CN104069557B - 在进行血液透析期间检测动静脉分路中再循环的方法及透析系统 - Google Patents

在进行血液透析期间检测动静脉分路中再循环的方法及透析系统 Download PDF

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Abstract

本发明描述一种透析机器的控制方法，所述透析机器允许在透析物侧检测患者的动静脉分路中的再循环，所述方法包含以下过程步骤：视情况使透析液经过透析器(4)；在可选传感器校准后切换控制元件(8、9)，以使得透析液流动穿过透析器腔室(4a)，及在血液侧体外循环分支中调整所要的第一血液流量值BF1，以使得在体外循环分支的入口(20)与体外循环分支的出口(21)之间调整再循环R，整第一清除率K1，且由传感器(6)检测到的参数采用对应值PD1；将第一血液流量值BF1变为所要的第二血液流量值BF2，其中调整第二清除率K2，并且相应地在传感器(6)处提供并检测新参数值PD2；及通过从参数值PD1到参数值PD2的变化过程判定再循环R。

Description

在进行血液透析期间检测动静脉分路中再循环的方法及透析 系统
技术领域
本发明涉及在进行血液透析期间检测患者的动静脉分路中再循环的方法并涉及透析系统。
背景技术
众所周知，患有严重肾功能不全或肾功能衰竭的患者需要透析。为此，相关患者具有两个透析选择：一个选择是在医院的透析中心，且另一选择是在经负责的肾病科医生及受过训练的专业人员介绍后在具有流动透析单元的住宅区域中的自透析。
出于本发明的目的，通过术语“透析”或“血液透析”来了解任何长期适用的血液净化治疗，所述治疗包含血液透析、血液滤过和血液透析滤过。
为了执行透析，通常通过手术在患有慢性肾功能不全的患者体内埋入构成动脉到静脉的直接连接的所谓的动静脉分路。一种为透析治疗埋入的最常见的分路是所谓的西米诺(Cimino)分路，其中在血管准备后，将桡动脉连接到头静脉。
所述分路允许简单血管穿刺以用于接收透析所需的插管，并且所述分路还由于分路中主导的压力和流动条件具有充分血液流量以执行血液透析。
然而，在肾病科医生圈内，血管通路被认为是血液透析的薄弱环节(San Miguel,S&Chow,J:Vascular dialysis access flow measurement:Early intervention throughearly detection.J Renal Care:185-191,2009)。
在此情况下，澳大利亚的肾病科医生(San Miguel,S&Chow 2009)关于从2006年11月到2007年5月的检查阶段作出报告，在所述期间，通过超声波检查法检查了35个血液透析患者的透析通路。在这组受检查的患者中，50％展示出显著的分路狭窄；11％患有血栓症；6％具有动脉瘤；另外6％的患者的通路具有并未详细说明的问题，且仅有19％没有发现问题。
因此，在透析期间，过低分路流量且据此甚至是分路中的所谓的“再循环”可能由于前述分路并发症而发生。再循环导致已净化的血液直接从静脉通路回流到动脉通路中又到达透析器。所述情况导致透析效率的明确降低，并且根据再循环程度，所述情况可能是可能必要的分路干预或再建的早期指示。
因为再循环导致透析效率降低且因此患者不能达到治疗目标，所以在提供了未引起注意的再循环时，患者的综合病情从长远来看将恶化。可由机器自动执行的在线测量将允许医师在怀疑存在分路再循环时立即验证或排除所述分路再循环。
同样，例如在每一透析治疗之前的自动执行的测量可促使医师或护理人员注意分路再循环的存在。再循环可由以下两个不同原因导致：将患者连接到透析器时的错误，或如所解释的分路的恶化。第一种类型的再循环通常可容易由医务人员在得到透析系统通知后纠正。在第二种类型中，由透析器测量再循环可向医师提供用于采取进一步步骤的有价值信息。
再循环R定义为再循环血液Qr的流量与血液泵浦速率Qb的比率(参考图2)，并且再循环R以百分数(％)来指示：
为测量再循环，现有技术提供大量方法：
例如，KRIVITSKI 1995描述了对在透析通路中借助于通过药丸注射生理盐水到患者通路的血流中的稀释技术进行流量测量及通过多普勒超声检查(Dopplerultrasonography)进行血液蛋白稀释测量的理论和验证(Krivitski,N:Theory andvalidation of access flow measurements by dilution technique duringhemodialysis.Kidney International 48:244-250,1995)。KRIVITSKI 1995的技术是基于对血液和生理NaCl溶液的不同声速的检测。
