CN108697841A - 具有评估和控制单元的用于体外的血液治疗的仪器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有体外的血液回路的血液治疗仪，该体外的血液回路包括动脉管路、血泵、血液治疗单元和静脉管路，其中动脉管路和静脉管路能够与患者的血管连接，并且其中所述血液治疗仪具有评估和控制单元，其中评估和控制单元构成为执行以下步骤：(a1)求得与体外的血液回路连接的患者的血管中的血液再循环；和(b)利用根据(a1)所求得的血液再循环和所提供或同样事先求得的患者的心输出量的值来计算血流量。

Description

具有评估和控制单元的用于体外的血液治疗的仪器
技术领域
本发明涉及一种具有体外的血液回路的血液治疗仪，所述体外的血液回路包括动脉管路、血泵、血液治疗单元和静脉管路，其中动脉管路和静脉管路能够与患者的血管连接，并且其中血液治疗仪具有用于确定所涉及的患者血管的血流量评估和控制单元。
背景技术
有效的体外的血液治疗，例如有效的透析的前提是存在起作用的血管通路。
因此，对于体外的血液治疗而言，通常人工地建立动静脉瘘，大多在下臂中处于桡动脉和头静脉之间。通过动脉和静脉的这种短路提高血管压力，这因组织阻力降低引起。因此实现了所涉及的血管中的高的血流量。
此外，为了保证起作用的血管通路，在相关的指南中建议不同的方法。这包括：测量在从血管通路中进行提取时的再循环并且确定血管通路中的流量，如这例如从施內迪茨等人的(1998):"measurement of access flow during hemodialysis using theconstant infusion approach",ASAIO Journal 44,p.74ff中已知。然而，单独基于再循环值仅能够对血管通路进行非常粗略的评估。测量血管通路中的血流量需要临时交换动脉针和静脉针，对此需要专用的一次性用品和用户的动作。
在现有技术中，例如从WO2011/131358A2中已知：基于稀释测量来确定瘘血流量。专利EP 0 773 035 B2和EP 1 576 341 B1也涉及确定瘘血流量的主题。
发明内容
本发明的目的是：提供一种用于体外的血液治疗的仪器，所述仪器实现简单且可靠地测量血管通路中的血流量。
在该背景下，本发明涉及一种具有体外的血液回路的血液治疗仪，所述体外的血液回路包括动脉管路、血泵、血液治疗单元和静脉管路，其中动脉管路和静脉管路能够与患者的血管连接，并且其中所述血液治疗仪具有评估和控制单元。根据本发明，血液治疗仪的特征在于：评估和控制单元构成用于执行以下步骤：(a1)求得与体外的血液回路连接的患者血管中的血液再循环；和(b)利用根据(a1)所求得的血液再循环和所提供或同样事先求得的用于患者的心输出量的求得值来计算血管中的血流量。
血液治疗仪例如能够是透析仪或血液成分分离仪。血液治疗单元例如可以是透析器或血浆过滤器。
在一个实施方式中，血液治疗仪还具有血压传感器，并且评估和控制单元构成用于在步骤b)之前还执行以下步骤：(a2)通过评估根据血压传感器所测量的压力脉动的时间变化曲线来求得患者的心输出量。此外，血压传感器能够适合于直接在患者处测量血压，例如在患者的手臂或手腕处测量。适当的压力传感器包括压电压力传感器。
也就是说，在本发明的范围中能够提出：从示波的血压测量中确定心输出量(cardiac output)。评估这种示波的血压测量的例如已知用于确定血压(参见DE 10 2012007 081 A1)。
用于确定心输出量的基于脉动分析的方法在现有技术中是已知的。所有这些方法都使用脉动曲线，以确定心输出量。根据本发明的血液治疗仪的评估和控制单元能够构成用于根据这种基于脉动分析的方法求得心输出量并且然后在步骤(b)中使用。
适合的基于脉动分析的方法包括例如在US2011/0034813A1中更详细地描述的脉冲响应法，或者在EP 0 569 506 B1中更详细地描述的模型流量法。
