Kalkylator för terapeutisk plasmaferes

Klinisk bakgrund

Terapeutisk plasmaferes bygger på en enkel princip: byt ut patientens plasma mot substitutionsvätska för att minska koncentrationen av ett skadligt, plasmabundet ämne. Det kliniska problemet är inte om principen fungerar, utan hur stor bytesvolym som behövs för att uppnå en kliniskt meningsfull reduktion, och hur mycket som faktiskt kvarstår efter proceduren. Utan en uppskattning av plasmavolymen riskerar förskrivaren att antingen underbehandla, med kvarståande toxisk nivå av målsubstansen, eller överbehandla, med onödig substitutionsvätska, förlängd procedurtid och ökad risk för hemodynamisk och metabol påverkan.

Beräkningsmetoden i den här kalkylatorn adresserar båda frågorna. Den uppskattar patientens plasmavolym utifrån kroppsvikt och hematokrit och modellerar därefter den fraktionella borttagningen av ett plasmabundet ämne som en exponentiell funktion av utbytt volym. Modellen förutsätter att målsubstansen är begränsad till plasma och att omblandning är momentan och fullständig under proceduren.

Beräkning av kalkylator för terapeutisk plasmaferes

Plasmavolymen beräknas enligt:

$$V_p = 0{,}065 \times \text{kroppsvikt (kg)} \times (1 - \text{hematokrit})$$

där $V_p$ är uppskattad plasmavolym i liter. Faktorn 0,065 motsvarar den approximativa totala blodvolymen i liter per kilo kroppsvikt hos en vuxen, och $(1 - \text{hematokrit})$ ger den andel av blodvolymen som utgörs av plasma. Hematokriten anges som ett decimaltal, det vill säga 0,40 för 40 %.

Den kvarvarande andelen av målsubstansen efter utbytet beräknas som:

$$f_{\text{kvar}} = e^{-V_{\text{utbytt}} / V_p}$$

där $V_{\text{utbytt}}$ är den utbytta plasmavolymen i liter och $V_p$ är den uppskattade plasmavolymen. Den borttagna andelen blir därmed $1 - f_{\text{kvar}}$.

Härledningsstudien utfördes av Kaplan vid University of Connecticut och publicerades 1990 [1]. Studien omfattade 18 patienter som genomgick sammanlagt 102 plasmaferesbehandlingar. Formeln validerades mot faktisk serumnivånedgång för fem stora molekyler med olika molekylvikt: IgG, IgA, IgM, komplementfaktor C3 och totalt kolesterol. Mätningarna gjordes före och efter varje session, och förutsagd nedgång jämfördes med observerad nedgång med hjälp av linjär korrelation.

Tolkning i praktiken

Modellen ger en direkt relation mellan utbytt volym och kvarvarande andel av målsubstansen. Eftersom relationen är exponentiell, inte linjär, avtar den marginella nyttan för varje ytterligare utbytt plasmavolym kraftigt. Detta är den centrala insikten som kalkylatorn förmedlar.

Vid ett utbyte motsvarande en plasmavolym avlägsnas ungefär 63 % av målsubstansen. Ett andra utbyte, direkt därefter, tar bort ungefär 63 % av det som återstår, alltså cirka 23 procentenheter till, inte ytterligare 63 procentenheter av ursprungsmängden. Detta förklarar varför kliniska protokoll sällan ordinerar mer än 1 till 1,5 plasmavolymer per session: den additionala borttagningen vid högre volymer är marginell i förhållande till den ökade procedurens längd och vätskebelastning.

För praktisk planering innebär det att en patient på 70 kg med hematokrit 0,40 har en uppskattad plasmavolym på cirka 2,7 liter. Ett utbyte på 3 liter motsvarar ungefär 1,1 plasmavolymer och förväntas lämna kvar cirka 33 % av målsubstansen. Om målet är att nå under 20 % av ursprungsnivån krävs minst 1,5 plasmavolymer, det vill säga cirka 4 liter, vilket ofta är den övre gränsen för vad som är kliniskt rimligt vid en enskild session.