此外，文档EP 0 886 529 B1(Gambro医院)描述一种用于通过测量透析器的体外血液循环中的血红蛋白浓度来判定透析系统的血管通路中的血液再循环的装置。
US 7,815,852 B2(Gambro Lundia)公开了通过在血液侧的药丸注射和在透析物排出中的透析液侧的药丸检测测量心血管参数。
另外，DE 197 02 441 C1(费森尤斯医疗；Fresenius Medical Care)描述一种在体外血液处理期间在透析物侧上使用浓缩药丸判定再循环的方法。
此外，DE 195 28 907 C1(费森尤斯集团；Fresenius AG)公开了一种利用透析器中血流的短期倒流所导致的系统变化判定再循环的测量方法。
DE 10 2007 056 475 A1(费森尤斯医疗；Fresenius Medical Care)描述用于判定瘘管中的再循环的方法和相关装置，其中再循环是根据在透析器的血液侧上测量的在两个不同血流中化学-物理测量变量的改变而判定的。作为优选方法，热稀释方法公开在DE10 2007 056 475 A1中。通过对血液的温度控制(血液温度监控器)并通过对温度脉冲的药丸供应来检测所述透析器中的再循环。
借助于血溶比传感器，同样可通过在血液侧的药丸来判定再循环。
尽管所有前述方法基本上允许关于透析患者的血管通路中的再循环的质量和数量的信息，但根据现有技术的方法具有大量缺陷：
温度稀释方法对外部影响(例如环境温度)敏感。因为在测量位置与患者之间提供管式路径，所以在这些点处可能由于能量损失或能量引入扭曲测量。可能由于热药丸与患者温度的相互作用引起进一步扭曲，因为药丸必须通过分路及心肺血液循环。此外，一般来说，必需两个传感器模块且因此必需昂贵的技术设备以进行动脉测量和静脉测量，这种情况使利用所述方法的透析器更加昂贵。
从医学观点来看，前述在进行透析期间的血流倒流是不值得推荐的，因为在常规手术期间存在无意混淆动脉管和静脉管的错误的额外风险。
借助于多普勒超声检查检测再循环需要极其昂贵的技术设备，并且另外必须手动配用盐水药丸。手动药丸配用的缺陷还适用于外部器械进行的血溶比检测，所述外部器械另外导致高购置成本。
因此，基于用于判定再循环的药丸方法的现有技术，本发明的目的在于提供一种用于完全自动测量需要透析的患者的通路再循环的方法和装置。
发明内容
所述目的通过本公开内容的方法实现。
在装置方面，所述目标是通过本公开内容的装置实现。
具体地，本发明涉及一种透析机器控制方法，所述方法是用于借助于透析机器本身优选地在进行血液透析期间对患者的动静脉分路中的再循环进行机器侧(非患者侧)检测，其中透析机器或透析系统具有背离患者的侧面(透析液侧)和面向患者的侧面(血液侧)；
其中，在透析系统的透析液侧上，提供用于选定透析液的至少一个透析液入口与至少一个透析液排出口以及提供至少一个流体泵/透析液泵，以上各者与具有半渗透薄膜的至少一个透析器流体连通，所述半渗透薄膜形成透析液侧与血液侧之间的界限，且其中所述薄膜的透析液侧上的透析液以预定方向流动穿过透析器的透析液腔室；
其中在体外循环分支中的透析系统的血液侧上提供血液泵，所述血液泵适于引导血液穿过透析器的血液腔室以便借助通过半渗透薄膜的扩散从体外引导的血液去除尿毒症毒素；
其中
在远端流体元件中提供用于检测泄出的所使用透析液的物理化学参数PD的变化的传感器；且在远端流体元件中布置控制元件，以使得透析液在进入透析器腔室之前视情况不变地经引导穿过传感器/沿传感器引导透析液，从而传感器用未使用(纯净)的透析液校准；
且其中
在校准后设置控制元件，以使得透析液流动穿过透析器腔室，并且在血液侧体外循环分支中设置所要的第一血液流量值BF1，从而在体外循环分支的入口与体外循环分支的出口之间发生再循环R，并且由传感器(6)检测的参数采用值PD1；
第一血液流量值BF1变为第二血液流量值BF2，其中提供新参数值PD2并在传感器处侦测所述新参数值；
并且从PD1到PD2的变化过程(或变化)用于回应于变化过程(或变化)的方式检测或判定再循环。在上下文中概述了再循环分别为零或可忽视的，或者至少知晓是出自第一血液流量值和第二血液流量值中的至少一者。
此外，本发明涉及透析机器或透析系统，所述透析机器或透析系统包含用于在进行血液透析期间检测患者的血液入口/出口元件(优选地，动静脉分路)中的再循环的构件，其中透析系统具有背离患者的侧面(透析液侧)和面向患者的侧面(血液侧)；
