Mars2 grupp 2 040518 by Efo396

VIEWS: 16 PAGES: 18

									                              MARS
               Molecular Absorbent
                   Recycling System
Analys av modern leverdialys-apparatur




                       Anne-Chatrine Friberg
                        Susanne Gustafsson
                           Andreas Hultgren
                          Caroline Kabinger
                          Sophie Tärnström
Teknik i intensivvård och anestesi 7E1115                                                            2012-03-13
Biomedicinsk teknik – KTH

Sammanfattning
I dagsläget har en patient med en sviktande lever inte goda framtidsutsikter. Detta
beror på långa transplantationstider och att risken för komplikationer både under
väntan på nytt organ och efter transplantationen är hög.
Sedan en tid tillbaka har dock ett nytt alternativ dykt upp för leverpatienterna; MARS -
Molecular Absorbent Recycling System. MARS är ett extrakorporalt
leverdialyssystem.

Levern är ett komplicerat organ med en mängd olika funktioner som gör det svårt att ersätta
dess funktioner med ett komplett system. En väsentlig skillnad mellan levertransplantation och
en s.k. MARS-behandling är att MARS inte kan ersätta alla leverns funktioner, men att den kan
hjälpa till med de mest väsentliga som behövs för patientens överlevnad.

Studien gick ut på att hitta förbättringar till MARS-tekniken, så att behandlingen kan
effektiviseras både när det gäller resultat och kostnad för en MARS-behandling.
Dessutom undersöktes olika alternativ till MARS såsom cellbaserad teknik,
plasmafilter-enhet, terapeutiskt plasmautbyte och SPAD (Single Pass Albumin
Dialys). Det framgick att det idag inte finns så mycket resultat från tester
dokumenterat om MARS, men att det är den tekniken som fungerar bäst i dagsläget.
Återvinning av filter vid MARS-behandling samt integrering av två filter till ett, är förslag till
förbättringar av MARS-tekniken som har för avsikt att både reducera kostnad och öka
effektiviteten.




Projekt 2. Artificiell lever                                                                                2
Teknik i intensivvård och anestesi 7E1115                                                  2012-03-13
Biomedicinsk teknik – KTH

Abstract
Nowadays, the outlook of a patient with liver failure is not good. This is due to long
transplantation queues and the risk of complications both while waiting for a new
organ and during the period after the transplantation.
Recently, a new alternative has given new hope to patients that are waiting for a new
liver: MARS – Molecular Absorbent Recycling System. MARS is an extra corporal
liver dialysis system.

The liver is a complicated organ with many different functions, which makes it difficult
to replace those functions with a single system. A significant difference between liver
transplantation and a MARS-treatment is that MARS cannot replace all of the
functions of the liver, but it can help with the most significant functions that are
needed for the survival of the patient.

The purpose of this study is to find improvements of the MARS-technique, so that the
treatment can be more effective both in terms of results and costs.
Moreover, the study looks at different alternatives to the expensive MARS technique.
These alternatives include cell based techniques, plasma filter units, therapeutical
plasma replacement, and SPAD (Single Pass Albumin Dialysis). We conclude that
there are not many results published about MARS treatments, but still it seems to be
the technique that works best.
Recycling of filters used in MARS treatments and integration of two filters into one,
are two suggestions of improving MARS by reducing cost and increasing efficiency.




Projekt 2. Artificiell lever                                                                      3
Teknik i intensivvård och anestesi 7E1115                                                                                       2012-03-13
Biomedicinsk teknik – KTH

Innehållsförteckning

1 INLEDNING ............................................................................................................. 5

2 LEVERN ................................................................................................................... 6
2.1 ANATOMI.................................................................................................................. 6
2.2 FUNKTION ................................................................................................................ 7
3 LEVERSJUKDOMAR ............................................................................................ 8

4 TEKNIK .................................................................................................................... 9
4.1 ALBUMIN .................................................................................................................. 9
5 RESULTAT MARS................................................................................................ 11
5.1 ANALYS FRÅN ”THE INTERNATIONAL MARS REGISTRY” ...................................... 11
     5.1.1 Akut försämring av kronisk leversvikt ........................................................ 11
     5.1.2 Akut leversvikt ............................................................................................ 12
     5.1.3 Leverdysfunktion efter primär transplantation .......................................... 12
5.2 RISKER ................................................................................................................... 12
5.3 KOSTNADER ........................................................................................................... 13
6 ALTERNATIV FÖR EXTRAKORPORAL LEVERSUPPORT ...................... 14
6.1 CELLBASERAD TEKNIK ........................................................................................... 14
6.2 PLASMAFILTERENHET ............................................................................................. 14
6.3 TERAPEUTISKT PLASMAUTBYTE ............................................................................. 14
6.4 SINGLE PASS ALBUMIN DIALYS ............................................................................. 15
7 DISKUSSION ......................................................................................................... 16

