Fig. 1: Sistema de hemodiálisis. La máquina de diálisis o sistema de hemodiálisis es un equipo médico que tiene por función remplazar la actividad fisiológica principal de los riñones en pacientes que sufren de insuficiencia renal. En el proceso de hemodiálisis, la sangre del paciente se pone en contacto con una membrana semipermeable a través de la cual se lleva a cabo el proceso de difusión. En el lado opuesto de la membrana, circula un líquido llamado dializado, que tiene una composición química controlada. Esta diferencia de concentración entre la sangre y el dializado permite que las sustancias no deseadas, como urea, creatinina, potasio y otros productos de desecho, se difundan desde la sangre hacia el dializado.

El primer aparato para dializar fue diseñado por Abel, Rowntree y Turner, del laboratorio farmacológico de Johns Hopkins Medical School en Baltimore, 1913. Los dializadores (tubos de membranas semipermeables) que probaron en animales estaban hechos de Colodión, una solución de nitrocelulosa en una mezcla de éter y alcohol. Para que la sangre no se coagulara usaban Hirudina, que se encuentra naturalmente en la saliva de las sanguijuelas.

Se le da crédito al Doctor Georg Haas por practicar la primera hemodiálisis en humanos, en Alemania, 1924. El dializador era similar al de Abel, Rowntree y Turner. También uso tubos con membranas de Colodión y uso la Hirudina como anticoagulante. Debido a que la Hirudina en esos años no estaba bien purificada, surgieron muchas complicaciones en sus experimentos por reacciones alérgicas. Cuando la heparina logro ser aislada y comercializada para investigaciones en 1923, Haas la utilizo como anticoagulante en sus últimos experimentos.

Fig. 2: George Haas realizando la primera diálisis a un humano en la Universidad de Giesen, Alemania.

Para realizar un tratamiento de hemodiálisis es necesario extraer la sangre del cuerpo del paciente por medio de tubos estériles (líneas venosas), hacerla circular hacia un filtro de diálisis o dializador y regresarla al paciente. Este proceso se lleva a cabo en forma continua en cada sesión de hemodiálisis, durante la cual la sangre del paciente se libera paulatinamente de las sustancias tóxicas acumuladas a consecuencia de su falla renal. La máquina de hemodiálisis cuenta con tecnología que hace uso de los principios físicos de difusión, convección y presión osmótica.

El tiempo de duración de cada sesión de hemodiálisis es de 4 horas aproximadamente y la frecuencia es de tres sesiones por semana. Estos parámetros pueden variar de acuerdo al criterio del médico tratante.

El principio de difusión se utiliza para eliminar las toxinas y productos de desecho del torrente sanguíneo del paciente. La sangre del paciente se expone a una membrana semipermeable en el dializador. A través de esta membrana, las partículas no deseadas, como urea y creatinina, se mueven desde el lado de alta concentración en la sangre hacia el lado de baja concentración en el fluido de diálisis. Esto simula el proceso natural de filtración que realiza el riñón, pero de manera externa.

La convección en la hemodiálisis se utiliza para eliminar moléculas más grandes y sustancias tóxicas que no se eliminan a través de la difusión. Durante la hemodiálisis, se aplica una fuerza de convección al forzar la sangre a pasar a través de una membrana semipermeable con la ayuda de una bomba de sangre. Esta acción permite que el agua y las sustancias disueltas se muevan a través de la membrana hacia el lado del fluido de diálisis. Como resultado, las toxinas y sustancias más grandes son “lavadas” del torrente sanguíneo.

La presión osmótica se utiliza para eliminar el exceso de agua del cuerpo del paciente durante la hemodiálisis. Se crea una diferencia de concentración de solutos entre la sangre y el fluido de diálisis, lo que genera una presión osmótica. Esta presión osmótica impulsa el movimiento del agua a través de la membrana semipermeable desde el lado de alta concentración en el torrente sanguíneo hacia el lado de baja concentración en el fluido de diálisis.