其中，在透析系统的透析液侧上，提供用于选定透析液的至少一个透析液入口与至少一个透析液排出口以及提供至少一个透析液泵，所述至少一个透析液泵与具有半渗透薄膜的至少一个透析器流体连通，所述半渗透薄膜形成透析液侧与血液侧之间的界限，且其中所述薄膜的透析液侧上的透析液以预定方向流动穿过透析器的透析液腔室；
其中在透析系统的血液侧上，可在体外循环分支中借助于血液泵优选地以与透析液的流动方向相反的方向引导血液穿过血液腔室，以尤其借助通过半渗透薄膜的扩散将尿毒症毒素移出体外引导的血液；
其中
在远端流体元件中提供用于检测泄出的所使用透析液的物理化学参数PD(例如，吸收、吸光率等)的变化或变化过程的至少一个传感器；且在远端流体元件中优选地布置控制构件，以使得透析液在进入透析器腔室之前不变地流动穿过传感器/以选定方式沿传感器流动，以便进一步优选地用纯净/未使用的透析液执行对传感器的校准；
可设置控制构件/在(可选)校准后设置控制构件，以使得透析液流动穿过透析器腔室，并且在近端体外循环分支中可设置/设置所要的第一血液流量值BF1，借此在体外循环分支的入口与体外循环分支的出口之间发生再循环R，并且由传感器检测的参数采用值PD1；
第一血液流量值BF1可(例如以跳跃式、渐变式方式等)变为第二血液流量值BF2(优选地借助血液泵)，在传感器处提供新的第二参数值PD2；及
提供用于检测从PD1到PD2的变化过程及/或变化及用于从所述变化过程及/或变化判定再循环的构件。
附属权利要求描述本发明的优选实施方式。
优选方法中使用光吸收，尤其是在IR波长范围、UV波长范围或在可见光波长范围中的吸收或足够的吸光率作为物理化学参数PD。
事实上，已证实使用UV吸收及/或UV吸光率作为物理化学参数PD是有利的。具体地，使用在大约280nm的波长下发射UV光的LED。适当地，为了检测关于数量的吸收(吸光率)，使用UV检测器作为传感器。所使用的波长范围的优点在于通常随着尿液排除的物质在所述范围内展示良好吸收，借此可利用标准组件获得高灵敏度。
在根据本发明的方法的优选实施方式中，第二血液流量值BF2(优选地显著)小于第一血液流量值BF1，其中BF2＝r x BF1是适用的，优选地是其中r＝0.05至0.95。换句话说，值BF2可明确或甚至仅最低限度地小于值BF1，即进一步优选地取决于当前使用的血液泵的操作范围。
通过所述条件，可将血液流量设置为低于天然分路流量的值。在所述情况下，分路中的再循环极其近似为零，以使得在提供再循环时，出于理论设置的透析血液流量中的物理化学参数产生可易于检测的变化。
然而，可能也有利的是以相反方式进行，其中第二血液流量值BF2(优选地显著)高于第一血液流量值BF1，其中尤其BF2＝r x BF1是适用的，优选地r＝1.05至20，即同样优选地回应于当前使用的血液泵。在所述情况下，血液泵的优选操作范围(同样如前述指示)应在30ml/min与600ml/min之间。然而，在所述上下文中，清楚地提到以下事实：血液泵的所述操作范围还可固定为不同值，其中随后根据所述不同值，两个血液流量值之间的差将以不同方式(即在前述范围外)判定。
根据本发明的方法的另一优选实施方式特征在于：在第一血液流量BF1变为第二血液流量BF2之后，通过物理化学参数PD的变化的时间过程的瞬时行为检测再循环R。
通过所述瞬时分析，实现本发明提供关于透析期间的数量及/或质量的再循环的可靠数据而不需要任何外部措施(例如，药丸注射)。
瞬时分析的优选实施方式为以下方法：其中借助于阻尼δ检测瞬时行为，并且在应用第二血液流量BF2之后借助于瞬时行为的阻尼δ(delta)通过在实例中详细解释的适当算法判定再循环R。
瞬时分析或者可如下实施：在应用第二血液流量BF2之后，通过整合尤其具有传感器所输出的强度的归一化时间信号在所定义的时间段内检测瞬时行为，并且以此方式通过在实例中详细解释的适当算法来判定再循环R。
瞬时分析或者可进一步地如下实施：在应用第二血液流量BF2之后，通过由传感器所提供的输出信号中信号增加的特征时间τ来检测瞬时行为，并且据此通过在实例中详细解释的适当算法来判定再循环R。
瞬时分析的不同方法的特定优点在以下事实中得以证实：用于形成平均值的至少两种不同方法的结果用于执行真实性测试及/或用于增加准确性。
为了监控在透析系统中的血液入口/出口元件(优选地透析系统的近端侧处的分路)的压力状况、当前操作和正确连接，可在近端循环中为透析器提供压力传感器以用于动脉压力(PA)、静脉压力(PV)和输入压力(进入前的压力(PBE))。如果压力传感器的评测超过或低于预置阈值，那么可在适当的情况下启动预置控制措施。
