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Hintergrund und Stand der Technik
Zur Einleitung auf den medizinischen und medizin-technologischen Hintergrund und den Stand der Forschung auf dem Gebiet der extrakorporalen Blutbehandlungs-Systeme eingehend, ist Folgendes auszuführen:
Zu den Komplikationen bei der Behandlung mit der künstlichen Niere, bei der auch grosse Men- gen an Flüssigkeit durch Ultrafiltration von Blut aus dem Körper entfernt werden müssen, zählt die Instabilität des Kreislaufsystems, insbesondere ein plötzlicher Blutdruckabfall [1]. Blutdruckabfälle sind ist in erster Linie auf die Abnahme des Blutvolumens zurückzuführen und treten in ca. 20 % der Behandlungen mit der künstlichen Niere auf. Ein Blutdruckabfall erfordert sofortiges Eingreifen in die Behandlung, z. B. durch eine Reduktion der Ultrafiltrationsrate (UFR) oder die Gabe eines Volumenersatzes.
Der Zwischenfall führt meist zu einer Verzögerung oder gar zur vollständigen Unterbrechung der Behandlung. Der Zwischenfall stellt ein akutes Risiko für den Patienten dar.
Es sind verschiedene Ansätze zur Erkennung und Vermeidung eines Blutdruckabfalles be- kannt. Einige Verfahren beruhen auf der Messung des Blutdruckes und/oder der Herzfrequenz während der Hämodialyse [2, 3]. Andere Verfahren stützen sich auf die Messung relativer Blutvo- lumenänderungen [4,5, 6], wobei entweder gewisse Zielwerte erreicht oder gewisse Grenzwerte nicht unterschritten werden sollen. Die Bestimmung dieser Ziel- bzw. Grenzwerte erfolgt empirisch aus vorausgegangenen Behandlungen.
Gemeinsam ist diesen Verfahren, dass ein bevorstehender Blutdruckabfall nur in Einzelfällen und bestenfalls nur kurz vor dem eigentlichen Ereignis erkannt wird. Es bleibt somit oft nicht genü- gend Zeit für Gegenmassnahmen, und eine vorausplanende Behandlung ist daher nur beschränkt möglich. Ein Verfahren zur Prognose des Blutdruckverhaltens für die weitere Ultrafiltrationsbehand- lung ist nicht bekannt.
Bekannte Verfahren zur Untersuchung der Kreislaufregulation unter Volumenbelastung beru- hen auf einer raschen Blutvolumenverschiebung im Kreislaufsystem des Patienten, wie z. B. bei der Lageänderung mittels Kipptisch [7], bei der gezielten Unterdruckeinwirkung auf Beine und Unter- körper (lower body negative pressure) [8], oder bei der Anwendung von Druckmanschetten am Oberschenkel [9, 10]. Diese Massnahmen bewirken die Verlagerung eines Teils des Blutvolumens vom Herzen in die Peripherie des Kreislaufs und ein vorübergehendes Volumendefizit in zentralen Kreislaufbereichen. Der Kreislauf reagiert auf diese Verlagerung über eine Abnahme des Schlag- volumens und des Herzminutenvolumens mit einer kompensatorischen Antwort, z. B. mit einem Anstieg der Herzfrequenz und des peripheren Widerstands.
Die bekannten Verfahren sind in jenen Bereichen, wo die Kenntnis der Blutdruckregulation und der autonomen Kompensationsfähigkeit akut entscheidend ist, wie z. B. bei der Behandlung mit extrakorporalen Systemen während der Hämodialyse, bei der extrakorporalen Leberersatztherapie oder bei der Herz-Lungenmaschine nur begrenzt einsetzbar. Es stellt sich daher die Frage, ob der extrakorporale Kreislauf analog zu den bekannten Verfahren als peripheres Reservoir für eine vorübergehende Verlagerung von ca. 500 ml Blut für die Analyse der Blutdruckregulation genützt werden kann.
Bei Verfahren der Nierenersatztherapie stellt der extrakorporale Kreislauf ein peripheres Blut- kompartment mit einem Fassungsvermögen von ca. 300 ml Blut dar. Dieses Volumen unterliegt üblicherweise nur geringen Schwankungen. Die grösste Volumenverlagerung tritt beim Befüllen zu Beginn der Behandlung und beim Entleeren am Ende der Behandlung auf. Während der Behand- lung selbst werden die Volumenänderungen möglichst klein gehalten. Kleine Schwankungen werden hervorgerufen durch die Wirkung der pulsatilen extrakorporalen Pumpe, durch die Dehn- barkeit der Leitungen und durch die Kompression verfahrensbedingter Luftpolster in Tropfkammern und Blasenfängern infolge von Druckschwankungen im extrakorporalen System.
Eine Absenkung oder Anhebung des Flüssigkeitspegels in Tropfkammern und Blasenfängern bewirkt eine hämody- namisch unwesentliche Blutvolumenänderung in der Grössenordnung von einigen Prozent des gesamten extrakorporalen Füllvolumens [11, 12, 13, 14].
Bei einer speziellen Ausführung der Hämodialyse, der sogenannten "single-needle"-Dialyse, die aufeinanderfolgende Füll- und Entleerungszyklen des extrakorporalen Systems benötigt sind die Blutvolumenänderungen im extrakorporalen System allerdings beträchtlich. Während des Füllzyklus wird Blutvolumen vorübergehend in extrakorporalen Vorratsbehältern gespeichert und
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nach der Behandlung im Filter bzw. Dialysator im Entleerungszyklus in den Patienten zurückgeführt [12,14]. Bei einem Blutfluss von z. B. 400 ml/min, einer Periodendauer von 0. 5 Minuten und bei gleichmässig verteilter Füll- und Entleerungsdauer variiert das extrakorporale Blutvolumen daher um ca. 100 ml.
Da jedoch der mittlere Blutfluss über den gesamten Zyklus in diesem Fall auch nur 200 mL/min beträgt, ist die Effizienz der Behandlung auch nur halb so gross wie bei einer Doppelnadel-Dialyse mit 400 mL/min Blutfluss. Aus diesem Grund kommt die "single-needle"-Dialyse nur mehr vereinzelt zum Einsatz, und zwar wenn am Patienten nur ein einfacher Gefässzugang möglich ist. Die fortlaufende Blutreinigung mit der "single-needle"-Dialyse ist unmittelbar an die zyklische Befüllung und Entleerung des Vorratsbehälters gebunden. Eine Unterbrechung des Füll- oder Entleerungsvorganges unterbricht notwendigerweise auch die Blutreinigung.
Für die Funktion eines unabhängig von der Funktion der Nierenersatztherapie befüll- und entleerbaren peripheren Behälters kommen daher weder die bekannten Tropfkammern heutiger Schlauchsysteme noch die Puffergefässe der "single-needle"-Dialyse in Betracht.
Die Verlagerung von Blutvolumen bewirkt neben den bekannten Änderungen im Blutdruck und in der Pulsfrequenz charakteristische Flüssigkeitsverschiebungen innerhalb des Körpers [15,16, 17]. Die Flüssigkeitsverschiebungen erfolgen dabei sowohl zwischen Kapazitätsgefässen unterschiedlicher Dehnbarkeit innerhalb des Blutkreislaufes, als auch zwischen dem Gewebe und dem Blutkreislauf in der Mikrozirkulation. Der Entzug von Blutvolumen aus dem Patienten Kreislauf bewirkt ähnlich wie bei einem Blutverlust (Hämorrhagie) eine mehr oder minder starke Verdünnung der Blutbestandteile (Hämodilution), die über eine Abnahme der Konzentration der roten Blutkörperchen oder der Plasmaproteine mit einem der bekannten Verfahren messbar ist [18,19, 20].
Grösse und Zeitverlauf der Konzentrationsänderungen sind sowohl vom Ausmass des Blutverlustes als auch vom Volumen- und Kreislaufzustand des Patienten abhängig.
Verschiedene Verfahren beschreiben die technischen Voraussetzungen zur Messung ausgewählter hämodynamischer Variablen sowie die Durchführung dieser Messungen [5,21]. Die Messungen erfolgen jedoch ohne Kenntnis des Füllungszustands des Kreislaufsystems und sind ohne Bezug zu einer kontrollierten Änderung dieses Füllungszustands die für die Beurteilung des Kompensationsverhaltens nötig wäre. Diesen Messungen geben daher nur ein momentanes Bild des Kreislaufzustandes wieder und die Frage nach der Kompensationsfähigkeit bei Änderung des Füllungszustandes bleibt offen.
Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung sieht ihre wichtigste Aufgabe darin, eine Einrichtung für eine ausserhalb des Körpers einer Person stattfindende, extrakorporale Blutbehandlung zu schaffen, welche es während einer laufenden Blutbehandlung ermöglicht, rechtzeitig vor Auftreten einer Kreislaufkrise die vom Blutvolumen abhängige Kompensationsfähigkeit des Kreislaufs der Person zu ermitteln und durch eine darauf abgestimmte Steuerung für eine Stabilhaltung des Kreislaufes während der Behandlung des Blutes zu sorgen.