Todo el proceso de diálisis es controlado por el sistema de hemodiálisis que cuenta con tres componentes principales:

• Circuito sanguíneo extracorpóreo
• Circuito de dializante
• Dializador

En este circuito, se extrae del paciente una porción de su sangre que se hace pasar por un circuito estéril a través del dializador, para después reintegrarla al paciente. Con el fin de lograr un acceso sanguíneo con flujos adecuados para llevar a cabo el tratamiento, se realiza al paciente una operación que se denomina “acceso vascular” que permite conectar el sistema circulatorio con la máquina.

Para crear el acceso vascular, se construye una fístula arteriovenosa (AV), uniendo quirúrgicamente la arteria periférica principal comúnmente la arteria radial de la muñeca con la vena adyacente. Esta fístula debe manejar un flujo de sangre dentro del rango de 400 ml/min y 1000 ml/min.

El circuito sanguíneo consiste en:

• Monitores de presión (arterial pre-bomba y venosa posdializador).
• Tubos sanguíneos.
• Bomba de heparina.
• Bomba de sangre.
• Detector de aire.
• Pinzas.

Fig. 2: Circuito sanguíneo extracorpóreo.

Este componente monitoriza la presión entre el acceso sanguíneo y la bomba de sangre. La señal del transductor de presión se amplifica y convertida en una señal eléctrica. La lectura de presión normal en este segmento del circuito sanguíneo es negativa (subatmosférica). La presión negativa hace que este segmento sea propenso a la entrada de aire en el torrente sanguíneo. Cuando la presión sale de los parámetros establecidos, se dispara la alarma y se pinza la línea arterial, con lo cual se detiene la bomba sanguínea.

Causas de una alarma de presión arterial baja:

• Disminución de la presión arterial.
• Pliegue del tubo entre la aguja y la bomba de sangre.
• Coágulo (verificar burbujas de aire); y
• Succión de la pared del vaso sanguíneo en la aguja.

Causas de una alarma de presión arterial alta:

• Aumento de la presión arterial del paciente;
• Interrupción del circuito entre el acceso y la bomba;
• Desbloqueo de la línea de infusión de suero; y
• Bomba de sangre que ha desgarrado el segmento de bombeo (verificar fuga de sangre).

La sangre es impulsada por el circuito por acción peristáltica con un flujo en un rango de 200 a 600 mL/min. La bomba posee dos rodillos que comprimen al segmento de bomba forzando la sangre a través del tubo. La bomba se puede operar manualmente en caso de falla de la alimentación eléctrica. La medición de la tasa del flujo sanguíneo (TFS) depende de:

$$TFS (BFR) = RPM \ast \pi\ast r^{2}\ast L $$

Donde r: diámetro interno del tubo y L: longitud del tubo comprimido entre los rodillos.

La hemodiálisis requiere la adición de sustancias anticoagulantes para evitar la formación de trombos que pueden originar la obstrucción parcial o total del dializador o de las ramas, lo que dificultaría la eficacia del tratamiento. En la práctica clínica, el fármaco que se utiliza para controlar la anticoagulación del sistema extracorpóreo es la heparina. La bomba de heparina es comúnmente una bomba de jeringa (un pistón que empuja el émbolo de una jeringa), aunque también existen bombas con rodillos.

Los tubos de sanguíneos están hechos de un material biocompatible y no tóxico. En el mercado se pueden encontrar set de tubos desechables hechos de PVC transparente y no tóxico, libre de DEHP. ¹⁾

Fig. 4: Set de tubos para hemodiálisis marca CellBios®.

Mide la presión existente en la cámara de goteo. Los monitores de presión venosa normalmente leen presiones positivas. Las presiones fuera del rango desencadenan el cierre de la línea de sangre, la detención de la bomba de sangre y la activación de alarmas apropiadas, con el cierre del retorno venoso.

Causas de una alarma de presión venosa baja:

• Interrupción de las conexiones en cualquier punto desde la bomba de sangre hasta la aguja venosa y el acceso; y
• Flujo sanguíneo bajo.

Causas de una alarma de presión venosa alta (la presión venosa alta puede romper la membrana del dializador):

• Pliegue en el tubo de retorno venoso;
• Coágulo en la cámara de goteo venoso; y
• Mal funcionamiento del acceso venoso.

