Nefrologie: Článek

Tři kroky k vyšší kvalitě a bezpečnosti dialýzy

redakce Braunovin

1. červen 2008

Těžko najít na mapě světa místo, které by bylo pro léčbu ledvin vhodnější, než je Radeberg - městečko nedaleko Drážďan. Nejenže tu od sedmdesátých let minulého století společnost Saxonia Medical vyrábí dialyzátory, nejdůležitější části „umělých ledvin“, ale navíc se zde již více než sto dvacet let vaří pivo. A to, jak známo, bývalo dříve na předpis lékaře doporučováno jako prevence proti ledvinovým kamenům…

Krok první: precizní výroba dialyzátorů

Hlavním prvkem dialyzátoru je polopropustná (semipermeabilní) membrána, která částečně nahrazuje renální funkci. Při omývání membrány dialyzačním roztokem jsou z krve odstraňovány zplodiny látkové výměny, filtrují se nadbytečné tekutiny a do krve se dodávají potřebné ionty či glukóza z dialyzačního roztoku, jež má podobné složení jako krevní plazma.

Vlákna v délce rovníku

Membrána je tvořena svazkem polysulfonových dutých vláken - kapilár (výrobce Ascalon Gesellschaft für Innovation, Berggieshübel, součást B. Braun Avitum AG). Složitý proces spřádání probíhá na speciálních linkách v několika následujících krocích:

Polysulfon rozpuštěný v dimethylacetamidu, jež dohromady tvoří tzv. spřádací roztok, je protlačován více než tisícem jemných kruhových trysek, v jejichž středech se nacházejí menší trysky určené pro vstřikování precipitačního roztoku. Za ústím trysky vzniká duté porézní vlákno (membrána), které vstupuje do koagulační lázně. Porozitu a ostatní vlastnosti vlákna lze ovlivňovat více než stovkou parametrů - například rychlostí precipitační reakce, teplotou, tlakem nebo přidáním rozpouštědla do precipitačního roztoku.
V koagulační lázni vznikají srážením a chemickou přeměnou pevné stabilní kapiláry.
Poté vlákna putují do „mycí linky“, která je tvořena několika oddělenými lázněmi speciálně upravené - ultračisté - vody. Zde dochází k proplachování kapilár, a tím k odstranění nežádoucích zbytků (např. rozpouštědla) z předchozích chemických reakcí.
Následuje sušení vláken horkým vzduchem - probíhá v šesti oddělených komorách s různými teplotami vzduchu závislými na rychlosti spřádání. Sušicí proces musí být velmi pečlivě řízen. Pokud se totiž vlhká vlákna pohybují příliš rychle, nestačí vzduch pronikat membránou dovnitř a voda naopak vně, a tím může dojít ke znehodnocení kapiláry.
V dalším kroku se vlákna termoplasticky formují v zahřáté komoře, aby došlo k jejich zvlnění. Vlnitá struktura totiž způsobí, že kapiláry nejsou ve svazku paralelně vedle sebe. Tudíž dialyzační roztok během ošetření mnohem lépe proniká ke všem vláknům, tím se zvyšuje účinnost dialyzátoru.
Na závěr jsou tisíce vláken svázány dohromady, svazky obaleny tenkou fólií a nařezány na potřebnou délku. Poté se umístí do vzduchotěsných kontejnerů a přepraví do výrobny dialyzátorů.

Proplachování kapilár v mycí linceSpřádání jedné kapiláry trvá pět až sedm minut a je jí za den vyrobeno více než 40 000 km, což pro zajímavost přibližně odpovídá délce rovníku. Během celého procesu spřádání je neustále sledována kvalita vody v mycích lázních a teplota vzduchu v sušicích komorách. Každé vlákno je kontrolováno mikroskopem, zda má odpovídající průměr, tloušťku stěny a porozitu. Provádí se rovněž například chromatografická kontrola, která potvrdí správné složení používaných směsí.

Základem je dokonalé sušení

Kompletace jednotlivých částí dialyzátorů probíhá v dokonale čistých podmínkách na automatizovaných linkách, s částečnou obsluhou personálu. V první části výroby je svazek polysulfono-vých vláken nejprve umístěn do transparentního polykarboná-tového krytu - „těla“ dialyzátoru, poté je z kapilár odstraněna tenká fólie a celý svazek vycentrován.

Následně jsou tepelnou energií uzavřeny oba konce svazku vláken a následuje odstřeďování trvající několik desítek minut, aby došlo k rovnoměrnému spojení konců kapilár polyuretanovým lepidlem. Jeho úniku během procesu zabraňují pomocné „čepičky“ nasedající na oba konce svazku. Ty jsou poté odstraněny laserem, kterým se provede i druhý řez k zajištění hladkosti povrchu zalitého svazku vláken, aby jimi mohla dobře proudit krev. Následuje vizuální kontrola každého dialyzátoru - pokud polyuretan dostatečně nespojil jednotlivá vlákna, je produkt vyřazen z výrobního procesu. Potom je tělo dialyzátoru uzavřeno polykarbonátovými hlavicemi a na závěr jsou utěsněny čtyři porty umožňující připojení katétrů přivádějících dialyzační roztok a krev.

