Extrakorporale Verfahren zur Behandlung des akuten Nierenversagens

Nach aktuellen epidemiologischen Daten treten Nierenfunktionsstörungen bei 1/3 aller intensivmedizinisch behandelten Patienten auf. Eine Nierenersatztherapie wird bei etwa 6–10 % erforderlich. Eine Abnahme der renalen Clearance erhöht die Morbidität und Letalität auch dann, wenn eine Nierenersatztherapie letztlich doch nicht erforderlich wird (Uchino et al. 2010). Seit einigen Jahren wird daher anstelle des Begriffs akutes Nierenversagen (ANV) die Bezeichnung akute Nierenfunktionsstörung („acute kidney injury“, AKI) verwendet. Der Schweregrad von Nierenfunktionsstörungen wird anhand der RIFLE- oder AKIN-Kriterien festgelegt (Einzelheiten s. Kap. „Intensivtherapie bei akutem Nierenversagen (ANV), extrakorporale Eliminationsverfahren und Plasmaseparation“). Spätestens im Stadium 3 nach beiden Klassifikationen wird in der Regel eine Nierenersatztherapie erforderlich (Singbartl und Kellum 2012).

Eine unabdingbare Voraussetzung für jede effektive Nierenersatztherapie ist ein suffizienter vaskulärer Zugang. Die Verfahren der zentralvenösen Katheterisierung werden ausführlich in Kap. „Katheter in der Intensivmedizin“ besprochen. Bei der Anlage eines Dialysekatheters sind zusätzliche Aspekte zu berücksichtigen. Um stabil hohe Flussraten zu erzielen, ist ein möglichst krümmungsfreier Verlauf günstig. Dies spricht für die rechte V. jugularis interna als Zugangsweg. Die V. subclavia sollte vermieden werden, weil Thrombosen und nachfolgende Stenosen dieses Gefäßes für den Fall einer dauerhaften Dialysepflichtigkeit die Funktion eines Dialyseshunts deutlich einschränken.

Eine möglichst zentrale Lage des Katheters verbessert den Blutfluss und verringert die Rezirkulationsrate (Abb. 1). Beim Zugang über die V. femoralis sollten daher 25 cm lange Katheter und bei der V. jugularis interna rechts zumeist 15 cm lange und bei der V. jugularis interna links 20 cm lange verwendet werden. Die Katheterdurchmesser liegen bei 12–13,5 F. Jede Zunahme des Katheterquerschnitts erhöht die Flussrate überproportional, allerdings steigt mit dem Durchmesser auch das Gefäßtrauma. Prinzipiell stehen Katheter mit seitlichen Öffnungen zum Ansaugen des Blutes oder Katheter im sog. Shotgun-Design mit nur 2 endständigen Öffnungen zur Verfügung. Nach klinischen Erfahrungen erlauben die Katheter mit dem neuen Design exzellente Blutflüsse bei sehr niedrigen Drücken (Kindgen-Milles et al. 2007).

Zur Behandlung des ANV werden heute immer synthetische Kapillarhämofilter, z. B. aus Polysulfon, Polyamid oder Polyacrylnitril, verwendet. Diese Filter sind im Vergleich zu älteren Membranen biokompatibel, d. h. sie aktivieren kaum das Komplementsystem oder zelluläre Blutbestandteile und verursachen keine zusätzliche inflammatorische Reaktion (Dhondt et al. 2000).

In seltenen Fällen kann es zu schwerwiegenden Interaktionen zwischen ACE-Hemmern und Polyacrylnitrilmembranen kommen (Kammerl et al. 2000). Die heute üblichen Hämofilter enthalten ca. 10.000–12.000 Hohlfasern mit einem Durchmesser von etwa 300 μm und haben eine hohe Wasserdurchlässigkeit (High-flux-Filter). Die Porengröße ist so dimensioniert, dass praktisch alle Medikamente und auch ein Teil der sog. Mittelmoleküle die Membran passieren können. Die Obergrenze der Durchlässigkeit wird als Cut-off-Wert bezeichnet, der bei den meisten Membranen zwischen 20 und 30 kDa liegt (Abb. 2).

