1. 확산(Diffusion)
정의
확산은 용질이 농도 차이를 따라 이동하는 과정으로, 반투막(semipermeable membrane)을 통해 고농도에서 저농도로 이동합니다.
기전
혈액과 투석액이 투석막을 사이에 두고 흐릅니다.
혈액 속 노폐물(요소, 크레아티닌 등)은 고농도에서 저농도로 이동하여 투석액으로 빠져나갑니다.
전해질(Na⁺, K⁺ 등)과 같은 물질도 농도 차이에 따라 이동하여 균형을 맞춥니다.
혈액투석에서 확산에 영향을 미치는 요인 5가지
확산(Diffusion)은 농도 차이를 따라 용질이 이동하는 과정으로, 여러 가지 요인에 의해 그 속도와 효율이 달라집니다.
1). 농도 차이 (Concentration Gradient)
확산의 원동력은 농도 차이입니다.
혈액과 투석액 간 농도 차이가 클수록 용질 이동이 더 빠르게 이루어집니다.
예를 들어, 요소(urea)와 같은 노폐물의 혈중 농도가 높을수록 빠르게 제거됩니다.
2). 투석막의 특성 (Membrane Permeability & Surface Area)
투석막의 재질과 기공 크기에 따라 확산 속도가 달라집니다.
고유량(high-flux) 투석막은 더 큰 분자의 이동을 허용하여 확산 효과를 증가시킵니다.
표면적이 넓을수록 더 많은 용질이 이동할 수 있어 확산이 원활해집니다.
3). 용질의 분자 크기 (Molecular Size & Weight)
분자 크기가 작을수록 투석막을 통과하는 속도가 빠릅니다.
요소(Urea, 60 Da)와 같은 작은 분자는 빠르게 확산하지만,
β2-미세글로불린(β2-microglobulin, 11.8 kDa)과 같은 중분자는 확산이 제한적입니다.
4). 혈류 및 투석액 유속 (Blood & Dialysate Flow Rate)
혈류 속도(Blood Flow Rate, Qb)가 빠르면 신선한 혈액이 지속적으로 공급되어 확산이 촉진됩니다.
투석액 유속(Dialysate Flow Rate, Qd)이 빠르면 노폐물 농도 차이가 유지되어 확산이 더욱 원활해집니다.
일반적으로 Qb와 Qd를 증가시키면 투석 효율이 향상됩니다.
5). 온도 (Temperature Effect)
온도가 높을수록 분자의 운동이 활발해져 확산 속도가 빨라집니다.
하지만 너무 높은 온도는 혈액 단백질 변성을 유발할 수 있어 조절이 필요합니다.
일반적으로 체온과 비슷한 온도(37°C 전후)에서 투석이 이루어집니다
2. 대류(Convection)
정의
대류는 압력 차이에 의해 물과 함께 용질이 이동하는 과정입니다.
기전
압력 차이(Transmembrane Pressure, TMP)를 생성하여 혈액 내 과잉 수분과 중분자 물질을 함께 이동시킵니다.
확산보다 큰 분자(β2-미세글로불린 등)도 제거할 수 있습니다.
혈액 내 독소 제거에 효과적이며, 고유량 혈액투석(High-Flux Hemodialysis)에서 중요한 역할을 합니다.
1). 초여과율 (Ultrafiltration Rate, UFR)
초여과율(UFR)은 혈액에서 제거되는 수분의 양을 의미합니다.
초여과량이 많을수록 **더 많은 용질이 물과 함께 이동(대류 효과 증가)**합니다.
하지만 과도한 초여과는 저혈압, 전해질 불균형을 유발할 수 있어 적절한 조절이 필요합니다.
2). 압력 차이 (Transmembrane Pressure, TMP)
TMP(Transmembrane Pressure) = 혈액 측 압력 - 투석액 측 압력
TMP가 클수록 더 많은 수분과 용질이 이동합니다.
일반적으로 TMP를 높이면 중분자 독소 제거율이 증가합니다.
3). 투석막의 특성 (Membrane Permeability & Pore Size)
투석막의 기공 크기(Pore Size)가 클수록 대류를 통한 용질 이동이 증가합니다.
고유량(High-Flux) 투석막은 기공이 크기 때문에 β2-미세글로불린과 같은 중분자 독소 제거에 효과적입니다.
막의 수분 투과성(Hydraulic Permeability)이 높을수록 대류 효과가 커집니다.
4). 혈류 속도 (Blood Flow Rate, Qb)
혈류 속도가 빠를수록 신선한 혈액이 지속적으로 공급되어 대류 작용이 증가합니다.
그러나 혈류가 너무 빠르면 혈액 내 압력이 높아져 초여과 조절이 어려워질 수 있음.
5). 용질의 분자 크기 (Molecular Weight & Sieving Coefficient, SC)
대류를 통해 이동하는 용질의 양은 **Sieving Coefficient (SC)**에 의해 결정됩니다.
SC = 1 → 막을 자유롭게 통과하는 물질 (예: 요소, 전해질)
SC = 0 → 전혀 통과하지 못하는 물질 (예: 알부민)
중분자 독소(예: β2-미세글로불린)는 SC 값이 중간 정도이며, 대류를 통해 선택적으로 제거 가능합니다.
3. 초여과(Ultrafiltration)
정의
초여과는 수분을 선택적으로 제거하는 과정으로, 압력 차이를 이용하여 혈장 내 과잉 수분을 투석액으로 이동시킵니다.
기전
체액 과잉 상태(부종, 고혈압)를 조절하기 위해 TMP를 증가시켜 수분을 제거합니다.
단순한 수분 제거로 용질 제거 효과는 적지만, 대류와 함께 적용될 때 더욱 효과적입니다.
투석 중 저혈압 예방을 위해 조절됩니다.