O sangue passa através de uma circulação extracorporal para um dialisador, onde é mantido separado do líquido do dialisador por uma membrana semipermeável artificial.
Os solutos difundem-se através da membrana em ambas as direcções, sendo a direção de um determinado soluto regulada pela composição do líquido dialisante e do sangue.
A ultrafiltração, a remoção da água do plasma, é conseguida através da aplicação de uma pressão positiva relativa ao sangue. Pode ser utilizada isoladamente, sem difusão, para reduzir a sobrecarga de fluidos.
Tradicionalmente, a membrana é composta por cuprofano, um derivado da celulose. Mais recentemente, são utilizadas membranas sintéticas de estrutura polimérica, uma vez que estão associadas a uma menor ativação de factores humorais e a uma menor lesão das células sanguíneas.
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