CRRT Protocol Continuous Renal Replacement Therapy 台大外科部 護理師 蔡壁如

Outline History Indication CRRT Method Ultrafiltration rates Choice of replacement fluid Set-up protocol

History 1861 Thomas Graham, etc. use a semi-permeable membrane to diffuse urea 1924 George Haas dialyse a patient during 15 minutes 1927 Heparin,an anticoagulant, is available 1937 Production of cellophane for filters 1943 Willem Kolff makes a rotating drum dialyser 1970 First artificial membrane 1975-1985 Development of new techniques, i.e. adsorption, plasma exchange, filtration … L ’Histoire de l ’hémodialyse commence avec la découverte par Thomas Graham (1805-1869), professeur de chimie écossais, qui utilisa en 1861 une membrane végétale semi-imperméable pour séparer l ’urée de l ’urine par diffusion. En 1913 John Abel (1857-1938) et ses collègues testent le premier rein artificiel sur des chiens. L ’hirudine (anticoagulant extrait de glandes salivaires de la sangsue) est encore trop toxique pour une utilisation sur les humains. C ’est en 1924 que Georg Haas (1886-1971) utilise sa version de l ’appareil d ’Abel pour dialyser un patient en Allemagne pendant 15 minutes. L ’héparine, anticoagulant physiologique, disponible dès 1927 et la cellophane dès 1937 pour la réalisation de membrane semi-perméable sont des percées technologiques permettant de réaliser des dialyses efficaces c’est à dire avec une bonne épuration et sans risque de coagulation. En 1943 le hollandais Willem Kolff expérimente son tambour à dialyse équipé d ’une membrane cellophane constituée par du tube, utilisé comme peau à saucisses, immergé dans une solution de 100 litres de dialysat. Kolff traita 15 patients de 1943 à 1944 dont un seul survivra par déblocage de l’urètre et non par le traitement. Le traitement par hémofiltration continue artérioveineuse CAVH est développée par le Dr.Peter Kramer en 1977, technique reconnue et approuvée aux USA par la FDA Food and Drug Administration en 1982 ouvrant la porte aux techniques actuelles de l ’an 2000. 1975-1985 L’hémofiltration est appliquée aux patients hémodynamiquement instables. Méthode abandonnée à cause de sa durée et des difficultés pratiques d’utilisation. 1994 Les machines disponibles à Genève permettent d’épurer des patients qui ne supportent plus l’hémodialyse. 1998 L’hémofiltration est compétitive. La durée de traitement est équivalente à l’hémodialyse, l’équipement facilite son utilisation.

Extracorporeal depuration in ICU 1977 : Peter Kramer performs first arterio-venous hemofiltration (CAVH) 1982 : FDA approves the CAVH 1984 : Blood pump circulated remove fluid 1994 : Clinical importance to control fluid balance 1994 The first « automatic » machine is available 2000 : higher flows machines becomes available

CAVH

Extracorporeal depuration in ICU 1977 : Peter Kramer performs first arterio-venous hemofiltration (CAVH) 1982 : FDA approves the CAVH 1984 : Blood pump circulated remove fluid 1994 : Clinical importance to control fluid balance 1994 The first « automatic » machine is available 2000 : higher flows machines becomes available

CVVH

Extracorporeal depuration in ICU 1977 : Peter Kramer performs first arterio-venous hemofiltration (CAVH) 1982 : FDA approves the CAVH 1984 : Blood pump circulated remove fluid 1994 : Clinical importance to control fluid balance 1994 The first « automatic » machine is available 2000 : higher flows machines becomes available

CRRT

Extracorporeal depuration in ICU 1977 : Peter Kramer performs first arterio-venous hemofiltration (CAVH) 1982 : FDA approves the CAVH 1984 : Blood pump circulated remove fluid 1994 : Clinical importance to control fluid balance 1994 The first « automatic » machine is available 2000 : higher flows machines becomes available

Automatic CRRT

With acute renal failure (ARF) Objectives of extracorporeal depuration in the Intensive Care Units (ICU) With acute renal failure (ARF) function to control patient fluid, acid-base balances to correct electrolytic disorders to remove urea and creatinine to maintain sufficient nutrition to preserve the potential to recover renal Without acute renal failure to reduce the fluid overload to improve cardiac and brain status to remove lactate of major lactic acidosis

extracorporeal depuration in NTUH SICU CVS ICU GS ICU CVVH 6.2% 3.83% H/D 5.0% 2.97%

C.R.R.T. 適應症 1. 急性腎衰竭 2. 急性肺水腫 3. 在心臟手術進行期間，避免過量鉀及水份 (利用體外血液循環系統) 1.  急性腎衰竭 2.  急性肺水腫 3.  在心臟手術進行期間，避免過量鉀及水份 (利用體外血液循環系統) 4.  嚴重性水腫如；心臟衰竭 (Congestive cardiac failure ), 腎病綜合症 ( Nephrotic syndrome ) 5.  急性呼吸道病症 ( ARDS ) 6.  藥物中毒 7.  嚴重乳酸鹽中毒 8.  敗血病休克 ( Septic shock ) : 清除Cytokines和 Endotoxin 9.  體溫過高/發熱 (Hyperthermia ) 10.橫紋肌溶解 ( Rhabdomyolisis ) 11. 急性溶血