借助于本发明，可在血液侧不受药丸影响的情况下执行用于判定分路中的再循环的测量。因此，可在不需要额外测量器械的情况下执行精确测量。
因此，根据本发明的方法和装置提供以下优点：
可在线监控患者通路处的情况；
不必使用药丸注射；
在系统条件变化后分析在透析物侧上通过传感器测量的瞬时信号；
优选地可使用光学传感器，尤其是UV传感器；
本发明允许通过储存并评估测量的趋势来连续监控分路情况；
可在进行治疗期间执行触发测量后的自动再循环检测；
提供小于4分钟的短暂测量时间；
方法和装置便宜，因为无论如何可使用所提供的传感器系统；
需要较少技术设备；
在透析液侧上执行测量，以使得不存在传感器与患者血液的相互作用，所以不必担心微生物污染；
通过透析液侧上的测量，护理人员不需要做准备透析系统并将血液管系统插入传感器中的额外工作；
测量不需要人员密集的步骤。
附图说明
本发明的另外的优点和特征从对实施方式的描述和附图得出，在附图中：
图1展示根据本发明的示范性透析系统的流体元件的示意图；
图2为在治疗期间在分路中具有再循环的透析系统的近端侧的流体元件的示意图；
图3为具有不同血液流量的再循环的示意图；
图4为在具有再循环及不具有再循环(从水平0到水平2)的情况下检测到的信号的瞬时现象的图表；
图5展示在阻尼δ与分路中的再循环之间的关联的图表；
图6展示再循环与(1-δ)的关联的图表；
图7展示用于不同透析器的透析器再循环特征；
图8为针对选定透析器的不同血液流量，再循环与(1-δ)之间的关联的图表；
图9为归一化时间信号的判定积分的图形表示；
图10为积分与不同透析器的再循环之间的关联的图形表示；
图11为积分与血液流量的相关性的图形表示；
图12为信号增加的特征时间τ的图形表示；
图13为在不同再循环水平下的归一化强度信号与时间常数τ的图形表示；
图14为时间常数τ与所使用透析器的相关性的图形表示；
图15为时间常数τ与血液流量设置的相关性的图形表示；
图16为血液流量的变化小的情况下的清除率图，所述清除率图以图解方法在模型中计算高效清除率相对于透析器清除率的关系；
图17以图解方法测量高效清除率相对于透析器清除率的关系；及
图18为在血液流量变化小的情况下的吸收变化的实例的图形表示。
具体实施方式
本发明的目标为能够在不配用药丸的情况下实现测量。与所述情况类似，将不需要额外技术设备，并且本发明因此将基于已提供(无论如何)在一般透析装置中的传感器系统。
在图1的流程图中，以示意图来展示根据本发明的透析系统，所述透析系统具有背离患者的侧面(透析液侧)和面向患者的侧面(血液侧)。
透析液入口用1表示并且透析液排出口用2表示。透析液通过流量泵3泵送到透析器4的透析液腔室4a中，以使得透析液在预定方向上流动穿过腔室4a。透析器4包括图1中未图示的半渗透薄膜，所述半渗透薄膜形成透析器4的远端侧与近端侧之间的界限。此外，透析器4具有在近端侧上的血液腔室4b。
UV检测器在透析液排出口2处布置为传感器6。为用纯净透析液校准UV传感器6，阀门8和阀门9布置在透析液腔室4a的上游和下游作为控制构件/元件，所述控制构件/元件可设置为使得纯净透析液通过阀门8和阀门9形成的旁路流动并且不穿过透析器腔室4a。
在透析系统的血液侧上，待净化的血液借助于血液泵5和预设血液流量(在示范性情况下优选为200ml/min)从体外循环分支的进口20从患者的动静脉分路泵送穿过血液腔室4b(进一步优选地逆流)到透析液，其中产生通常随着尿液排除的可透过薄膜的物质的经定义第一清除率，且据此主要模仿天然肾脏功能并因此净化患者的(动脉)血液。净化(静脉)血液通过体外循环的出口21从血液腔室4b流回患者。典型的血液透析花费数个小时。为了监控和控制整个透析方法，在血液侧上布置用于静脉压力的传感器PV、用于动脉压力的传感器PA以及用于在血液腔室4b的入口处的压力的传感器PBE(进入前的压力)。
1.UV测量方法
UV测量方法本身描述于德国专利说明书DE 699 16 053 T2(Althin MedicalAB)，在此参照所述专利说明书的全部内容。然而，在下文中简要描述在本发明的范围内适用的UV测量方法：
为了确保根据DE 699 16 053 T2的适当透析治疗，开发所谓的Kt/V(尿素模型)，其中K为透析器从血液去除尿素的能力(以ml/min为单位)；t为治疗持续时间(以分钟为单位)，且V表示与患者的体重相关的尿素在身体中的分布(以ml为单位)。无量纳因子Kt/V(尿素)定义血液中的尿素氮含量的排除，且对于(例如)每周三次治疗，所述无量纳因子可大于或等于1。