Validering och prestanda

I Kaplans härledningsstudie visade formeln god överensstämmelse mellan förutsagd och observerad nedgång för samtliga testade substanser [1]. För IgG var förutsagd nedgång 67 ± 7 % mot observerad 64 ± 10 % (R = 0,66, n = 40, p < 0,001). För IgA var överensstämmelsen 66 ± 8 % mot 66 ± 9 % (R = 0.59, n = 36, p < 0,001) och för IgM 66 ± 7 % mot 69 ± 8 % (R = 0,63, n = 39, p < 0,001). Komplementfaktor C3 visade förutsagd 58 ± 7 % mot observerad 61 ± 5 % (R = 0,73, n = 17, p = 0,009) och totalt kolesterol 66 ± 3 % mot 70 ± 4 % (R = 0,62, n = 28, p = 0,005).

Korrelationskoefficienterna ligger i intervallet 0,59 till 0,73, vilket indikerar en måttlig till god överensstämmelse. Spridningen i observerade värden är dock betydande, särskilt för IgG där standardavvikelsen för observerad nedgång var 10 procentenheter. Detta återspeglar biologisk variation i plasmavolym, grad av omblandning under proceduren och eventuellt pågående extravaskulär återutjämning av substans under själva sessionen.

Studien omfattade enbart patienter vid ett centrum och valideringen gjordes inte i en oberoende kohort. Det finns inte heller publicerade studier som systematiskt har validerat formeln i moderna aferesapparater med kontinuerligt flöde, vilka kan ha annorlunda omblandningskinetik än de apparater som användes 1990. Den kliniska tillämpningen bör därför ses som en approximativ vägledning, inte som en exakt förutsägelse.

Begränsningar

Den viktigaste begränsningen är antagandet om enkompartmentskinetik. Modellen förutsätter att målsubstansen är jämnt fördelad i plasma och att omblandning är momentan och fullständig under hela proceduren. För ämnen som i hög grad är bundna utanför plasma, till exempel IgG som har en betydande extravaskulär pool, kommer postprocedurell nivå att stiga igen när substans återfördelas från interstitium till plasma. Kalkylatorn fångar inte denna rebound, och den faktiska nivån vid nästa session kan vara högre än vad modellen förutsade vid föregående sessions slut.

Modellen gäller enbart plasmabundna ämnen. Den ska inte användas för att uppskatta borttagning av cellbundna substanser eller läkemedel med uttalad vävnadsdistribution och hög distributionsvolym. För små molekyler som snabbt ekvilibrerar mellan plasma och vävnad är plasmaferes i sig ineffektivt, och kalkylatorn är meningslös.

Plasmavolymsestimeringen bygger på en genomsnittlig blodvolym på 65 ml/kg. Hos patienter med betydande obesitas, amputationer, gravider eller barn kan denna uppskattning avvika. Alternativa formler för blodvolym, till exempel Nadlers formel som inkorporerar längd och kön, kan ge en mer individanpassad uppskattning i sådana fall [2], men kalkylatorn använder konsekvent den förenklade metoden från Kaplans originalarbete.

Slutligen modellerar kalkylatorn enbart den fraktionella borttagningen under en session. Den säger ingenting om substitutionsvätskans val, frekvensen av sessioner eller den kliniska effekten av behandlingen i sin helhet. Dessa beslut styrs av den underliggande diagnosen och av aktuella riktlinjer, bland annat American Society for Apheresis (ASFA) kategorisering av indikationer [3, 4], där plasmaferes indelas i kategori I (förstahandsbehandling) till kategori IV (inte indicerat) baserat på evidensgrad.

Källor

1. Kaplan AA. A simple and accurate method for prescribing plasma exchange. ASAIO Trans. 1990;36(3):M597-M599. PMID: 2252761
2. Pham HP, Müller MC, Williams LA 3rd, Juffermans NP. Mathematical model and calculation to predict the effect of prophylactic plasma transfusion on change in international normalized ratio in critically ill patients with coagulopathy. Transfusion. 2016;56(4):926-932. PMID: 26718124
3. Connelly-Smith L, Alquist CR, Aqui NA, m.fl. Guidelines on the Use of Therapeutic Apheresis in Clinical Practice, Evidence-Based Approach from the Writing Committee of the American Society for Apheresis: The Ninth Special Issue. J Clin Apher. 2023;38(2):77-278. PMID: 37017433
4. Padmanabhan A, Connelly-Smith L, Aqui N, m.fl. Guidelines on the Use of Therapeutic Apheresis in Clinical Practice, Evidence-Based Approach from the Writing Committee of the American Society for Apheresis: The Eighth Special Issue. J Clin Apher. 2019;34(3):171-354. PMID: 31180581