CN104970767B - 用于测定透析患者的分布容量的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测定透析患者中的至少一种尿毒症物质的分布容量的装置和控制方法，所述装置包括：透析器；可选的流速测量系统，用于检测通过所述透析器的透析液的流速；透析液测量系统，用于检测依所述透析液中的所述至少一种物质而定的至少一个透析液参数；以及计算机，用于基于所述透析液参数来确定透析剂量，并且考虑清除因子和透析持续时间基于所述透析剂量来确定分布容量。

Description

用于测定透析患者的分布容量的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于测定透析患者中的至少一种尿毒症物质的分布容量的装置和方法。

背景技术

在不透析的时间段，除了尿毒症物质外，额外的流体容量累计在透析患者中。除了移除尿毒症物质外，透析疗法的功能是提取这个流体量。这个过程被称为超滤。被提取的流体量由透析治疗开始时患者的重量与医学定义的干重(即，患者不水化的重量)之差产生。身体中分布有与尿一起排出的小分子物质的最突出代表尿素的流体容量被称作尿素分布容量。尿素分布容量大概类似于体液容量。开始治疗时，这个容量由“干容量”、具有医学确定的干重的透析患者的流体容量和不透析期间累积的容量组成。因此，增加了与患者的干重相同的值。因此，尿素分布容量构成用于监控流体状态和患者的一般情况的重要参数。目前，缺少在治疗期间测定尿素分布容量的合适的测量技术。

有若干种判断治疗期间脱水结果的方法可用。在各种情况下，生物阻抗测量借助在通常50kHz下分析“身体阻抗”来监控患者的流体状态。从US2007/0027402A1知道生物阻抗测量方法，其中引导具有多个频率的交流电(AC)通过皮肤上的至少两个点，针对每一频率在至少另外两个点上检测电压降，且针对不同频率评估记录的电压降值，以导出肌肉、脂肪和细胞外流体的至少一个数值。

从WO 2010/043381 A2知道了借助生物阻抗测量值监控患者的水合和/或营养状态。各个方法包括以下步骤：在时间t测量患者的生物阻抗数据；借助测量的生物阻抗数据测定患者的容量间隔；将这个容量间隔或与之相关的变量乘以丢失的身体部分或其一部分的因子k特性，来测定正确的容量间隔。

然而，借助生物阻抗来测量的测量方法复杂且需要额外的测量系统，成本太高。

另一种方法是利用测定物质的质量和浓度，其中分布容量V是根据V＝m/c从寻找的物质的质量和浓度类似作为副产物产生，其中m是以g计的质量，且c是以g/ml计的浓度。

从EP 1 037 681 B1知道通过透析液浓度测定血浆浓度。借助患者的尿素的总质量测定V。

从EP 0 986 410 B1知道计算分布容量中溶解物质的总体质量。

另外，从DE 698 34 034 T2知道一种用于计算流体容量中溶解物质的总共的身体质量的装置。

另一种用于评定治疗期间脱水结果的方法基于监控相对血容量，特别是在完成治疗之后的相对血容量。这在Lopot以及其他地方描述：“连续血容量监控和干重评定(Continuous blood volume monitoring and dry weight assessment)”，J Ren Care，2007年4月到6月，33(2)52-8，Rodriguez和其他人：“使用Crit-Line在透析期间监控血容量的变化评定干重(Assessment of dry weight by monitoring changes in blood volumeduring hemodialysis using Crit-Line)”，Kidney International(2005)68,854-861。

所需要的特定测量技术不集成在透析机器中，这是生物阻抗测量的缺点。当计算净化物质的浓度或质量时，必须包括身体的流体容量中溶解的物质的总质量。然而，身体中的总质量是难以获得的参数。

发明内容

本发明的目标是提供一种装置并陈述一种方法，通过所述装置和方法可以可靠地评定患者体内尿素的分布容量并可以判断透析过程和结果。

通过如下所述的装置和如下所述的方法实现这个目标。

本发明基于以下考虑：当已知透析剂量D、净化度(“清除率”)K和透析持续时间t时，可以根据以下方程式容易地计算寻找的分布容量。

D＝K*t/V

其中D是透析剂量(无量纲)，K是净化度(毫升/分钟(ml/min))，V是待净化的容量(毫升(ml))，且t是透析持续时间(分钟(min))。下文中，净化度K也称作“清除率”或清除因子。