用于判定前述专利说明书的Kt/V的UV传感器的测量原理基于光度测量原理。
光源由LED组成，并且两个光检测器(例如)用作检测器。LED发出具有大约280nm的波长的信号。所述波长由将随着尿液排除的物质吸收。
传感器6提供在透析器4后面的透析物排出口2中，并且在治疗期间，传感器6在透析液排出口2中连续测量吸收A(强度)。
在开始，检测器0值是通过用于校准的纯净透析液建立的。
在所述情况下，检测器0值是在开始时校准的水平，所述校准是用物质(通常是未使用的透析液，而不是待测量的(有毒)物质)执行。因此，在连接患者前执行校准或通过阀门8和阀门9在旁路中执行校准。
透析液流量、血液流量BF和所使用的透析器4影响吸收并且因此影响与透析液流2中的吸收相关的主导清除率。所去除的毒素是通过透析液流从血液侧稀释(清除率)，并且在透析液排出口2中测量吸收。UV传感器6和压力传感器PV、PA和PBE容纳在如图1中所示的管道中。
2.分路中再循环的检测
如果在分路中发生再循环，那么已从静脉通路净化的血液再次部分转移到动脉通路。以(％)为单位的再循环R为净化血液与实际血液流量之间的比率。如此，所述比率并不是患者体内存在的经传送到透析器的毒素的实际浓度，而仅是使用已净化血液稀释的浓度，从而降低透析效率。
在图2中以示意图展示在透析治疗期间分路中的再循环。以下公式
是适用的，其中QR为再循环血液的流量；QB为体外循环中的血液流量，即对应于血液泵5处的流量设置，并且QP为患者分路中的血液流量。
3.通过血液流量的变化和瞬时现象的评估判定再循环的方法
为了测量分路中的再循环，所述方法由不同间隔组成，所述间隔允许在(尤其是在患者侧上)没有外部影响的情况下进行判定。
所述上下文中的再循环指体外血液循环中已净化并且又从静脉分支接收/返回的部分，且因此所述再循环降低有效透析性能。方法基于以下事实：再循环还通过减少血液流量来降低。如果血液流量小于或等于分路流量，那么理想地是不再有再循环发生。
在本发明的范围内，所述背景是用于通过血液流量的变化检测再循环的(仅)部分。
治疗中的设定的透析血液流量因此具有取决于分路流量的恒定再循环。如此，在具有稀释浓度的体外血液中提供相比于患者血液中的浓度稀释了的尿毒症毒素浓度，所述稀释浓度与患者的体内血液循环中的实际浓度有关。
通过将血液流量变为小于(例如50ml/min)或等于分路流量的值，改变透析器处的清除率。
(参考KF KDOQI指南3.Methods for postdialysis blood sampling(国际版)(引用于2009年8月18日)；可从：http://www.kidney.org/professionals/KDOQI/guideline_ upHD_PD_VA/hd_guide3.htm获得。)
因此，尿毒症毒素的浓度在透析器4的出口处短暂达到新水平，所述情况是取决于最新调整的清除率。如果已以治疗的第一(判定/设定)血液流量BF1提供再循环，那么具有尿毒症毒素浓度C1的血液提供在管道系统的动脉通路20中，其中患者血液具有尿毒症毒素浓度C0。两个浓度C1和C0的差异是由再循环引起的。
例如，在变为较小第二(判定)血液流量BF2(假设所述血液流量BF2小于分路流量)的情况下，那么不再存在再循环。如此，短时间后吸收到管道系统(体外血液循环)中的血液又具有对应于患者血液的浓度C0。然而，在改变血液流量之后，具有浓度C1的血液仍提供在管道系统中并且接着通过新的第二血液流量BF2净化并因此还通过新的清除率K2净化。
如果在之前没有提供再循环，那么C1＝C0是适用的。瞬时现象在所述情况下发生而不过动到新水平L2。
然而因为提供了再循环，所以如果第一血液流量BF1大于分路流量，那么瞬时现象展示过动(overshooting)。换句话说，过动是因为在血液流量降低时具有浓度C1的血液仍提供在体外管道系统中而发生，然而，所述血液接着通过新的清除率净化。所述过动现象的强度因此与再循环成正比例。
3.1在通过阻尼δ(delta)改变血液流量之后借助瞬时方法数学判定再循环
通过从记录的曲线轨迹判定转移函数建立函数F(s)的参数。曲线轨迹的所述表征形成计算再循环的基础。
在图4中描绘可能的曲线轨迹，图4展示在具有再循环及不具有再循环的情况下的瞬时现象。在两种情况下的血液浓度均等于C0。开始时的不同水平同样与再循环成正比例，正是出于所述原因，管道系统中的浓度C1不同并且由于相同透析器清除率而直接传输。在两个测量中，由于根据图4的相等血液流量BF，对于水平0和水平R存在相同透析器清除率。所述透析器清除率形成血液侧与透析液侧之间的转移函数。
