透析液の組成(濃度)と、その値の理由を詳しく解説します

こんにちは、臨床工学技士の秋元麻耶です。

当たり前ですが、透析において透析液の組成(濃度)というのは非常に重要です。しかし、日々の業務の中で透析液の組成(濃度)を変化させることはほとんどありません。たまに、食事がほとんど摂れていないような患者さんで低K血症になってしまっている場合に、透析液にKを添加したりするくらいではないでしょうか?

とはいえ、透析に従事するスタッフとして、なぜ透析液の組成(濃度)がそうなっているのかというのは知識として知っておく必要があると思います。

そこで本記事では、透析液の組成(濃度)について、できるだけ詳しくまとめてみました。

透析液の組成(濃度)

商品名 メーカー Na
mEq/L
K
mEq/L
Ca
mEq/L
Mg
mEq/L
Cl
mEq/L
HCO3-
mEq/L
Acet
mEq/L
Glu
g/dL
クエン酸
mEq/L
Dドライ透析剤3.0S 日機装 140 2.0 3.0 1.0 113 25 10※※ 100
Dドライ透析剤2.75S 日機装 140 2.0 2.75 1.0 112.75 25 10※※ 100
キンダリー透析剤AF2号 扶桑薬品工業 140 2.0 3.0 1.0 110 30 8※※ 100
カーボスター®透析剤 L 陽進堂 140 2.0 3.0 1.0 111 35 0 150 2.0

※※:pH調整剤の氷酢酸2mEq/Lも含みます。

日本で市販されている透析液の一例を上の表にまとめています。

基本的に透析液の電解質の組成は、細胞外液の組成に準じています。そして透析液の理想は、血液の浸透圧を大きく変化させず、除去したい物質を除去できるという条件をクリアできることです。

これを踏まえて、これら透析液の組成(濃度)について、詳しく解説していきます。

透析患者の血液検査について,その基準値や測定法はもちろん,「臨床的な意義」や「診療での注意点」などが一目見て理解・確認できるよう,コンパクトにまとめたハンドブック.透析患者については,血液検査の項目も多岐にわたり,そのタイミングや間隔,評価方法などに独特のコツがあり,ベテランスタッフでも戸惑うことが多い.そんな「いまさら訊けない」ポイントをこの1冊でいつでも確認できる.すべての透析スタッフ必携の書!

なお、透析患者さんの血液検査の基準値は上記の本を参考にしています。

透析液のNa濃度

  • 透析液のNa濃度:140mEq/L
  • 透析患者の血清Na濃度の基準値:136~145mEq/L

透析液のNa濃度は、血漿浸透圧に大きく影響を与える物質ですので、血液中と同じくらいの濃度になっています。

現在の透析液 Na 濃度の主流は、生理的な濃度の140mEq/Lとなっています。

ナトリウム(Na)は、血漿中でもっとも多い陽イオンですので、血漿の浸透圧を決めています。したがって、血漿 Na 濃度は、循環動態や血圧に密接に関連しています。

ただし、透析中の血圧低下など循環動態が不安定な患者さんに対し、透析液のNa濃度を高めた透析を行う場合もあります。透析液のNa濃度を高めることによって、血漿浸透圧を上昇させ、細胞内液から細胞外液へ水分移動を促し、透析中の低血圧を予防することができます。さらには筋痙攣や透析の導入時期の不均衡症候群の頻度を減少させます。しかし、透析液のNa濃度を高くすると、透析後の口渇が強くなり(血漿Na濃度の上昇が口渇中枢を刺激するため)、水分コントロールが不良になりやすいです。そのため、最近では高Na透析は積極的に行われていません。

2008年度の日本透析医学会統計調査によると、HD患者の血清Na濃度は透析前で140mEq/L未満が56.3%となっています。内訳としては、137~140mEq/Lは35.2%、134~137mEq/Lは15.3%、~134mEq/Lは5.8%です。
1970年代くらいまでは、ダイアライザの透水性が極めて低かったです。ですので、限外濾過だけでなく、拡散によってもNaを除去する必要性がありました。したがって、透析液のNa濃度は低め(132mEq/L)のものが使用されていました。しかしこれにより、血漿浸透圧が低下し、透析中に血圧低下や頭痛、不均衡症候群が起こりやすかったといわれています。その後、透析中の血圧低下予防として、1980年代は135mEq/L、1990年代は140mEq/Lと徐々に上昇してきています。