8 SLUTSATS ............................................................................................................. 17

9 KÄLLFÖRTECKNING ........................................................................................ 18




Projekt 2. Artificiell lever                                                                                                           4
Teknik i intensivvård och anestesi 7E1115                                                        2012-03-13
Biomedicinsk teknik – KTH

1 Inledning
I kursen ”Teknik i intensivvård och anestesi” ingår en studie av en artificiell lever.
Bakgrunden till undersökningen är att det idag inte finns några heltäckande system för en
sviktande lever. Transplantationsköerna är långa och risken för komplikationer under denna
väntan men även efter transplantationen är hög.
Astrid Lindgrens barnsjukhus har sedan en tid tillbaka möjligheten att utföra leverdialys med
s.k. MARS-behandlling. MARS står för ”Molecular Absorbent Recycling System” och
tillverkas av företaget Teraklin, Rostock, Tyskland. Forskning kring en leverdialys har pågått
sedan början av 1990-talet i Rostock och en beskrivning av metoden publicerades första
gången 1993. Systemet döptes då till Molecular Absorbent Recycling System.
Denna rapport speglar den spännande tekniken bakom MARS, framtidsaspekter och
slutligen en diskussion om ämnet.




Projekt 2. Artificiell lever                                                                            5
Teknik i intensivvård och anestesi 7E1115                                                2012-03-13
Biomedicinsk teknik – KTH

2 Levern

2.1 Anatomi
Levern är kroppens största inre organ och väger ca 1,4 kg hos en vuxen person. Den
är belägen i bukhålans övre del under diafragman. Levern är indelad i en höger
respektive en vänsterlob, se figur 1.1, som är sammansatta av små lober. Dessa
består av leverceller som är omgivna av blodkapillärer, leversinusoider, se figur 1.2.
Ca 85 % av cellerna i levern utgörs av de egentliga levercellerna, hepatocyterna.




Figur 1.1. Levern tillsammans med gallblåsan. [2.2]




Figur 1.2. Detaljerad bild på en del av en leverlobuli. [2.2]

Levern har i varje funktion en mycket hög reservkapacitet, det finns exempel där
patienter överlevt trots att 80 % av levern har avlägsnats. Den har även en god
förmåga till nybildning, om t ex 50 % av levern opererats bort är levern efter sex
månader normalstor igen. [2.1]




Projekt 2. Artificiell lever                                                                    6
Teknik i intensivvård och anestesi 7E1115                                                       2012-03-13
Biomedicinsk teknik – KTH

2.2 Funktion
Levern har ett stort antal funktioner inom mycket varierande områden.

          Utsöndra galla
           Hepatocyter utsöndrar 800 till 1000 ml galla varje dag. Galla består
           mestadels av vatten, gallsalter, kolesterol, lekitin, gallpigment och ett flertal
           joner.
          Kolhydratmetabolism
           Levern är viktig vid bibehållandet av normal glukosnivå. När blodglukosnivån
           är låg bryter levern ner glykogen till glukos och frisätter glukos till blodbanan.
           Då blodglykosnivån är hög, direkt efter en måltid, konverter levern glukos till
           glykogen och triglycerider för lagring.
          Fettmetabolism
           Hepatocyter lagrar vissa triglycerider; bryter ner fettsyror för att genera ATP;
           syntetiserar lipoproteiner vilka transporterar fettsyror, triglycerider och
           kolesterol till och från kroppsceller; syntetiserar kolesterol och använder
           kolesterol för att producera gallsalt.
          Proteinmetabolism
           Hepatocyter syntetiserar de flesta plasmaproteinerna som t.ex. albumin och
           fibrinogen.
          Tar hand om droger och hormoner
           Levern kan avgifta substanser som alkohol eller utsöndrar medicin som
           penicillin till galla. Den har även andra uppgifter som att förändra eller
           påverkar utsöndringen av tyroideahormon och steroidhormoner.
          Utsöndrar bilirubin
           Bilirubin bildas vid sönderfall av de röda blodkropparna. Det transporteras
           sedan bundet med albumin till levern och utsöndras sedan med gallan till
           tunntarmen.
          Syntetisera gallsalt
           I levern omvandlas kolesterol till gallsalter, vilka också utsöndras med gallan.
           Gallsalterna återabsorberas i huvudsak från tarmen och utsöndras åter med
           gallan. Detta är ett så kallat enterohepatiskt kretslopp.
          Lagring
           Förutom lagring av glykogen är levern också det huvudsakliga lagringsstället
           för vissa vitaminer (A, B12, D, E och K) och mineraler (järn och koppar), vilka
           frisätts från levern vid behov.
          Fagocytos
           Lever-sinusoiderna är klädda med endotelceller och där befinner sig Kupffer-
           cellerna, som har en fagocyterande uppgift. Dessa fagocyterar gamla röda
           och vita blodkroppar samt bakterier.
          Aktivera D-vitamin
           Huden, levern och njurarna deltar i syntetiseringen av den aktiva formen av
           D-vitamin. [2.2]




