内科学 第10版 「血液解析・血液浄化法」の解説
血液解析・血液浄化法(腎・尿路系の疾患の治療)
血液浄化法とは，種々の疾患により惹起された体内代謝産物の過剰蓄積の是正，あるいは疾患病因物質の除去のために，拡散，限外濾過などの膜分離，吸着，遠心分離などの原理を応用した，透析，濾過，吸着，血漿交換などの体外循環技術を用いる治療法を指す（表11-1-23）．種々の血液浄化療法により除去可能な分子レベルや効率が異なっており，疾患の病因関連物質の性質に応じて治療法が選択される（図11-1-28）．末期腎不全に対する血液浄化療法として，血液透析，血液濾過，血液濾過透析，そして，生体腹膜を利用する腹膜透析が行われている．多臓器不全などに対する急性血液浄化療法には，持続式血液透析（濾過），血液吸着，血漿交換などがある．現在，血液浄化療法は腎代替療法にとどまらず，薬物中毒，肝臓，消化管，膠原病，血液，皮膚科領域など広範な疾患群を対象とする治療法として用いられている．
a.原理
血液浄化法の中心である膜分離による拡散と限外濾過の基本的原理を示す．
1）拡散：
濃度の異なる2つの溶液を半透膜で仕切り放置すると，溶質は濃度勾配の高い方から低い方へ（拡散），溶媒は濃度勾配の低い方から高い方へ（浸透）移動し，2つの溶液濃度は均一になっていく．一方，膜を通過することのできない大分子が存在するとそれを含む溶質側に溶媒が移動し液面を上昇させやがて停止する．この静水位圧が浸透圧で，このような半透膜を用いた溶質の分離を透析という．本法は小分子物質の除去効率にすぐれる．
2）限外濾過：
濃度の等しい溶液が膜で隔てられているとき，一方の溶液に陽圧をかける，または他方の溶液に陰圧をかけた場合，圧格差が推進力となり，相対的に陽圧となっている側では，その溶液の一部が他方に移動する．この現象を濾過という．血液透析や濾過法では限外濾過とよばれる．限外濾過では，大部分の血漿蛋白成分の透過は阻止されている一方，血漿水成分の透過は保持されている．拡散原理では移動しにくい中～大分子物質の除去に適している．
b.末期腎不全に対する血液浄化療法
末期腎不全患者に対して行われる血液透析と腹膜透析は，いずれも維持透析療法として確立されている治療法である．維持血液透析療法は，1960年にScribnerが，外シャントを考案し長期連用を可能としたことで確立された．維持療法としての腹膜透析は，1976年に北米のMoncrief，Popovichによって提案されたことが始まりである．わが国では，血液透析が1970年，腹膜透析が1983年に保険収載され，現在に至っている．
2つの治療法には多くの面で違いがあり，それぞれの利点，問題点を踏まえて治療法を選択する必要がある（表11-1-24）．わが国の末期腎不全透析患者数は2011年末で304592人確認されているが，このなかで血液透析は96.8％であるのに対し，腹膜透析は3.2％である．
透析療法のおもな役割は，体内に蓄積した老廃物の除去，水・電解質，酸・塩基平衡異常の是正であるが，その除去量は正常腎臓のそれを代償できるものではなく，また，濾過機能以外の腎臓機能である，アミノ酸やグルコースなどの再吸収機能，エリスロポエチンや活性型ビタミンDなどの各種ホルモン産生機能は，透析療法にはない．
c.透析導入基準
1）慢性腎不全：
尿毒症症状の是正が保存的治療では困難と判断されるときに透析治療が導入される．1991年に提示された厚生省研究班の導入基準案では，臨床症状，血清クレアチニン値（クレアチニンクリアランス），日常生活障害度がそれぞれ点数化され，一定の基準を満たした例での導入を推奨している．さらに，高齢者や血管合併症例でより早期に導入される配慮がされている．当時と比べて現在の透析患者は高齢化が進んでおり（2011年の新規導入患者数38392人，平均年齢67.8歳，75歳以上の比率35.9％），さらに新規導入患者の基礎疾患も慢性糸球体腎炎にかわって糖尿病性腎症が第一位を占めるようになった．筋肉量を反映する血清クレアチニンを基準にした腎機能評価についても見直しが行われている．このような背景のもと，2012年現在，国内で新たな導入基準の策定がすすめられている．
尿毒症症状が顕性化する以前に早期に治療を開始するのを早期導入という．尿毒症の程度が比較的軽度な段階で透析を始めるため，医学的な利点があることが期待されていた．しかし最近の検討では，糸球体濾過量10〜14 mL/分/1.73 m2で導入した群と5～7 mL/分/1.73 m2群との比較では患者生命予後に違いはなく，早期導入の医学的利点は確認されていない．重要な点は，尿毒症症状が顕性化したときには速やかに維持透析を開始すること，そして，それを可能とするために，ブラッドアクセスや腹膜カテーテルの留置を計画的に実施することとされる.