透析液のK濃度

  • 透析液のK濃度:2.0mEq/L
  • 透析患者さんの透析前の血清K濃度の基準値:3.6~5.0mEq/L

現在、日本で市販されている透析液のK濃度はすべて2.0mEq/Lです。

なお、日本の透析液のK濃度は、1970年代から大きな変化はなく、血液からKを除去するために、血清Kの下限の2.0mEq/Lで設定されています。

海外では市販の透析液で数種類のK濃度の透析液が販売されていて、ドイツではK濃度3.0mEq/L以上の透析液の使用率が75%以上です。世界的にみると、透析液のK濃度は2.0~2.5mEq/Lとなっています。

腎不全では基本的に高K血症となります。ですので、Kをガンガン除去するために透析液にKを含めなければいいと思う人も思いますが、透析後に血清Kが下がりすぎるのも危険なため、透析後の血清K濃度を下げすぎないように、透析液のK濃度は2.0mEq/Lに設定されています。

ただし、食事がほとんどとれていないような人、慢性の下痢のある人、長時間透析をしている人では透析による透析後の低K血症によって不整脈が誘発される可能性があります。ですので、そういった場合には、Kを透析液に添加して、透析液のK濃度を2.5~3.0mEq/Lにやや高めて設定する必要があります。

とくに血清Kが2.5mEq/L以下になると、VPC(心室性期外収縮)などの不整脈が起こることがあり、緊急な対応を迫られる可能性があります。

また、透析後の血清Kについては、3.5mEq/L以下にしないほうが、体のだるさ、筋力低下、不整脈が起こりにくくなるという報告もあります1

維持透析患者さんで、透析前の血清K濃度が低い場合、定められた分量で果物の摂取を推奨することもあります。

透析液のCa濃度

  • 透析液のCa濃度:2.5mEq/L、2.75mEq/L、3.0mEq/L
  • 透析患者さんの血清Ca濃度の基準値:8.4~10.0 mg/dL
    (血清Caの約半分はALBと結合していて透析膜を通過しにくく、拡散によって通過できるのは残りのイオン化Ca(4.2~5.0mg/dL)です。これを電解質の単位に変換すると2.1~2.5mEq/Lとなります)

腎不全では、腸管からの吸収異常、Pの上昇により低Ca血症となります。しかし最近では、Ca含有吸着薬の使用やビタミンD製剤の使用によって高Ca血症となる場合もあります。

当初は、透析液のCa濃度は2.5mEq/Lのものが使用されていましたが、低Ca血症にともなう二次性副甲状腺機能亢進症がみられました。そのため、透析液のCa濃度は3.0~3.5mEq/Lに上げられました。ようするに、透析液から血液にCaを補給を行っていました。

しかし、1980年に入ると、Ca含有リン吸着薬や活性型ビタミンD製剤の使用によって血清Caが上昇し、高Ca血症や血管石灰化などの症例が増えました。2000年代では透析液のCa濃度が2.5mEq/Lのものが使用されるようになりました。しかし、逆に低Ca血症になる症例もありました。

透析液のCa濃度に関しては、本来であれば患者さんの血清Ca濃度、Ca含有のリン吸着薬の有無、Ca受容体作動薬の処方による影響を考えるべきですが、多人数用透析液中央供給装置(CDDS)では設定することは難しいため、最近では中間的なCa濃度2.75mEq/Lを使用する施設が増えています。

最近では、ゼロバランスとなると考えられている透析液のCa濃度2.75mEq/Lを使用する施設が増えています。

Basileらの研究では、22例の患者さんに透析液のCa濃度2.5、2.75、3.0mEq/Lを使用し、透析中の血清Ca濃度とPTH濃度の変化を1時間ごとに検討した結果、2.75mEq/Lの透析液が血清Ca濃度とPTHに与える影響がもっとも少なかったと報告しています2
透析患者さんの血液中のカルシウムの基準値は8.4~10.0 mg/dLですが、約半分はアルブミンなどと結合していて、透析膜を通過することができません。拡散により透析膜を自由に移動できるのは残り半分のイオン化カルシウムですので、4.2~5.0mg/dLとなります。さらに単位を電解質の単位のmEq/Lに変換すると、2.1~2.5mEq/Lとなります。透析液のCa2+濃度が2.5mEq/Lではわずかにカルシウムイオンが透析液側に出ていき、逆に透析液のCa2+濃度が3.0mEq/Lではわずかに透析液側から血液側にカルシウムイオンが入っていくといわれています。現在、多くの施設では透析液のCa2+濃度は、その中間である2.75mEq/Lで調整していることが多いです。
カルシウム(Ca)の単位変換【mg/dL、mmol/L、mEq/L】