CB·K＝CD·QD
AD_i～CD_i
由于分路中的再循环，体外血液管道系统中的浓度为C1<C0，并且因此同样地，检测器信号水平R较高，因为在具有相同清除率K1的情况下较少物质被去除。如果不存在再循环，那么C1＝C0是适用的。
转移函数的表征一般可通过以下方程式描述。
举例来说，可选择被称为PT3控制距离的转移函数的阶跃响应来表征现象。PT3控制距离具有以下形式：
其中算子s代表推导算子
普通算法可能是通过判定极点。为此，根据之前判定的转移函数判定极点。
(极点对共轭复数)
并且借助于复合极点对计算阻尼δ。
除了在透析器4中按体积计的瞬时行为以外，参数δ描述阻尼。
如果系统在管道系统(体外血液循环)中的血液流量变化期间具有CR＝C0的血液浓度，那么参数为δ到1。在此上下文中提到，根据图5，在没有与所使用透析器相关的再循环的情况下，阻尼还可(略微)低于或高于1。
在存在再循环且因此C1<C0的情况下，系统过动且因此δ与再循环成比例地降低。因此，R的判定可能直接根据判定的阻尼δ作出并且是通过以下关联判定。
在所述情况下，函数的梯度是取决于瞬时水平的血液流量并因此同样根据清除率。如此，针对每一血液流量得到一函数，再循环R通过所述函数判定。
为了获得根据图8的增加大于0，1–δ＝1-D适用于y轴。图4进一步展示在具有再循环及不具有再循环的情况下的信号的经解释瞬态。阻尼δ与分路中的再循环的关联图示于图5中。
将血液流量包括到评估算法中允许选择适当特征线并因此允许增加再循环判定的准确性。
R＝a·(1-δ)
因此，来自阻尼δ的判定值的转移函数可通过一阶多项式得到，例如：
再循环R与项(1-δ)的关联图示于图6中。
在血液流量变化后的瞬时行为取决于在每一情况下使用的透析器4(即尤其取决于所使用透析器4的体积)，以得到每一透析器的特征线。
所述特征族图示于图7中。为了获得正增长，1-δ在图7中适用于y轴。了解所述类型的透析器是用于根据转移函数的阻尼精确判定再循环的先决条件。
3.2在通过积分方法改变血液流量之后借助瞬时方法数学判定再循环
作为待评估的参数，还可使用归一化时间信号的判定积分(UV传感器6的强度)。
根据图9，在定义的时间t1与t2之间添加归一化强度，即血液流量变化前的信号值0、瞬变到较高信号水平后的值1。
图9展示一实例，其中：
t1＝0秒与血液流量的触发变化的开始相关；及
t2＝300秒与血液流量的触发变化的开始相关。
在示范性情况下，积分或总和可通过所属领域的技术人员熟知的技术以数值方式或以分析方式建立：
(“变量..G”)(检测器t)
其中检测器t等于在时间t时UV传感器6中测量到的强度。
同样，借助于积分方法的瞬时分析又是基于相对于来自近端循环分支的动脉管道系统中的“稀释”的阻尼δ所说明的原理，并且因此导致所使用时间信号的现有再循环过动的停止(也根据血液流量变化的方向开始)。所述原理图示于图4中。“变量”在积分方法中采用的值与再循环水平成正比例，以便产生用于再循环R与(例如)可通过一阶多项式估计的积分/总和之间的关系的函数。所述关系图形化地图示于图10中。在所述情况下，“变量”(所述实例中的积分)也取决于所使用的透析器，所述透析器同样图示于图10中。
图11中图形化地展示积分(正如阻尼δ)也取决于血液流量。所述情况对函数关系的梯度和偏移有影响，所述函数关系在示范性情况下通过一阶多项式估计。同样在积分方法的情况下，当另外考虑在BF＝50ml/min下测量的吸收值以用于评估时，受血液侧浓度范围的限制，测量准确性可按以经验确立的校正因子增加。
对所属技术领域的人员显而易见的是，了解所使用透析器和血液流量明确地改善对再循环的判定，因为如此可在变量(积分)与再循环之间建立正确函数关系。
将在下文说明示范性实施方式：
将部分积分用作与再循环成比例的“变量”在体外展示测量结果的最少散射。在图9中，所述部分积分将为示范性的：
3.3在时间常数τ内改变血液流量之后借助瞬时方法数学判定再循环
正如阻尼δ或积分，时间常数τ还可用作用于评估物理化学参数PD的时间变化的参数/“变量”：
时间常数τ为在血液流量变化后UV检测器6中的信号增加的特征时间。举例来说，使用时间τ，根据所述时间τ，超过了归一化强度信号[f(t)]的定义值Ix。在图12和图13中的示范性情况下，Ix＝0.9是适用的。
τ＝min(t)|f(t)>Ix是适用的。
图13展示在不同再循环水平下的归一化强度信号。再循环越高，时间常数τ越小，因此，时间常数τ与再循环程度成反比。
正如阻尼δ和随时间判定的积分，时间常数τ还取决于所使用的透析器以及所使用的第二血液流量。