Neben den Standardfiltern sind sog. High-cut-off Filter mit Porengrößen von 40–60 kDa verfügbar. Die Anwendung dieser Filter wird für klinische Situationen wie Rhabdomyolyse oder septischen Schock diskutiert, um z. B. Myoglobin oder Sepsismediatoren zu entfernen (Morgera et al. 2003). Trotz vielversprechender tierexperimenteller Daten und Einzelfallbeschreibungen gibt es derzeit keine Studie, die eine Verbesserung der Prognose durch solche Filter zeigt (Seeliger et al. 2020). Für die klinische Praxis ergibt sich daraus, dass ein biokompatibler High-flux-Standardfilter für alle Patienten – unabhängig von der Ursache des ANV – verwendet werden kann (Kerr und Huang 2010).

Die extrakorporale Blutreinigung kann intermittierend oder kontinuierlich erfolgen. Das klassische intermittierende Verfahren ist die intermittierende Hämodialyse (iHD), mit der für 4–5 h pro Tag eine Blutreinigung durchgeführt wird. Intermittierende Verfahren waren bis Anfang der 1980er-Jahre die einzige Behandlungsmöglichkeit (Kolff 1972). Die kontinuierliche Nierenersatztherapie („continuous renal replacement therapy“; CRRT) wurde als arteriovenöse Hämofiltration erstmals 1978 von Kramer in Göttingen beschrieben (Kramer et al. 1981).

Die Frage nach dem optimalen Nierenersatzverfahren für die häufig hämodynamisch instabilen und katecholaminpflichtigen Intensivpatienten war Gegenstand zahlreicher Studien der vergangenen 2 Jahrzehnte. Nach der Datenlage zeichnen sich CRRT-Verfahren (Abb. 3) im Vergleich zur intermittierenden Hämodialyse (iHD) durch eine besonders gute hämodynamische Stabilität aus. Blutdruckabfälle treten seltener auf, und eine Eskalation der Katecholamintherapie ist weniger häufig erforderlich. Darüber hinaus erlaubt eine kontinuierliche Behandlung eine bessere Kontrolle des Flüssigkeitshaushaltes, denn das Bilanzziel kann jederzeit an neue Bedürfnisse angepasst werden, und die Verteilung des Flüssigkeitsentzugs auf 24 h erlaubt eine sehr schonende Elimination auch größerer Volumina. Schließlich erfolgt die gesamte Blutreinigung – ebenso wie der Ausgleich der renalen Azidose durch Pufferung – unter CRRT langsamer, aber äußerst effektiv und schonend.

Nach Erreichen der angestrebten Zielbereiche, z. B. für Harnstoff und Kreatinin, aber auch für den pH-Wert, die Elektrolytspiegel und v. a. auch den Flüssigkeitshaushalt bleiben die Serumwerte stabil. Das für die iHD typische „Sägezahnprofil“ wird so vermieden (Abb. 4). Diese Homöostase ist besonders wichtig für Patienten mit Hirndruckgefährdung (Neurochirurgie, Leberversagen), denn eine rasche Senkung der Serumosmolalität durch die iHD kann zur Verschiebung von Flüssigkeit ins Gewebe bis hin zum Hirnödem führen (Davenport et al. 1993), auch wenn dies mit den modernen Dialysesystemen eine geringere Rolle spielt.

Die beschriebenen Vorteile lassen erwarten, dass CRRT-Verfahren im Vergleich zur iHD die Prognose verbessern. In mehreren prospektiv-randomisierten Studien, die in einer Metaanalyse und einem Cochrane Review aggregiert wurden, konnte ein solch positiver Effekt aber nicht nachgewiesen werden. Es zeigte sich zwar eine stabilere Hämodynamik unter CRRT, eine Abnahme der Sterblichkeit wurde aber nicht beobachtet (Rabindranath et al. 2006; Bagshaw et al. 2008; Lins et al. 2009; Nash et al. 2017). Die Ursachen dafür sind unklar. Unzweifelhaft lässt sich ein Randomisierungsbias bei den Studien nicht ausschließen, weil besonders die schwerstkranken Patienten mit der Notwendigkeit eines frühen Dialysebeginns aufgrund logistischer Schwierigkeiten nicht randomisiert werden konnten.

