03 生理原理與尿素動力學模型｜Physiologic Principles and Urea Kinetic Modeling
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Physiologic Principles and Urea Kinetic Modeling生理原理與尿素動力學模型
01
溶質轉運的兩大機制
- 擴散：依分子量；小分子（urea 60 Da）為主
- 超過濾／對流：依膜孔；solvent drag 拖曳溶質
- 大分子（β2M 11,800 Da）需高通量膜 + HDF
- Figure 3.1：雙機制對比
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Extraction Ratio 與 Clearance
- ER = (Cin − Cout) / Cin，不受絕對濃度影響
- K = ER × QB（物理定義：完全清除的流率）
- QB ↑ → ER ↓ 但 K ↑（有 plateau）
- 表：Table 3.1
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K0A：透析器效率的終極指標
- K0A = K0 × A（通透係數 × 面積）
- 理論最大 clearance at 無限 QB、QD
- 成人常用 1,000–1,600 mL/min
- 圖：Figure 3.6 nomogram
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血流、透析液流、血水的實務影響
- 最佳 QD = 1.5–2 × QB
- Hct 對 urea 影響小，對 creatinine/phosphate 影響大
- 血水校正：urea 分布 ≈ 0.89 × 血量
- QD 800 + 高效率膜 + QB > 350 → clearance + 5–8%
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Urea 與透析 Adequacy 的連結
- Urea 60 Da，肝臟氮廢物主要排出形式
- Urea-driven carbamylation 與死亡率相關
- Kt/V = K × t / V（量綱無單位）
- NCDS：Kt/V < 0.8 差、> 1.0 佳
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URR 與 Kt/V 不等價：三個校正
- 單池稀釋：Kt/V = 1.0 對應 URR = 63%（不是 100%）
- Urea 生成：4 h 治療再降 3%
- UF：移除溶質不改變濃度，增加 Kt/V 不反映在 URR
- 圖：Figure 3.11, 3.14
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魚缸類比：理解 Kt/V
- Fish removed + holding tank → URR = Kt/V
- Fish in place + continuous return → URR = 1 − e^(−Kt/V) = 63%
- 連續 CRRT → URR 接近 0%
- 圖：Figure 3.7, 3.8, 3.9
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Daugirdas II 公式
- Kt/V = −ln(R − 0.008×t) + (4 − 3.5×R) × 0.55 × UF/V
- 0.008×t：校正 urea 生成
- 第二項：校正 UF 帶走 urea（post-V 縮小）
- 若 V 未知可用 0.55 × W
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spKt/V、eKt/V、stdKt/V、BSA-normalized
- spKt/V：3×/wk 最低 1.2
- eKt/V = spKt/V × td/(td+30.7)；歐洲 EBPG 採用
- stdKt/V：週值，跨 schedule 比較，3×/wk ≈ 2.0
- BSA-normalized：女性、兒童、小個子劑量較精準
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Urea Inbound 與 Rebound
- Rebound 來源：肌肉組織 sequestration（高水、低血流）
- Post-dialysis 30–60 min 完成 rebound
- 短時數治療 rebound 更大：spKt/V 1.2 + 2 h → eKt/V 0.96
- 圖：Figure 3.15
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Access Recirculation：失效通路的陷阱
- Access flow < pump flow → 出液逆流回入口
- 入口 SUN 被稀釋 5–40%
- 實際 URR 被高估 → 虛假 adequacy
- 避免：100 mL/min slow-flow 10–20 秒 or QD 停 3 分鐘
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心肺再循環：AV 通路固有 5–10% 低效
- AV 通路：出液經心肺（無 urea）部分回入口
- 造成 5–10% 效率損失
- Catheter 無此問題
- 但 AV 通路可達更高 QB → 整體常優於 catheter
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Urea 分布體積 V 的模擬
- 「盒子裡彈珠」方法：已知移除量 + 濃度變化 → V
- V ≈ 90% TBW；正常範圍 60–120% anthropometric
- V 突變的診斷：
- V 過小 → 採血從 outlet（常見）
- V 過大 → K 或 t 低於記錄；access recirculation
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nPNA 與飲食蛋白攝取
- Urea 動力學程式從 pre-SUN 反推 g 與 nPNA
- Stable 狀態：nPNA ∝ 飲食蛋白
- 低 nPNA 多反映攝取不足
- 高 nPNA 也未必好 → 可能 hypercatabolism
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殘餘腎功能（Kru）
- Kru ≈ creatinine 與 urea clearance 平均
- 典型值 0–8 mL/min
- 公式：Kru = UUN × 尿流率 / (0.85 × pre-SUN)
- 即使 200 mL/day 尿量二分法也與存活相關
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機器即時 adequacy：電導率 vs UV
- 電導率法：多次測量、省抽血、可偵測 access recirculation
- UV 吸光法：模擬血液曲線，但嚴重 recirculation 未驗證
- V 可用 anthropometric、bioimpedance、過去 modeling
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β2-microglobulin 與高通量／HDF
- 低通量膜：β2M clearance ≈ 0，reduction 甚至為負
- 高通量膜：β2M reduction 40–60%
- HDF：β2M reduction 70–90%
- CONTRAST：HDF 存活無差；後續 RCT HDF 較好（機制未必透過 β2M）
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MCO 膜與體液控制
- MCO：移除 20–40 kDa 尿毒素（含免疫球蛋白輕鏈）
- 代價：少量 albumin 流失
- 體液過負為 adequacy 關鍵維度（Zoccali 2017）
- UF 率本身為獨立風險（Mermelstein 2023）