优选地，从平均的动脉血压，中枢神经压力和外周阻力中求得心输出量，这例如在SMT medical GmbH公司的市售“Vicorder”设备中使用。
在一个实施方式中，血液治疗仪还具有设置在体外的血液回路的动脉管路中的团注传感器(Bolus-Sensor),并且评估和控制单元构成用于以下列方式执行步骤(a1)：(a1)利用团注传感器的信号求得与体外的血液回路连接的患者血管中的血液再循环。
在一个实施方式中，血液治疗仪具有控制单元和执行器，其中执行器构成为，使得能够在设置在体外的血液回路中的血泵和/或血液治疗单元的下游进行团注，并且其中控制单元构成为，使得利用执行器在测量间隔期间进行一次或多次团注。执行器例如能够是加热装置，能够借助所述加热装置产生温度团注。此外，执行器能够是通入体外的血液回路中的配给***，借助所述配给***能够产生浓度团注或温度团注。
优选地，血液治疗仪还具有设置在体外的血液回路的静脉管路中的团注传感器，其中评估和控制单元构成用于：利用动脉的和静脉的团注传感器的信号确定患者的血管部段中的血液再循环。尤其能够提出：评估和控制单元在这种情况下考虑信号变化曲线的相似性和从不同传感器获得的信号的时间偏移。
一个或多个团注传感器能够是温度传感器，以便识别温度团注。
例如，在施內迪茨等人(2003)的"Surveillance of Access Function by theBlood Temperature Monitor",Seminars in Dialysis 16,p.483ff中描述借助于热稀释测量动脉针和静脉针之间的再循环。在这种情况下，在血液侧在透析器下游产生温度团注，所述温度团注通过静脉的和动脉的软管***处的传感装置检测。通过比较在静脉侧和动脉侧测量的温度团注来计算再循环。专用的测量精度为±2％。在不考虑患者的生命机能参数或治疗参数的情况下进行值的解释。因此，概括地将值<10％认为是正常的心肺再循环，而较大的值被评估为显示在血管通路中存在再循环，例如由于交换动脉针和静脉针引起的再循环。
在一个实施方式中，评估和控制单元构成用于：在步骤(b)中求得血流量时除了血液再循环和心输出量之外还考虑体外的血流量和血液治疗装置中的液体的流出。体外的血流量Qb例如能够通过设定存在于动脉管路中的血泵的输送率来设定。血液治疗装置中的液体的流出尤其能够是超滤速率。这例如能够根据UF泵来设定，所述UF泵设置在同样连接到透析器上的透析液***中。
在一个实施方式中，评估和控制单元构成用于：在假设相应血管中的血流量最大能够达到心输出量的特定份额时，对于动脉管路和静脉管路正常和/或反向地连接在血管上而言，限定再循环的临界值。相关的血管中的血流量最大所能够达到的心输出量的最大份额，例如能够为50％。因此，在正常和反向的针位置中能能够限定再循环的临界值。临界值根据在体外血液回路中的流动来区分。
在一个实施方式中，评估和控制单元构成用于：将所求得的再循环与这些临界值进行比较并且基于比较进行分组。
在一个实施方式中，所述仪器还具有与评估和控制单元连接的输出单元，其中输出单元和评估和控制单元构成用于：根据所求得的再循环的组从属性将不同的信号输出给用户。输出单元例如能够将声信号和/或视觉信号输出给用户。
在一个实施方式中，区分三个组：(1)所求得的再循环小于针对正常连接的临界值；(2)所求得的再循环大于针对正常连接的临界值，但小于针对反向连接的临界值；和(3)所求得的再循环大于针对反向连接的临界值。
关于信号输出，当所求得的再循环能够与组(1)相关联时，例如能够输出指示体外的血液回路正确地连接在血管上的信号，和/或当所求得的再循环能够与组(3)相关联时，能够输出指示动脉连接和静脉连接的交换的信号。
在一个实施方式中，评估和控制单元构成用于：当所求得的再循环与组(2)相关联时，血泵的输送功率降低并且重复执行步骤(a1)和(b)。
在一个实施方式中，评估和控制单元构成用于：当相应血管中的所求得的血流量超过上阈值或低于下阈值时，输出报警信号。
