Mathematische Zahlenspiele für Nierenkranke

19. Mai 2005, 19:39
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Wie viel Dialyse braucht der Patient? Eine in Graz entwickelte Formel gibt Antwort darauf und erspart so unerwünschte Nebenwirkungen

Dialysepatienten leiden nicht nur am Versagen ihrer Nieren. Auch die Blutwäsche selbst ist nicht optimal: Kurzfristig reagiert der Körper auf die durchschnittlich jeden zweiten Tag durchgeführte Behandlung oft mit Übelkeit, Muskelkrämpfen, Schwindel, Schwäche und sogar Bewusstlosigkeit. Langfristig ist der Dialysepatient mit dem Problem konfrontiert, dass die Dialysedosis, also die Menge an Dialyse, die eingesetzt wird, vielleicht zu niedrig ausfällt - was über kurz oder lang den Allgemeinzustand des Patienten und auch die Überlebensdauer stark beeinträchtigt.

Aus diesem Grund wird an der objektiven Messung der Dialysedosis gearbeitet. In Graz wurde dazu im Rahmen des vom Wissenschaftsfonds geförderten Spezialforschungsbereichs (SFB) "Optimierung und Kontrolle" ein wesentlicher Beitrag geleistet: eine neue Formel, deren Besonderheit die Berücksichtigung der bis dahin vernachlässigten "Kompartimenteffekte" ist. Daniel Schneditz, Professor am Institut für Systemphysiologie der Medizinuniversität Graz: "Letztlich ist die neue Formel nur die Weiterentwicklung einer bestehenden, die Frank A. Gotch schon vor gut 20 Jahren formuliert hat."

Mit der Größe Kt/V (K mal t durch V) hatte Gotch die Leistung des Dialysators, die so genannte Clearance (K), die Zeit, die für die Dialyse aufgewendet wird (t) und die Größe des zu reinigenden Volumens, das so genannte Verteilungsvolumen (V) miteinander in Beziehung gesetzt und so eine objektive und reproduzierbare Methode für die Verschreibung der Dialysedosis geschaffen. Laut dieser Formel ist die Dosis (D) auf relativ einfache Weise mit den Größen Dialysator-Leistung, Zeit und dem Verteilungsvolumen gekoppelt (D = Kt/V), wobei offensichtlich K und t in besonderer Weise miteinander verknüpft sind. Und zwar auf eine, wie man auf den ersten Blick meinen könnte, therapeutisch äußerst attraktive Art: Im einfachen Kt/V Konzept werden K und t miteinander multipliziert und danach durch V dividiert. Wird eine bestimmte Dosis - etwa 1,2 - angestrebt, bedeutet das, dass zwar der Wert, den K und t multipliziert ergeben, eine bestimmte Größe haben muss; es ist dabei aber egal, ob K klein und t sehr groß ist oder umgekehrt.

Das legt den Gedanken nahe, Hochleistungsdialysatoren zu entwickeln (sehr großes K), mit denen sich Hochgeschwindigkeitsdialysen (sehr kleines t) durchführen lassen; eine Idee, die speziell in den USA mit Nachdruck verfolgt wurde. Was laut Schneditz einen simplen Hintergrund hat: "In den USA ist die Dialyse die einzige Behandlung, die jedem Patienten auch ohne Versicherung zugänglich ist, die dem Arzt beziehungsweise Krankenhaus jedoch mit einem knappen Fixbetrag abgegolten wird. Der Einsparungs- und Zeitdruck ist deshalb enorm." Allerdings habe das Hochgeschwindigkeitskonzept einen Haken: Es basiere auf der Vorstellung, "dass am Faktor Zeit beliebig gedreht werden kann" - ein Schwachpunkt. "Es wird hier nämlich nicht ausreichend berücksichtigt, dass der Patient sich nicht wie ein gut durchmischter, homogener Körper verhält", sondern für diese Anwendung aus zwei Kompartimenten bestehe: Das "innere oder zentrale Kompartiment" ist dadurch gekennzeichnet, dass zu seinem System innere Organe wie der Magen und Darmtrakt gehören, mithin hoch durchblutete Teile. Zum "äußeren oder peripheren Kompartiment" hingegen zählt etwa die volumenmäßig bedeutende Skelettmuskulatur, bei der es sich beim ruhenden Patienten um niedrig durchblutete Teile handelt.

