liées aux protéines comme l'indoxyl sulfate et le p-crésyl sulfate que les dialyseurs ne peuvent pas éliminer efficacement, et utilise l'urée comme substitut qui peut ne pas représenter pleinement toutes les molécules de rétention urémique. La recherche actuelle se concentre sur la dialyse à durée prolongée (HD nocturne), les prescriptions de dialyse incrémentielle adaptées à la fonction rénale résiduelle, les membranes à coupure moyenne (MCO) qui éliminent les toxines liées à l'albumine, et les panels de biomarqueurs au-delà de l'urée pour évaluer plus précisément la charge urémique.