在这种情况下，能够示出通过交换动脉针和静脉针并且使用上述方法对根据本发明所求得的值的检查。下阈值例如能够是300ml/min或500ml/min；而上阈值例如能够是2000ml/min或1500ml/min。
评估和控制单元优选能够将对于数据收集所需的干预导入透析仪中(例如，在特定速率下运行血泵或提供温度团注时)。所述评估和控制单元能够构成为，使得自动地使用所求得的数据或结论(例如，相应的血管中的血流量，针的正确或反向连接，关于正确通路的信号等)来控制所述仪器。
在一个实施方式中，血液治疗仪具有声学和/或视觉的输出单元，借助所述输出单元将由评估单元所求得的数据或结论(参见上文)输出给用户。
本发明还包括一种方法，所述方法用于确定与优选根据本发明的血液治疗装置的体外的血液回路连接的患者血管的血流量。在此提出，确定血管中的再循环，并且基于该再循环以及同样确定的或在其它方面评估的心输出量值确定患者的相关血管中的血流量。
除了一开始所提出的目的，本发明的目的还是：提供一种用于体外的血液质量的仪器，所述仪器实现对血管通路的质量的确定。
关于这一点，本发明涉及一种具有体外的血液回路的血液治疗仪，所述体外的血液回路包括动脉管路、血泵、血液治疗单元和静脉管路，其中动脉管路和静脉管路能够与患者的血管连接，并且其中血液治疗仪具有评估和控制单元。根据本发明提出：评估和控制单元构成用于：求得与体外的血液回路连接的患者血管中的血液再循环，并将所求得的再循环与同样求得的或预设的临界值进行比较，并基于所述比较进行分组。也就是说，在此可能在没有求得血管中的血流量的情况下将再循环值分组。
在此，能够如在上文中所描述的那样进行血液再循环的求得。
在此，所述仪器也还能够具有与评估和控制单元连接的输出单元，其中输出单元和评估和控制单元构成用于：根据所求得的再循环的组从属性将不同的信号输出给用户。在此，所述输出能够如在上文中所描述的那样进行。
替选于或除了输出给用户之外，也能够开始血液治疗仪的反应。
类似于本发明的第一设计方案，在此也能够区分三个组：(1)所求得的再循环小于针对正常连接的临界值；(2)所求得的再循环大于针对正常连接的临界值，但是小于针对反向连接的临界值；和(3)所求得的再循环大于针对反向连接的临界值。
同样类似于本发明的第一设计方案，评估和控制单元构成用于：当所求得的再循环与组(2)相关联时，降低所述血泵的输送功率并且重复血液再循环的求得。
最后，本发明包括一种方法，所述方法用于确定与优选根据本发明的血液治疗装置的体外的血液回路连接的患者血管中的血管通路的质量。在此提出：确定血管中的再循环，将所求得的再循环与同样求得或预设的临界值进行比较，并基于所述比较进行分组。
附图说明
本发明的其他的细节和优点从下面根据附图所描述的实施例中得出。在附图中示出：
图1示出根据本发明的透析仪的一个实施方式的示意图；
图2示出根据本发明所求得的与200、300和400ml/min的体外的血流量的心输出量CO相关联的临界值的绘图，所述临界值针对在正常的或反向的针位置中的再循环Rn和Rx的份额；
图3示出在血流量为300ml/min时根据本发明确定分流流量Qa的情况下针对400ml/min至2000ml/min的Qa值的相对误差的绘图；
图4示出在体外的血流量为300ml/min时在反向的针位置中的再循环Rx的不同的值中分流流量Qa与CO相关的绘图；和
图5示出在体外的血流量为300ml/min并且交换针的情况下在确定分流流量Qa时的相对误差的绘图。
具体实施方式
存储在根据实施例的根据本发明的透析仪的控制单元中的算法基于下面阐述的理论背景。
在经由血管通路以分流流量Qa治疗的、具有心输出量CO的血液透析患者中，将心肺再循环定义为
根据施內迪茨(1998)，通过测量在正常的或反向的针位置中再循环Rn和Rx的份额，在体外的血流量Qb和UF速率已知时确定分流流量Qa。为此定义了以下变量。
就此，施內迪茨(1998)给出的公式如下：
如果已知心输出量，那么能够在来知晓变量值Rn或Rx中的一个的情况下来计算Qa。
