Dialyse-Spezialwissen

Backfiltration (Rückfiltration) als Folge transmembraner Druckverhältnisse im Dialysator

In diesem Beitrag geht es um den intradialytischen Prozess der Backfiltration. Es wird dargestellt, was Backfiltration ist, wie sie im Dialysator entsteht und welche Bedeutung sie für die Dialysetherapie hat. Zudem wird erläutert, welche Voraussetzungen – insbesondere in Bezug auf die Dialysierflüssigkeit – für eine sichere Anwendung erforderlich sind.

Keywords

Backfiltration, transmembraner Druck, High-Flux-Dialyse, Ultrafiltration, interne Filtration, konvektiver Stofftransport, ultrareines Dialysat, Dialyse

Was ist Backfiltration

Backfiltration ist ein normaler physikalischer Vorgang, der insbesondere während Dialysen mit High-Flux-Dialysatoren auftritt.

Im vorderen Abschnitt des Dialysators (Bluteingang) ist der hydrostatische Druck im Blutkompartiment (innerhalb der Hohlfasern) höher als im Dialysatkompartiment. Dieser Druckunterschied führt dazu, dass Wasser aus dem Blutkompartiment durch die semipermeable Membran der Hohlfaser in das Dialysatkompartiment übertritt (siehe Grafik Abb. 2).

Auf dem Weg des Blutes durch die Hohlfasern des Dialysators nimmt der hydrostatische Druck im Blutkompartiment kontinuierlich ab, da die feinen Fasern dem Blut einen Strömungswiderstand entgegensetzen. Der Druck im Dialysatkompartiment verändert sich hingegen nur geringfügig. Das führt zu einer Verringerung des Druckunterschiedes zwischen dem Blut- und dem Dialysatkompartiment, sodass im Verlauf des Dialysators zunehmend weniger Flüssigkeit aus dem Blut durch die Membran in das Dialysat übertritt.

An einem bestimmten Punkt gleichen sich die hydrostatischen Druckverhältnisse auf Blut- und Dialysatseite an. Hinter diesem Punkt ist der hydrostatische Druck im Blutkompartiment niedriger als im Dialysatkompartiment. Infolgedessen kehrt sich die Flussrichtung des Wassers um: Dialysat strömt nun durch die Membran in das Blut zurück. Dieser Vorgang wird als Backfiltration oder interne Filtration bezeichnet. Dabei wird die im vorderen Abschnitt des Dialysators über die eingestellte Netto-Ultrafiltration hinaus aus dem Blut über-filtrierte Wassermenge wieder in das Blut zurückgeführt.

Die Backfiltration verändert daher nicht die Netto-Ultrafiltration (eingestellte Ultrafiltration), sondern lediglich die Verteilung der Flüssigkeitsbewegungen innerhalb des Dialysators.

Moderne Dialysegeräte arbeiten volumenkontrolliert. Sie messen und steuern die Zu- und Abflussmengen des Dialysats kontinuierlich, sodass trotz interner Filtration genau die Flüssigkeitsmenge aus dem System entfernt wird, die als Ultrafiltration eingestellt wurde.

Im vorderen Abschnitt des Dialysators wird mehr Wasser aus dem Blut filtriert, als letztlich dem Patienten entzogen werden soll. Ein Teil dieses filtrierten Volumens gelangt im hinteren Abschnitt als Backfiltration wieder in das Blut zurück.

Backfiltration = Hämofiltration?

Das Prinzip dieser internen Filtration (Backfiltration) beruht auf demselben physikalischen Prinzip wie das der Hämodiafiltration (HDF). Durch Filtration und anschließenden Flüssigkeitsersatz findet ein konvektiver Stofftransport statt. Während der Flüssigkeitsersatz bei der HDF durch die definierte Substitutionsmenge beziehungsweise den Fluss der Substitutionspumpe erfolgt, wird er bei der internen Filtration durch die Rückfiltration (Backfiltration) von Dialysat über die Membran realisiert. Im Gegensatz zur HDF werden die Filtrations- und Rückfiltrationsvolumina jedoch nicht gezielt eingestellt, sondern ergeben sich aus den Druckverhältnissen innerhalb des Dialysators. Daher können sie nicht direkt quantifiziert werden. Zudem liegen die Volumina der internen Filtration und Rückfiltration deutlich unter den Filtrations- und Substitutionsvolumina, die bei einer konventionellen HDF erreicht werden.

Die sichere Anwendung der internen Filtration setzt die Verwendung von ultrareinem Dialysat voraus, da bei der Rückfiltration Dialysat durch die Membran in den Blutkreislauf gelangt. Bei Einsatz von ultrareinem Dialysat stellt dieser Vorgang jedoch keinen unerwünschten Nebeneffekt dar, sondern einen erwünschten Bestandteil des Dialyseverfahrens. Der verstärkte konvektive Stofftransport verbessert insbesondere die Elimination mittelmolekularer urämischer Toxine, deren Entfernung durch Diffusion aufgrund ihrer Molekülgröße weniger effizient ist. Obwohl die intern filtrierten und rückfiltrierten Flüssigkeitsvolumina deutlich geringer sind als bei der Hämodiafiltration, leisten sie dennoch einen messbaren Beitrag zur konvektiven Stoffelimination und unterstützen somit eine effektive Dialysetherapie. Spezielle HX-Dialysatoren fördern die Backfiltration gezielt durch ihre Medium-Cut-Off-(MCO)-Membran und ein darauf abgestimmtes Membrandesign, das eine verstärkte interne Filtration ermöglicht. MCO-Membranen zeichnen sich durch eine definierte, enge Porengrößenverteilung und eine höhere Permeabilität für mittelgroße Moleküle aus. Dadurch wird die konvektive Entfernung mittelgroßer urämischer Toxine verbessert, ohne dass es zu einem relevanten Albuminverlust kommt.

Zusammenfassung

Die Backfiltration ist ein physiologischer und erwünschter Vorgang bei der Hämodialyse mit High-Flux-Dialysatoren. Sie entsteht durch die sich entlang des Dialysators verändernden transmembranen Druckverhältnisse und führt zu einer internen Filtration mit anschließender Rückfiltration von ultrareinem Dialysat in das Blut. Die eingestellte Netto-Ultrafiltration bleibt dabei unverändert, da moderne volumenkontrollierte Dialysegeräte den Flüssigkeitsentzug präzise steuern. Obwohl die dabei bewegten Flüssigkeitsvolumina geringer sind als bei der Hämodiafiltration, trägt die interne Filtration durch einen zusätzlichen konvektiven Stofftransport zur verbesserten Elimination insbesondere mittelmolekularer urämischer Toxine bei.

Autorenangaben:
Gerd Breuch
Hamburg

Literaturhinweis

Breuch, G., Müller , E. (2025). Fachpflege Nephrologie und Dialyse ( 7. Auflage). Elsevier.

Breuch, G., & Servos, W. (2017). Dialyse für Einsteiger (4. Auflage). Elsevier.