急性腎衰竭治療的終極目標 清除血液中的廢物 回復身體的酸鹼平衡 改正體內電解質不正常情況，特別是血鉀過高 免除體液過量，較高的體液清除能力，不能對心血管有太大的壓抑 確保營養支持

Hemodialysis Fresh dialysate Arterial flow Venous flow anticoagulant FILTER Blood flow : 200 ~ 250ml/min Dialysate flow : 500 ml/min Duration : 4h Weight loss : 2 ~ 4 L

Hemofiltration = filtration through a strainer substitution blood HEMOFILTRATION Procédé d ’épuration extrarénale fondé sur l ’ultrafiltration du sang, sous pression hydrostatique élevée, à travers une membrane semi-imperméable, la perte d ’eau et d ’électrolytes ainsi entraînée étant compensée par la ré injection de soluté physiologique en amont (prédilution) ou en aval (postdilution) de l ’hémofiltre. {1} Dans l ’hémofiltration le transfert est du type convectif, la membrane filtrante est contenue dans un dispositif stérile appelé hémofiltre, il n ’y a pas de dialysat. La régulation du bilan hydrique est obtenue en prescrivant un volume de réinjection correspondant au volume ultrafiltré diminué de la perte de poids souhaitée. La nécessité d ’obtenir une ultrafiltration de l ’ordre de 10 lt/h au travers de la membrane supportant une pression transmembranaire acceptable tout en évitant le colmatage de ses pores par les éléments figurés et protéines nécessite une membrane à forte perméabilité hydraulique (UFR ultra filtrate rate) appelée également pente de la membrane. Ainsi un hémofiltre se distingue par une pente de membrane plus forte que pour celle d ’un hémodialiseur ou dialyseur à haute perméabilité. Filter including a semi-permeable membrane ultrafiltrate

What is renal replacement method of first choice for intensive care patients? IHD ( Intermittent hemodialysis ) CRRT ( Continuous renal replacement therapy ) SLEDD ( Slow Low-efficient Daily Dialysis ) Journal of the American Society of Nephrology, 2001

Intermittent H/D

IHD compared with CRRT IHD CRRT Diffusive Convective Low-flux membrane High-flux membrane High dialysate flow Low dialysate flow A few hours per day In theory continuously Technically demanding Technically less demanding Less labor intensive Labor intensive Journal of the American Society of Nephrology, 2001

Theoretical Advantage of CRRT Hemodynamic Stability Recovery of renal function Correction of metabolic acidosis Biocompatibility Correction of malnutrition Better removal of cytokines Solute removal Overall outcomes Journal of the American Society of Nephrology, 2001

Disadvantage of CRRT Continuous anticoagulation Patient immobility Intensive nursing requirements Increased expense Journal of the American Society of Nephrology, 2001

SLEDD ( Slow Low-efficient Daily Dialysis ) Fresenius 2008H delivery system Toray model 2.0 dialyzer Double lumen Duration : 6 ~ 8 hrs Blood flow : 200 ml/min Dialysate flow rate : 300 ml/min Dialysate bicarbonate concentration : 30 ~ 35meq/L American Journal of Kidney Disease, 2000

SLEDD as an Alternative Low blood flow Low dialysate flow rates Prolong period of time ( 6 ~ 12hrs) Compared with IHD Hemodynamic stability Better correction of hypervolemia Adequate solute removal Cost lower than CRRT Journal of the American Society of Nephrology, 2001

Advantage of SLEDD Less cumbersome technique Patient mobility Decreased requirements for anticoagulation Providing similar hemodynamic stability and volume control American Journal of Kidney Disease, 2000

CVVHD P/D Solution : Dialysate solution 35 ~ 45% infused dextrose absorbed through the hemodiafilter Glucose delivery 5.8 g/hr (P/D 1.5%, rate 1L/hr) Impact nitrogen and carbohydrate balance Intensive Care Med. 1991, 1995

CVVHD Continuous Veno-Venous hemodiafiltration Blood Flow, 200 ml/min ultrafiltration P/D solution dialysate V EXEMPLE DE DIALYSE A HAUTE PERMEABILITE Dans cet exemple d ’un patient souffrant d ’une amylose liée à la dialyse d ’où le choix d ’un dialyseur à haute perméabilité, un débit sanguin de 300ml/min est préconisé en fonction de l ’abord vasculaire du patient. Le débit du dialysat est conservé, 500ml/min étant une valeur communément utilisée. Le volume d ’ultrafiltrat est fixé en fonction de la perte de poids désirée. La durée du traitement reste normalement inchangée soit ici 4 heures. La machine de dialyse s’assure que le débit d’ultrafiltrat net correspond bien à la valeur déterminée. Si c ’est par exemple 10ml/min, soit 2,4l pour 4h, le débit du sang à la sortie est de 510ml/min. Cependant, les conditions dans le dialyseur varient avec un débit de filtration plus élevé du côté artériel et une rétrofiltration du côté véneux. Si la qualité micro biologique du liquide de dialyse est bonne, le phénomène de rétrofiltration n’entraîne pas de réels problèmes. Réf. [7]