2）急性腎不全：
急性腎不全では，無尿・乏尿，高血清尿素窒素（＞60 mg/dL），高カリウム血症（＞5.5～6.5 mEq/L），高度のアシドーシス（＜15 mEq/L），肺水腫や中枢神経系症状などの臨床症状がある場合に適応となり，水電解質の是正をすることにより体内環境を整える．
d.血液透析療法
ⅰ）透析方法
血液透析療法の基本的なシステムは，ブラッドアクセスに専用の針を穿刺し，そこから導いた血液を透析器（ダイアライザー）に送り，それを再び体に戻すものである（図11-1-29A）．ダイアライザー内で，人工膜を介して血液と透析液との間で溶質の拡散・濾過が行われる（図11-1-29B）．水の除去は，透析液流出側を陰圧にすることにより限外濾過にて行う．日本国内の標準的な慢性維持透析療法は，血液流量200 mL/分，透析液流量500 mL/分，治療時間は4時間程度であり，これを1週間に隔日3回行う（例：月，水，金）．使用する透析液は1回の治療で120 Lをこえる．しかし，このような治療を行っても，正常の腎臓による濾過処理量には及ばない．そのため，より長時間の透析，溶質除去効率の高い透析膜の使用などが行われる．欧米では，夜間の睡眠時間帯での透析や，短時間の連日透析も実践されており，臨床上の利点が報告されている．
1）ブラッドアクセス：
維持透析が必要な例に対しては，内シャントとよばれる動静脈瘻が作成される．利き腕と反対側の橈骨動脈と橈側皮静脈を吻合する例が多い．人工血管留置や自家静脈移植による内シャント作成，直接動脈穿刺のために上腕あるいは大腿動脈などを皮下直下まで挙上する方法も行われている．短期間に限り血液浄化療法が行われるような場合は一時的に大腿静脈などの比較的太い静脈にカテーテル留置を行い使用する．
2）血液透析液：
血液透析を行うためには，ある一定以上の水質基準を満たす大量の水が必要になる．その原水として水道水が利用され，フィルターを通して不純物，エンドトキシンを除去し，最終的に透析液の希釈用水が作成される．透析液はこれに透析原液または透析粉末を混合して作成される（組成：表11-1-25）．腎不全患者では通常高カリウム血症，高マグネシウム血症が認められるため，透析液中のK，Mg濃度は正常血清濃度より低めに調整されている．血中Ca，炭酸水素は腎不全患者では不足している．血中イオン化Ca濃度は2.1～2.5 mEq/Lであり，透析液はこれよりやや高めの濃度に調整されている．アルカリ化薬は，炭酸水素は透析液中のCa，Mgと結合し沈殿を起こすため，使用直前に混合することにより沈殿を防いでいる．
3）透析器（ダイアライザー）：
透析器では半透膜を介して血液と透析液の間で拡散，限外濾過で物質の移動が起こる．種々の代謝産物（尿酸，尿素，クレアチニン，グアニジノ化合物などの窒素化合物やリン酸，硫酸，有機酸などの酸）などは透析膜を介して透析液側に拡散により移動する．電解質の過不足も拡散により是正される．水は限外濾過により血液側から透析液側に移動する．現在，使用されている透析器のほとんどは中空糸型である．透析膜は合成高分子系膜（ポリアクリロニトリル，ポリメチルメトアクリル酸，ポリスルホンなど）が使用される頻度が高い．拡散による溶質移動は，物質の濃度と分子量により規定される．代表的な小分子物質である尿素は迅速に透析液側に拡散する．このため，尿素は透析の基本的効率を示す指標となる．一方，中分子物質（500～30000 Da）は緩徐に移動するため，拡散による除去効率は小分子に比べて劣る．膜孔が大きいハイフラックス膜の透析器を用いることで中分子領域の除去効率を増加させることができるが，一方で，アルブミンなどの有益な蛋白成分も透析により喪失する傾向がある．