Es wurde gefunden, dass die Kompensationsfähigkeit des Kreislaufs durch eine gezielte und reversible Verschiebung eines Teils des Blutvolumens zwischen dem Patientenkreislauf und dem Extrakorporalkreislauf beeinflusst werden kann und dass unter Nutzung dieses Faktums eine Messung dieser Kompensationsfähigkeit erfolgen kann, welche als Grundlage für die neue Einrichtung und deren Funktion heranziehbar ist.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine neue extrakorporale Einrichtung für die Behandlung von Humanblut, deren wesentliche Merkmale darin bestehen, - dass diese - insbesondere zur Vermeidung einer möglichen Kreislaufkrise des Patienten wäh- rend der Blutbehandlung - mindestens einen mit dem extrakorporalen Kreislauf-Leitungssystem in hydraulischer Verbindung stehenden Blutvolumen-Ausgleichsbehälter, mit mindestens einer, bevorzugt unabhängig von der Funktion der Blutbehandlungs-Apparatur mittels eines - durch eine Steuereinheit regelbaren - Antriebs befüll- oder entleerbaren, für den Entzug eines bemes- senen Blutvolumens aus dem Patientenkreislauf in das extrakorporale Blutkreislauf-Leitungs- system und/oder für den Eintrag eines bemessenen Blutvolumens aus dem extrakorporalen Lei- tungssystem in den Patientenkreislauf vorgesehenen,
innenvolumen-veränderlichen Blutvolu- men-Ausgleichskammer, sowie weiters mindestens einen am Patienten anordenbaren und/oder mindestens einen am bzw. im extrakorporalen Leitungs-System angeordneten Sensor zur
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Messung der Kreislaufreaktion des Patienten und/oder zur Ermittlung bzw. Messung physika- lisch-chemischer Eigenschaften des die extrakorporale Einrichtung durchströmenden Blutes aufweist, von welchem aus die Sensor-Messdaten an eine dieselben in Steuersignale für den
Antrieb der Ausgleichskammer des Ausgleichsbehälters umwandelnde, mit dem genannten Sen- sor datenfluss-verbundene Sensor-Messdaten-Auswerte- und Steuereinheit abgebbar sind.
Im Zuge der Arbeiten an der Erfindung hat sich gezeigt, dass zwei Arten der Positionierung des Blutvolumen-Ausgleichsbehälters besonders zu bevorzugen sind:
Demgemäss kann in einer ersten Ausführungsform gemäss Anspruch h 2 eine Anordnung des Ausgleichsbehälters in einer von dem blutdurchströmten, extrakorporalen Leitungssystem abzwei- genden Zweigleitung gemäss Anspruch 2 günstig sein.
In der zweiten Ausführungs-Variante gemäss Anspruch h 3 kann eine Anordnung des Blutvo- lumen-Ausgleichsbehälters direkt im extrakorporalen Leitungssystem selbst von Vorteil sein.
Ein gewisser Unterschied zwischen diesen beiden Varianten besteht darin, dass bei Anord- nung des Ausgleichsbehälters direkt im extrakorporalen Blutstrom bei geeigneter Führung der Zu- und Abflüsse eine wesentlich geringere Sedimentation der Blutbestandteile erzielt werden kann, da immer eine Strömungsbewegung herrscht.
Im Fall der Anordnung des Ausgleichsbehälters direkt im extrakorporalen Kreislauf-Leitungs- system hat sich - siehe dazu den Anspruch h 4 - dessen Anordnung im venösen Segment des Blutkreislauf-Leitungssystems besonders bewährt.
Es hat sich weiters gezeigt, dass es zu bevorzugen ist, wenn zumindest ein dem extrakorpora- len System zugeordneter Sensor der neuen Einrichtung zur Messung einer Blut- und/oder Kreis- laufeigenschaft - wie gemäss Anspruch h 5 vorgesehen - im arteriellen Segment des extrakorpo- ralen Leitungssystems angeordnet ist, also dort, wo das Blut direkt aus dem Patientenkreislauf kommt und nicht schon vorher behandelt worden ist.
Was den soeben erwähnten Sensor zur Erfassung der Blut- und/oder Kreislaufeigenschaften betrifft, so sind hier ausser technischen praktisch keine sonstigen Grenzen gesetzt : DemAnspruch h 6 sind die zur Erfassung der Bluteigenschaften und von deren Änderungen im allgemeinen am häufigsten eingesetzten Messprinzipien zu entnehmen. Allgemein ist festzuhalten, dass Sensoren und Messmethoden, bei denen es zu keinem materiellen Direktkontakt zwischen dem Blut und dem Sensor kommt, im Rahmen der Erfindung besonders bevorzugt sind.
Um z. B. für die Kontrolle und Steuerung der erfindungsgemässen Einrichtung zusätzliche Daten und Informationen, beispielsweise bezüglich der Unterschiede zwischen den Eigenschaften des Blutes vor und nach Durchlaufen der jeweiligen Blutbehandlungs-Apparatur zu gewinnen, kann die Anordnung zumindest eines weiteren Sensors zur Ermittlung der Blut- und/oder Kreislaufeigen- schaften im venösen Segment des extrakorporalen Leitungssystems zwischen dem Patienten und dem venösen Ausgleichsbehälter - wie gemäss Anspruch h 7 vorgesehen - von Vorteil sein.
Was die eigentliche Blutbehandlungs-Apparatur im Gesamtkomplex der erfindungsgemässen
Einrichtung betrifft, so nennen die Ansprüche 8 und 9 jeweils solche Apparaturen, bei welchen die Erfindung wesentliche Verbesserungen, insbesondere bezüglich Sicherheit, bringt.
Einen weiteren wesentlichen Erfindungsgegenstand bildet eine - im Prinzip in gleicher Weise wie bisher beschrieben arbeitende - Einrichtung zur Ermittlung der individuellen Kreislaufreaktion eines Patienten gemäss Anspruch h 1 0, bei welcher durch eine gezielt herbeigeführte und defi- nierte Verschiebung des Blutvolumens zwischen den beiden genannten Kreisläufen die autonome
Kompensationsfähigkeit des Patientenkreislaufs stimuliert und der Arbeitsbereich (Kennlinie) einer stabilen Kreislaufregulation ermittelt wird. Die weitere Behandlung wird dann im Arbeitsbereich der stabilen Kreislaufregulation weitergeführt.
Aufgrund der so gewonnenen Daten kann dann eine von drohenden oder tatsächlich eintreten- den Krisen freie Behandlung des Blutes in der extrakorporalen Einrichtung durchgeführt werden.
Gegenstand des genannten Anspruches s 1 0 ist somit eine wie bisher beschriebene Ein- richtung zur Blutbehandlung, welche dadurch gekennzeichnet ist, - dass diese - für die Messung der Kreislaufreaktion eines Patienten auf insbesondere rasche Änderungen des Blutvolumens in dessen Blutkreislauf und deren Verwendung für die Steuerung des Antriebs der Ausgleichskammer des Ausgleichsbehälters - für eine gezielte Stimulation a) der blutvolumen-abhängigen Kreislaufvariablen des Patienten, wie insbesondere Blutdruck,
Herzfrequenz, Kontraktilität und Schlagvolumen des Herzens, Pulswellengeschwindigkeit,
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peripherer Widerstand, zentraler Venendruck und/oder die lokale Blutströmungsgeschwindig- keit bzw.
den lokalen Blutgefässdurchmesser als Mass der lokalen Durchblutung, und/oder b) der blutvolumen-abhängigen Eigenschaften des Patientenblutes und deren Veränderungen, wie insbesondere dessen optische bzw. mechanische Dichte, Brechungsindex, Wellenlän- genabhängigkeit der optischen Streuung, Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der Wechsel- stromfrequenz, Schallgeschwindigkeit, Kompressibilität, Viskosität in Abhängigkeit von der
Scherrate, Temperatur und/oder Konzentration einzelner Blutbestandteile, - die in einem der Ansprüche 1 bis 9 genannten sonstigen Systemkomponenten, insbesondere die
Ausgleichskammer, sowie mindestens einen Patienten-Sensor zur Ermittlung der oben unter a) genannten hämodynamischen Variablen und deren Änderungsverhalten bei volumenmässig vor- gegebener Befüllung bzw.
Entleerung des Blutvolumen-Ausgleichsbehälters und/oder minde- stens einen im extrakorporalen Kreislauf angeordneten bzw. an denselben angekoppelten,
Extrakorporal-Kreislauf-Sensor zur Ermittlung der unter b) genannten Bluteigenschaften und von deren Änderungsverhalten bei volumenmässig vorgebbarer Befüllung bzw.
Entleerung des Aus- gleichsbehälters umfasst, und - dass - für die Eingabe einer gewünschten bzw. vorgegebenen Änderung des Blutvolumens in der Blutvolumen-Ausgleichskammer, von deren Zeitpunkt, deren Frequenz und deren Ge- schwindigkeit und/oder Ausmass die Steuereinheit für den Antrieb für eine die eben genannten
Funktionsparameter wähl- und exakt vorgebbare Einstellung und Steuerung der für die blutvolu- men-abhängige Stimulation des Patienten-Kreislaufs vorgesehenen Volumenänderung in der
Ausgleichskammer des Ausgleichsbehälters - die mit mindestens einem der Sensoren daten- fluss-verbundene Steuereinheit mit einer Eingabeeinheit für die Eingabe dieser Parameter aus- gestattet ist.
Für die gezielte Verschiebung eines bekannten Volumens zwischen Patientenkreislauf und Extrakorporalkreislauf ist eine Ausführungsform der neuen Einrichtung mit einer Volums- bzw.
Niveaukontrolle im Ausgleichsbehälter, wie sie der Anspruch h 1 1 vorsieht, von Vorteil.
Der Anspruch h 1 2 betrifft eine vorteilhafte Ausbildungsvariante der neuen Einrichtung bei der Nierenersatztherapie, in welcher die verschiedenen Betriebsparameter derselben, insbesonde- re der Flüssigkeitsentzug durch Ultrafiltration durch die mittels einer wie oben beschriebenen Einrichtung zur Ermittlung der Kreislaufstabilität steuerbar sind.
Gegenstand der Erfindung ist weiters ein neues Verfahren zur Steuerung der neuen extrakor- poralen Blutbehandlungs-Einrichtung, die es ermöglicht, dieselbe unter laufender Überwachung und Kontrolle der Kreislaufsituation mit auf den Patienten individuell abgestimmten optimal zu betreiben.