根据误差传播定律，可如下估计根据CO和Rn确定Qa的误差。
从式4或式5中得出：
在如下基于生理学的假设下：分流流量Qa最大能够达到心输出量CO的50％，得到Rn和Rx的临界值，在再循环的测量中不能超过或低于所述临界值。
出于各种原因期望测量分流流量。除了低分流流量之外，识别危险的高分流流量也是重要的(盗血综合症)。也就是说，根据本发明的思想，分流流量Qa被计算为Qa＝CO-Qb/fn，其中fn＝Rn/1-Rn。在此，R是再循环分数，而Qb是体外的血流量。以实验的方式确定心输出量CO和再循环。由此，可以在没有一次性用品并且没有用户干预的情况下识别危险的高分流流量。在一个实施方式中，这种设计理念在不采用团注的情况下也是足够的。在交换针的情况下，由于更高的再循环，即使在分流流量低的情况下也可考虑更精确的确定。
根据式
CO＝(MAP-CVP)/RP
例如能够求得心输出量，其中MAP是平均动脉血压，CVP是中央静脉压，RP是外周阻力。这种根据“流量＝压力/阻力”原理工作的方法例如在SMT medical GmbH公司的市售的仪器Vicorder中使用。在此，中央静脉压能够例如根据中央静脉导管测量或估计，并且手动输入，并且从脉动曲线的下降沿中确定外周阻力。
实施例：
在图1中示出根据本发明的透析仪的一个实施方式的示意图。
透析仪在附图中通常用附图标记1表示。所述透析仪具有体外的血液回路2，所述体外的血液回路以已知的方式包括具有血泵4的动脉管路3、透析器5和静脉管路6。动脉管路3和静脉管路6根据动脉针7或静脉针8与患者10的血管9连接。
在透析器5中设置有半透膜11，所述半透膜在透析器5内将血液室12与透析液室13分开。体外的血液回路2的动脉管路和静脉管路3或6连接在血液室12上。透析液***14连接在透析液室13上，所述透析液***包括用于配置透析液的设备15，到透析器5的输入管路16和离开透析器5的输出管路17。附图中未示出的超滤泵能够设置在输出管路17中。
体外的血液回路2中的血液的流动方向和透析液***14中的透析液的流动方向在附图中用箭头表示。
透析设备1还包括评估和控制单元18和输出单元19。
不仅在动脉管路3处而且在静脉管路6处温度传感器20或21设置相应的针附近。
仪器1还包括在附图中未示出的用于改变静脉的血液管路中的血液温度的机构。所述机构例如能够在于：依照改变血液温度的目的，根据评估和控制单元18的预设来改变在设备15中产生的透析液的温度。替选地，例如也能够通过安置在血液软管***上的帕帖尔元件进行血液温度的改变。
最后，仪器1包括传感器22，以便测量患者的脉动压力变化曲线，所述脉动压力变化曲线适于确定CO，例如通过上臂处的袖带来确定。传感器以附图中未示出的方式与控制和评估单元18连接。
在设备运行时，血泵4经由动脉针7从患者10的血管9中将血液抽吸到体外的血液回路2的动脉管路3中，并且随后将血液泵送通过透析器5、静脉管路6和静脉针8返回到患者10的血管9中。在施加温度团注之后，在传感器20和21处测量所提取和返回的血液的时间上的温度变化曲线，并且将测量值转发给评估和控制单元18。然后，如在施內迪茨(2003)描述的那样，根据温度变化曲线，在评估和控制单元18中确定再循环R。此外，借助于在血压传感器处的示波的血压测量来确定心输出量。
替选地，在例如源自超声心动图检查中的或作为70ml的典型值来估计的每搏输出量VCO已知的情况下，通过借助CO＝v·VCO测量心率v来估计心输出量。
在确定R和CO之后并且在血泵4的输送速率和超滤速率已知的情况下，此时在评估和控制单元18中执行在上文中详细描述的、用于求得患者10的血管9中的血流量的计算。结果例如能够在输出单元19处输出，经由任意类型的通信，例如经由网络转发，和/或自动地用于控制仪器1。结果的解释和使用：
能够以在下文中所描述的方式解释或使用所述结果。