4）抗凝固薬：
通常体外循環を行う際には血液凝固予防のためにヘパリンが使用される．周術期や出血性病変を伴うときなどには低分子量ヘパリンや，メシル酸ナファモスタットが使用される．
ii）血液透析療法の種類
血液透析：
血液透析は尿素，クレアチニンなどの小分子物質の除去に有用である．
2）血液濾過：
血液濾過は対流の原理を用いて半透膜を介して濾過圧をかけ溶媒溶質を移動させ除去する方法である．HDでは除去しにくいβ2-ミクログロブリンなど中～大分子の病因関連物質の除去能が高い．透析アミロイドーシス症例，透析中の血圧低下を引き起こしてしまう症例などに対して施行される．濾過により大量の水が喪失されるため，置換液の補充が必要となる．
3）血液濾過透析：
血液透析と血液濾過の長所を生かして短所を補う方法で，比較的小分子から大分子領域の物質の除去が可能である．血液浸透圧変化が少ないので循環器系への負荷が少ないとされており，急性血液浄化でも多く利用される．
ⅲ）血液透析療法のおもな合併症
栓：
カテーテル挿入部位，回路接続部位からの空気の混入が原因となる．これを回避するため透析回路内に防止装置，警告装置が装備されている．
2）出血：
カテーテル挿入部位，回路接続部位の離脱による機械的な出血，あるいは，出血性病変が存在する例や，抗血小板薬を内服中の例などでは，透析中の全身的なヘパリンの使用により出血の危険が高まる．
3）不均衡症候群（disequilibrium syndrome）：
血液透析は比較的短時間で水溶質除去を行うため，生体は急激な変化にさらされる．それにより惹起される代表的な症状が，不均衡症候群である．血液-脳関門は物質の通過が遅いため，透析施行中に脳の浸透圧が血中より高くなるのが原因である．
e.腹膜透析（peritoneal dialysis：PD）
ⅰ）透析方法
PDの透析システムは，PD専用のカテーテル（Tenckhoffカテーテル）を通して，腹腔内にバッグに入った透析液を注入，それを一定時間停滞させた後，空のバッグに破棄するものである（図11-1-30）．カテーテルは腹壁で固定されており，その尖端はDouglas窩近傍に留置されている．腹膜毛細血管と透析液の間の拡散により溶質が移動し，透析液の高浸透圧作用による限外濾過にて水が透析液側に除去される．PDでは血液透析よりも拡散する物質の分子量に幅があるが除去効率は低い．最も一般的なPDは，連続的携行式腹膜透析（continuous ambulatory PD：CAPD）である．成人の場合，1回につき1.5～2 Lの腹膜透析液を約4～6時間停滞させる．これを1クールとして1日2〜4回行う．停滞中はバッグをカテーテルから切り離すことができるため，その間日常生活上の制限は少ない．その他，自動腹膜灌流装置を使用して夜間就寝中に液交換を行う方法もある． 腹膜透析による除水量は，透析液浸透圧による限外濾過，腹腔リンパ管からの透析液の持続的吸収によって規定される．浸透圧剤であるブドウ糖は腹腔内から生体側に持続的に吸収されていくため，透析液の停滞時間の延長とともに透析液浸透圧は低下し，これに伴い単位時間あたりの除水量は低下する．一方，リンパ管から透析液はほぼ一定の割合で吸収されるとされる．このバランスの中で除水量が最大となるのが3～5時間目である．一方，小分子である尿素の拡散による透析液側への移動は4～5時間でプラトーとなる．以上から，透析液の停滞時間を4～6時間を目安としている．一方，澱粉浸透圧物質であるイコデキストリン液も使用されている．この場合は，10～12時間まで持続的に除水効果がある．
