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Die Rolle der Kaskadenfiltration in der Apherese

AphereseApheresegerätDas Prinzip der Kaskadenfiltration – auch Doppelfiltration oder Membrandifferentialfiltration genannt – wurde 1980 erstmals von Agishi[1] in Japan beschrieben. Bei diesem Verfahren (Abb. 1) werden zwei Filter mit unterschiedlichen Porengrößen der Hohlfasermembranen parallel verwendet. Der Plasmaseparator (Primärfilter) trennt zunächst das Plasma von den Blutbestandteilen. Die nicht benötigten korpuskulären Blutbestandteile werden dem Patienten zurückgegeben, während das gewonnene Plasma in der Kaskade (Sekundärfilter – mit einem niedrigeren Cut-Off als Primärfilter) von den pathogenen Bestandteilen gereinigt wird, die aufgrund der kleineren Porengröße der Kaskade zurückgehalten werden. Standardmäßig wird diese Filtration durch das Prinzip des „Dead-End“[2] realisiert: der Plasmaausgang der Kaskade ist verschlossen bzw. abgeklemmt, die pathogenen Bestandteile sammeln sich innerhalb der Membran und werden dadurch aus dem Plasma herausgefiltert, während die nichtpathogenen Bestandteile die Membran passieren können. Um eine ausreichend große Menge an Plasma behandeln zu können, kann die Kaskade bei hohem Transmembrandruck (erhöhte Ansammlung großmolekularer Bestandteile in der Faser) gespült werden. Das gereinigte Plasma wird den vorher abgetrennten Blutbestandteilen zugeführt und dem Patienten zurückgegeben.

Die Kaskadenfiltration wird als semi-selektives Verfahren bezeichnet, da es sämtliche Bestandteile des Plasmas herausfiltert bzw. in der Hohlfaser zurückhält, die größer sind als die gewählte Porengröße der Kaskadenmembran. Dabei kann jedoch nicht unterschieden werden, ob die Bestandteile pathogen sind oder nicht.

Als Variation der Kaskadenfiltration wurde von Nose[3] 1985 die Thermofiltration beschrieben. Die beiden Verfahren unterscheiden sich lediglich darin, dass das gewonnene Plasma vor der Kaskade auf eine Temperatur zwischen 37°C und 42°C erwärmt wird. Der Anstieg der Temperatur wirkt sich positiv auf die Durchlässigkeit von Albumin und HDL[4] im Fraktionator aus und fördert zeitgleich die Aggregation von großmolekularen Substanzen wie VLDL und LDL. Dadurch wird die Elimination von LDL bei einer Thermo-Lipidfiltration verbessert[5]. Die Thermofiltration kommt meist dann zum Einsatz, wenn die „normale“ Kaskadenfiltration die gewünschten Eliminationsraten nicht mehr erreicht. Dieses Verfahren ist jedoch nicht besonders verbreitet.

Die Kaskadenfiltration ist das therapeutische Aphereseverfahren, das die größte Anbietervielfalt und somit Wettbewerbssituation im therapeutischen Apheresemarkt bietet.

Die objektiven Differenzierungsmöglichkeiten für Anwender und Anbieter liegen in der angebotenen Gerätetechnik und dem Portfolio an Primär- und Sekundärfiltern. Neben der subjektiven Wahrnehmung der Bedienung der Maschinen unterscheiden sich die einzelnen Geräte hauptsächlich in der Vielzahl möglicher Therapieoptionen in der Apherese (und Akutdialyse) sowie technischer Features wie Anzahl der Spülvorgänge der Kaskade oder Platzierung der Heizung vor oder nach der Kaskade.

Das wichtigste Unterscheidungsmerkmal für Hersteller und Anbieter dieses Verfahrens sind die primären und sekundären Filter. Bei den Primärfiltern, den Plasmaseparatoren, unterscheidet man hauptsächlich die Oberflächengröße, das Material der Membran und ob die Filter vorgefüllt sind oder nicht. Ein wesentlicher Leistungsunterschied ist hier nicht feststellbar. Bei den Kaskaden (Sekundärfiltern) hat sich herstellerübergreifend eine Oberflächengröße von 2 m² etabliert. Differenzierungsmerkmale der Filter sind auch das Material sowie die Oberflächengestaltung der Membranen, die Vielzahl an Filtern mit unterschiedlichen Porengrößen und ob die Filter vorgefüllt sind oder nicht. Bei den Kaskaden lässt sich ein wahrnehmbarer Unterschied in der Eliminationsleistung zu Gunsten der japanischen Hersteller feststellen. Dies liegt vor allem an der jahrelangen Erfahrung in der Entwicklung und Produktion dieser Membranen, die sich auch in dem größeren Angebot an unterschiedlichen Kaskaden widerspiegelt.

Die Kaskadenfiltration ist ein sicheres und erfolgreiches Eliminationsverfahren, das zahlreiche Studien seit Jahren dokumentieren. Das breite Angebot an Filtern mit unterschiedlichen Porengrößen ermöglicht ein großes Einsatzspektrum in verschiedenen medizinischen Disziplinen. Aufgrund des relativ einfachen technischen Aufbaus kann die Kaskadenfiltration mit anderen Therapieoptionen kombiniert oder auch erweitert werden, was die Einsatzmöglichkeiten des Verfahrens noch vergrößert.

Die Kaskadenfiltration hat sich zu einem besonders wertvollem Verfahren der therapeutischen Apherese entwickelt, deren Bedeutung aufgrund ihrer Optionen noch weiter steigen wird.

Literaturverzeichnis

Agishi, e. a. (1980). Double Filtration Plasmapheresis. Trans. Am. Soc. Artif.Intern Organs, 406-411.

Bambauer, R. (1997). Therapeutischer Plasmaaustausch und verwandte Plasmaseparationsverfahren: Technische Grundlagen, Pathophysiologie und klinische Ergebnisse. Lengerich: Pabst.

Nosé Y, J. U. (1985). Clinical thermofiltration: Initial application. Artif Org 9:, 425.

Sueoka, A. (1997). Present status of apheresis technologies, Part 2. Membrane Plasma Fractionator. Therapeutic Apheresis, 135-146.

 

[1] (Agishi, 1980)

[2] (Bambauer, 2013)

[3] (Nose, 1985)

[4] (Sueoka, 1997)

[5] (Bambauer, 2013)

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