透析液のMg濃度

  • 透析液のMg濃度:1.0mEq/L
  • 透析患者の血清のMg濃度の基準値:1.8~2.4mg/dL(1.5~2.0mEq/L)
    (Mgは2価の陽イオンで原子量が24なので、1mmol/L=2.0mEq/L=2.4mg/dLの関係が成立)
    (ただし、約30%はアルブミンと結合しているため、拡散によって通過できる血清Mgは1.05~1.4mEq/Lです)
血液中に存在するMgの約30%はアルブミンと結合しています。10%はリン酸・重炭酸・クエン酸などの陰イオンと結合しています。残りの60%が遊離マグネシウムです。血清濃度として測定しているMgはこれらの総和です。透析によって血中に出入りするMgは、陰イオンと結合しているMgと遊離マグネシウムです。ですので、約70%のMgが血液と透析液間の拡散に関与するMgですので、透析患者の血清Mg濃度の基準値に換算すると1.05~1.4mEq/Lです。

腎不全では高Mg血症の傾向にあります(Mgは腎臓から排泄されるため)。ですので透析でMgを除去するために、1989年頃までは日本の透析液の濃度は1.5mEq/Lのものを使用していました。

714名もの透析患者の平均透析前血清Mg濃度は2.5mg/dLでした(使用していた透析液のMg濃度は1.0mEq/L)1

しかし1989年以降では、透析液のMg濃度は1.0mEq/Lに統一されています。これは、生命に危険を及ぼす高Mg血症を回避するためにMg除去を目的としたものです。

Mgを除去するために、Mgを含まない透析液にすればよいと思いますが、Kyriazisらの報告によると、透析液のMg2+濃度が0.5mEq/Lでは透析中に血圧低下が有意に発生し、透析液Mg2+濃度を1.5mEq/Lにすると血圧低下が抑制されたとのことです3。また低Mg血症になると、副甲状腺機能亢進症を増悪させたり、神経系や心機能に影響を与えます。ですので、透析液のMg濃度は1.0~1.5mEq/Lに設定されています。

低Mg血症は、副甲状腺機能亢進症を増悪させる可能性があるため、透析液のMg濃度は1.0~1.5mEq/Lに設定されています。

なお、Liらの約9,400名の透析患者を対象とした血清Mg濃度と生命予後とを検討した結果、血清Mg濃度が2.0mEq/L未満では有意に死亡リスクが高いと報告しています4。また、日本での約14万名もの透析患者の透析前血清Mg濃度と1年後の死亡および心血管死のリスクを検討した結果、血清Mg濃度が低い患者さんでは死亡リスクが有意に高かったとのことです。そして、もっとも生命予後が良かったのは、透析前血清Mg濃度が2.7~3.0mg/dLであったそうです5

上記の研究を踏まえると、今後は透析液のMg濃度を1.0mEq/Lよりも高めに設定してもよいのかもしれません。

透析液のCl濃度

  • 透析液のCl濃度:110mEq/L
  • 透析患者の血清濃度の基準値:97〜107mEq/L

透析液は、NaCl、KCl、CaCl2、MgCl2などの塩が含まれています。したがって透析液のCl濃度は、これらの塩濃度の総和です。

現在使われている透析液のCl濃度110mEq/Lは、正常な血清濃度よりもやや高めですが、これが臨床的に問題となることはありません。

クロールは塩素と同義です。
1970年代は透析液のCl濃度は105mEq/Lでした。その後、NaClやCaCl2の変化により、110~114.5mEq/Lまで変化しています。

透析液の重炭酸(HCO3濃度

  • 透析液の重炭酸(HCO3濃度:25.0、27.5、30.0、35.0 mEq/L
  • 透析患者の透析前血清重炭酸(HCO3の基準値:20~25mEq/L

腎不全になると、体液が酸性に傾き(アシドーシス)、細胞の働きが悪くなります。それを是正し、生理的な弱アルカリ性に戻すために、透析液にはアルカリ化剤である重炭酸(HCO3が含まれています。

腎不全では腎臓からの酸(H+排泄が低下し、蓄積した酸(H+は、アルカリ化剤である重炭酸(HCO3による中和を必要とします。その結果、重炭酸(HCO3は消費されて低下していきます。なお、重炭酸(HCO3は生理的なアルカリ化剤です。

透析液に含まれる重炭酸(HCO3が、体内へ流入すると、アシドーシスは急速に是正されていきます。そして透析後、次の透析前までの重炭酸(HCO3は徐々に低下していきます。