Se encuentra en la línea venosa del circuito, a la altura de la cámara de goteo, en una pinza que abraza la línea venosa y evita el embolismo aéreo al paciente. El detector de aire puede ser una celda fotoeléctrica o un sensor por ultrasonidos. Su activación produce el paro de la bomba, el pinzamiento de la línea venosa y una señal acústica y luminosa.

Puntos de posible entrada de aire:

• Aguja arterial
• Segmento arterial pre-bomba.
• Bolsas y set de infusión vacíos.

Requerimientos de un detector de aire:

• Preferentemente debe ser ultrasónico (detecta cambios en la frecuencia ultrasónica por la

presencia de burbujas de aire).

• Debe responder a la presencia de aire tanto en la sangre como en la solución salina.
• Debe activar la alarma y detener la bomba.
• Debe activar la pinza en la línea venosa, que debe ser capaz de cerrar completamente el tubo para evitar que retorne la sangre al paciente.
• No debe ser hipersensible, para evitar falsa alarma.

Las pinzas de los tubos de sangre deben ser capaces de resistir presiones de hasta 800 mmHg. Deben cerrarse si se rompe el circuito o se pierde la energía eléctrica.

Fig. 5: Pinza de plástico para tubos.

Los dializadores son componentes desechables en donde se lleva a cabo el intercambio de solutos. Estos son de forma cilíndrica constituidos por dos compartimentos, uno está formado internamente por millares de fibras semipermeables huecas microporosas, por donde se hace circular la sangre, mientras que el dializador fluye por fuera de las fibras. El agua y los metabolitos son intercambiados entre la sangre y el líquido dializante por medio de la difusión, osmosis, y ultrafiltración. Fig. 6: Dializador.

Las máquinas actuales utilizan sistemas de paso único que desechan el dializado usado una vez que circula a través del dializador. La entrega segura de dializado implica una regulación cuidadosa de su temperatura, concentración, flujo, presión, así como su adecuada desinfección y/o limpieza. Los componentes y procesos clave de este circuito incluyen:

• Calentador.
• Desgasificador.
• Bomba de concentrado (proporción).
• Monitor del circuito.
• UF (ultrafiltración).
• Desinfección.

Fig. 7: Circuito del dializante.

El calentador aumenta la temperatura del agua entrante (no del dializado) a temperatura corporal y desgasifica el agua fría. También mejora la mezcla con el concentrado de dializado. Los elementos calefactores deben estar hechos de acero inoxidable (no de cobre o aluminio). Los controles internos (preconfigurados) deben limitar el rango de temperatura a 33-39°C. Esta función es monitoreada por el monitor de control de temperatura del dializado en el circuito del dializado.

Evita los problemas causados por la presencia de aire en el agua del líquido de diálisis, ya que el agua al calentarse y cambiar de presión produce burbujas de aire. La presencia de aire en el circuito hidráulico alteraría la medición del flujo del líquido de diálisis y también puede causar la entrada de aire en el dializador, alteraciones en la ultrafiltración y alterar la medición de otros monitores.

La proporción del dializado asegura la correcta mezcla de agua caliente y tratada con uno o más flujos de concentrado de dializado para preparar un dializado con la proporción, temperatura y conductividad correctas dentro de límites fisiológicos específicos. Esto se logra mediante bombas de proporción y los concentrados:

• Sales de ácido clorhídrico de Na, K, Ca, Mg y acetato.
• Bicarbonato: bicarbonato de sodio y cloruro de sodio.

El bicarbonato se prepara fresco, ya que el bicarbonato pre-preparado puede liberar lentamente CO2 en el aire y favorece el crecimiento bacteriano.

Posibles problemas de proporción:

• Filtros obstruidos.
• Concentrado incorrecto.
• Mezcla mala.
• Cristalización en el sistema.