CVVHD Glucose dynamics during continuous hemodiafiltration Lipogenesis in the liver Excessive carbon dioxide production  MV (minute ventilation) Hyperglycemia Preventing glucose overload Dextrose free dialysate Glucose load from dialysate Conclusion Dextrose free : loss is small and predictable Intensive Care Med. 1995

Ultrafiltration rates ? Recommend 2L per hour or more 20 ml/hr/kg : 41% (survival rate) 35ml/hr/kg : 57% 45ml/hr/kg : 58% High treatment doses might be difficult Early start of treatment : improved outcome Lancet 2000;355:26-30

Early and Intensive Continuous Hemofiltration for severe renal failure after cardiac surgery Early : 2.8 days post-op Too late in the post-op Leading prolonged and poorly controlled uremia Restricted nutrition Volume overload Intensive : 2 L/hr urtrafiltration rate Limited intensity leading to inferior uremic control with its attendant sequel Actual mortality : 40% vs 66% Ann Thorac Surg 2001

Hemofiltration with predilution or postdilution anticoagulant FILTRE Arterial flow Venous flow Predilution Postdilution La prédilution et la postdilution La prédilution permet de remplacer le liquide éliminé par le filtre avant que le sang ne soit épuré. L ’avantage de la prédilution est une diminution de l ’utilisation d ’un anticoagulant, la diminution du risque de boucher le filtre d ’où une plus grande durée d ’utilisation de celui-ci. L ’inconvénient est une dilution du sang avant le filtre et que pour un débit identique, la clairance (épuration) du sang est diminuée. La postdilution permet de remplacer le liquide éliminé par le filtre après que le sang ne soit épuré. L ’avantage est une clairance maximum mais une déshydratation maximum du sang. « Une étude (Abstract of the 1997 CHT par P.M. HonorE, X.Wittebole et M.Lemaire de Intensive Care Dept.-St Pierre Hospital B.1340 Ottignies) montre les bénéfices de la prédilution, dans des cas de patients en état critique, en ce qui concerne la réduction de l’héparine 451U/H contre 742U/H pour la postdilution et un nombre moindre de cas de saignement 1 contre 4 en postdilution pour une durée d ’efficacité de filtre équivalente soit 32.3H contre 33.9H pour la postdilution. Le mécanisme impliqué paraît être la réduction de la pression oncotique plutôt que quelque autre système impliquant le calcium. » Predilution : Injection before the filter Postdilution : Injection after the filter ultrafiltrate

Double lumen : Re-circulation rate 250cc/min blood flow Subclavian , internal jugular vein < 3% Catheter length Femoral vein 24cm : 10% 15cm : 18% 400 c.c/min blood flow 38% in the femoral vein American Journal of Kidney disease , 1996

Double lumen : Re-circulation rate 298 c.c/min blood flow Femoral vs Subclavian : 16.1% vs 4.1% Femoral cath 13.5 cm vs 19.5 cm : 22.8 ±3.0% vs12.6 ±1.7% American Journal of Kidney disease, 1996

Choice of replacement fluid Acetate-Based fluids Hyperacetatemiaperipheral vasodilator, myocardial depressant effect Acetate metabolism  oxygen consumption Bicarbonate-Based fluid SVR, CI Lactate-Based fluid  lactate :  protein catabolism ADP level and impair oxygen delivery and ventricular function (myocardial depression) Excessive accumulation of D-lactate  IICP American Journal of Kidney disease, 1996

Effects of bicarbonate and lactate-buffered replacement fluids on cardiovascular outcome in CRRT patients Bicarbonate Replacement Fluid : recommended in patients with lactic acidemia and severe liver failure Improve cardiovascular outcome in critically ill patients with acute renal failure International Society of Nephrology 2000

CVVH Solution Formula 品名 Na+ Ca++ Mg++ Cl- SO4= CVVH”A” 73.6 2.6 1.43 HCO3- CVVH”A” 73.6 2.6 1.43 76.2  CVVH”B” 68.75 35.4 — 33.33 Mixture 142.35 111.62 4.13

Replacement Fluid : A, B Solution

Anticoagulation Heparin free : flush 50 ~ 100 cc N/S Q1h Citrate Heparin : PTT 45 ~ 65 sec

SICU CVVH Protocol Double : R’t Jugular > Femoral Blood Flow : 150 ~ 200 c.c/min UF rate : 1L/hr ~ 2L/hr 視病患而定 Blood Flow : 150 c.c /min 1L/hr Blood Flow : 200 c.c /min 2L/hr Replacement Fluid : 視脫水多少而定

主機 加熱袋 Blood flow Power Roller pump

CRRT 圖解分析 Blood flow Blood pump A,B solution接頭 Air chamber 接IV set     vein artery Blood flow Blood pump B C D A A,B solution接頭 Air chamber 接IV set

CRRT

Automatic CRRT