ただし、アシドーシスを是正するためには重炭酸(HCO3の濃度は高い方がいいですが、逆に是正しすぎて血液がアルカリ性に傾くと、血管などにカルシウムが沈着する異所性石灰化が起こる恐れがあるといわれています。

1970年代では、アシドーシスの是正のために酢酸(CH3COO:30mEq/L)が使用されていましたが、末梢血管拡張による血圧低下など酢酸不対症により、より生理的な重炭酸(HCO3透析液へと変化しました。ただし、カーボスター以外の透析液にはpH調整剤(酸性とアルカリ性を調整)として酢酸(CH3COO:8~10mEq/L)がわずかながら加えられています。この(CH3COOにより、CaとMgの結晶化を予防することができます。

なお、無酢酸透析液のカーボスターにはpH調整剤としてクエン酸が加えられています。

酢酸(CH3COOやクエン酸は、主に肝臓でクエン酸回路を介して重炭酸(HCO3に代謝されますので、アルカリ化剤として考えます。

透析液のブドウ糖濃度

  • 空腹時血糖値<110mg/dL、随時血糖<140mg/dL
  • 透析前血糖値、あるいは随時血糖値:180~200mg/dL
    (「血液透析患者の糖尿病治療ガイド2012」(日本透析医学会))
  • 透析液のブドウ糖濃度:100~150mg/dL

透析液のブドウ糖の濃度は100~150mg/dLです。

1970年代には透析液のブドウ糖濃度は200mg/dLと高めに設定されていました。これは浸透圧を利用して除水や栄養補充を行うことが目的でした。しかし、1980年台には、糖尿病患者さんの血糖調節や透析液中での細菌繁殖が問題となり、ブドウ糖を含まない透析液を使用していました。その結果、糖尿病患者さんでは逆に低血糖になってしまい、1990年台からは100~150mg/dLのブドウ糖濃度で設定されています。

しかし、この透析液中のブドウ糖濃度100~150mg/dLが適切であるかどうかとう大規模臨床研究はほとんどされていないため、ほんとにこれが最適な濃度なのかどうかというのは不明です。

透析液の酢酸の濃度

  • カーボスター®透析剤 L/M/Pの酢酸の濃度:0mEq/L
  • カーボスター®透析剤 L/M/P以外の透析液の酢酸の濃度:8~10mEq/L

1970年代では、アシドーシスの是正のために酢酸(CH3COO:30mEq/L)が使用されていましたが、末梢血管拡張による血圧低下など酢酸不対症により、より生理的な重炭酸(HCO3透析液へと変化しました。しかし、カーボスター®透析剤 L/M/P以外の透析液にはpH調整剤(酸性とアルカリ性を調整)として酢酸(CH3COO:8~10mEq/L)がわずかながら加えられています。この酢酸(CH3COOにより、CaとMgの結晶化を予防することができます。

なお、無酢酸透析液のカーボスター®透析剤 L/M/PにはpH調整剤としてクエン酸が加えられています。

【おまけ】水で透析してはダメなのか?

水で透析すると5分ほどでショックを起こし、死亡してしまいます。これは、大きな浸透圧差による溶血が原因です。

犬を使った実験で、水道水で透析をしたことがあったそうです。5~7分で犬の呼吸が恐ろしく早くなり、ショックに陥り、7~15分で死亡してしまったとのことです。

そこで透析液はリンゲル液などがよいのではないかと考えられて、食塩、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム、重曹、ブドウ糖など、生理的な濃度で透析液をつくると、安定して透析ができるようになりました。

参考にした本

透析患者の血液検査について,その基準値や測定法はもちろん,「臨床的な意義」や「診療での注意点」などが一目見て理解・確認できるよう,コンパクトにまとめたハンドブック.透析患者については,血液検査の項目も多岐にわたり,そのタイミングや間隔,評価方法などに独特のコツがあり,ベテランスタッフでも戸惑うことが多い.そんな「いまさら訊けない」ポイントをこの1冊でいつでも確認できる.すべての透析スタッフ必携の書!

透析患者さんの血液検査の基準値は上記の本を参考にしています。

 

というわけで今回は以上です。

<注意事項> 本ブログに掲載されている情報の正確性については万全を期しておりますが、掲載された情報に基づく判断については利用者の責任のもとに行うこととし、本ブログの管理人は一切責任を負わないものとします。 本ブログは、予告なしに内容が変わる(変更・削除等)ことがあります。

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です

CAPTCHA