Wie dem Anspruch h 1 3 zu entnehmen ist, ist dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet, - dass periodisch oder zu vorgegebenen Zeitpunkten der genannten Behandlung eine gezielte
Verlagerung von Blutvolumen zwischen dem Blutvolumen-Ausgleichsbehälter und dem extrakor- poralen Kreislauf-Leitungssystem vorgenommen wird und dass die durch die dadurch induzierte bzw. bewirkte Patienten-Kreislaufreaktion hervorgerufenen messtechnisch der erfassbaren Ver- änderungen der a) blutvolumen-abhängigen Kreislaufvariablen des Patienten, wie insbesondere Blutdruck, Herz- frequenz, Kontraktilität und Schlagvolumen des Herzens, Pulswellengeschwindigkeit, peri- pherer Widerstand, zentraler Venendruck und/oder die lokale Blutströmungsgeschwindigkeit bzw.
den lokalen Blutgefässdurchmesser als Mass der lokalen Durchblutung, und/oder der b) blutvolumen-abhängigen Eigenschaften des Patientenblutes, wie insbesondere dessen opti- sche und mechanische Dichte, Brechungsindex, Wellenlängenabhängigkeit der optischen
Streuung, Leitfähigkeit in Abhängigkeit der Wechselstromfrequenz, Schallgeschwindigkeit,
Kompressibilität, Viskosität in Abhängigkeit der Scherrate, Temperatur und/oder Konzentrati- on einzelner Blutbestandteile, von jeweils für die Messung der in a) und/oder b) genannten Eigenschaften vorgesehenen Sen- soren erfasst und als Kreislaufreaktions-Messdaten abgegeben werden, - dass diese von zumindest einem der Sensoren ermittelten und an die mit dem- bzw.
denselben datenfluss-verbundene zentrale Auswerte- und Steuereinheit abgegebenen Kreislaufreaktions-
Messdaten in der eben genannten Einheit in Steuersignale für den Antrieb der Blutvolumen-
Ausgleichskammer für eine in ihrem Ausmass und/oder in ihrer Geschwindigkeit wähl- und exakt
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vorgebbare Änderung des Blutvolumens im Blutvolumen-Ausgleichsbehälter sowie vorzugsweise zusätzlich für eine gegebenenfalls von dieser Blutvolums-Änderung funktional abhängige, Ein- stellung, Steuerung und Regelung der Funktionsparameter der Blutbehandlungs-Apparatur, wie insbesondere für eine Steuerung und Regelung der Dialysegeschwindigkeit, Dialysedauer,
Dia- lysattemperatur und/oder Dialysatzusammensetzung in einer Dialyseapparatur so wie weiters der Ultrafiltrationsrate einer der Blutbehandlungs-Apparatur gegebenenfalls zugeordneten Ultra- filtrationspumpe und/oder der Infusionsrate einer derselben eventuell zugeordneten Infusions- pumpe umgewandelt werden, - wobei im Fall von aufgrund der von den Sensoren abgegebenen Kreislaufreaktions-Messdaten und deren Auswertung in der Auswerte- und Steuereinheit zu erwartenden oder beginnenden bzw. sich entwickelnden Kreislauf-Instabilität von der genannten Auswerte- und Steuereinheit aus, bevorzugterweise zumindest der Antrieb für eine Ausbringung von Blutvolumen aus der
Blutvolumen-Ausgleichskammer des Blutvolumen-Ausgleichsbehälters in das extrakorporale
Blutkreislauf-Leitungssystem aktiviert wird.
Der Anspruch 14 betrifft ein bevorzugtes Detail des Messverfahrens gemäss dem Anspruch 13.
Dem Anspruch h 1 5 ist schliesslich eine bevorzugte, sich am Patientenblutdruck orientieren- de Ausführungsform des neuen Verfahrens zu entnehmen.
Eine bevorzugte Art der automatischen, mittels entsprechenden Funktionsparameter- Adaptions-Schleifen erfolgenden Selbstregulation der neuen Humanblutbehandlungs-Einrichtung ist im Anspruch h 1 6 beschrieben.
Nicht zuletzt bildet die besonders vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemässen Blutbe- handlungs-Einnchtung für eine neue Art der Bestimmung des kritischen bzw. unkritischen Blutvo- lumens nach einer der bisher bekannten Indikatordilutions-Methode entsprechenden "Eigenblutdi- lution" ohne Einbringung von Indikator-Medien von aussen in den Kreislauf den Gegenstand des Anspruches 17.
Die im Rahmen der Erfindung wesentliche Verlagerung von Blutvolumen zwischen dem intra- und extrakorporalen Kreislauf für die Beurteilung des Kreislaufzustandes und der Kreislaufregulati- on kann sinnvoll eingesetzt werden, wenn gleichzeitig eine Messung von Blut- und/oder Kreislauf- eigenschaften mittels der Sensoren der neuen Blutbehandlungs-Einrichtung vorgenommen wird.
Einerseits dient die durch die neue Einrichtung ermöglichte Verlagerung von Blut zur Stimulati- on einer Kreislaufantwort und einer entsprechenden Änderung in den Bluteigenschaften und an- derseits erfolgt die Verlagerung von Blut aus dem extrakorporalen Kreislauf zum Zweck der Blut- druckstabilisierung bzw. zur Änderung von Behandlungsparametern eben in Abhängigkeit vom tatsächlich und praktisch immer aktuell gemessenen Kreislaufzustand. Es dient das extrakorporale System quasi selbst als Messfühler und Aktuator für den Kreislaufzustand, der dafür sorgt, dass während des Betriebes der Einrichtung Probleme im Kreislaufsystem nicht auftreten.
Das extrakorporale System enthält also neben dem Blutvolumen-Ausgleichsbehälter zumindest noch einen Messfühler entweder zur Messung einer hämodynamischen Variablen, wie der Pulsfre- quenz, und/oder zur Messung einer Bluteigenschaft, wie z. B. der Konzentration der roten Blutkör- perchen.
Zweck der Erfindung
Die vorliegende Erfindung löst im wesentlichen das Problem der Erhaltung und Verbesserung der Kreislaufstabilität während einer laufenden Behandlung von Humanblut mittels eines extrakor- poralen Systems im allgemeinen. Spezielle Anwendungen sind bevorzugt bei der Nierenersatzthe- rapie, bei der Leberersatztherapie oder bei der Überbrückung und/oder Unterstützung der Herz- funktion bei der Herz-Lungenmaschine gegeben.
Die Erfindung stellt also eine Vorrichtung und eine Vorgangsweise zur Verfügung, mit deren Hilfe das intrakorporale Blutvolumen kurzfristig veränderbar ist, um auf das Reaktionsvermögen des Patientenkreislaufes einzuwirken. Die Änderung des Blutvolumens im Patienten erfolgt unter Einsatz des neuen Blutvolumen-Ausgleichbehälters durch eine Verlagerung eines vorgebbaren und messbaren Volumens zwischen dem intra- und dem extrakorporalen Kreislauf unter sterilen Bedingungen. Die intrakorporale Blutvolumenänderung erfolgt ohne Entzug von Blut aus dem
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geschlossenen Kreislaufsystem nach aussen und ohne Eintrag einer körperfremden Flüssigkeit durch Infusion.
Als Folge der genannten Volumenänderung im intrakorporalen Kreislauf treten charakteristische Änderungen in der Hämodynamik des Patienten und in den Bluteigenschaften ein, die im extrakorporalen Kreislauf der erfindungsgemässen Einrichtung messbar und zu deren Steuerung heranziehbar sind. Es können sowohl hämodynamische Variable, wie z. B. Herzfrequenz oder Blutdruck, als auch Bluteigenschaften zur Charakterisierung des Kreislaufsystems und des- sen Änderungsverhaltens bei der in Rede stehenden Blutvolumenverschiebung herangezogen werden.
Eine wichtige Grundlage für das Funktionieren der erfindungsgemässen Vorrichtung und für de- ren Funktion bildet die Messung bzw. Ermittlung optischer, elektrischer, thermischer, mechanischer oder akustischer Bluteigenschafts-Messgrössen, die innerhalb des extrakorporalen Systems vorge- nommen wird, wie eben insbesondere der optischen und der mechanischen Dichte, des Bre- chungsindex, der optischen Streueigenschaften bei unterschiedlicher Wellenlänge, der Leitfähigkeit bei unterschiedlicher Frequenz, der Schallgeschwindigkeit bei unterschiedlicher Frequenz, der Kompressibilität, der Viskosität, der Temperatur sowie der Konzentration einzelner Blutbestandteile mittels entsprechenden Sensoren, vor, während und nach der Verschiebung von Blutvolumina zwischen intra- und extrakorporalem Kreislauf unter Einsatz des neuen Blutvolumen-Ausgleichs- behälters.
Eine weitere alternative oder zusätzliche Grundlage stellt die genaue Messung hämodynami- scher Variablen mittels dafür geeigneter Sensoren dar, wie z. B. des arteriellen Blutdruckes, der Blutdruckamplitude, der Herzfrequenz, des Schlagvolumens, des Herzminutenvolumens, des peripheren Widerstandes, der Kontraktilität des Herzens, der Pulswellengeschwindigkeit im arte- riellen System, des zentralen Venendruckes, der 02-Sättigung des Blutes oder der lokalen Durch- blutung, vor, während und nach einer gezielt vorgenommenen Verschiebung von Blutvolumina zwischen intra- und extrakorporalem Kreislauf.