Das große periphere Kompartiment lasse sich nicht beliebig schnell reinigen, "weil - und das ist eine ganz wichtige physiologische Tatsache - das Blut, das schließlich alle Stoffwechselprodukte im Körper transportiert, nur sehr langsam durch die bei der Behandlung ruhende Skelettmuskulatur fließt". Das war übersehen worden, als das Kt/V-Konzept ausgearbeitet wurde; "man dachte in linearen Beziehungen und Zusammenhängen, tatsächlich liegt aber eine nicht lineare Beziehung vor." Das lineare Denken hatte gravierende Folgen: Hochgeschwindigkeitsdialysen kamen in Mode und brachten Dialysepatienten in die Gefahr, unterdialysiert zu werden, also eine zu geringe Behandlungsdosis zu erhalten. "Ziemlich sicher war das ein Grund für die schlechten Prognosen für US-amerikanische Dialysepatienten."

Allein das machte schon eine Korrektur der Formel notwendig - die Schneditz mit seinem Kollegen John Daugirdas aus Chicago schließlich vorgenommen hat, indem er berücksichtigte, was zuvor unberücksichtigt geblieben war: Soll die Formel, mit der die Dialysedosis in Relation zu Faktoren wie Zeit und Maschinenleistung gesetzt wird, brauchbar sein, müssen in ihr auch die Kompartimenteffekte verarbeitet werden. Diese lassen sich aus physiologischen Überlegungen für die Patientenpopulation so zusammenfassen, "dass der Übertritt von Stoffwechselprodukten vom Muskelkompartiment in das zentrale Kompartiment im ruhenden Patienten mit einer charakteristischen Zeit von 36 Minuten (0,6 Stunden) erfolgt". Gerade der Faktor t, an dem am liebsten gedreht wurde, ist also nicht beliebig veränderbar, denn für jede verschriebene Behandlung muss in Abhängigkeit von der Behandlungsgeschwindigkeit beziehungsweise Effizienz (K/ V) die veranschlagte Dosis - Standard ist 1,2 - um den Wert von 0,6 mal K/V, also proportional zur Geschwindigkeit, erhöht werden. Eine Erhöhung der Dosis bedingt dann aber auch eine Erhöhung der Behandlungsdauer über das ursprünglich verschriebene Maß hinaus.

Bemerkenswert ist, dass die notwendige Erhöhung der Dosis umso größer ausfällt, je schneller dialysiert wird, und bei Hochgeschwindigkeitsdialysen daher besonders ins Gewicht fällt. Mit der neuen Formel lässt sich exakt berechnen, welche Faktoren wie eingesetzt werden müssen, wenn es eine bestimmte Dosis zu erreichen gilt. Allerdings hat diese Exaktheit ihre Grenzen: "Man muss freilich überprüfen, ob die verabreichte Dialysedosis richtig war." Schließlich fließen in die Formel ja auch Schätzwerte ein, etwa bezüglich der Größe oder des Umfangs der Kompartimente oder der tatsächlich erbrachten Clearance-Leistung der Dialysemaschine. Die "Zieldosis", mit der in der Formel gearbeitet wird und die den Ausgangswert darstellt, von dem aus die Dauer der Dialyse berechnet wird, kann deshalb von der tatsächlichen Dosis deutlich abweichen. Daher wird an bestimmten Tagen vor der Dialyse eine Harnstoffmessung vorgenommen und danach ebenso. Aus diesen Werten kann die tatsächlich verabreichte Dosis ermittelt werden. Wurde das gewünschte Ziel nicht erreicht, "muss eine Ursachenanalyse betrieben werden". Nicht nur die Schätzwerte, auch technische Aspekte der Dialyse müssen dann überprüft werden. "Denn es könnte ja sein, dass es zu einer Rezirkulation des Blutes gekommen ist." Das heißt, das schon gereinigte Blut könnte aufgrund der für die Dialyse typischen Besonderheiten an der Eintrittsstelle in den Körper gleich wieder mit dem dort auch austretenden Blut erneut in den Dialysator gelangt sein, ohne vorher den Körper passiert zu haben. Von Dialyse zu Dialyse kann man sich so der optimalen Dosierung annähern. Zum Wohle der Patienten. (Christian Eigner/DER STANDARD, Print-Ausgabe, 14./15. 5. 2005)

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