Všechny dialyzátory jsou na konci výroby podrobeny několika testům - například testu integrity membrány. Zajímavý je způsob sušení, které probíhá ve speciálních zařízeních prostřednictvím mikrovlnného záření. Vzniklé mikrovlny jsou rozptylovány tak, aby rovnoměrně pronikaly do všech částí dialyzátoru. Dokonalé vysušení je rozhodující také pro následný, v medicíně a potravinářském průmyslu nejpoužívanější, sterilizační proces gama zářením.

Před třemi lety se oba závody - Saxonia Medical a Ascalon - staly dceřinými společnostmi koncernu B. Braun, který tak zahájil skutečně vlastní výrobu dialyzátorů. Těch se brzy v Radebergu ročně zkompletuje více než deset milionů.

Krok druhý: dialyzační monitory šité na míru

Přesuneme-li se z Radebergu po dálnici 398 km západně do Melsungenu ve středu Německa, ocitneme se v hlavním sídle koncernu B. Braun. Kromě nové impozantní budovy, kde se nachází vedení společnosti, je zde několik rozsáhlých výrobních hal - určených mimo jiné pro montáž dialyzačních monitorů divize B. Braun Avitum.

Dialyzační monitor je „mozkem“ celé procedury, protože zajišťuje průběžné míchání dialyzačního roztoku z ultračisté vody a dialyzačního koncentrátu, dále pumpou pohání krev, ohřívá na správnou teplotu substituční tekutinu a kontroluje průběh dialýzy i stav pacienta monitorací krevního tlaku a pulsu.

Do Afriky i do USA

Koncern B. Braun zajišťuje pro své dialyzační monitory vlastní strojní a elektrotechnickou výrobu. Špičkové CNC (Computer Numerical Control) stroje zpracovávají technologicky nejvyspělejší kovové materiály a vytvářejí různé komponenty potřebné pro konstrukci dialyzačních monitorů. Pro povrchové úpravy daných součástí je využíváno tzv. práškového lakování, které je nejen kvalitní, ale především ekologické (např. neobsahuje těkavé látky škodlivé pro lidský organismus i životní prostředí, při aplikaci vzniká minimum odpadního množství barev). Ve výrobní hale je navíc využíván uzavřený cirkulační okruh vzduchu i vody, takže do okolního prostředí neunikají žádné škodlivé látky.

Osazování a pájení desek tištěných spojů probíhá na dvou speciálních automatických linkách. Všechny tištěné spoje projdou výstupní optickou kontrolou a poté jsou jednotlivé součástky podrobeny elektrickým testům.

Vlastní kompletace dialyzačních monitorů probíhá v mnoha krocích. Podstatné je, že každý přístroj je konstruován na míru dle požadavků zákazníka podobně jako automobily prémiových tříd. V současné době existuje více než pětatřicet různých konfigurací, které putují do mnoha států - od České republiky přes Rusko, Indii, Spojené státy americké až po Jižní Afriku. Ročně se v Melsungenu vyrobí okolo 10 000 monitorů pro hemodialýzu.

Několikadenní testování

Každý dialyzační monitor je podroben speciálnímu zátěžovému testu (stress test), který trvá čtyřicet hodin. Cílem je včas detekovat případné poruchy přístroje. Při kontinuálním zatěžování jsou sledovány veškeré funkce systému a odolnost proti vodě při měnících se teplotách v rozmezí od 37 do 90 °C. Rovněž je v tříhodinových cyklech simulován průběh léčby a dezinfekce přístroje.

Pokud je vše v pořádku, jsou podle požadavků automaticky zkalibrovány všechny senzory (tlaku, teploty, vodivosti) přístroje. Poté je každý monitor znovu podroben závěrečnému testování. V průběhu dvou až tří dnů (dle nastavení přístroje) technici sledují veškeré funkce přístroje, různá měření a varianty léčebného procesu. Rovněž je testována elektrická bezpečnost - za podmínek odpovídajících dialyzačnímu ošetření.

Výsledky provedených testů jsou zaznamenány do kompletní dokumentace dialyzačního monitoru a podepsány techniky zodpovědnými za konkrétní kontrolu. Dokumentace obsahuje mimo jiné také seznam všech komponentů, ze kterých se přístroj skládá. V případě poruchy lze tedy zpětně dohledat „historii“ jednotlivých částí a zjistit její příčinu.

Na závěr probíhá ještě kontrola, zda byly provedeny všechny testy. Dokumentaci přístroje tedy podepisují vždy dva zodpovědní lidé - tomu se říká tzv. princip čtyř očí (four eyes principle) - což zajišťuje kvalitu a bezpečnost všech dialyzačních monitorů.