Projekt 2. Artificiell lever                                                                           7
Teknik i intensivvård och anestesi 7E1115                                                   2012-03-13
Biomedicinsk teknik – KTH

3 Leversjukdomar
Inflammation
Inflammation i levern, hepatit, kan antingen vara akut eller kronisk. Hepatit orsakas
av virus, autoimmuna sjukdomar, läkemedelsreaktioner eller alkohol men det är
främst vid grava förrändringar såsom levercirrhos, se nedan, som det är aktuellt med
levertransplantation eller MARS, se kapitel 4.

Störningar i gallflöde
Primär Biliär Cirrhos (PBC)
PBC är en autoimmun sjukdom där de små gallgångarna i levern förstörs. Detta
sjukdomstillstånd leder till skrumplever (cirrhos = skrumplever) och drabbar främst
kvinnor över 50 år. Idag finns inga läkemedel mot sjukdomen.

Toxisk leverskada
Alkohol
Alkohol är den vanligaste orsaken till leverskador i västvärlden. Det är det dagliga
alkoholintaget som framförallt är skadligt. Kvinnor är mer känsliga för alkohol än män.
Orsaken till att levercellerna skadas sker sannolikt via en toxisk nedbrytningsprodukt;
acetaldehyd.

Droger (Läkemedel)
Exempel på droger som vid överdosering är skadliga för levern är Paracetamol, i t ex
Alvedon, och anabola steroider. Följs anvisningarna på förpackningen är man utom
fara.

Metabola leversjukdomar
Primär hemokromatos
Primär hemokromatos är en ärftlig, autosomalt recessiv sjukdom, dvs. båda anlagen
måste komma från båda föräldrarna. Sjukdomen innebär att levercellerna dör för att
för mycket järn lagrats i levern. Överskottet i levern orsakas av att för stor mängd järn
har tagits upp från tarmen. Makroskopiskt sett blir levern brun och leder så
småningom till cirrhos.

Levermetastaser
Levermetastaser är den vanligaste maligna tumören. Dessa sprids via blodet till
levern. Risken för metastaser i andra delar av kroppen är mycket höga och därför
görs sällan levertransplantation.

Akut/Kronisk leversvikt
Akut
Akut leversvikt inträffar då majoriteten av hepatocyterna akut skadats vilket medför
en kraftigt försämrad leverfunktion. Vanliga symptom är gulsot, koma, blödning och
njursvikt.

Kronisk
Kronisk leversvikt, levercirrhos, är slutstadiet för flertalet olika leversjukdomar.
Tillståndet är mycket allvarligt eftersom det är irreversibelt. [3.1]




Projekt 2. Artificiell lever                                                                       8
Teknik i intensivvård och anestesi 7E1115                                                         2012-03-13
Biomedicinsk teknik – KTH

4 Teknik
Akut leversvikt har en mycket dålig prognos med en dödlighet mellan 50 % till 90 %. Den dåliga
prognosen för patienter med leversvikt gör att det finns ett stort behov av att på artificiell väg
ersätta vissa av leverns funktioner under den mest kritiska fasen. Detta så att patienter med
möjlighet till leverregeneration får chans att återhämta sig eller en lever för transplantation kan
anskaffas. Dagens teknik baseras på avgiftande system, vanligtvis något system baserat på
albumin. Man har även gjort försök med biologiska system som en bioreaktor med levande
celler. Det system som kommit längs är MARS som baseras på avgiftning med hjälp av
albumin. [4.1]



4.1 Albumin
Albumin är en hjärtformad molekyl på 68 kd, se figur 4.1. Den består av sex subdomäner som
vardera består av tre alfahelixar sammankopplade med böjliga områden. Den här strukturen
gör albuminmolekylen mycket flexibel och formbar och albuminet används som
transportprotein i blodets plasma för en stor mängd ämnen. Även många för kroppen potentiellt
toxiska ämnen, se nedan, transporteras bundet till albuminet och vid leverskador ackumuleras
dessa ämnen. De toxiska ämnena har hög affinitet till albuminet och kan därför inte avlägsnas
med vanlig dialys eller ultrafiltration.