Weiters ermöglicht die Erfindung die Beurteilung des Patienten-Kreislaufzustandes mit Hilfe der Mess- bzw. Kenndaten, die aus der gezielten Verschiebung von Blutvolumen zwischen intra- und extrakorporalem Kreislauf und aus den gleichzeitig ermittelten Kreislauf- und/oder Bluteigen- schafts-Daten ableitbar sind.
Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit zur Steuerung des Verlaufes der extrakorporalen Blutbe- handlung, wie insbesondere des Flüssigkeitsentzuges aus dem Blut im Falle der Ultrafiltration, der thermischen Energiebilanz über die Dialysattemperatur, der Elektrolytbilanz über die Dialysatzu- sammensetzung, der Gabe von Infusionslösungen sowie der Warnung bzw. Alarmierung des Bedienungspersonals, abhängig vom jeweils aktuell ermittelten Kreislaufzustand des Patienten.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht in der Möglichkeit der Bestimmung der kompen- sierbaren, also tolerierbaren Blutvolumenabnahme bzw. des kompensierten Blutvolumens. Wäh- rend der Ultrafiltration von überschüssigem Körperwasser kommt es je nach Grad der Überwässe- rung zu einer fortschreitenden Blutvolumenabnahme, die nach bekannten Verfahren messbar ist [18,19, 20]. Die kompensierbare Blutvolumenabnahme bzw. das kritische Blutvolumen ist für eine gegebene Behandlung allerdings nicht bekannt. Bei Kenntnis des gesamten Blutvolumens kann aus der Kreislauf- bzw. Blutreaktion in Abhängigkeit der genau gesetzten Volumenverschiebung die kompensierbare Blutvolumenabnahme bzw. das kritische Blutvolumen bestimmt und die Steue- rung der Ultrafiltration auf dieses Behandlungsziel als Führungsgrösse nach einem der an sich bekannten Verfahren abgestimmt werden.
Bevorzugt kann weiters eine Vorgangsweise sein, welche im Anlegen eines Blutvolumen- Vorrates im extrakorporalen Kreislaufsystem zu Beginn der Behandlung besteht, der bei einem Blutdruckabfall zu einem späteren Zeitpunkt rasch und effektiv in den Patienten zurückgeführt werden kann, sodass kein Krisenzustand eintritt.
Weiters kann insbesondere bei der Nierenersatztherapie eine vorübergehende Verschiebung von anfänglich überschüssigem Blutvolumen in den extrakorporalen Kreislauf zum Zweck der Volumen- und Druckentlastung des Kreislaufsystems vorgenommen werden, was auch die Resorp- tion von überschüssiger Körperflüssigkeit aus dem Gewebe in das Blutvolumen und damit das Erreichen eines der wesentlichen Behandlungsziele der extrakorporalen Blutreinigung erleichtert.
Ferner ist es möglich, zu einer verbesserten Analyse der Vorgänge bei der angesprochenen Flüssigkeitsverschiebung zwischen Blut und Gewebe im Patienten zu gelangen. Der Entzug von
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Blutvolumen aus dem intrakorporalen Kreislauf kann um mindestens eine Grössenordnung schnel- ler erfolgen (bis etwa 500 ml/min) als mit Hilfe eines bekannten Ultrafiltrationsverfahrens (ca.
50 ml/min) [22]. Im Unterschied zum bekannten Ultrafiltrationsverfahren, welches in erster Linie den plasma-kolloidosmotischen Druck beeinflusst, trifft die Verschiebung von Blut aus dem Patien- tenkreislauf in den extrakorporalen Kreislauf vorerst den hydrostatischen Druck und somit eine andere Komponente der sogenannten Starling-Kräfte, die für die Flüssigkeitsverteilung zwischen Patientenblut und Patientengewebe ausschlaggebend sind. Eine Kombination des bekannten Ultrafiltrationsverfahrens mit der neuen Einrichtung zur Blutvolumenverschiebung ermöglicht somit auch eine verbesserte Analyse der Flüssigkeitsbewegungen zwischen dem Patientenkreislauf und dem Patientengewebe, da die entscheidenden Kräfte unabhängig voneinander beeinflusst werden können.
Beispiel für eine bevorzugte Vorgangsweise
Die Verschiebung von Blutvolumen, im Folgenden als "Testvolumen" (Vt) bezeichnet, aus dem Patientenkreislauf in den Ausgleichsbehälter führt zu einem unmittelbaren Abfall des zentralen Venendrucks und zu einem Anstieg der Herzfrequenz sowie zu einer verzögerten Abnahme der Blutdruckamplitude und des arteriellen Mitteldrucks. Der Entzug des Testvolumens erfolgt typi- scherweise über einen Zeitraum von ein bis zwei Minuten mit einer Rate von ca. 200-400 mL/min.
Gleichzeitig mit dem Entzug werden Daten aus mindestens einem der im extrakorporalen Kreislauf oder am Patienten angeordneten Sensoren, also beispielsweise mittels eines Blutdruck-Sensors, erfasst. Zur Bewertung der Kreislaufstabilität dienen die Phasen vor (Referenzphase, R), während (Störphase, S), und nach (Adaptationsphase, A) dem Volumenentzug sowie die Phase der Volu- menrückführung (Rückführphase, Rü), die unter anderem nach den Methoden der Zeitreihenanaly- se untersucht werden. Zur Erläuterung der Vorgangsweise wird insbesondere auch auf das Ablauf- schema der Fig. 7 verwiesen:
Referenzphase, R:
Die während dieser Phase aus mindestens einem der Sensoren erhobenen Mess-Daten die- nen als Referenzwerte.
Störphase, S:
Für Änderungen während der Phase der Blutvolumenverschiebung sind jeweils Über- bzw. Un- terschreitungen eines aus den genannten Referenzwerten patienten-individuell errechneten Grenzwerts als Ausdruck einer labilen Kreislaufsituation aufzufassen.
Zu den Anzeichen für eine labile Kreislaufsituation zählen zum Beispiel ein Absinken des arte- riellen Mitteldrucks um mehr als 30 mm Hg bzw. auf unter 90 mm Hg, eine Reduktion der Blut- druckamplitude um mehr als 20 mm Hg bzw. auf unter 20 mm Hg, eine Erhöhung der Herzfre- quenz um mehr als 30 Schläge/min bzw. eine Frequenz von über 110 Schlägen/min. Zu den An- zeichen für eine erschöpfte Blutvolumenkapazität zählen ferner Änderungen in der Blutzusammen- setzung, wie z. B. eine Änderung der gemischt venösen 02-Sättigung auf Werte von unter 50 % oder die Abnahme der Konzentration der roten Blutkörperchen um mehr als 5 %, verbunden mit einer entsprechenden Änderung der physikalisch-chemischen Bluteigenschaften, wie z.
B. der Viskosität, die mit entsprechenden Messmethoden unter Einsatz entsprechender Sensoren und Auswerteeinheiten im extrakorporalen Kreislauf gemessen werden können.
Adaptationsphase, A:
Stellt sich nach Beendigung des Volumenentzuges (Störphase), vorzugsweise ca. ab fünf Mi- nuten danach ein stabiler Zustand der relevanten Messgrössen ein, dann kann von einer weitge- henden Kompensation der Störung ausgegangen werden. Eine fortlaufende, also etwa wesentlich länger als 5 min dauernde Änderung der Messgrössen über die Dauer des Volumenentzuges hin- aus ist hingegen als Ausdruck einer labilen Kreislaufsituation aufzufassen.
Bei labiler Kreislaufsituation wird umgehend unter gleichzeitiger Aufzeichnung und Analyse der Daten aus mindestens einem der Sensoren, gegebenenfalls das gesamte, vorher dem Kreislauf entzogene und im Blutvolumen-Ausgleichsbehälter befindliche Testvolumen in den Patientenkreis-
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lauf zurückgeführt.
Rückführphase, Rü :
Nach Beendigung der Adaptationsphase wird unter gleichzeitiger Aufzeichnung und Analyse der Daten aus mindestens einem der Sensoren vorzugsweise das gesamte Testvolumen in den Patientenkreislauf zurückgeführt.
Wiederholung bei Kreislauflabilität
Wurde für ein gegebenes Testvolumen Kreislauflabilität während der Störphase festgestellt, dann wird der Test in Abständen weniger Minuten mit jeweils um ca. 100ml niedrigerem Testvolu- men so lange wiederholt, bis Kreislaufstabilität gegeben ist.
Wiederholung bei Kreislaufstabilität
Wurde für ein gegebenes Testvolumen Kreislaufstabilität festgestellt, dann wird der Test in Ab- ständen von vorzugsweise 30 Minuten wiederholt, wobei das Testvolumen günstigerweise auf eine beispielsweise infolge Flüssigkeitsentzuges durch die Blutbehandlungsapparatur zwischenzeitlich stattgefundene Blutvolumenänderung angepasst wird.
Bei stabiler Kreislaufsituation stellt das im Patienten verbliebene Blutvolumen 3 eine wichtige Zielgrösse für die Behandlung des Blutes durch Ultrafiltration dar. Bei Flüssigkeitsentzug kann bis zu diesem Blutvolumen (unkritisches Blutvolumen) von Kreislaufstabilität ausgegangen werden. Es ist also im voraus erkennbar, bis zu welchem Blutvolumen Flüssigkeit aus dem Blutkreislauf entzo- gen werden darf.
Figurenbeschreibung Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert : zeigen die Fig. 1 schematisch den prin- zipiellen Aufbau der erfindungsgemässen Blutbehandlungs-Einrichtung, die Fig. 2 eine erste vorteil- hafte Ausführungsform derselben, die Fig. 3 eine zweite im Rahmen der Erfindung bevorzugte Ausbildungsvariante der neuen Einrichtung, die Fig. 4 schematisch ein Diagramm einer typischen Kreislauf- bzw. Bluteigenschaft, die Fig. 5 und 6 jeweils ein Diagramm, welches das Änderungs- verhalten einer Kreislaufvariablen bei Blutvolumenentzug bei stabilem und bei instabilem Kreislauf illustriert, die Fig. 7 ein Schema für die Steuerung der neuen Blutbehandlungs-Einrichtung und die Fig. 8 eine weitere vorteilhafte Ausbildungsform der erfindungsgemässen Einrichtung.