如果测量或估计心输出量CO与测量再循环R在时间上接近，那么与根据式9的体外的血流量和UF速率的已知的值一起，计算在正常的或反向的针位置中的再循环Rn和Rx的临界值Rn,crit和Rx,crit，并且将R与这些值比较。图2示出Rn和Rx的与200ml/min、300ml/min和400ml/min的体外的血流量的心输出量CO相关的、根据式9计算的临界值。
但是，在本发明的另一设计方案中，也能够以不同的方式确定或预设临界值。
可区分允许不同的结论的不同的情况。
如果R<Rn,crit，那么仅存在心肺再循环。因此，分流流量大于体外的血流量；动脉针和静脉针正确地穿刺并连接到软管***上。经由此，能够借助于输出单元19以任意方式告知用户。
此外，能够借助式4估计分流流量Qa。图3示出了：在血流量为300ml/min的情况下确定Qa时，针对400ml/min至2000ml/min的Qa值，在假设再循环测量的误差为±1％并且确定CO和Qb的误差为±10％的情况下根据式6计算的相对误差。由此显而易见的是：在Qa低的情况下，测量精确性严重受限。尽管如此仍保证：在任何情况下Qa>Qb。因为高分流流量的相对误差下降，所以能够将Qa的确定用于识别危险的高分流流量。>2000ml/min的分流流量加重患者心脏负担，这导致死亡率增加。同时，其导致位于血管通路远端(通常靠近手腕)的肢体的缺乏供血，也就是说，特别是手和手指的缺乏供血，这可能导致其损伤和患者伤残。因此，能够基于根据Rn和CO所确定的分流流量产生分流流量过高的警报。如果借助所描述的方法检测到<600ml/min的过低的分流流量或过高的分流流量，那么能够要求用户：现在为了更精确地确定分流流量而交换针，当已经对此存在一次性用品时，这有利地是容易可行的。然后，根据Rx的确定能够根据式3更准确地确定Qa，然后，将根据Rn和CO的确定仅用作预筛选。
如果R>Rn,crit，那么血管再循环高至，使得以高的概率交换动脉针和静脉针。还能够经由此借助于输出单元19以任意的方式告知用户。
图4示出在体外的血流量为300ml/min的情况下，在根据式5的不同的Rx值下分流流量Qa与CO相关的绘图。由此可知：刚好在分流流量低(<800ml/min)的情况下，可在交换针的情况下单独地根据所测量的再循环Rx确定分流流量，并且当Qa<1/4CO时，CO的值仅轻微地影响分流流量的值。所述分流流量也在图5中可见，在图5中在体外的血流量为300ml/min的情况下在根据式7确定Qa时绘制相对误差。由此，在仅不精确地了解CO的情况下就已经能够单独地通过测量在交换针时的再循环来确定分流流量，而无需在针正常定向时下进行再循环测量。由此，能够明显减少确定分流流量所需的时间。针交换通常必须由用户手动地利用相应的一次性用品进行。对于已经错误地存在针交换的情况，在从再循环和CO的测量中识别出针交换之后，能够立即借助式5给出分流流量。
如果Rn,crit<R<Rx,crit，则在动脉针和静脉针之间存在部分再循环，这能够由于针的不利定位(例如彼此太靠近)而产生。替选地，体外的血流量能够超过分流流量。能够提出，评估和控制单元18为了区分这两种情况而构成为，使得在血流量Qb'减少的情况下自动执行再循环测量，并且重新求得值。如果特定的值R'小于Rn,crit，那么Qa在Qb'和Qb之间。
综上所述得出，本发明提供了用于识别到手上的尤其过渡高的分流流量的可能性。非常高的分流流量在医学上是不期望的。根据本发明，例如根据施用温度团注来确定再循环，并且例如通过示波的血压测量来确定心输出量。根据式4从这两者中计算分流流量。该分流流量尤其可在非常高的流量下以相对小的误差确定。此外，本发明允许确定再循环的两个极限值和相应结论的推导。本发明的另一方面特别涉及将再循环与极限值比较以及与如何求得极限值的结论无关地推导结论。

Claims (15)

1.一种具有体外的血液回路的血液治疗仪，所述体外的血液回路包括动脉管路、血泵、血液治疗单元和静脉管路，其中所述动脉管路和静脉管路能够与患者的血管连接，并且其中所述血液治疗仪具有评估和控制单元，
其特征在于，
所述评估和控制单元构成用于执行以下步骤：