Figur 4.1. Albuminets struktur



Exempel på albuminbundna toxiska ämnen:

          Bilirubin
          Gallsalter
          Fettsyror
          Tryptofan
          Fenoler
          Aromatiska aminosyror
          Koppar
          Kväveoxid
          Benzodiazepiner

[4.2]

För att avlägsna dessa ämnen kan man tänka sig att använda ett hemofiltrationssystem med
albumin i dialysatet. Men det skulle antagligen kräva för stora mängder albumin och bli för
kostsamt. Studier har även visat att metoden inte är den bästa när det gäller att avlägsna de
viktigaste ämnena som gallsalter. [4.3]


Projekt 2. Artificiell lever                                                                             9
Teknik i intensivvård och anestesi 7E1115                                                           2012-03-13
Biomedicinsk teknik – KTH


Dock kan man genom att låta en albuminlösning cirkulera runt i en sluten slinga och använda
kolfilter och anjonfilter för att rena albuminet göra tekniken mer praktisk och ekonomisk, vilket
är grunden för konstruktionen av MARS-systemet, se figur 4.2.
MARS verkar som en slags modifierad hemodialys med en albumin-lösning som avlägsnar de
albuminbundna toxinerna. Patientens blod tas venöst med en dialyskateter och leds sedan
förbi ett högpermeabelt filter som sitter i MARS-modulen. Filtret har en högsta porstorlek på
50 000 dalton. Porstorleken gör att ämnen med hög molekylvikt som till exempel essentiella
hormoner bundna till transportproteiner, tillväxtfaktorer och albumin inte avlägsnas. På andra
sidan filtret cirkulerar en 20 % -ig albuminlösning i en sluten krets. MARS-filtret har en
oregelbunden yta som gör att blodets albumin och albuminet som cirkulerar i kretsen kommer
mycket nära varandra och toxiner från blodsidan kan avges till albuminlösningen i maskinen.
Albuminlösning i den slutna kretsen renas sedan med ett kolfilter och ett anjonfilter i
absorptionskolumner, samt ett vanligt hemodialysfilter. [4.4] [4.5]




Figur 4.2. Schematisk bild över MARS-systemet



Normalt behandlas patienter i sex till åtta timmar långa etapper och då hålls blodflödet på 150
till 250 ml/min. [4.6] Antalet etapper som behandlingen genomförs varierar beroende på
patientens tillstånd och sjukdomsbild.




Projekt 2. Artificiell lever                                                                               10
Teknik i intensivvård och anestesi 7E1115                                                     2012-03-13
Biomedicinsk teknik – KTH

5 Resultat MARS
Det finns två möjligheter att överleva vid leversvikt och de är antingen att levern
återhämtar sig själv eller att en passande lever för transplantation hittas. Väntan på
transplantation kan vara lång och det gäller att få patienten att överleva den här tiden.
Behandling med MARS har visat sig ha avgörande betydelse. I tre kontrollerade
försök kan vi se att prognosen för att överleva är avsevärt mycket högre i de fall där
kompletterande MARS-behandling förts.

     1. Hepatorenalt syndrom typ1. 13 patienter deltog i försöket. Efter sju dagar
        hade 67 % överlevt i den gruppen som fick MARS medan 0 % i
        kontrollgruppen överlevde. Efter 30 dagar var antalet överlevande i MARS-
        gruppen 25 %. [5.1]

     2. Postoperativ leversvikt efter hjärtkirurgi. 12 patienter omfattades i försöket.
        Sju av åtta som fick MARS överlevde medan en av fyra i kontrollgruppen
        överlevde. [5.1]

     3. Akut försämring av kronisk leversvikt. 24 patienter omfattades i försöket.
        Efter 30 dagar fanns 92 % överlevande i MARS-gruppen att jämföra med 50
        % i kontrollgruppen. [5.1]