Die Fig. 1 zeigt schematisch den intra- und den extrakorporalen Kreislauf 2 und 6 mit dem extrakorporalen Behälter 16 mit volumsveränderlicher Blutvolumen-Ausgleichskammer 161 für die Aufnahme des aus dem Patienten 1 in den extrakorporalen Kreislauf 5 verlagerten Blutvolumens 8, sie zeigt weiters die extrakorporale Behandlungseinrichtung 13, die Messfühler bzw. Sensoren 4,9 zur Messung bzw. Ermittlung von - die akute Kreislaufreaktion im- oder explizit widerspiegelnden - Messdaten sowie die zentrale Eingabe-, Auswerte- und Steuereinheit 10 zur Steuerung und Kon- trolle des extrakorporalen Systems 5 über eine - mit unterbrochener Linie angedeutete - Steuerlei- tung. Weiters ist dort noch ein Messdatenfluss-Verbund zwischen Ausgleichskammer 161, z. B. mit Blut-Niveaukontroll-Sensor, und Steuereinheit 10 vorgesehen.
Die Fig. 1 vermittelt also eine Übersicht über die Anordnung der miteinander verbundenen intra- und extrakorporalen Kreisläufe 2 und 6. Der Patient 1 mit dem intrakorporalen Kreislauf 2 und das intrakorporale Blutvolumen 3 werden durch den Messfühler bzw. Sensor 4 überwacht. Das extrakorporale System 5, bestehend aus dem extrakorporalen Kreislauf 6, mit der Pumpe 7 und dem extrakorporalen Blutvolumen 8 wird durch den Messfühler 9 überwacht. Die Information bzw.
Messdaten aus mindestens einem der beiden Messfühler bzw. Sensoren 4 am Patienten und 9 im extrakorporalen Kreislauf 6 und aus dem jeweils gemessenen extrakorporalen Blutvolumen 8 wird bzw. werden in der zentralen Steuereinheit 10 verarbeitet und dient bzw. dienen zur Steuerung der extrakorporalen Einrichtung 5, siehe dazu die entsprechende, mit unterbrochener Linie gezeigte Datenfluss- bzw. Steuersignalleitung.
Die Fig. 2 zeigt die Anordnung des Blutvolumen-Ausgleichsbehälters 16,161 für die Aufnahme des jeweils zu verschiebenden bzw. verschobenen Blutvolumens 8 in Bezug zu den sonstigen Komponenten einer erfindungsgemässen extrakorporalen Einrichtung 5 für die Durchführung einer
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Nierenersatztherapie:
Das extrakorporale Kreislauf-Leitungssystem 6 besteht aus einem arteriellen Segment 11, einem venösen Segment 12 und der eigentlichen Blutbehandlungsapparatur, im gezeigten Fall einer künstlichen Niere 13, in der der Stoffaustausch und die Blutwäsche mit Hilfe des Dialysates 14 stattfindet. Über das arterielle Segment 11wird Blut über einen Gefässzugang aus dem Kreislauf 2 des Patienten 1 entnommen, mittels der Blutpumpe 7 zum Dialysator 13 gepumpt und über das venöse Segment 12 zum anderen Gefässzugang des Patienten 1 zurückgeführt.
Am bzw. im venö- sen Segment 12, bevor das dialysierte Blut in den Körperkreislauf 2 zurückgeführt wird, befindet sich ein Strömungsregelungs- bzw. Sperrorgan, hier eine Schlauchklemme 15, um die Flüssig- keitsverbindung zwischen extra- 6 und intrakorporalem 2 Kreislauf im Bedarfsfall zu drosseln oder zu unterbrechen.
Der Blutvolumen-Ausgleichsbehälter 16 ist ein erfindungswesentlicher Teil des extrakorporalen Kreislaufes 6 und steht mit dem Blut im extrakorporalen Kreislauf 6 über eine Flüssigkeits(Zweig-) leitung 17 in hydraulischer Verbindung, über die er befüllt und entleert werden kann. Innerhalb der gesamten extrakorporalen Einrichtung 5 bzw. des Leitungssystems 6 derselben sind prinzipiell alle Positionen für diesen Behälter 16 möglich, allerdings erweisen sich für die Füllung und Entleerung desselben Positionen zwischen der Pumpe 7 und dem Sperrorgan bzw. der Sicherheitsklemme 15 als besonders günstig.
In einer besonders vorteilhaften Variante ist der Ausgleichsbehälter 16 durch einen starren Hohlzylinder mit einem darin beweglichen Kolben 18 gebildet, etwa vergleichbar mit einer grossen Injektionsspritze. In dem Ausgleichsbehälter 16 kann das zwischen intra- und extrakorporalem Kreislauf 2,6 verschiebbare Blutvolumen 8 steril aufgenommen und dort aufbewahrt werden.
Im Unterschied zu bekannten Puffergefässen der "single-needle"-Technik kann das Blutvolumen 8 unabhängig von der Funktion der Dialyse 13 und unabhängig vom Zustand des extrakorporalen Kreislaufes 5 auf einen gewünschten Wert eingestellt und auf diesem Wert gehalten werden.
Im Unterschied zu bekannten Tropfkammern und Blasenfängern, welche nur einen Messfühler zur Messung des Flüssigkeitspegels besitzen, der zur sicheren Funktion des extrakorporalen Kreislaufes nicht unterschritten werden darf, verfügt der Behälter 16 bzw. dessen Ausgleichskam- mer 161 über eine gleich weiter unten näher erläuterte Vorrichtung zur genauen Messung und Einstellung des sich aktuell darin befindlichen Blutvolumens 19,20, 21. Es sind bezüglich der Blutvolumenmessung verschiedene Ausführungsarten möglich : bekannte, relativ einfache Ausführungsvariante bedient sich z. B. zweier Messfühler zur Bestimmung eines oberen und eines unteren Flüssigkeitspegels [14].
Das Befüllen des Behälters 16, wenn dieser als mit einem beweglichen Kolben 18 verschlos- sener Zylinder ausgebildet ist, erfolgt in einer bevorzugten Ausführung mit Hilfe der Vorrichtung 19, 20, 21. Dieselbe besteht aus einem Antriebsmotor 20 für die Verschiebung des Kolbens 18, aus einer Vorrichtung, z.B. Niveau-Sensor, 19 zur Ermittlung der Kolbenlage, einer lokalen Steuer- und Messeinheit 21 sowie aus der übergeordneten Steuerungseinheit 10. Die Blutvolumen-Füllmenge 8 im Behälter 16 ist durch die mittels Sensor (en) 19 gemessene Lage des Kolbens 18 jederzeit bekannt. Die Befüllung des Behälters 16 auf ein bestimmtes Volumen 8 wird durch entsprechende Steuersignale aus der Steuerungs-Einheit 10 gestartet, worauf der Motor 20 den Kolben 18 so lange in eine Richtung verschiebt, bis ein gewünschtes Füllvolumen erreicht ist.
Beim Befüllen und Entleeren eines - wie gezeigt - der Pumpe 7 nachgeschalteten Behälters 16 ändert sich der Blutstrom in stromabwärts gelegenen Abschnitten des extrakorporalen Kreislaufes 6, was zu einer Absenkung des Blutspiegels in der Tropfkammer 22 bzw. zu einem übermässigen Druckanstieg im venösen Blutleitungsabschnitt 12 führen kann. In Anlehnung an eine bekannte Anordnung wird hier das Absinken des Blutspiegels in der Tropfkammer 22 beim Befüllen des Ausgleichsbehälters 16 durch einen Messfühler 23 registriert. Eine mit diesem Messfühler 23 verbundene weitere Steuerungseinrichtung 24 - die auch in die Steuereinheit 10 integriert sein kann - schliesst daraufhin die Sicherheitsklemme 15, bis durch den durch die Aktivität der Pumpe 7 geförderten Blutstrom der vorgegebene Blutspiegel im Ausgleichsbehälter 16 wieder erreicht ist.
Beim Entleeren des Behälters 16 über den venösen Abschnitt 12 des extrakorporalen Kreislauf- Leitungssystems 6 wird gemäss einer besonders günstigen Ausführungsform der Einrichtung der Druckanstieg im venösen Segment 12 durch eine von der Steuerungseinheit 10 kontrollierte Dros- selung der Pumpe 7 - siehe die unterbrochen gezeichnete Steuerleitung - gedämpft.
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Der Blutvolumen-Ausgleichsbehälter 16 kann auch ohne Aktivierung des Kolben-Antriebs- motors 20 durch Erhöhung des Druckes im extrakorporalen Kreislauf-Leitungssystem 6, z. B. durch Schliessen der Sicherheitsklemme 15 im venösen Abschnitt 12, gefüllt werden.
Eine weitere vorteilhafte Anordnung der einzelnen Bauteile bzw. Komponenten der neuen Blut- behandlungseinrichtung 5 findet sich in der Fig. 3. In dieser Ausführungsform umfasst die Antriebs- Einrichtung 20 für die Veränderung des Blutvolumens 8 in der Ausgleichskammer 161 eine Luft- pumpe zum Absaugen oder Einpressen von Luft in den Ausgleichsbehälter 16, vergleichbar mit der bekannten Lösung zur Anhebung oder Absenkung des Flüssigkeitsspiegels in venösen Tropfkam- mern. Die Füllhöhe und Füllmenge kann dann über einen Messfühler 19 zur Pegelbestimmung ermittelt werden.
