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1. 혈액투석의 원리
1.1. 혈액투석의 정의와 목적
혈액투석은 말기 신부전 환자에게 시행되는 신대체요법의 하나로, 투석기(인공 신장기)와 투석막을 이용하여 혈액으로부터 노폐물을 제거하고 신체 내의 전해질 균형을 유지하며 과잉의 수분을 제거하는 방법이다. 혈액투석의 목표는 만성콩팥병의 결과로 나타날 수 있는 요독증, 체액 과다 그리고 전해질 불균형을 조절하는 것이다.
1.2. 혈액투석의 기본 원리
혈액투석은 말기 신부전 환자에게 시행되는 신대체요법의 하나로, 투석기(인공 신장기)와 투석막을 이용하여 혈액으로부터 노폐물을 제거하고 신체 내의 전해질 균형을 유지하며 과잉의 수분을 제거하는 방법이다. 혈액투석의 기본 원리는 반투과성막(투석막)을 경계로 그 양측에 환자의 혈액과 일정한 성분으로 조성된 투석액을 서로 반대 방향으로 통과시키면서 혈액 내의 노폐물을 농도 차이에 의해 제거하고(확산), 일정한 압력을 가하여 과다한 수분을 제거(초여과)하는 것이다. 용질의 제거는 확산과 대류, 수분의 제거는 초여과를 이용한다.
반투과성막을 경계로 요독물질의 농도가 높은 혈액에서 요독물질이 없는 투석액 쪽으로 요독물질이 이동하는 것이 확산이며, 따라서 요소와 같은 소분자 물질을 효율적으로 제거할 수 있다. 확산율은 농도, 크기 그리고 입자의 전기적 전하에 따라 달라진다. 투석액의 온도가 높을수록, 투석액 속도가 빠를수록, 혈류속도가 높을수록, 용질분자량이 작을수록 용질제거율이 크다. 또한 확산에 의한 용질의 이동은 혈액과 투석액 분획간의 용질농도 차이가 크고 혈액의 이동속도와 투석액의 이동속도가 빠를 때 더욱 잘 일어난다.
압력차에 의해 물이 이동하면서 용질이 같이 이동하는 대류는 반투과막을 통한 초여과량, 투석막압, 체액량 등에 의해 결정된다. 대류에 의한 용질 이동의 결정인자는 투석막의 표면적과 수분투과성, 투석막의 다공성, 투석기를 통한 혈류속도, 용질의 크기, 투석막을 통한 압력 차이 등이다. 투석막의 다공성이 크면 분자량이 큰 물질도 이동할 수 있다.
반투과막의 한쪽 면에 압력을 걸어 수분과 수분에 함유된 물질을 제거하는 것을 초여과라 한다. 혈액투석에서는 혈액 조에서 양압을 걸어 수분을 밀어내는 양압식과 투석액 쪽에서 음압을 걸어 수분을 끌어당기는 음압식이 있다. 초여과막은 미세다공성인 역삼투막과 다공성인 정밀여과막 사이에 위치하며, 막세공과 용질 간의 크기 차이에 따라 특정 물질을 분리한다.
1.3. 확산(Diffusion)을 이용한 용질 제거
확산은 고농도에서 저농도로 용질이 이동하는 현상이다. 용액 내 분자는 지속적으로 움직여 용액 내 균일하게 퍼지게 된다. 확산율은 농도, 크기 그리고 입자의 전기적 전하에 달려있다. 반투과막을 통한 입자의 확산은 투석의 기본이며 평형에 도달할때까지 지속된다. 즉, 반투과성막을 경계로 요독 물질의 농도가 높은 혈액에서 요독 물질이 없는 투석액 쪽으로 요독물질이 이동한다.
확산에 영향을 주는 요인으로는 투석액의 온도, 투석액 속도, 혈류 속도, 용질의 분자량 등이 있다. 투석액의 온도가 높을수록, 투석액 속도와 혈류 속도가 빠를수록, 용질의 분자량이 작을수록 용질 제거가 잘 된다. 이는 농도 차이에 의한 확산 현상의 증가로 인해 용질 제거 효율이 높아지기 때문이다.
막표면적과 막의 투과성 또한 확산에 영향을 미친다. 투석기의 전체 막 표면적이 넓을수록 더 많은 확산이 일어나 용질의 제거가 용이하다. 또한 막에 존재하는 구멍의 크기, 전하, 형태 등과 같은 막의 특성에 따라 확산에 의한 용질의 제거 속도가 달라진다. 최근 사용되는 고효율 투석막은 막표면적과 막 pore 밀도가 높아 용질의 확산 제거가 용이하다.
용질의 확산속도는 반투막의 성질뿐만 아니라 용질의 크기에 의해서도 결정된다. 일반적으로 분자량이 작은 저분자 용질일수록 확산에 의한 제거가 효과적이다. 이에 따라 요소, 크레아티닌과 같은 작은 분자량의 노폐물은 주로 확산을 통해 제거되며, 중분자량 물질의 경우 확산과 함께 대류이동을 통해 제거된다.
이처럼 반투과막을 통한 확산은 투석 시 가장 기본적인 용질 제거 기전이며, 투석액의 온도 및 흐름 속도, 막의 특성, 용질의 크기 등 다양한 요인에 의해 그 효율이 결정된다. ...