(a1)求得与所述体外的血液回路连接的患者的血管中的血液再循环；和
(b)利用根据(a1)求得的所述血液再循环和所提供的或者同样事先求得的患者的心输出量的值来计算所述血管中的血流量。
2.根据权利要求1所述的血液治疗仪，其特征在于，所述血液治疗仪还具有血压传感器，并且所述评估和控制单元构成用于还执行以下步骤：
(a2)通过评估根据所述血压传感器测量的压力脉动的时间上的变化曲线来求得所述患者的心输出量。
3.根据上述权利要求中任一项所述的血液治疗仪，其特征在于，所述血液治疗仪还具有设置在所述体外的血液回路的动脉管路中的团注传感器，并且所述评估和控制单元构成用于以下列方式执行步骤(a1)：
(a1)利用团注传感器的信号求得与所述体外的血液回路连接的患者的血管中的血液再循环。
4.根据上述权利要求中任一项所述的血液治疗仪，其特征在于，所述评估和控制单元构成用于：在步骤(b)中求得血流量时除了所述血液再循环和心输出量之外还考虑体外的血流量和血液治疗装置中的液体流出。
5.根据上述权利要求中任一项所述的血液治疗仪，其特征在于，所述评估和控制单元构成用于：在假设相应血管中的血流量最大能够达到所述心输出量的特定份额的情况下，对于所述动脉管路和静脉管路正常地和/或反向地连接在所述血管上而言，限定再循环的临界值。
6.根据权利要求5所述的血液治疗仪，其特征在于，所述评估和控制单元构成用于：将所求得的再循环与所述临界值进行比较并且基于所述比较进行分组。
7.根据权利要求6所述的血液治疗仪，其特征在于，所述仪器还具有与所述评估和控制单元连接的输出单元，其中所述输出单元和所述评估和控制单元构成用于：根据所求得的所述再循环的组从属性将不同的信号输出给用户。
8.根据权利要求6或7所述的血液治疗仪，其特征在于，区分三个组：
(1)所求得的再循环小于针对正常连接的临界值；
(2)所求得的再循环大于针对正常连接的临界值，但小于针对反向连接的临界值；和
(3)所求得的再循环大于针对反向连接的临界值。
9.根据权利要求8所述的血液治疗仪，其特征在于，所述评估和控制单元构成用于：当所求得的再循环与组(2)相关联时，降低所述血泵的运送功率并且重复执行步骤(a1)和(b)。
10.根据上述权利要求中任一项所述的血液治疗仪，其特征在于，所述评估和控制单元构成用于：当相应血管中的所求得的血流量超过上阈值或低于下阈值时，输出报警信号。
11.一种具有体外的血液回路的血液治疗仪，所述体外的血液回路包括动脉管路、血泵、血液治疗单元和静脉管路，其中所述动脉管路和静脉管路能够与患者的血管连接，并且其中所述血液治疗仪具有评估和控制单元，
其特征在于，
所述评估和控制单元构成用于：求得与所述体外的血液回路连接的患者的血管中的血液再循环，并将所求得的再循环与同样求得的或预设的临界值进行比较，并基于所述比较进行分组。
12.根据权利要求11所述的血液治疗仪，其特征在于，所述血液治疗仪还具有设置在所述体外的血液回路的动脉管路中的团注传感器，并且所述评估和控制单元构成用于：利用所述团注传感器的信号求得所述血液再循环。
13.根据权利要求11或12所述的血液治疗仪，其特征在于，所述仪器还具有与所述评估和控制单元连接的输出单元，其中所述输出单元和所述评估和控制单元构成用于：根据所求得的所述再循环的组从属性将不同的信号输出给用户。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的血液治疗仪，其特征在于，区分三个组：
(1)所求得的再循环小于针对正常连接的临界值；
(2)所求得的再循环大于针对正常连接的临界值，但小于针对反向连接的临界值；和
(3)所求得的再循环大于针对反向连接的临界值。
15.根据权利要求14所述的血液治疗仪，其特征在于，所述评估和控制单元构成用于：当所求得的再循环与所述组(2)相关联时，降低所述血泵的输送功率并且重复所述血液再循环的求得。
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