Die Messung der Kreislaufreaktion erfolgt dann folgendermassen : Diekontrollierte Befüllung und Entleerung des Behälters 16 in der extrakorporalen Einrichtung 5 dient der Verschiebung einer bekannten Blutmenge zwischen dem intra- und extrakorporalen Kreislauf 2 und 6 unter sterilen Bedingungen. Die dadurch hervorgerufene Abnahme bzw. Zunahme des intrakorporalen Blutvolu- mens 3 aktiviert die physiologischen Regelmechanismen, die zu Änderungen der hämodynami- schen Variablen und der Blutzusammensetzung führen. Die Reaktion des Patienten-Kreislauf- systems 2 wird durch bekannte Messfühler 4,9 zur Messung einzelner oder mehrerer Kreislauf- variabler, wie z. B. der Herzfrequenz, des Blutdrucks, des zentralen Venendrucks und der Pulswel- lengeschwindigkeit erfasst. Die Messung der Herzfrequenz erfolgt z.
B. auf Basis eines Elektrokar- diogramms, durch Pulsaufzeichnungen oder durch Analyse der im extrakorporalen Leitungssystem 6 gemessenen Druckschwankungen [23]. Die Messung des Blutdruckes erfolgt günstigerweise nach der Manschettenmethode intermittierend oder kontinuierlich und zwar entweder nicht invasiv unter Beiziehung von an sich bekannten plethysmographischen oder tonometrischen Verfahren, oder aber invasiv mittels Sensoren, die über die extrakorporale arterielle Zuführungsleitung 11in das Patienten-Kreislaufsystem 2 eingeführt werden [24].
Die Verschiebung von Blutvolumen zwischen intra- und extrakorporalem Kreislauf 2,6 beein- flusst nicht nur den Kreislauf des Patienten, sondern auch charakteristische Bluteigenschaften, die im arteriellen Segment 11 des arteriellen Abschnittes des extrakorporalen Leitungssystems 6 mit verschiedenen Messfühlern 9 für optische, mechanische, thermische, elektrische, chemische und akustische Eigenschaften ermittelt bzw. gemessen werden können.
Die Messung einer jeweiligen Bluteigenschaft erfolgt dabei entweder diskontinuierlich und blu- tig durch Entnahme einer Probe aus dem Kreislaufsystem 2 oder durch Einführen des Sensors 4 in den Patienten-Kreislauf 2, z.B. mittels Katheter. Besonders günstig ist eine unblutige Messung der Bluteigenschaften mittels eines Sensors 9 oder 25 durch die Wand einer der Leitungen des extra- korporalen Kreislaufes 6 [18,19, 20] hindurch. Mindestens ein Sensor 9 wird dabei auf einem Segment des extrakorporalen Kreislaufes 6 angebracht, wobei dieses Segment unter Umständen für die Messung speziell adaptiert ist. Die genaue Messung der Schallgeschwindigkeit oder der optischen Dichte benötigt zur Zeit z. B. noch eine Küvette mit entsprechend günstigen optischen oder akustischen Materialeigenschaften.
Eine bevorzugte Stelle für einen "arteriellen" Sensor 9 befindet sich bezüglich des Ausgleichsbehälters 16 im stromaufwärts gelegenen Abschnitt des extrakorporalen Kreislaufsystems 6, also z. B. im arteriellen Segment 11 desselben, wo berüh- rungslose Konzentrationsmessungen durchgeführt werden können. Die Messstelle für einen etwai- gen "venösen" Messfühler 25 befindet sich günstigerweise im venösen Segment 12 des extrakor- poralen Kreislaufsystems 6.
Während des Vorganges der Befüllung des Ausgleichsbehälters 16 wird mindestens eine Eigenschaft des dorthin verbrachten Blutes durch Messungen mit dem "arteriellen" Messfühler 9 erfasst. Beim Entleeren fliesst der Inhalt des Behälters 16 durch den von ihm stromabwärts gelege- nen Abschnitt 12 des extrakorporalen Kreislaufes 6, in dem sich in der Ausführungsform gemäss der Fig. 3 ein weiterer Messfühler 25 zur Bestimmung der Materialeigenschaften der vorüberge- hend im Behälter 16 gespeicherten und dann wieder von dort ausgebrachten Blutmenge 8 befin- det.
Im entscheidenden Unterschied zu bisher bekannten Anwendungen der Indikatordilution, bei der eine körperfremde Substanz in den extrakorporalen Kreislauf 6 eingebracht wird, und deren Verteilung und Verdünnung durch die Blutströmung im intrakorporalen Kreislauf 2 mit Hilfe eines Messfühlers gemessen wird [5,25], braucht gemäss der vorliegenden Erfindung dafür kein körper-
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fremder Stoff von aussen in den Blutkreislauf eingebracht zu werden. Es wird erfindungsgemäss alleine die Auswirkung bzw. Reaktion von körpereigenem Blut ausgenützt. Da aber auch die Eigenschaften des körpereigenen Blutes im Ausgleichsbehälter 16 Änderungen unterliegen, z.
B. aufgrund von Sedimentation, kann bei Rückführung des im Behälter 16 befindlichen Blutes die infolgedessen geänderte Bluteigenschaft für eine Eigenblutdilution herangezogen werden:
Das im Ausgleichsbehälter 16 befindliche Blutvolumen 8 ist nur in Grenzen eine makroskopisch homogene und stabile Flüssigkeit. Für deren Instabilität ist bzw. sind die Sedimentation der Blutbe- standteile mit einer höheren Dichte als das Blutplasma, also im wesentlichen die roten Blutkörper- chen verantwortlich.
Die Sedimentation ist an sich reversibel und stellt keine wesentliche Beeinträchtigung der Qua- lität des Blutes dar. Diese mehr oder minder weitgehende Trennung des Blutes in seine Bestand- teile mit unterschiedlichen physikalisch-chemischen Eigenschaften, wie z. B. Dichte und Kompres- sibilität bietet folgende weitere vorteilhafte Nutzung der neuen Einrichtung und von deren Funktion:
In der ruhenden Blutmenge reichern sich im Laufe der Zeit am Boden des Behälters 16 rote Blutkörperchen an, während der Überstand an roten Blutkörperchen verarmt. Über die Behälter- Füllhöhe hinweg entwickelt sich daher ein Gradient der physikalisch-chemischen Bluteigenschaf- ten Erfolgt die Rückführung und Entleerung des im Behälter 16 befindlichen Blutes, z.B. durch eine im Boden des Behälters 16 befindliche Öffnung, dann strömt zuerst Blut mit höherer Dichte und höherem Hämoglobingehalt, als der mittleren Dichte und dem mittleren Hämoglobingehalt der gesamten im Ausgleichsbehälter 16 befindlichen Blutmenge entspricht, aus demselben.
Gegen Ende des Entleerens hingegen strömt Blut mit einer niedrigeren Dichte und einem niedrigeren Hämoglobingehalt aus dem Ausgleichsbehälter 16, als der mittleren Dichte und dem mittleren Hämoglobingehalt der gesamten im Behälter befindlichen Blutmenge entspricht.
Die sich auf diese Weise innerhalb der erfindungsgemässen Einrichtung einstellenden, unter- schiedlichen physikalisch-chemischen Eigenschaften des rückgeführten Blutes stellen daher im Vergleich zum gerade im Kreislauf zirkulierenden Blut einen körpereigenen, endogenen Indikator dar, der nicht von aussen zugeführt wurde, wie das bisher für die Indikatordilution notwendig war.
Diese unterschiedlichen Eigenschaften des der Sedimentation unterworfenen Blutes während dessen Ausbringung aus dem Ausgleichsbehälter können somit zur Messung bzw. Ermittlung von Transporteigenschaften und Verteilungsvolumina im Herz-Kreislaufsystem des Patienten nach den an sich bekannten Prinzipien der Indikatordilution ausgenützt werden, ohne dass deren Nachteile in Kauf genommen werden müssen, wie z. B. die Injektion einer körperfremden Substanz oder die Verabreichung von zusätzlichem Volumen von aussen.
Die Messung kann in neuer Weise dabei so erfolgen, dass Blut aus dem Blutvolumen- Ausgleichsbehälter 16 mit dem, wie oben beschriebenen, sedimentationsbedingten Gradienten in den Patientenkreislauf 2 zurückgeführt wird, wobei die Inhomogenität z.B. als veränderliche Kon- zentration der roten Blutkörperchen an einer Messstelle, z. B. mittels Sensor 25, zwischen dem Behälter 16 und dem Patientenkreislauf 2 gemessen wird. Im Patientenkreislauf 2 verteilt sich das zurückgeführte Blut gemäss den bekannten Prinzipien der Indikatordilution.
Aus der venös verab- reichten und am Messfühler 25 gemessenen Inhomogenität des aus dem extrakorporalen Kreislauf 6 ausgebrachten Blutes bzw. deren Gradienten, dem arteriell am Messfühler 9 gemessenen Tran- sienten der Inhomogenität, dem Volumen 8 der verlagerten Blutmenge, sowie aus der durch die Pumpe 7 definierten Blutströmungsrate können mittels der zentralen Auswerte- und Steuereinheit 10 nach der bekannten Theorie der Indikatordilution das Herzminutenvolumen, die mittlere Transit- zeit der Inhomogenität durch das Kreislaufsystem sowie verschiedene Verteilungsvolumina, wie z. B. das zentrale Blutvolumen oder das absolute Blutvolumen im gesamten Kreislaufsystem 2 des Patienten 1 berechnet werden.