Kliniska effekter
Kliniska effekter som observerats vid användning av MARS är förbättrade funktioner
av flera organ såsom i lever, njurar och i hemodynamiken samt förbättrad pruritus
(klåda). [5.1]


5.1 Analys från ”the International MARS Registry”
I en studie blev 176 patienter från 37 sjukhus i 11 länder analyserade. Det är det
största underlaget som finns att tillgå. Data visar att MARS är en säker och effektiv
metod för att stödja en sviktande lever. De 176 patienterna delades in i fem grupper
beroende på vilken orsak som föranledde MARS-terapin. Emellertid innehöll två av
grupperna för få patienter för att resultaten skulle kunna analyseras i detalj. De som
analyserades i detalj var 99 patienter med akut försämrad kronisk leversvikt, 38
patienter med akut leversvikt och 27 patienter som blivit transplanterade men där
transplantatet inte fungerat tillfredsställande. Resultat finns inte tillgängligt från alla
patienter. Antalet analyserade prover är angivet i tabellerna som följer.
Normalvärdena för de olika parametrarna är utelämnade då tabellerna endast syftar
till en jämförelse av värdena före och efter MARS. [5.2]


5.1.1 Akut försämring av kronisk leversvikt
Av de 99 patienter som behandlats blev 56 patienter förbättrade och kunde lämna
sjukhuset. Åldern varierade mellan 25.2 och 70.7 år hos patienterna. Patienterna
behandlades mellan en till 15 gånger och varje behandlingstid varierade mellan en till
27 timmar.
Resultat från analysen ses i tabell 5.1




Projekt 2. Artificiell lever                                                                         11
Teknik i intensivvård och anestesi 7E1115                                                 2012-03-13
Biomedicinsk teknik – KTH


Biokemisk                          Antal                Före MARS           Efter MARS
parameter                          prover
Bilirubin [µmol/l]                 70                   498.7±191.7         300.9±130.4
Kreatinin [µmol/l]                 70                   248.3±203.7         153.1±107.9
Urea [mmol/l]                      70                   19.7±12.2           13.5±9.9
Ammoniak [µmol/l]                  37                   91.7±40.2           68.7±34.7
Tabell 5.1. Resultaten är angivna som medelvärdet ± standardavvikelsen.


5.1.2 Akut leversvikt
Åldern hos de 38 patienterna i den här gruppen varierade mellan 16.9 och 70.7 år.
MARS-behandlingarna var en till 12 stycken och behandlingstiden tre till 48 timmar.
Av dem som blev behandlade överlevde 19 patienter. Sex av dem genomgick
transplantation och fyra patienter som innan stått i kö för ny lever klarade sig utan
transplantation.
Resultat från analysen ses i tabell 5.2.


Biokemisk                         Antal                   Före MARS         Efter MARS
parameter                         prover
Bilirubin [µmol/l]                30                      456.1±315.3       271.4±136.9
Kreatinin [µmol/l]                27                      190.5±131.4       146.1±148.4
Urea [mmol/l]                     23                      13.2±6.8          10.7±6.5
Tabell 5.2. Resultaten är angivna som medelvärdet ± standardavvikelsen.

I tabellen ses tydligt att förändringen i bilirubinhalten var utmärkande men inte för
kreatinin och urea.


5.1.3 Leverdysfunktion efter primär transplantation
Denna grupp utgjordes av 27 patienter som fått en levertransplantation men där
komplikationer tillstött så att en andra transplantation övervägts. Åldern hos
patienterna varierade mellan nio månader och 66.3 år. Antalet behandlingar var en till
24 stycken. 15 patienter överlevde utan retransplantation.
Resultat från analysen ses i tabell 5.3.


Biokemisk                         Antal                   Före MARS         Efter MARS
parameter                         prover
Bilirubin [µmol/l]                25                      437.2±246.3       251.6±166.8
Kreatinin [µmol/l]                19                      200.5±208.3       119.5±86.7
Urea [mmol/l]                     18                      21.0±17.2         13.1±6.8
Ammoniak [µmol/l]                 13                      116.5±68.0        48.3±33.7
Tabell 5.3. Resultaten är angivna som medelvärdet ± standardavvikelsen.


5.2 Risker
MARS är ungefär lika riskfyllt som vanlig njurdialys. Rapporter visar att MARS
fungerar och är säkert även vid kritiskt sjuka patienter. En liten men märkbar
minskning av antalet blodplättar har påvisats under proceduren.




