血液濾過

血液濾過（ヘモフィルター）は、集中治療室で使用される腎代替療法です。通常は急性腎障害（AKI）の治療に使用されますが、多臓器不全症候群や敗血症にも有効な場合があります。^{[ 1 ]}血液濾過中は、患者の血液が機械を介して一連のチューブ（濾過回路）を通って半透膜（フィルター）に送られ、そこで老廃物と水（総称して限外濾過液と呼ばれる）が対流によって除去されます。補充液が加えられ、血液は患者に戻されます。^{[ 2 ]}

透析と同様に、血液濾過においても半透膜を介して溶質の移動が実現されます。ただし、血液濾過における溶質の移動は拡散ではなく対流によって支配されます。血液濾過では透析液は使用されません。代わりに、正の静水圧によって水と溶質が濾過膜を介して血液コンパートメントから濾過液コンパートメントへと移動し、そこから排出されます。大小の溶質は、静水圧によって生じた水の流れによってほぼ同じ速度で膜を通過します。このように対流は、血液透析で見られるような（拡散速度が遅いため）大きな溶質の除去速度の低下を克服します。

血液濾過は、血液透析と組み合わせて行われる場合があり、その場合は血液透析濾過と呼ばれます。血液は高流量透析器の血液コンパートメントに送られ、高速度の限外濾過が行われるため、血液から透析液への水と溶質の移動速度が速く、血液ラインに直接注入される補充液によって補充する必要があります。ただし、透析液も透析器の透析液コンパートメントを流れます。この組み合わせは、分子量の大きい溶質と小さい溶質の両方を効果的に除去できるため、理論的には有用です。

これらの治療は断続的に、または継続的に行うことができます。後者は通常、集中治療室で行われます。急性腎不全の状況では、両者の臨床的および医療経済的結果に大きな違いはないかもしれません。^{[ 3 ] [ 4 ]}

持続的腎代替療法（CRRT）を導入する前は、重篤な多臓器不全患者の急性腎不全（ARF）は間欠的血液透析で管理されており、死亡率が非常に高かった。^{[ 11 ]}血液透析はクリアランスと限外濾過には効果的だが、血行動態の安定性に悪影響を及ぼす。^{[ 12 ]} 1971年、リー・ヘンダーソンは血液浄化技術における対流輸送の基礎について述べた。その後、1974年に彼は対流と拡散を組み合わせた血液透析濾過について述べた。これらの先駆的な論文は、レーバーによる慢性血液透析濾過とピーター・クレイマーによる持続的動静脈血液濾過（CAVH）の開発の基礎となった。^{[ 13 ]}

ピーター・クレイマー（1984年に急逝）は、チームとともに、1977年にドイツで初めて持続的血液濾過の使用を報告した。^{[ 14 ]}クレイマーはASAIOで、ARFの管理における動静脈血液濾過の使用について記述した論文を発表した。^{[ 15 ]}クレイマーは、利尿薬抵抗性の体液過剰を管理する手段としてこれを試みた。クレイマーは、大腿動脈と静脈に微細多孔性血液濾過器を取り付け、毎分約100mlの速度で血液を流した経験について説明した。数リットルの血漿濾過液が流れ出た。彼はそれを電解質溶液の輸液で置き換えた。^{[ 16 ]}クレイマーは、これを継続的に行うことができ、間欠的血液透析の体積変動やその他の問題を回避できると説明した。無尿性ARFの患者をケアしていた聴衆にとって、これは雷に打たれたような啓示だった。^{[ 17 ]}彼は、もともと慢性腎不全の血液透析の代替として設計され、対流によって毎時 300～600 ml の限外濾過液を生成する中空糸「血液濾過器」を使用した。このシンプルでポンプのないシステムは、患者の大腿動脈と静脈に一時的に留置された透析カテーテルを使用し、重篤な患者に迅速に設置することができた。^{[ 18 ]}クレイマーは、これを継続的に行うことができ、間欠的血液透析の体積変動やその他の問題を回避できると説明した。無尿性急性腎不全の患者をケアしていた聴衆にとっては、これは雷に打たれたような啓示だった。^{[ 19 ]}彼は、もともと慢性腎不全の血液透析の代替として設計され、対流によって毎時 300～600 ml の限外濾過液を生成する中空糸「血液濾過器」を使用した。シンプルでポンプ不要のシステムでは、患者の大腿動脈と大腿静脈に一時的に留置された透析カテーテルを使用し、重症患者に迅速に導入することができた。等張食塩水を用いた体液補充により、持続動静脈血液濾過（CAVH）はすぐに急性腎不全（ARF）の管理に拡大された。1982年、クレイマーは米国人工内臓器学会（ASAIO）の会議で、150人以上の集中治療患者への使用経験を発表した。^{[ 20 ]}それ以前には、ヘンダーソンらとクノップが動物で血液濾過を研究し、慢性腎不全における透析の代替として検討していたが、1982年のASAIO会議でのピーター・クレイマーの報告が、多くの腎臓専門医と集中治療医にICUにおけるARFのCAVHの本格的な評価に取り組むよう促した。^{[ 21 ]}