在本发明的所述实施方式中，在校正借助于以经验确立的因子测量的再循环值时，还可通过了解作为物理化学参数PD的UV吸收以及50ml/min的第二血液流量实现测量准确性增加。图14和图15表示血液流量和透析器对时间常数τ的影响。
对于每一透析器，存在独立函数，所述独立函数将时间常数τ与再循环R联系起来，并且在示范性情况下，所述独立函数表示为一阶多项式。在“变量G”＝τ的情况下的目标血液流量的变化导致如图15中表示的关于质量的偏移变化。
4.识别透析器和特征图
通常，“变量G”＝f(透析器、A、BF)适用于所示的瞬时分析的所有方法。已知所述三个参数，以使得再循环R可借助于流量变化后所述三个参数的透析物侧测量判定。
4.1识别透析器
在本发明的所有所述实施方式中，可如下执行透析器的识别：
在测量期间由护理人员输入透析器的类型
借助于一次性RFID识别
借助于一次性条形码或DataMax读取器识别
4.2特性图
在本发明的实际实施的范围内，本发明的优点为部署多维函数f(A,BF)用于每个正被使用的透析器，以使得借助于已知特征图，不仅可知晓关于质量的信息，即所述类型的测量：
再循环？→是/否，而且如前文所解释，还可执行关于分路中的再循环数量的判定。
所有前述方法(阻尼δ、积分和时间常数τ的形成)可经组合以通过平均化针对再循环R获得的结果来增加测量准确性或以至少执行结果的真实性检查。所述动作过程是可能的，因为方法提供彼此无关的结果。当然，所属领域的技术人员了解还可考虑适当加权平均化。
所属领域的技术人员了解，除了通过阻尼δ、举例描述的积分和时间常数τ的形成的瞬时方法以外，还考虑并未在此描述的另外的数学方法以便基于在血液流量变化后在传感器6处测量的参数PD的时间变化计算分路中的再循环。
5.修改
是否在分路血管中提供再循环的问题还可通过血液流量BF(在以下方程式中称为Qb)的小变化基本上确立。为此，以下关系是适用的：
其中
Ce为从患者观点来看的有效清除率；
R为再循环，及
Cd为透析器的清除率。
这意味着在患者分路处的再循环作用的清除率明确小于原本在无再循环的情况下提供的纯净透析器清除率。所述事实通过图16说明。在此，描绘了透析器A的纯净清除率特征线K1。所述特征线适用于无再循环的情况，并且从患者的观点针对无再循环的情况仍如此呈现。K2表示在从患者的观点看通过再循环作用改变(减少)的有效清除率。在图16中，例如，R＝20％适用于QB＝300ml/min。
图17展示在透析机器的排出口中借助于UV传感器测量的消光(吸光率)。显然，消光是对有效清除率的直接度量。在图17中，针对无再循环的情况以及针对再循环情况回应于血液流量应用消光。同样在所述情况下，例如，假设以下前提：R(再循环)采用20％的值以及300ml/min的血液流量。
如果希望用血液流量Qb1找出再循环是否盛行，那么可通过指示血液流量的小变化(例如Qb1+/-40ml/min)来进行。接着，在UV传感器处监控消光/强度的变化。图18将通过实例来说明所述原理是如何工作的。根据图18的本实例采用以下假设作为基础：
I.对于R＝0％或R＝20％，Qb＝300ml/min。
II.对于R＝20％，Q分路＝240ml/min。
III.对于R＝0％，Q分路＝300ml/min。
根据初始状态，强度取决于R是否大于0％以特定方式变化。如此，监控在血液流量变化后的增加可提供关于是否提供再循环的信息。通过所属技术领域的人员熟知的方法(例如，HillClimber，搜寻信号的变化迹象、固定水平的比率等)进行信号分析。
因此，描述了透析机器的控制方法以及用于允许在进行血液透析期间在透析物侧检测患者动静脉分路中的再循环的透析机器，其中透析机器包含用于选定透析液的至少一个透析液入口(1)与至少一个透析液排出口(2)以及包含至少一个透析液泵(3)，以上各者与具有半渗透薄膜的至少一个透析器(4)流体连通，所述半渗透薄膜形成透析机器的透析液侧与血液侧之间的界限，其中所述薄膜的透析液侧上的透析液以预定方向流动穿过透析器(4)的透析液腔室(4a)，且其中在透析机器的血液侧上，在体外循环分支中借助于血液泵(5)以与透析液的流动方向相反的方向引导血液穿过透析器(4)的血液腔室(4b)，以借助通过半渗透薄膜的扩散从体外引导的血液去除尿毒症毒素，
其中，从透析液的流动方向来看，传感器(6)连接到透析器(4)的下游并检测泄出的透析液的物理化学参数PD的变化；并且提供控制元件(8、9)来以选定方式引导透析液穿过透析器(4)或以使透析液经过所述透析器，包含以下过程步骤(或透析机器功能)：