ⅱ）腹膜透析液
腹膜透析液（表11-1-26）には高濃度ブドウ糖が含有され，透析液は血漿より高浸透圧となっている．この浸透圧較差による限外濾過作用で体液を腹腔側に除去する．ブドウ糖濃度が高い透析液での除水量が大きい．カリウムを含有しないため摂取量が少ないと低カリウム血症が認められることがある．ナトリウムは正常血清値より低めに設定されているが，これは，ナトリウム篩効果とよばれる水に比してナトリウム移送が低い現象に対応するためである．
ブドウ糖透析液の問題として，透析液の加熱滅菌処理の過程で発生するブドウ糖分解産物による腹膜障害作用があった．この対策として，透析バッグを隔壁で分画してブドウ糖成分と非ブドウ糖成分を分離して処理することで，毒性分解物を低減，さらに透析液の中性化が得られるようになった．現在，わが国ではこの中性化透析液が標準透析液として使用されている．本液により，臨床的には，腹膜炎頻度の減少が確認されており，腹膜組織の保護効果も期待されている．
ⅲ）腹膜透析の合併症
腹腔内に多量の液体を貯留することによる物理的刺激のため，腰痛，食欲不振，鼠径ヘルニア，胸腔内への透析液の移行などを呈することがある．以下，PDに特有の合併症・問題点を示す．
1）カテーテル関連感染症：
出口部感染，皮下トンネル感染，腹膜炎がある．腹膜炎は，デバイスの改良により減少しているが，現在でも重要なPD離脱原因の1つである．腹膜炎は，排液の混濁，腹痛で発症する．最多の原因は，バッグ交換時の不適切な操作に伴う細菌汚染であり，起炎菌は表皮ブドウ球菌，黄色ブドウ球菌などが多い．適切な抗菌薬治療にて，カテーテルの抜去をしなくても完治する例が多い．一方，皮下トンネル感染，腸管憩室炎，腹腔内炎症の波及では，カテーテルの抜去が必要となる場合もある．
2）腹膜機能低下（腹膜劣化）：
生体膜を利用するPDでは，長期施行例のなかには，除水不全を呈するなどの腹膜機能低下をきたす例が出現する．腹膜透析液の生体非適合性による組織傷害が原因と考えられている．このような例では，血液透析などへの治療法の変更を考慮する必要が生じる．
3）被囊性腹膜硬化症（encapsulating peritoneal sclerosis：EPS）
PDの最も重篤な合併症であり，腹膜の広範な癒着によるイレウスが主たる症状である．EPSは，難治性腹膜炎や腹膜機能不全を認める患者で発症リスクが高まるとされる．発症初期でのステロイド治療が有効と報告されており，難治例には癒着剥離術も行われている．
ⅲ）末期腎不全の腎代替療法における腹膜透析の位置づけ
日本透析医学会から「腹膜透析ガイドライン」が提示されている．このなかで，腹膜透析は末期腎不全医療における初期治療として位置づけられている．その理由として，在宅医療である腹膜透析は社会・家庭復帰面で社会的な利点があること，患者満足度が高いこと，そして，医学的に残存腎機能の保持にすぐれる点などがあげられている．しかし，浄化療法としてみた場合は，腹膜透析患者の尿毒素除去は残存する腎臓機能に負う部分が大きい．したがって，腹膜透析単独で安定して腎不全管理を担保できる期間は5年程度が目安ととらえられている．国内では，この対策として，血液透析との併用療法も実施されている．週間で5～6日腹膜透析を行いつつ，血液透析を週に1回実施するやり方である．患者の生活の質，体液管理面で利点があり，現在，国内の腹膜透析患者の約20％程度が併用療法を行っている．