Krok třetí: dokonalá úprava a rozvod vody

Pacienti s chronickým selháním ledvin jsou ročně vystaveni kontaktu přibližně s 20 000 litry dialyzačního roztoku, který je od krve oddělen pouze semipermeabilní membránou. V případě hemodiafiltrace s použitím high-fluxových dialyzátorů dochází dokonce i k přímému přechodu dialyzačního roztoku a infúzi substitučního roztoku do krve pacienta.

Dokonalý systém úpravy pitné vody z vodovodního řadu do podoby dialyzačního či substitučního roztoku je proto nezbytným předpokladem bezpečnosti a kvality poskytované léčby. Systémy pro přípravu a rozvod vody byly na dialyzačních střediscích v ČR instalovány už v devadesátých letech minulého století. Nedokázaly ale zajistit požadovanou kvalitu úpravy, a především rozvodu vody a s tím spojené snížení rizik vzniku chronického zánětlivého procesu a nákladů na komplexní terapii pacientů.

V současné době je zřejmé, že technologie vlastní úpravy vody je spolehlivě vyřešena a při pravidelné kontrole vstupní vody je velmi účinná, efektivní a bezpečná. Skládá se ze tří hlavních fází:

předfiltrace - pískový filtr zbavuje vodu mechanických nečistot, filtr s aktivním uhlím odvádí chemické nečistoty;
změkčení - nežádoucí ionty chloru, vápníku a hořčíku jsou nahrazovány ionty dobře rozpustných solí sodíku;
vlastní čištění pomocí reverzní osmózy - představuje filtraci vody tlakem proti osmotickému gradientu přes polopropustnou membránu s póry o molekulární velikosti, jež selektivně zadržuje molekuly větší,
než je molekula vody. Výsledkem je vysoce čistá voda, bez přítomnosti iontů a minerálů. Účinnost reverzní osmózy je 98 až 99 procent, tudíž ve všech systémech obsahujících vodu dochází ke vzniku biofilmu, který musí být zničen dezinfekcí.

Dezinfekce horkým roztokem

V dialyzačních střediscích však není dokonale vyřešena technologie vlastního rozvodu permeátu k dialyzačním monitorům. Abychom dosáhli požadované bezpečnosti a kvality, musíme zcela eliminovat vznik biofilmu v rozvodu vody, vyvarovat se používání chemické dezinfekce a vytvořit rozvod a připojení bez mrtvého prostoru (death-free-space).

Řešením je systémový koncept zaručující specifickou a dlouhodobě úspěšnou prevenci vzniku biofilmu, který představuje studiemi ověřená kombinace dezinfekce horkou vodou a nepřetržitá ultrafiltrace permeátu v průběhu dialýzy s navazujícími pyrogenními filtry pro přípravu substituční tekutiny pro hemodiafiltraci on-line.

Principem procesu je opakovaný proplach okruhu, včetně přípojného vedení permeátu a vlastních dialyzačních monitorů horkým roztokem. Jedná se o tzv. tyndalizaci neboli přerušované zahřívání tekutin s cílem zničit spory mikroorganismů opakovaným ohříváním (dvakrát až čtyřikrát) při teplotách v rozmezí 70 až 110 °C. Základní myšlenkou je, aby všechny endospory mikroorganismů, které odolají prvnímu zahřátí, mohly být zničeny ve vegetativní formě v průběhu působení dalšího ohřevu. Pokud je daná metoda použita u nově spouštěného systému, kompletně se zamezí vzniku biofilmu.

Systémy horké dezinfekce na principu tyndalizace jsou vyvinuty nejen pro velké reverzní osmózy v dialyzačních střediscích, ale rovněž pro mobilní reverzní osmózy určené k provedení hemodialýzy nebo hemodiafiltrace u lůžka pacienta v podmínkách intenzivní péče. Právě dokonalá čistota produkovaného permeátu je rozhodující jak u pacientů v chronickém dialyzačním programu díky dlouhodobému snížení systémové zánětlivé odpovědi, tak i u nemocných v kritickém stavu, u nichž je jakákoli další komplikace významným faktorem morbidity i mortality.

Ultračistá voda v ČR

První zařízení pro dezinfekci horkým roztokem a pro permanentní ultrafiltraci umožňující proplach okruhu, přípojného vedení permeátu i dialyzačních monitorů bylo v ČR instalováno v roce 2005 v dialyzačním středisku B. Braun Avitum v pražské Fakultní nemocnici Na Bulovce. Zde se již více než dva roky daří bez problémů splňovat přísné evropské požadavky pro úpravu a rozvod ultračisté vody. Na základě této zkušenosti i výsledků studií byly a jsou nahrazovány systémy rozvodu reverzní osmózy
na všech střediscích B. Braun Avitum v České a Slovenské republice. Od prosince loňského roku je systém instalován i mimo firemní pracoviště v dialyzačním středisku Masarykovy městské nemocnice v Jilemnici.

převzato z Nefrologického speciálu týdeníku
Medical tribune, 7/2008