Історія діалізу

Гостра і хронічна ниркова недостатність, яка може призвести до смерті, якщо її не лікувати протягом декількох днів або тижнів, - хвороба дуже давня як і саме людство. У давньому Римі, а пізніше в середньовіччі, лікування уремії включало використання гарячих ванн, стимулювання пітливості, кровопускання та клізм. Сучасні процедури лікування ниркової недостатності включають такі фізичні процеси, як осмос і дифузія, які широко поширені в природі і допомагають транспортувати воду та розчинені речовини. 

Перші наукові описи цих процедур відносяться до 19 століття і походять від шотландського хіміка Томаса Грема, який став відомим як «Батько діалізу». Спочатку осмос і діаліз стали популярними як методи, що застосовуються в хімічних лабораторіях, які дозволяли виділяти розчинені речовини або виводити воду з розчинів через напівпроникні мембрани.

Набагато випередивши свій час, Грем вказував у своїй роботі на потенційне використання цих процедур у медицині. Сьогодні гемодіаліз описує екстракорпоральну процедуру, або процедуру поза тілом, для фільтрації уремічних речовин з крові пацієнтів, які страждають на ниркову недостатність.

Восени 1945 року Віллем Колф, з Нідерландів, здійснив прорив, який не вдавася Хаасу. Колф використав обертову барабанну нирку, яку він розробив, щоб провести тижневе діалізне лікування 67-річного пацієнта, який потрапив до лікарні з гострою нирковою недостатністю. Згодом пацієнта виписали з нормальною функцією нирок.

Цей пацієнт довів, що концепція, розроблена Абелем та Хаасом, може бути застосована на практиці і, таким чином, являла собою перший великий прорив у лікуванні пацієнтів із нирковою недостатністю. Успіх був частково обумовлений технічними вдосконаленнями фактичного обладнання, яке використовувалося для лікування. Обертова барабанна нирка Кольфа використовувала мембранні трубки, виготовлені з нового матеріалу на основі целюлози, відомого як целофан, який фактично використовувався в упаковці їжі.

Під час лікування заповнені кров'ю трубки були обгорнуті навколо дерев’яного барабана, який обертався в розчині електроліту, відомого як «діалізат». Коли мембранні трубки проходили через ванну, закони фізики змушували уремічні токсини переходити в цю промивальну рідину.

Моделі обертової барабанної нирки Колфа перетнули Атлантику і прибули до лікарні Пітера Брента Брігхема в Бостоні, де вони зазнали значного технічного вдосконалення. Модифіковані апарати стали відомі як штучна нирка Кольффа-Брігема, і між 1954 та 1962 роками були доставлені з Бостона до 22 лікарень по всьому світу.

Ще раніше нирка Кольффа-Брігема пройшла практичну перевірку в екстремальних умовах під час війни в Кореї. Діалізне лікування покращило середній показник виживання військовослужбовців, які страждали від посттравматичної недостатності нирок, і таким чином забезпечувало час для додаткових медичних процедур.

Однією з найважливіших функцій природної нирки, крім фільтрації уремічних токсинів, є видалення зайвої води. Коли нирки виходять з ладу, їхню функцію повинна перейняти штучна нирка, що також відома як діалізатор. Процедура, за допомогою якої плазмова вода виштовхується з пацієнта через мембрану діалізатора за допомогою тиску, називається ультрафільтрація.

У 1947 році швед Нілс Алволл опублікував наукову роботу, що описувала модифікований діалізатор, який міг би виконати необхідну комбінацію діалізу та ультрафільтрації краще, ніж оригінальна нирка Кольфа. Целофанові мембрани, що використовувалися в цьому діалізаторі, могли витримати більш високий тиск через їх розташування між двома захисними металевими решітками. Всі мембрани знаходилися у герметично закритому циліндрі, щоб можна було створити різні співвідношення тиску.

Доводячи, що пацієнтів з уремією можна успішно лікувати за допомогою штучної нирки, Колф викликав бурхливу діяльність з розробки вдосконалених та ефективніших діалізаторів у всьому світі. «Діалізатор з паралельними пластинами» став найбільш значущою розробкою цього періоду. Замість того, щоб перекачувати кров через мембранні трубки, цей діалізатор спрямовував потік діалізного розчину та крові через шари мембранного матеріалу.

Так само, як і технологія виробництва діалізаторів, так і наукові принципи транспортування речовин через мембрани продовжували розвиватися, і ці принципи застосовувалися спеціально для діалізу. Ця робота дала змогу вченим розробити кількісний опис процесу діалізу та дозволила розробити діалізатори з чітко визначеними характеристиками.

У 1960 році, в Сполучених Штатах, Белдінг Скрібнер здійснив прорив у цій галузі з розвитком продукту, що згодом стане відомим як «шунт Скрібнера». Цей новий метод забезпечив порівняно простий спосіб доступу до кровоносної системи пацієнта, який можна було використовувати протягом декількох місяців, тобто пацієнти з хронічною нирковою недостатністю могли вперше лікуватися діалізом. Шунт знаходився на невеликій пластині, яка кріпилася до тіла пацієнта, наприклад, на руку. Одну тефлонову канюлю хірургічно імплантували у вену, а іншу - в артерію. Поза тілом канюлі були з'єднані в короткий циркуляційний контур - звідси і пішла назва «шунт». Під час діалізу шунт був відкритий і прикріплений до діалізатора.

В 1962 році з’явилися вдосконалені шунти, виготовлені повністю з гнучких матеріалів. І все ж, найбільш значущий прорив у галузі судинного доступу стався в 1966 році за участі Майкла Брешії та Джеймса Сіміно. Їхня робота залишається принципово важливою для діалізу і сьогодні. Під час хірургічної процедури вони з'єднали артерію в руці з веною. Зазвичай вена не піддавалася підвищеному артеріального тиску і значно набрякала. Таким чином, голку можна було легше помістити у вену, що знаходилася під шкірою, щоб забезпечити повторний доступ.

Ця методика знижувала ризик зараження та дозволяла проводити діалізне лікування протягом багатьох років. Артеріовенозна (АВ) фістула залишається придатним варіантом доступу для діалізних пацієнтів, а деякі АВ фістули, імплантовані більше 30 років тому, досі використовуються.

Ця розробка сприяла довгостроковому лікуванню пацієнтів з хронічною нирковою недостатністю. Навесні 1960 року Скрібнер імплантував шунт американцю Клайду Шилдсу в Сіетлі. Шилдс став першим пацієнтом на постійному гемодіалізі, і діалізні процедури дозволили йому прожити ще одинадцять років до смерті від серцевої хвороби. Ці успіхи послужили благодатним підґрунтям для першої в світі програми постійного гемодіалізу, яка була створена в Сіетлі в наступні роки.

У той час Скрібнер та його команда утрималися від патентного захисту багатьох своїх винаходів та інновацій, щоб забезпечити швидке розповсюдження своїх рятівних методів для діалізних пацієнтів. Розробка вдосконалених методів доступу до кровоносних судин означала, що пацієнтам із хронічною нирковою недостатністю вперше можна було запропонувати ефективне лікування.

Однак, на початку 1970-х років діаліз тривав близько дванадцяти годин і був дуже дорогим через високі витрати на матеріали та власне лікування. В результаті не всі пацієнти з нирковою недостатністю могли отримати доступ до лікування, що здатне рятувати життя. Наприклад, у Сполучених Штатах комітети вирішували життєво важливі питання про те, як розподіляти невелику кількість лікувальних місць між хворими.