(构件)视情况使透析液经过透析器(4)，以使得不变地沿传感器(6)引导透析液，从而使传感器(6)通过纯净透析液校准；
(构件)在最佳传感器校准后切换控制元件(8、9)，以使得透析液流动穿过透析器腔室(4a)，及在血液侧体外循环分支中设置所要的第一血液流量值BF1，以使得在体外循环分支的入口(20)与体外循环分支的出口(21)之间调整再循环R，并且通过透析器(4)的半渗透薄膜调整第一清除率K1，且由传感器(6)检测到的参数采用适当值PD1；
(构件)将第一血液流量值BF1变为所要的第二血液流量值BF2，其中第二清除率K2通过透析器(4)的半渗透薄膜调整；并且适当地提供并检测新参数值PD2以及从PD1到PD2的变化过程；及
(构件)通过从参数值PD1到参数值PD2的变化过程(及/或变化)判定再循环R。
元件符号列表
1 透析液入口
2 透析液排出口
3 透析液泵
4 透析器
4a 透析液腔室
4b 血液腔室
5 血液泵
6 传感器
7 体外循环分支
8 控制构件、阀门
9 控制构件、阀门
20 体外循环分支的入口
21 体外循环分支的出口
BF1 第一血液流量值
BF2 第二血液流量值
K1 (第一)清除率
K2 (第二)清除率
PD 物理化学参数
R 再循环
Q 流量
δ 阻尼
τ 时间常数τa

Claims (10)

1.一种透析机器，所述透析机器包含用于检测动静脉入口/出口元件中的再循环的构件，其中所述透析机器具有透析液侧和血液侧；其中
在所述透析液侧上，提供用于选定透析液的至少一个透析液入口(1)与至少一个透析液排出口(2)，以上各者与至少一个透析器(4)流体连通，并且所述透析机器包含至少一个传感器(6)，所述传感器用于检测并储存从所述透析器(4)泄出的所述透析液的物理化学参数PD的变化过程及/或变化，所述透析机器的特征在于：
所述透析机器适应于在所述血液侧体外循环分支中可调整的所要的第一血液流量值BF1，借此在所述体外循环分支的入口(20)与所述体外循环分支的出口(21)之间调整再循环R>/＝0并且由所述传感器(6)检测到的所述参数采用适当值PD1；
所述第一血液流量值BF1适应于变为第二血液流量值BF2，并且因此在所述传感器(6)处提供对应的新参数值PD2；以及
所述构件适应于检测从所述参数值PD1到所述参数值PD2的所述变化过程及/或所述变化并从所述变化过程及/或所述变化判定所述再循环R。
2.如权利要求1所述的透析机器，所述透析机器的特征在于：所述动静脉入口/出口元件为分路。
3.如权利要求1所述的透析机器，所述透析机器的特征在于：所述物理化学参数PD是选自IR波长范围、UV波长范围或可见光波长范围的光吸收，或吸光率。
4.如权利要求3所述的透析机器，所述透析机器的特征在于：所述物理化学参数PD是在处于280nm的波长下的所述UV波长范围中的光吸收或吸光率，并且所述传感器(6)为UV传感器。
5.如权利要求1到4中任一项所述的透析机器，所述透析机器的特征在于：所述第二血液流量值BF2小于所述第一血液流量值BF1，其中BF2＝r xBF1是适用的，其中r＝0.05至0.95；或
所述第二血液流量值BF2高于所述第一血液流量值BF1，其中BF2＝r xBF1是适用的，其中r＝1.05至20。
6.如前述权利要求1到4中任一项所述的透析机器，所述透析机器的特征在于：在所述第一血液流量BF1变为所述第二血液流量BF2之后，所述物理化学参数PD的所述变化的时间过程的瞬时行为是用于所述再循环R的度量。
7.如前述权利要求6所述的透析机器，所述透析机器的特征在于：所述瞬时行为是或可通过阻尼δ检测，且在应用所述第二血液流量BF2后，借助于所述瞬时行为的所述阻尼δ计算所述再循环R或可借助于处理器计算所述再循环R。
8.如权利要求6所述的透析机器，所述透析机器的特征在于：在应用所述第二血液流量BF2后，所述瞬时行为是或可通过整合具有所述传感器(6)输出的强度的归一化时间信号在确定时间范围内检测，并且据此计算所述再循环R或可借助于处理器计算所述再循环R。
9.如权利要求6所述的透析机器，所述透析机器的特征在于：在应用所述第二血液流量BF2后，所述瞬时行为是或可通过由所述传感器(6)供应的输出信号的信号增长的特征时间τ检测，并据此计算所述再循环R或可借助于处理器确定所述再循环R。
10.如权利要求1到4中任一项所述的透析机器，所述透析机器的特征在于：在近端循环中提供压力传感器以用于检测所述透析器(4)的动脉压力(PA)、静脉压力(PV)和入口压力(PBE)。
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