Projekt 2. Artificiell lever                                                                     12
Teknik i intensivvård och anestesi 7E1115                                                 2012-03-13
Biomedicinsk teknik – KTH

5.3 Kostnader
Kostnaden beror vid levertransplantation på patientens kliniska status före operation.
Blod-urea-nitrogenhalten utgör den enskilt största parametern som bestämmer
kostnaden. Om den egna levern regenererar blir kostnaden mindre än om en
transplantation behöver göras. Om t.ex. patienten lider av kronisk leversvikt blir
kostnaden för en transplantation och vård i upp till ett år efteråt ca 1000 000 kr. För
akutleversvikt stannar kostnaden på ca 800 000 kr. [5.3]

MARS vid akut försämrad leversvikt visar en lägre nivå av kreatinin och blod-urea-
nitrogen både vid själva behandlingen och under följande observationsperiod.
Undersökningarna har visat att de som inte fick MARS-behandling behövde mer
njurdialys och intensivvård under observationsperioden eftersom de utvecklat
njursvikt, vilket innebär en merkostnad.

MARS-apparaten kostar 200 000 kr och en uppsättning filter kostar 25 000 kr. [5.4]




Projekt 2. Artificiell lever                                                                     13
Teknik i intensivvård och anestesi 7E1115                                                   2012-03-13
Biomedicinsk teknik – KTH

6 Alternativ för extrakorporal leversupport
6.1 Cellbaserad teknik
Försök har gjorts att använda leverceller för att skapa ett extrakorporalt
supportsystem som tillfälligt kan hjälpa en patient med leverskada i väntan på
transplantation eller regeneration av den egna levern. Flera olika källor för leverceller
har använts vid försök, som mänskliga celler, en cellinje av hepatocyter från en
transgen mus och hepatocyter isolerade från en råtta.

Vid försöken har en lösning med albuminbundna toxiner som har erhållits från klinisk
användning av MARS-systemet provats. I nuläget har försök enbart gjorts för att testa
hur dessa celler överlever i den miljö som skapas vid leversvikt och om de uppvisar
någon aktivitet.
Det visade sig att de mänskliga cellerna som användes inte överlevde i den miljö som
förekom vid leversvikt hos patienterna. Hepatocyterna från möss och råtta överlevde
däremot i mycket större omfattning. Riskerna med att använda icke-mänskliga celler
gör dock att bra säkerhetsåtgärder måste tas fram för att förhindra komplikationer.
Bioartificiella leversupportsystem med avgiftningsförmåga som samtidigt har en
metabolisk förmåga är en önskvärd teknik men mycket återstår att undersöka och
utveckla innan tekniken kan användas kliniskt. [6.1]


6.2 Plasmafilterenhet
En annan möjlighet för extrakorporal leversupport är ett system som är en
plasmafilterenhet (PF). Denna utför dialys av blod mot en pulverlösning som selektivt
avlägsnar toxiner med liten molekylvikt. Enheten är godkänd av FDA, Food and Drug
Administration, och har testats på 56 patienter med akut försämrad kronisk
leversjukdom och 31 personer med akut leversvikt.
För de 56 patienter med akut försämrad kronisk leversvikt uppvisades en klar
förbättring av leverfunktion mot en kontrollgrupp men ingen förbättring kunde visas i
gruppen med akut leversvikt.
PF-enheten fungerar som så att blodet leds förbi ett cellulosamembran med en
porstorlek på 5000 dalton, att jämföra med MARS-filtrets på 50 000 dalton. Toxiner
passerar över membranet och binder till en absorbent i pulverform som innehållande
kol- och katjonutbytare. Enheten använder tryckväxlingar på absorbentens sida för att
flytta membranet fram och tillbaka vilket gör att blodet passerar förbi och absorbenten
rörs runt. Lipid- och proteinbundna toxiner avlägsnas inte med den här metoden vilket
kan vara anledningen till dess dåliga resultat på patienter med akut leversvikt. [6.2]


6.3 Terapeutiskt plasmautbyte
Möjligheten att använda terapeutiskt plasmautbyte (TPU) vid livshotande tillstånd är
begränsade till några få situationer. Det kan ha effekt vid förgiftningar med
proteinbundna toxiner men riskerna är stora och kapaciteten vid TPU för att avlägsna
toxiner är ofta överskattad. För vissa ämnen, t ex acitylsalicylsyra, som till mer än 90
% är proteinbundet och inte befinner sig extravaskulärt i någon stor utsträckning har
det dock en bra effekt. [6.2]