• Monitor de pH: El rango de pH recomendado es de 6.8 a 7.6. No todas las máquinas vienen equipadas con un monitor de pH.
• Monitor de temperatura: Tiene un sensor de temperatura que monitoriza la temperatura cerca del dializador y además tiene un circuito de retroalimentación que permite rápidamente el ajuste de temperatura (± 0,5 °C). Cuando se produce la alarma, automáticamente el líquido se deriva al drenaje.
• Monitor de conductividad: Los iones del líquido de diálisis determinan la conductividad. El sensor de la conductividad consiste en dos electrodos de metal. Entre los dos electrodos es aplicado un voltaje constante. Este voltaje genera un flujo de corriente eléctrica a través del agua y es proporcional a los iones disueltos en esta.

La presión del dializado se monitorea de manera similar a la monitorización de la presión en el circuito sanguíneo. El rango de presión es de -400 a +350 mmHg con una precisión del 10%; los límites de alarma se establecen en ±10% del valor de presión. La presión positiva en el lado del dializado no debe superar la presión del compartimento sanguíneo (riesgo de contaminación sanguínea por dializado no estéril después de la ruptura de la membrana).

La UF se controla mediante el TMP (Transmembrane pressure, presión transmembrana). TMP = PBO - PDO (diferencia de presión en las salidas de sangre y dializado). El TMP se ajusta para lograr la tasa de UF deseada, tan baja como 50 mL/hr. Las máquinas de diálisis volumétrica modernas logran la UF deseada basándose en sistemas de sensores de flujo (entrada y salida) que miden las tasas de flujo pre y post-dializador (la diferencia es la tasa de UF) (Figura 7) o igualando las tasas de flujo de entrada y salida del dializado (una bomba separada está disponible para la UF) (Figura 8). Manteniendo las bombas fuera de secuencia, el dializado continúa fluyendo constantemente.

Fig. 8: Ultrafiltración basada en sensores de flujo.

Fig. 9: Ultrafiltración basada en balance volumétrico.

Permite la detección de fugas de sangre y previene la contaminación del dializado por sangre en el flujo del dializador. El monitor (infrarrojo o fotodetector) tiene una configuración de “flujo continuo” (el sensor está en la parte inferior y, por lo tanto, las burbujas de aire no interfieren). Los glóbulos rojos presentes en el dializado dispersan la luz. El monitor opera buscando la pérdida de transparencia cuando la luz atraviesa la columna de dializado (post-dializador).

Fig. 10: Monitor fuga de sangre.

Todas las partes del circuito del dializado deben estar expuestas al desinfectante. Un tiempo adecuado de desinfección garantiza la muerte de las bacterias. La máquina debe estar en modo bypass durante la desinfección, anulando las alarmas del dializado. El suministro de energía de la bomba de sangre debe estar apagado como medida de seguridad. La línea de dializado efluente debe estar aislada del desagüe con un rompevientos de aire para evitar el reflujo y el sifonamiento. El calor durante la desinfección podría caramelizar la dextrosa, lo que causaría el mal funcionamiento de los detectores de fuga de sangre y la obstrucción de las válvulas.

Los desinfectantes y soluciones de enjuague del dializador incluyen formaldehído, hipoclorito (lejía) y ácido peracético.

Posibles fuentes de contaminación de endotoxinas/bacterianas en el dializado final:

• Agua contaminada.
• Sifonamiento desde el desagüe.
• Espacio muerto en el sistema.
• Desinfección inadecuada.
• Concentrado de bicarbonato (acuoso).

Las alarmas tienen que ser de fácil identificación por el personal de enfermería, para el rápido reconocimiento del origen del problema y su solución.

Alarma en el circuito hemático:

• Detención de la bomba de sangre.
• Activación de las pinzas arterial y venosa.
• Alarmas visual y acústica.

Cuando salta una alarma del circuito hidráulico por conductividad o temperatura errónea, se corta el fluido del líquido en el circuito hidráulico y se desecha el líquido preparado hacia el drenaje sin que pase por el dializador. Además, hay señales luminosas y acústicas. Si salta la alarma de fuga de sangre, además de ponerse el monitor en cortocircuito, se para la bomba y se pinzan las líneas arterial y venosa.