In Ergänzung zu den klassischen intermittierenden und kontinuierlichen Nierenersatzverfahren steht seit einigen Jahren eine neue Therapieform zur Verfügung, die als SLEDD („slow-extended daily dialysis“ oder auch nur SLED „slow-extended dialysis“) bezeichnet wird. Das Prinzip besteht darin, eine Hämodialyse mit geringerer Intensität, dafür aber verlängerter Behandlungszeit von 8–12 h durchzuführen. Das Verfahren ermöglicht eine äußerst effektive, aber dennoch schonende Blutreinigung und vermeidet eine 24-stündige Behandlung mit Immobilisation und kontinuierlicher Antikoagulation.

Eine SLEDD-Behandlung kann prinzipiell mit allen Dialysegeräten durchgeführt werden (Marshall et al. 2004). In Deutschland wird häufig das technisch sehr einfache Genius-Therapiesystem eingesetzt (Abb. 7). Dieses System kann auch von Intensivpflegekräften bedient werden und ermöglicht eine sehr kostengünstige Behandlung (Hopf et al. 2007).

Klinische Studien zeigen, dass die Verlängerung der Dialysedauer die Qualität der Blutreinigung deutlich steigert (Basile et al. 2011). Die hämodynamische Verträglichkeit ist den CRRT-Verfahren vergleichbar (Kielstein et al. 2004). Eine erste prospektiv-randomisierte Studie an Intensivpatienten zum Vergleich von CVVH vs. SLEDD zeigte eine Gleichwertigkeit der beiden Verfahren (Schwenger et al. 2012), sodass die SLEDD-Behandlung eine wertvolle Erweiterung des therapeutischen Spektrums darstellt.

Die Indikation für den Beginn einer Nierenersatztherapie ergibt sich aus der Notwendigkeit, die durch das Versagen der exkretorischen Nierenfunktion bedingten metabolischen Störungen zu kompensieren. Man unterscheidet absolute und relative Indikationen für den Behandlungsbeginn (Übersicht).

Absolute Indikationen für eine NierenersatztherapieBei der Mehrzahl der Patienten wird bei relativen Indikationen mit der Behandlung begonnen, wie etwaDie Entscheidung für den Behandlungsbeginn ergibt sich aus der Zusammenschau mehrerer Variablen und der Berücksichtigung des zeitlichen Trends. Bei einer rapiden Verschlechterung, z. B. einem schnellen Anstieg der Retentionsparameter ohne Aussicht auf Umkehr des zugrunde liegenden Krankheitsprozesses, sollte frühzeitig mit der Behandlung begonnen werden (Morath et al. 2006).

Eine besondere Bedeutung haben Flüssigkeitsstatus und Diurese. Die rückläufige Urinausscheidung bzw. Anurie ist das wichtigste Kriterium für den Beginn der extrakorporalen Therapie, denn dann schreitet die Urämie kontinuierlich voran. In den vergangenen Jahren haben mehrere Studien gezeigt, dass eine Volumenüberladung zu Behandlungsbeginn – meist definiert als Körpergewicht >10 % des Ausgangsgewichtes – mit einer signifikanten Zunahme der Letalität verbunden ist (Vaara et al. 2012).

Zu beachten ist, dass bei Patienten mit Nierenversagen und Sepsis die initial erforderliche hohe Volumenbeladung die Retentionsparameter Harnstoff und Kreatinin im Serum verdünnt, mit der Folge einer falsch-guten Einschätzung der Nierenfunktion und einem möglicherweise zu späten Dialysebeginn (Joannidis und Forni 2011).