Projekt 2. Artificiell lever                                                                       14
Teknik i intensivvård och anestesi 7E1115                                                2012-03-13
Biomedicinsk teknik – KTH

6.4 Single Pass Albumin Dialys
Single Pass Albumin Dialys (SPAD) har angetts som ett alternativ till MARS.
Tekniken baseras även den på att toxiner bundet i blodets albumin går över till en
albuminlösning efter att ha passerar ett likadant membran som återfinns i MARS,
men till skillnad mot MARS så kastar man helt enkelt albuminlösningen.
Ett jämförande försök mellan MARS och SPAD har gjorts. Samma membran
användes i alla försök, ett membran taget från en MARS-modul. Tre olika försök med
SPAD gjordes. SPAD1 använde en koncentration av albumin på 46.5 g/l och en
flödeshastighet av 700 ml/h. SPAD2 hade samma koncentration albumin men en fyra
gånger högre flödeshastighet på 2800 ml/h. SPAD3 hade fyra gånger högre
albuminkoncentration, 186 g/l, men samma flödeshastighet som SPAD1.
I varje experiment användes en liter plasma som berikades med 250 mg okonjugerat
bilirubin, 115 mg gallsalt och 200 mg sulfobromophthalein (BSP). Dessa ämnen är
valda eftersom de binder alla till olika ställen på albumin och har olika
associationskonstanter. Clearence för de olika ämnena, dvs. resultatet av försöket
syns i nedanstående tabell 6.1.


Clearence                     Bilirubin            Gallsalt               BSP
[ml/min]
SPAD1                         1.9                  18.0                   9.0
SPAD2                         8.1                  31.0                   13.1
SPAD3                         7.9                  29.1                   22.6
MARS                          2.8                  81.7                   14.0
 Tabell 6.1. Jämförelse med olika SPAD och MARS.

Försöket visade att MARS var mycket effektivare när det gäller att avlägsna gallsalter
vilket är en viktig funktion. Med SPAD kan en ökning i effektivitet bara ske genom en
dramatisk kostnadsökning, ett gram kommersiellt serumalbumin kostar ca 15 kronor.
Det höga priset beror bland annat på att albuminet utvinns från plasma taget från
mänskliga blodgivare. MARS är också säkrare eftersom systemet inte innehåller de
stabiliserare som finns i kommersiella albuminlösningar. [6.3]




Projekt 2. Artificiell lever                                                                    15
Teknik i intensivvård och anestesi 7E1115                                                  2012-03-13
Biomedicinsk teknik – KTH

7 Diskussion
Levern är ett komplicerat organ med många olika funktioner. Detta gör att det är svårt
att ersätta dess funktioner med ett komplett system. Det enda som idag kan ersätta
en skadad lever med alla dess funktioner är en levertransplantation.
MARS kan användas vid behandling av ett stort antal leversjukdomar. Den kan inte
helt ersätta leverns funktioner men hjälper till med de mest väsentliga som behövs för
patientens överlevnad.
Än så länge finns inte så många dokumenterade studier om användningen av MARS
men av de få som finns urskiljs en positiv effekt av behandlingen. Av resultaten
framgick att halten bilirubin sänktes nämnvärt och även halten av kreatinin, urea och
ammoniak minskades.
MARS är ett lättskött och säkert system. För levertransplantation kan väntan på en ny
lever vara lång och om den sjuka levern är så pass dålig är MARS ett bra alternativ
för att öka patientens chans till överlevnad under väntetiden. I vissa fall har
behandlingen utfallit så väl att en transplantation inte längre är nödvändig.
Jämförelsevis med en levertransplantation är MARS då billigare om behandlingen
inte blir alltför lång.

Cellbaserad teknik är ett alternativ men eftersom endast cellerna från möss och råttor
klarade miljön ökar det riskerna för komplikationer. Tekniken kan dock i framtiden bli
ett bra sätt men många tester och studier återstår att göras.
Med en plasmafilterenhet uppvisades en klar förbättring för de patienterna med akut
försämrad kronisk leversvikt men ingen förbättring kunde visas i gruppen med akut
leversvikt.
Terapeutiskt plasmautbyte (TPU) är begränsade till få situationer. Den har bra effekt
för vissa ämnen men riskerna är stora och överväger oftast fördelarna.
Single Pass Albumin Dialys är ett bra alternativ men är ett mer kostsamt system i
jämförelse med MARS. MARS är dessutom effektivare på att avlägsna gallsalter och
ses som ett säkrare system.