这个计算尤其可以“在线”进行，即，在治疗期间进行，使得在任何时间点都可以确定尿素分布容量。这个透析剂量D＝K*t/V可以通过目前已知的并且在使用的方法来“在线”或“准在线”确定。可用于这个目的的方法有通过导电性测量来测定D、通过化学反应(尿素酶)来测定D、通过光吸收测量来测定D，或通过采血样来测定D。

用于测定透析剂量D的方法的列表不完全，可以使用能够在前述条件下测定透析剂量D的其他方法。

根据本发明的用于测定透析患者中的至少一种尿毒症物质的分布容量的装置具备：

-透析器，用于从流经所述透析器的体液提取至少一种物质，其中通过同样流经所述透析器的透析液消除所述提取的至少一种物质，

-可选的流速测量系统，用于检测通过所述透析器的所述透析液的流速，以及

-透析液测量系统，用于检测依所述透析液中的所述至少一种物质而定的至少一个透析液参数，

且所述装置的特征在于：

-提供至少一个计算机，以基于所述透析液参数来确定透析剂量并且考虑清除因子(即，净化度)和透析持续时间来确定分布容量。

根据本发明的装置的优选实施方案包括以下个别或组合特征：

-所述计算机基于测量的所述透析液的消光来确定所述透析剂量；

-所述计算机基于测量的所述透析液的导电性来确定所述透析剂量；

-所述计算机基于检测到的化学反应(尿素酶)来确定所述透析剂量；

-所述计算机在第一时间t1和至少一个第二时间t2根据所述透析液参数来确定透析剂量；

-所述计算机将所述透析剂量确定为至少两个透析剂量值的均值；

-所述计算机根据所述透析液参数和透析患者的流体提取来确定透析剂量；

-所述透析液测量系统检测所述透析液参数，所述流速测量系统在至少第一时间t1和第二时间t2检测所述流体提取，且所述计算机通过比较所述透析液参数、所述流体提取和t1与t2之间的时间间隔来确定分布容量；且

-所述计算机用各别预定值在所述至少第一时间和第二时间对所述透析液参数和所述流体提取的值进行加权。

根据本发明的用于测定透析患者中的至少一种尿毒症物质的分布容量的方法包括以下步骤：

-借助透析器从体液提取至少一种物质，其中所述体液流经所述透析器，借助同样流经所述透析器的透析液消除所述至少一种物质；

-可选借助流速测量系统来检测通过所述透析器的所述透析液的流速；

-借助透析液测量系统来检测依所述透析液中的所述至少一种物质而定的至少一个透析液参数；以及

-借助至少一个计算机来基于所述透析液参数来确定透析剂量，并且借助所述计算机考虑清除因子和透析持续时间基于所述透析剂量来确定分布容量。

根据本发明的方法的优选实施方案包括以下个别或组合特征：

-借助所述计算机基于测量的所述透析液的消光来确定所述透析剂量；

-借助所述计算机基于测量的所述透析液的导电性来确定所述透析剂量；

-借助所述计算机基于检测到的化学反应(尿素酶)来确定所述透析剂量；

-借助所述计算机在第一时间t1和至少一个第二时间t2根据所述透析液参数来确定透析剂量；

-借助所述计算机将所述透析剂量确定为至少两个透析剂量值的均值；

-借助所述计算机根据所述透析液参数和透析患者的流体提取来确定透析剂量；

-借助所述透析液测量系统来检测所述透析液参数，借助所述流速测量系统在至少第一时间t1和第二时间t2检测所述流体提取，且借助计算机通过比较所述透析液参数、所述流体提取和t1与t2之间的时间间隔来确定透析剂量；且