Es sei hier bemerkt, dass eine vollständige Sedimentation und Trennung in die Bestandteile des Blutes für die durch die erfindungsgemässe Blutbehandlungs-Einrichtung zum ersten Mal ermöglichte neue Methode der endogenen Indikatordilution nicht unbedingt nötig ist. Spezielle Ausformungen des Behälters 16, wie z. B. mit nach unten hin nach innen geneigten Wänden, begünstigen die Sedimentation der roten Blutkörperchen infolge des bekannten Boycott-Effekts.
Bei Anwendungen in der Nierenersatztherapie steht die zentrale Auswerte- und Steuerungs- einheit 10 mit der extrakorporalen Einrichtung 5 in Mess- und Steuerdatenfluss- und-austausch- Verbindung. Zum Funktionsablauf wird - auch unter Hinweis auf die Fig. 7 und 8 - folgendes ausge-
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führt : Nach einer kurzen Referenzphase R beginnt die Füllung des Behälters 16 vorzugsweise bereits zu oder bald nach Beginn der Blutbehandlung (Zyklus 1) bzw. Funktionsparameter- Änderungsschleife I. Die Kreislaufreaktion wird durch mindestens einen der Messfühler 4,9 erfasst und von der Auswerteeinheit 10 mit Daten einer vorangehenden Referenzphase R verglichen und analysiert. Danach wird in einem wählbaren Zeitabstand Blutvolumen aus dem Ausgleichsbehälter 16 in den Kreislauf zurück verschoben (Zyklus 2).
Die jeweils ermittelte Kreislaufantwort dient zur sofortigen Abschätzung der aktuellen Patienten-Kreislaufstabilität, die ihrerseits zur Steuerung der Funktionsparameter der extrakorporalen Einrichtung 5 verwendet werden, wie z. B. zur Steuerung der Ultrafiltrationsrate mittels entsprechender Einstellung der Ultrafiltrationspumpe 26, zur Steue- rung der Infusionsrate mittels Einstellung der Infusionspumpe 27, der Dialysatzusammensetzung und der Dialysattemperatur 14, siehe Fig. 8.
Ist Kreislaufstabilität gegeben, wird der Zyklus 1 wiederholt und es erfolgt wieder eine Abschät- zung der Kreislaufstabilität und ein Abgleich der Funktions-Parameter. Kündigt sich in einem Zyk- lus das Risiko einer Kreislaufinstabilität an oder wird während der extrakorporalen Blutbehandlung der Kreislauf unvorhergesehen instabil, dann kann das im Behälter 16 befindliche Volumen 8 rasch als Volumenersatz in den Patientenkreislauf 2 zu dessen Stabilisierung zurückgeführt werden (Zyklus 2). Weiters kann die Ultrafiltrationspumpe 26 gestoppt und nötigenfalls die Infusionspumpe 27 für einen Volumenersatz aktiviert werden. Bei Kreislaufstabilität wird der Zyklus 2 erst nach einer bestimmten Zeit für eine erneute Identifikation und Abschätzung der Stabilität des Patienten- Kreislaufsystems 2 und zum Abgleich der extrakorporalen Blut-Funktionsparameter aktiviert.
Die Zyklen können mit beliebiger Unterbrechung und beliebig oft wiederholt werden. Als güns- tig erweist es sich, die Füllung des Behälters 16 während der Behandlung auf die gleichzeitig durch den Messfühler 9 nach bekannten Verfahren bemessenen Blutvolumenänderungen abzustimmen, wobei bei einer relativen Abnahme des Blutvolumens infolge von Flüssigkeitsentzug aus dem Blut, z. B. durch die Ultrafiltration, die Füllung des Behälters 16 um einen gewichteten Anteil reduziert wird.
Die Fig. 4 zeigt schematisch und beispielhaft, die - letztlich für eine Steuerung der neuen Blut- behandlungs-Einrichtung heranziehbaren -Änderungen einer an einem Messfühler bzw.-Sensor 9 im extrakorporalen System 6 gemessenen Bluteigenschaft, im vorliegenden Fall des Wasserge- halts, bzw. den praktisch analogen Änderungs-Verlauf einer hämodynamischen Eigenschaft, nämlich der Herzfrequenz, jeweils bei Füllung bzw. Entleerung des Behälters 16, also einen etwa logarithmischen Anstieg der Werte bzw. einen ebensolchen Abfall derselben.
Die Fig. 5 zeigt schematisch die Änderung von am Messfühler 4 am Patienten 1 gemessenen hämodynamischen Eigenschaften, nämlich des arteriellen Blutdruckes bzw. der Blutdruckamplitu- de, bei Füllung F bzw. Entleerung E des Ausgleichs-Behälters 16 mit 500 ml Blut bei einem Blut- fluss von 250 ml/min für den Fall einer stabilen Kreislaufsituation. Zur besseren Darstellung ist schematisch nur jeder zwanzigste Druckpuls aufgezeichnet. Arterieller Blutdruck und Blutdruck- amplitude stabilisieren sich bereits am Ende der Füllung des Behälters 16 auf Werte die auch in der darauffolgenden Anpassungsphase A beibehalten werden.
Am Ende der Anpassungsphase A wird Blut unter gleichen Bedingungen aus dem Behälter 16 und dem extrakorporalen Kreislauf 6 in den Patientenkreislauf 2 zurückgeführt und es stellt sich schon während der Rückführung von Blutvolumen ein Blutdruck-Zustand, wie er vor dem Blutvolumens-Entzug geherrscht hat, ein. Es ist deutlich die Gleichmässigkeit der Blutdruck-Amplituden vor dem Füllen des Ausgleichsbehälters 16 bzw. vor dem so bewerkstelligten Blutvolumens-Entzug und nach der Rückführung des Blutvolu- mens in den Patienten-Kreislauf 2 zu erkennen und diese Konstanz bleibt auch in der Anpas- sungsphase A, wenn auch bei wesentlich geringerer Amplitude, erhalten.
Bei stabilem Kreislauf ist jene Linie Im, welche die Mittelwerte zwischen den positiven und den negativen Druck-Amplituden verbindet, praktisch eine zur Zeitachse parallele Gerade, hier etwa bei 93 mm Hg liegend.
Die Fig. 6 zeigt die Änderungen des arteriellen Blutdrucks und der Blutdruckamplitude bei Fül- lung bzw. Entleerung des Behälters 16 ähnlich wie in Fig. 5, allerdings bei Befüllung des Behälters mit bloss 300 ml Blut bei einem Blutfluss von 150 ml/min für den Fall einer labilen Kreislaufsituation.
Arterieller Blutdruck und Blutdruckamplitude nehmen während der Füllphase F und auch während der darauffolgenden Anpassungsphase A fortlaufend ab. Bei Unterschreiten der vorgegebenen Grenzwerte bzw. eines Grenzwert-Bandes, in der Fig. 6 angedeutet durch Schraffur zwischen zwei voneinander beabstandeten, unterbrochen gezeichneten zeitachsen-parallelen Geraden bei etwa
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92 und bei etwa 102 mm Hg praktisch über die gesamte Adaptionsphase A hinweg massiv unter- schritten, wird das vorher dem Kreislauf entzogene und in den Ausgleichsbehälter 16 verbrachte Blutvolumen aus dem Behälter 16 in den Patientenkreislauf 2 zurückgeführt.
Die Fig. 7 zeigt an Hand eines Flussdiagramms ein bevorzugtes Beispiel für die Steuerung der neuen Blutbehandlungs-Einrichtung und des mit derselben durchführbaren Flüssigkeitsentzuges bei der Nierenersatztherapie: Behandlungsdauer: td, geplanter Volumenentzug: Vt (durch Füllung des Ausgleichsbehälters 16) sowie geplanter Gesamt-Flüssigkeitsvolumenentzug während der Blutbehandlungsdauer, Ultrafiltrationsvolumen: UFV, zur Untersuchung der Kreislaufsituation werden vorgegeben. Zu Beginn der Behandlung erfolgt ein Volumenentzug Vt1 mit der standard- mässig bestimmten Ultrafiltrationsrate (UFR=UFV/td). Nach einer kurzen Referenzphase R erfolgt die erste Messung der Kreislaufsituation. Bei unmittelbarer Kreislaufinstabilität wird der Kreislauf- test mit z.
B. um 100 ml verkleinertem Volumenentzug Vt2 wiederholt, nachdem auch die Ultrafiltra- tionsrate UFR verringert und das Testvolumen Vt in den Patienten zurückgeführt wurde (Funkti- onsparameter-Schleife I, Zyklus 1).
Bei unmittelbarer Kreislaufstabilität wird die Blut-/Kreislaufmessung bei entzogenem Testvolu- men während der Adaptationsphase wie in Fig. 5 an hand eines Beispiels dargestellt weitergeführt.
Bei Kreislaufinstabilität während der Adaptationsphase A wird vorhandenes Vt zurückgeführt und die Ultrafunktionsrate UFR bleibt auf dem ursprünglich eingestellten Wert unverändert. Der nächste Test erfolgt nach einer Pause von 15 min. Bei Kreislaufstabilität auch während der Adaptations- phase A wird entzogenes Blutvolumen Vt zurückgeführt, die Ultrafunktionsrate UFR allerdings wird erhöht. Der nächste Test erfolgt 15 Minuten später. Ein Testzyklus inklusive Pause dauert ca.
30 Minuten. Der tatsächliche Volumenentzug muss mit dem geplanten Volumenentzug nicht über- einstimmen. Bei Erhalt der Kreislaufstabilität während der Blutbehandlung ist der tatsächliche Gesamt-Flüssigkeits-Volumenentzug am Ende der Behandlung grösser als der geplante Gesamt- Flüssigkeits-Volumenentzug. Bei Kreislaufinstabilität ist dieser während der Blutbehandlung einge- tretene, tatsächliche Volumenentzug kleiner als der geplante Volumenentzug.