Eftersom MARS inte är ett fullt utvecklat system kan många förbättringar göras. Filtret
ska enligt tillverkaren användas i ca sex timmar. På Astrid Lindgrens barnsjukhus
körs filtren oftast i 12 timmar, alltså dubbelt så lång tid än vad som är
rekommenderat. Detta sparar både tid och pengar utan att påverka behandlingens
resultat.
Gruppens egna tankar och förslag till förbättringar:
Man skulle även kunna testa rengöring av filtret vilket gör återanvändning möjlig.
Dagens MARS som består av två olika filter kan om möjligt integreras till ett filter men
det är inte säkert att det blir mer kostnadseffektivt.
Från en kemisk synvinkel finns det förmodligen andra metoder som skulle passa för
själva reningsprocessen i MARS-systemet.




Projekt 2. Artificiell lever                                                                      16
Teknik i intensivvård och anestesi 7E1115                                               2012-03-13
Biomedicinsk teknik – KTH

8 Slutsats
MARS är ett inte helt utvärderat och dokumenterat system men är idag tillsammans
med levertransplantation det bästa alternativet vid allvarlig leversjukdom. Även vid
lättare skador som t ex drogförgiftning har MARS visat sig vara en bra behandling.
Andra terapeutiska behandlingar är under utveckling och kan i framtiden kanske visa
sig vara minst lika bra eller bättre och mer kostnadseffektiva.

Artificiell lever är ett väldigt intressant ämne eftersom det idag inte finns fullt
utvecklade behandlingar förutom transplantationer som kan vara riskfyllda. Detta kan
jämföras med hjärtsjukdomar där det finns många olika applikationer beroende på
patientens tillstånd.
Det finns ännu mycket kvarvarande forskning inom artificiell lever då transplantation
inte bör vara det enda alternativet till att ersätta levern.
Gruppens kemiska kunskaper är små och det är därför mycket svårt att bidra med
bra förslag på förbättringar eftersom systemet i huvudsak bygger på kemiska
tillämpningar.




Projekt 2. Artificiell lever                                                                   17
Teknik i intensivvård och anestesi 7E1115                                                    2012-03-13
Biomedicinsk teknik – KTH

9 Källförteckning
[2.1]         Nationalencyklopedin, Multimedia 2000 plus, CD-ROM, 2000

[2.2]         Principles of Anatomy and Physiology, tenth edition, Tortora Gabrowski, 2003

[3.1]         Pathology, second edition, Stevens, Lowe, 2000

[4.1]         I.M Sauer, P Neuhaus & J.C Gerlach
              Metabolic Brain Disease, vol 17, No 4, Dec 2002 s 477-483

[4.2]         S. Sen, R. P. Mookerjee, N. A. Davies, R. Williams & R. Jalan
              Aliment Pharmacol Ther, Dec 2002 s 32-38

[4.3]         P. Peszynski, S. Klammt, E. Peters, S. Mitzner, J. Stange & R. Schmidt
              Liver 2002 : 22 s 40-42

[4.4]         S. Sen, R. Jalan & R. Williams
              The journal of Biochemistry & Cell biology 35, 2003 s 1306-1311

[4.5]         M. Felldin, S. Friman, M. Olausson, L. Bäckman & M. Castedal
              Läkartidningen nr 47, 2003 volym 100

[4.6]         D. Kapoor
              Journal of Gastroenterology and Hepatology, 2002 : 17 s 280-286

[5.1]         S. Mitzner, J. Stange, S. Klammt & R. Schmidt
              Current Opinion in Nephrology and Hypertension, Nov 2001 s 777-783

[5.2]         C. Steiner & S. Mitzner
              Liver 2002:22(Suppl 2) s 20-25

[5.3]         P. Peszynski, S. Klammt, E. Peters, S. Mitzner, J. Stange & R. Schmidt
              Liver 2002 : 22 s 40-42

[5.4]         Kenneth Palmér, Astrid Lindgrens barnsjukhus, Solna

[6.1]         S. Mitzner, J. Stange, U. Fischer, S. Lindmann & R. Schmidt
              ASAIO, juli-sept 1995 s 310-315

[6.2]         S. Ash
              Therapeutic Apheresis, vol 5 No5, 2001 s 404-416

[6.3]         P.Peszynski, S.Klammt, E.Peters, S.Mitzner, J.Stange & R.Schmidt
              Liver 2002 : 22 s 40-42




Projekt 2. Artificiell lever                                                                        18

								
To top