Hämodialyse bzw. Hämodiafiltration sind die am häufigsten gebräuchlichen Formen der Dialyse. Die Filterung des Blutes erfolgt dabei über ein Dialysegerät, das wie eine künstliche Niere funktioniert. Der Blutkreislauf der Patientin/des Patienten wird über ein Schlauchsystem mit diesem Gerät verbunden: das Blut wird hinein geleitet, mithilfe eines speziellen Filters (Dialysator) gereinigt und anschließend in den Kreislauf zurückgeleitet.
Die Filterung des Blutes durch den Dialysator funktioniert teilweise nach einem der Niere ähnlichen Prinzip. Das Blut fließt durch zahlreiche Kapillaren, die von einer speziellen Dialyseflüssigkeit (Dialysat) umgeben sind. Die Wände dieser Kapillaren sind wie semipermeable (teildurchlässige) Filter aufgebaut, das heißt, sie sind für einige Stoffe durchlässig (z.B. für Wasser, Elektrolyte und andere kleinmolekulare Stoffe), für andere hingegen nicht (z.B. für Blutkörperchen oder andere größere Stoffe, die dem Blut erhalten bleiben sollen).
Zwischen dem Blut und der Dialyseflüssigkeit findet ein Stoffaustausch bzw. Transport statt. Dafür sind zwei treibende Kräfte verantwortlich:
Einerseits gibt es einen Unterschied in der Konzentration bestimmter Substanzen zwischen den beiden Flüssigkeiten. Stoffe, die aus dem Blut herausgefiltert werden sollen, sind in der Dialyseflüssigkeit nicht bzw. in geringerer Menge enthalten; nach dem Prinzip der Diffusion „wandern“ diese Stoffe daher aus dem Blut hinaus. Umgekehrt ist die Konzentration von Stoffen, die dem Blut zugeführt werden sollen (z.B. Nährstoffe), in der Dialyseflüssigkeit höher; diese Stoffe „wandern“ daher ins Blut hinein.
Die zweite treibende Kraft ist ein Unterdruck im Dialysatkreislauf, welcher dazu führt, dass mit Flüssigkeit auch Substanzen aus dem Blut entfernt werden können (Stofftransport durch Konvektion).
So werden Abfallprodukte aus dem Blut herausgefiltert, die Konzentration von Wasser und Elektrolyten ausgeglichen und andere Substanzen (wie z.B. Natrium, Kalium, Glukose oder Bikarbonat) je nach Bedarf dem Blut zugeführt, um den Blutzucker und den Säure-Basen-Haushalt nicht aus dem Gleichgewicht zu bringen. Die Zusammensetzung der Dialyseflüssigkeit kann individuell angepasst werden. Das gereinigte Blut fließt schließlich über einen Schlauch in den Kreislauf der Patientin/des Patienten zurück. Bei jeder Sitzung wird das gesamte Blutvolumen etwa 15-mal durch das Dialysegerät gepumpt.
Die Hämodialysebehandlungen finden meist dreimal pro Woche (chronisch-intermittierende Hämodialyse) in speziellen Dialysezentren statt und dauern jeweils rund drei bis fünf Stunden. Unter bestimmten Voraussetzungen kann eine Hämodialyse auch zu Hause stattfinden. Die Patientin/der Patient muss dafür in speziellen Trainings ausführlich geschult werden.