当初、CAVHでは、濾過バッグを適切な高さに配置することで濾過カラムによって生じる陰圧を変化させ、規定の限外濾過速度を手動で達成していました。補充液も手動で調整されていました。数年後、CAVHは多臓器不全を伴う重症患者のARF管理のためにいくつかのセンターで開発されました。1986年には、CAVHによりARF患者の生存率が9%から38%に改善し、栄養状態も良好になったと報告されています。^{[ 22 ]}さらに、1988年にASAIOで発表されたワークショップでは、持続的血液濾過の開発と役割がまとめられました。^{[ 23 ]} 1980年代後半以降、持続的腎代替療法（CRRT）が広く研究されています。1982年には、ヴィチェンツァでCAVHの使用が初めて新生児にまで拡大され、特殊なミニフィルターが適用されました。 2年後、CAVHは、局所クエン酸抗凝固療法を受けている患者も含め、敗血症患者、熱傷患者、移植後および心臓手術後の患者の治療に用いられるようになった。^{[ 24 ]} 1986年には、これらすべての連続的なアプローチに「持続的腎代替療法」という用語が適用されるようになった。^{[ 25 ]}技術と用語は、補充なしで体液を除去するための緩徐な持続的限外濾過、持続的動静脈血液透析（CAVHD）、および持続的動静脈血液透析濾過を含むように拡張された。^{[ 26 ]}一方、CAVHの臨床的および技術的な限界により、新たな研究と新しい治療法の発見が促進され、持続的静脈静脈血液濾過（CVVH）、持続的静脈静脈血液透析（CVVHD）、および持続的静脈静脈血液透析濾過（CVVHDF）の開発につながった。低い浄化効率は、透析液/濾液コンパートメントに2つのポートを持つフィルターを適用し、対向流透析液流を使用することで克服され、拡散の追加が可能になり、連続動静脈血液透析濾過または血液透析（CAVHDFまたはCAVHD）が誕生した。^{[ 27 ]}

二重ルーメン静脈カテーテルと蠕動式血液ポンプの開発は、CVVHが提案された1980年代半ばに発明されました。回路の一部に陰圧を発生させるポンプの存在により、空気塞栓症や静脈ラインの凝固または閉塞時の回路爆発をそれぞれ回避するために、空気の存在を検出する装置と回路内の圧力を監視するセンサーを追加する必要がありました。その後、限外濾過ポンプと補充ポンプ、およびヒーターが回路に追加されました。^{[ 28 ]} CVVHの開発により、交換量が増加し、その結果、浄化効率が向上しました。対向流透析液の流れの使用により、さらなる改善がもたらされ、CVVHDとCVVHDFが誕生しました。^{[ 29 ]}現在、持続的腎代替療法は、ICUの多臓器不全患者の腎不全管理の主軸となっています。^{[ 30 ]}

情報技術と精密医療は近年CRRTの進化をさらに進め、大規模データベースでデータを収集し、方針や診療パターンを評価する可能性をもたらしました。人工知能と強化された人間の知能プログラムをビッグデータの分析に適用することで、研究の最前線はさらに前進し、シリカ試験を作成し、患者の満たされていない臨床ニーズに対する答えを見つける可能性をもたらしました。患者のエンドフェノタイプを評価する機会により、精密CRRTの概念を導入することで治療と技術を調整することが可能になります。これにより、臨床医は異なる集団または個人間でアウトカムと結果を標準化し、最適で個別化されたケアを確立することができます^{[ 31 ]。}

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