-借助所述计算机用各别预定值在所述至少第一时间和第二时间对所述透析液参数和所述流体提取的值进行加权。

除其他优点外，本发明还提供以下优点：通过在治疗期间任何时候进行即时的所谓“在线”透析剂量D测定，可以测定患者的当前尿素分布容量。除了监控治疗期间的参数变化，可以在治疗开始和结束时分析这些值，以表征不透析的时候的变化。此外，不需要额外的测量设置，并且难以获得溶解物质的总质量的问题得以避免。

根据下文中对本发明的实施方案的描述，本发明的其他特征和优点将显而易见。

根据本发明的尿素分布容量的测定是基于已知透析剂量D以及所谓的透析器清除率K和透析持续时间和各自的时间间隔或测量周期t。可以在透析期间无延迟测定清除率或者可以从内存中读取清除率。

对于根据本发明的尿素分布容量的测定，重要的是透析剂量D的测定在没有暗含的模型假定的情况下完成，即，不特别提供理论上的分布容量来测定透析剂量D。

附图说明

下文中，将参考图1借助多个实施方案来说明根据本发明的方法。

具体实施方式

方法1

假定治疗120分钟之后存在0.7的透析剂量D。清除率K是285ml/min。因此，可以通过以下方程式测定分布容量V：

K*t/V＝0.7＝(0.285l/min*120min)/V

V＝48.9l。

测量周期t越长，越不能认为清除率K是常数。假定测量周期t中清除率K变化，可以通过形成测量周期t上的均值来补偿。

透析通常是血液透析和血液过滤的组合，透析期间也经由透析器从患者提取流体。这意味着在测量周期t期间，尿毒症物质的分布容量V由于流体的提取而变化，这会篡改前述计算的结果。这可以通过最小化测量周期t因此可忽略流体提取来补偿。如果不再可能忽略流体提取，流体提取超滤(UF)必须考虑到计算中。那么前述方程式修改如下：

K*t/(0.5*[V1+{V1–UF}])＝0.7＝(0.285l/min*120min)/(V1–0.5*UF)

V1＝48.9l+0.5*UF

或

K*t/(0.5*[V2+{V2–UF}])＝0.7＝(0.285l/min*120min)/(V2+0.5*UF)

V2＝48.9l–0.5*UF。

V1是测量周期开始时的容量，V2是测量周期结束时的容量。当在治疗结束时测定了V2时，其对应于干重情况下存在的分布容量且可以用作参考变量。

在方法1的变型中，在即时测定透析剂量D的情况下，可以直接确定商K/V。这个商可以同样用于测定尿素分布容量。这产生以下用于测定分布容量V的两个方程式：

K/V＝0.00581/min＝(0.285l/min)/V

V＝49.1l。

方法2

按几分钟的间隔重复选取用于确定透析剂量的透析液参数可以形成包括两个方程式的方程组。形式上，认为两个方程式中的清除率K和分布容量V是未知量。因为患者的身体容量不变化，除了由超滤进行的提取外，假定清除率K在所述时间周期中是常数，这些未知量在两个方程式中相同。因此，通过针对透析剂量D的值选取两个测量点可以测定分布容量V。通过带入消除未知量K，且通过解方程确定V。X和Y构成透析剂量D的测量值：

K*t1/V1＝X (i)

K*t2/V2＝Y (ii)

Y*(V2/V1)*(t1/t2)＝X

其中V2＝V1–UFR*Δt，其中Δt＝|t1–t2|。在这个情况下，UFR是借助流速测量系统确定的以ml/min表示的超滤速率，且t是以min表示的时间。流速测量系统可以具有任何形状和构造。例如，流速测量系统可以是插入式或非插入式流速测定仪。将输给泵本身用作流速测量系统也是足够的，可以确定单位时间从输给泵输给的容量。

将方程式移向，得到：

Y*t1/t2*V1–Y*t1/t2*UFR*Δt–X*V1＝0

V1＝((Y*t1/t2)/(t1/t2*Y–X))UFR*Δt。

为了增加计算的准确性并使尿素分布容量的测定不依赖测量信号的变化，不使用两个方程式，而是也可以使用时间t1到tn的多个方程式。时间t1到tn优选不能间隔太远，使得可以认定清除率K是常数。基于方程式1到方程式n的所有组合确定尿素分布容量。然后，对结果进行平均，优选地，进行加权，从而获得尿素分布容量的最终值V。