f.長期透析による合併症
1）透析心：
透析患者の心筋肥大は生命予後不良因子である．高血圧，体液過剰，貧血，内シャント，アシドーシス，二次性副甲状腺機能亢進症などが原因であり，重篤な例では，拡張型心筋症様の症状を呈する例もある．
2）二次性副甲状腺機能亢進症：
詳細は腎性骨ジストロフィ【⇨11-1-2）-（5）】を参照されたい．腎不全でカルシウム・リン代謝異常が生じ，これが基本的病因となっている．リン摂取量は透析での除去量を大幅に上回るためリンの食事制限，リン吸着剤投与が必要である．薬物療法として活性型ビタミンD製剤，カルシウム受容体作動薬の投与が有効である．侵襲的治療として副甲状腺摘出術が行われる．
3）透析アミロイドーシス（dialysis amyloidosis）
β2-ミクログロブリンが原因物質とされ，手根管症候群，破壊性脊椎関節症などを起こす．血液透析濾過療法や，わが国で開発されたβ2-ミクログロブリン吸着療法が有効とされる．
g.その他の血液浄化法
1）持続的腎補助療法：
おもに救急集中治療領域で施行される血液浄化法である．集中治療管理の必要な重症患者では循環動態，体液恒常性に与える影響を最小限に抑えたいという観点から，より緩徐で効率のよい血液浄化が求められる．その際，持続的に緩徐に水，溶質を除去する持続的血液濾過，持続的血液濾過透析（continuous HDF：CHDF）が施行される．多臓器不全ではサイトカインなど種々の液性因子が臓器不全の発症原因の1つと考えられており，CHDFは液性因子の除去も可能としている．さらに，持続的に十分な輸液スペースを確保できる利点もある．
2）吸着療法：
血液または血漿を吸着剤と接触させることにより病因関連物質を選択的に除去する方法である．歴史的には当初活性炭を用いた非特異的な吸着カラムが開発され薬物中毒や肝不全などの治療に用いられた．その後，静電結合や親水性・疎水性などの物理的親和性を利用した吸着剤，免疫複合体や自己抗体をはじめとする病因関連物質を特異的に除去する免疫吸着療法が開発された．カラム内に直接血液を灌流させる直接血液吸着，血漿分離機で分離した血漿を灌流させる血漿吸着療法がある．前者はグラム陰性桿菌による敗血症性ショックやエンドトキシン血症に対するエンドトキシン吸着，透析アミロイドーシスに対するβ2-ミクログロブリン吸着で臨床応用されている．
3）血漿交換：
血液から血漿のみを分離除去し，新鮮凍結血漿や5％アルブミン添加電解質液で置換する．非特異的に病因関連物質を除去し正常血漿に含有される有用と考えられる物質を補充できる利点があるが，感染，コストの面が欠点で，分画血漿交換として二重濾過血漿交換や血漿冷却濾過法，血漿吸着が開発された．
4）血球除去療法：
顆粒球，単球を選択的に除去するものである．［中山昌明］
■文献
川口良人，和田孝雄：透析導入のガイドラインの策定と追跡調査に関する研究．平成4年度厚生科学研究腎不全医療研究事業研究報告書（三村信英編），pp156-164, 1993.
日本透析医学会統計調査委員会：わが国の慢性透析療法の現況（2010年12月31日現在）．透析会誌，45（1）：1-47, 2012.
透析療法合同専門委員会：血液浄化療法ハンドブック．協同医書出版社，東京，2004.
2009年版 腹膜透析ガイドライン．透析会誌，42（4）：285-315, 2009.
出典 内科学 第10版内科学 第10版について 情報