Während eine frühere Metaanalyse von 15 klinischen Studien zeigte, dass ein früher Behandlungsbeginn die Letalität signifikant verringert, insbesondere bei chirurgischen Patienten (Karvellas et al. 2011), konnte in einer aktuellen Metaanalyse der Vorteil eines frühen Behandlunsbeginns nicht bestätigt werden (schweres AKI AKIN 2–3 (oder SOFA ≥3), n = 1879, RR für 28 Tage Mortalität 1,01) (Gaudry et al. 2020). Zudem wurde 2020 ebenfalls, die mit 3019 randomisierten Patienten (AKI AKIN 2–3, Randomisierung zu frühem Behandlungsbeginn innerhalb von 12 Stunden oder Behandlungsbeginn erst bei Serumkalium ≥6 mmol/L oder pH ≤7,20 oder Serumbicarbonat ≤12 mmol/L oder persistierendes AKI ≥72 Stunden) mit Abstand größte Studie, STARRT-AKI, veröffentlicht, die ebenfalls keinen Vorteil für einen früheren Behandlungsbeginn zeigen konnte (90 Tage Mortalität RR 1,0, jedoch mehr persistierende Dialysepflichtigkeit und mehr Nebenwirkungen bei frühem Dialysebeginn)(STARRT-AKI Investigators 2020). Bei frühem Behandlungsbeginn lag der Serumharnstoff durchschnittlich bei 136 mg/dL und bei verzögertem Behandlungsbeginn bei 183 mg/dL, wobei jedoch in dieser letzteren Gruppe nur 62 % ein Nierenersatzverfahren benötigten, davon 44 % bei Hyperhydratation, 17 % bei Azidose und 5 % bei Hyperkaliämie (STARRT-AKI Investigators 2020). Weiterhin fand sich in Subgruppenanalysen auch keine Vorteil eines früheren Behandlungsbeginns bei operativen Patienten bzw. bei Patienten mit Sepsis (STARRT-AKI Investigators 2020). In einer höchst aktuellen, randomisierten Studie (AKIKI 2) fanden sich allerdings Hinweise darauf, daß ein früherer Behandlungsbeginn, das heißt nach 3 Tagen Oligurie (<500 mL/Tag) und/oder einem BUN-Wert >112 mg/dL (= Harnstoff von 240 mg/dL) bei schwerem AKI AKIN 3 vorteilhaft gegenüber einem späteren Behandlungsbeginn sein könnte (60-Tage Mortalität HR 1,64, p = 0,018, in multivariater Analyse)(Gaudry et al. 2021).

Die Ziele einer Nierenersatztherapie sindDas Erreichen dieser Ziele erfordert eine ausreichend hohe Dialysedosis, die patientenbezogen verschrieben und appliziert werden muss. In der Praxis ist oft schon die verschriebene Dialysedosis zu gering. Behandlungsunterbrechungen durch Transporte und Interventionen sowie verzögerter Wiederaufbau des Systems nach Clotting reduzieren die tatsächlich applizierte Dosis weiter („delivery failure“) (Davenport et al. 2008). Für Patienten mit terminaler Niereninsuffizienz und chronischer Dialysebehandlung existieren Formeln zur Berechnung der Dialysedosis, und die verabreichte Dosis kann gemessen werden.

Für Intensivpatienten mit ANV gibt es keine validierten Berechnungsgrundlagen. Die empfohlenen Dosen beruhen weitgehend auf empirischen Daten (Kanagasundaram et al. 2003).

Eine wesentliche Voraussetzung für jede effektive Nierenersatztherapie ist die ausreichende Antikoagulation des extrakorporalen Kreislaufs (Oudemans-van Straaten et al. 2006). Ein häufiges Thrombosieren des Systems führt zu einer unzureichenden Blutreinigung („delivery failure“), aber auch zu Blutverlusten, weil das im extrakorporalen System vorhandene Blut (etwa 200 ml) nicht retransfundiert werden kann (Oudemans-van Straaten et al. 2011).