Die Fig. 8 zeigt schliesslich die Steuersignalfluss-Verbindungen bzw.-Verknüpfungen der Ein- gabe- und Steuereinheit 10 der extrakorporalen Einrichtung mit einer der eigentlichen Blutbehand- lungsapparatur 13 zugeordneten Ultrafiltrationspumpe 26 und einer einer ebensolchen Infusions- pumpe 27.
In der Fig. 8 angedeutet sind die entsprechenden Signalfluss-Leitungen zwischen Steuereinheit 10 und das Flüssigkeitsvolumen - verringender Ultrafiltrationspumpe 26 und das Flüssigkeitsvolu- men im extrakorporalen Kreislaufsystem 6 steigernder Infusionspumpe 27- durch unterbrochene Linien. Auf Grundlage der von den Kreislauf- bzw.
Blutparameter-Mess-Sensoren 4 und 9 über Messdatenflussleitungen - gezeichnet mit durchgehenden Linien, sowie der von den Pegelstands- Sensoren 19 des Blutvolumen-Ausgleichsbehälters 16 gelieferten Messdaten kann unter Einsatz eines entsprechenden Auswerte- und Signalwandlungsprogramm von der Steuereinheit 10 aus eine jeweils gegenseitig abgestimmte Aktivierung des Ausgleichsbehälters 16 für die Aufnahme von Blutvolumen aus dem extrakorporalen Kreislaufsystem 6 bzw. zur Abgabe von Blutvolumen in dasselbe, und/oder der Ultrafiltrationspumpe 26 und/oder der Infusionspumpe 27 in der extrakorpo- ralen Blutbehandlungs-Einrichtung 5 erfolgen.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung ermöglicht also einen verbesserten Einsatz von extrakorporalen Blutbehandlungs-Systemen durch Vermeidung und frühzeitiges Erkennen von kreislaufbedingten Komplikationen. Im speziellen Fall bezieht sich die Erfindung auf eine neue Vorrichtung, welche zum ersten Mal eine rasche Verschiebung von Blutvolumen zwischen intra- und extrakorporalem Kreislauf in der Grössenordnung von bis maximal etwa 10 % des gesamten Blutvolumens und die vorübergehende Speicherung des verschobenen Volumens in dem dafür vorgesehenen Volumen- veränderlichen extrakorporalen Blutvolumen-Ausgleichsbehälter ermöglicht.
Der Zustand des Kreislaufsystems lässt sich mittels der vorgesehenen Sensoren aus Bluteigenschaften und/oder Kreislaufgrössen ermitteln, welche dann zur Steuerung der Volumenbilanz und der Blutdruckstabili- tät im Zuge der weiteren Behandlung des Blutes dienen. Die durch Einsatz der neuen Einrichtung zur Blutbehandlung erzielte Kreislaufstabilität ist imstande, bisher schwer beherrschbare, behand-
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lungsbedingte Störungen zu vermeiden oder zumindest wesentlich zu verringern und ermöglicht so eine vergleichsweise wesentlich verbesserte und schonende Behandlung mit extrakorporalen Blutbehandlungseinrichtungen.
Bibliographie
1 Levin NW, Kupin WL, Zasuwa GA Venkat GG, Complications during hemodialysis. In: Nis- sensen AR, Fine RN und Gentile DE, (Hsg. ) Clinical Dialysis, Appleton & Lange, Norwalk,
CT, 1990, 172-201
2 Lipps BJ, Automated hemodialysis control based upon patient blood pressure and heart rate, USP 4718891, 1988
3 Levin NW, Zasuwa GA, Automated hemodialysis control based upon patient blood pres- sure and heart rate, EP 0311709A1, 1989
4 Polaschegg HD, EP 0358873A1, 1990
5 Krivitski NM, Method and apparatus for predicting intradialytic morbid events through the monitoring of central blood volume, USP 6061590, 2000
6 Krämer M, Müller C, Johner C. Sicherheitsvorrichtung für eine Blutbehandlungsvorrichtung und Verfahren zur Erhöhung der Sicherheit einer Blutbehandlungsvorrichtung.
EP 0 960 625 A2,1999
7 Rowell LB, Reflex control during orthostasis. In: Rowell LB (Hsg. ) Human cardiovascular control. Oxford University Press, New York, NY, 1993, 37-80
8 Melchior FM, Srinivasan RS, Thullier, PH, Clere JM : Simulation of cardiovascular response to lower body negative pressure from 0 to-40 mm Hg. J Appl Physiol 77 :630-640, 1994
9 Fiser B, Honzikova N, Non invasive determination of the baroreflex sensitivity in man. Arch
Int Physiol Biochem Biophys 99:A148, 1991
10 Zhang R, Behbehani K, Crandall CG, Zuckerman JH, Levine BD. Dynamic regulation of heart rate during acute hypotension: new insight into baroreflex function. Am J Physiol
280:H407-419, 2001
11Boag JT und Morgan BE, Extracorporeal blood circultion System and drip chamber with adjustable blood level. US 3964479, 1976
12 Kettering DE. Blood chamber. US 3908653,1975
13 Matthieu B, Tropfkammer.
EP 0062913A1, 1982
14 Riquier JC, Apparatus and method for setting the level of a liquid in a chamber of an extra- corporeal blood circuit. US 5382227,1995
15 Rowell LB. Human circulation during physical stress. Oxford University Press, New York,
1986
16 Lee JS, Lee LP, Rothe CF. Assessing microvascular volume change and filtration from venous hematocrit Variation of canine liver and lung. Ann Biomed Eng 24:25-36, 1996
17 Hinghofer-Szalkay H. Investigations concerning postural influences on blood and blood plasma. Klin Wochenschrift 58:1147-1154, 1980
18 Steuer RR, Harris DH, Conis JM. A new optical technique for monitoring hematocrit and circulating blood volume: Its application in renal dialysis. Dialysis & Transplantation 22 :260-
265, 1993
19 Schneditz D, Pogglitsch H, Horina JH, Binswanger U.
A blood protein monitor for the con- tinuous measurement of blood volume changes during hemodialysis. Kidney Int 38 :342-
346,1990 20 Paolini F, Mancini E, Bosetto A, Santoro A. Hemoscan : Adialysis machine-integrated blood volume monitor. Int J Artif Organs 18 : 1995
21 N. N. Vorrichtung zur Ermittlung hämodynamischer Parameter während einer extrakorpora- len Blutbehandlung. DE 195 28 907 C1, 1996
22 Chamney PW, Johner C, Aldridge C, Krämer M, Valasco N, Tattersall JE, Aukaidey T,
Gordon R, Greenwood RN. Fluid balance modelling in patients with kidney failure. J Med
Eng Technol 23:45-52, 1999
23 Moissl U, Wabel P, Leonhardt S, Isermann R, Krämer M. Continuous observation and analysis of heart rate during hemodialysis treatment. Med Biol Eng Comput 37:S558-S559,
<Desc/Clms Page number 15>
1999 24 Shinzato T. Blood clarification apparatus.
EP 0 498 324 A1, 1991 25 Schneditz D, Probst W, Kubista, Binswanger U. Kontinuierliche Blutvolumenmessung im extrakorporalen Kreislauf mit Ultraschall. Nieren- und Hochdruckkrankheiten 20:649-652,
1991
PATENTANSPRÜCHE : 1. Extrakorporale Einrichtung (5) für die Behandlung von Humanblut mit einem mindestens eine an den intrakorporalen Blutkreislauf (1) eines Patienten anschliessbare, das arterielle
Segment (11) der extrakorporalen Einrichtung (5) bildende Zuführungsleitung, mindestens eine Blutbehandlungs-Apparatur (13) und mindestens eine, das venöse Segment (12) bil- dende Leitung zur Rückführung des behandelten Blutes aus der Apparatur (13) in den
Blutkreislauf (2) des Patienten (1) sowie einem mindestens eine Blutförderpumpe (7) um- fassenden, extrakorporalen Blutkreislauf-Leitungssystem (6), dadurch gekennzeichnet, - dass die Einrichtung (5)
- insbesondere zur Vermeidung einer möglichen Kreislaufkrise des Patienten während der Blutbehandlung - mindestens einen mit dem extrakorporalen
Kreislauf-Leitungssystem (6) in hydraulischer Verbindung stehenden Blutvolumen-
Ausgleichsbehälter (16), mit mindestens einer, bevorzugt unabhängig von der Funktion der Blutbehandlungs-Apparatur (13) mittels eines - durch eine Steuereinheit (10) regel- baren - Antriebs (20) befüll- oder entleerbaren, für den Entzug eines bemessenen Blut- volumens (8) aus dem Patientenkreislauf (2) in das extrakorporale Blutkreislauf-
Leitungssystem (6) und/oder für den Eintrag eines bemessenen Blutvolumens (8) aus dem extrakorporalen Leitungssystem (6) in den Patientenkreislauf (2) vorgesehenen, in- nenvolumen-veränderlichen Blutvolumen-Ausgleichskammer (161),sowie weiters min- destens einen am Patienten (1)
anordenbaren und/oder mindestens einen am bzw. im extrakorporalen Leitungs-System (6) angeordneten Sensor (4; 9) zur Ermittlung bzw.
Messung der Kreislaufreaktion des Patienten (1) und/oder zur Messung physikalisch- chemischer Eigenschaften des die extrakorporale Einrichtung (5) durchströmenden Blu- tes aufweist, von welchem aus die Sensor-Messdaten an eine dieselben in Steuersigna- le für den Antrieb (20) der Ausgleichskammer (161) des Ausgleichsbehälters (16) um- wandelnde, mit dem genannten Sensor (4; 9) datenfluss-verbundene Sensormessdaten-
Auswerte- und Steuereinheit (10) abgebbar sind.