在方法2的变型中，使用商K/V确定分布容量V。然而，当在间隔不是太远的两个不同时间点测定商K/V时，可以在考虑超滤的情况下借助值A和B计算身体分布容量V。时间t1和t2仅必须用于测定流体提取量。这在以下方程式(iii)和方程式(iv)中说明：

K/V1＝A(iii)

K/V2＝B(iv)

其中V2＝V1–UFR*Δt，其中Δt＝|t1–t2|。

将方程式移向，得到：

V1＝(-B*UFR*Δt)/(A–B)。

以下实施例是关于根据方程式(i)和方程式(ii)的测量方法，但是这个实施例同样可以由根据方程式(iii)和方程式(iv)的简化方法实施。

t1＝20min；K*t/V＝0.1000＝X

t2＝t1+20min；K*t/V＝0.2008＝Y

Δt＝20min

UFR＝1/2l/h＝1/120l/min

V1＝0.2003*(20/40)/(0.2003*(20/40)–0.10000)*1/120*20＝41.83l

通过根据本发明的方法的这些实施方案，即时监控治疗过程使得即时确定当前流体状态是可能的。与现有技术相反，不需要额外的测量设置，并且难以获得溶解物质的总质量的问题得以避免。通过在治疗期间的任何时间点即时测定透析剂量D，可以测定患者的当前尿素分布容量。

本发明不限于尿素分布容量的测定。测定其他物质(例如，尿酸、肌酸酐、磷酸盐、β2微球蛋白、硫酸吲哚酚、对甲酚，或硫酸对甲酚)的分布容量也是可能的。其分布容量偏离总流体容量，反映其在身体中的受限制的分布和扩散。这些分布容量的知识主要不是用于测定患者的流体状态。然而，其可以用于更好地描述相应物质的净化过程，尤其是身体内的物质特有的行为，且这样，更明确地优化治疗。

用于实现根据本发明的用于测定透析患者中的至少一种尿毒症物质的分布容量的方法的装置包括下文简述的根据附图的组件。

提供透析器，借助所述透析器，可以从患者体液(例如，血液)提取至少一种物质，且可以通过透析液消除所述至少一种物质。透析器(即，特别地，其入口和/或出口)可选具备流速测量系统，用于检测通过透析器的透析液的流速。此外，借助透析液测量系统来检测至少一个透析液参数，所述至少一个透析液参数是透析液中的至少一种物质的特性。

借助计算机基于透析液参数来确定透析剂量D。计算机基于透析剂量确定分布容量，其中清除因子K和透析持续时间t包括在如前所述的计算中。

可以借助计算机按下文列出的方式来确定透析剂量。确定透析剂量的第一方式是基于测量透析液的消光。确定透析剂量的第二方式是基于测量透析液的导电性。确定透析剂量的第三方式是基于检测适当化学反应(尿素酶)。

为了提高容量测定的准确性和可靠性，可以重复检测透析液参数，且可以基于所述透析液参数重复确定透析剂量，即，在第一时间t1和至少第二时间t2。当然，可以进行其他测量。将透析剂量确定为根据至少两个透析液参数值的透析剂量的均值。

不考虑透析液参数的反复检测的情况下，当测定透析剂量时，也可以考虑透析患者的流体提取。为此，透析器的流速测量系统的适当的输出信号UF或UFR被包括在计算中。也可以在至少第一时间t1和第二时间t2检测这个输出信号，接着，如前所述，通过比较透析液参数、流体提取，和t1与t2之间的时间间隔来确定透析剂量。

然而，在基于透析液参数的反复检测的所有计算中，尤其是在测定分布容量的上述方式中，优选用各别预定值在至少第一时间和第二时间对透析液参数和流体提取的值进行加权。

总之，本发明涉及一种用于测定透析患者中的至少一种尿毒症物质的分布容量的装置和方法，所述装置包括：

透析器；

可选流速测量系统，用于检测通过所述透析器的透析液的流速；

透析液测量系统，用于检测依所述透析液中的所述至少一种物质而定的至少一个透析液参数；以及计算机，用于基于透析液参数确定透析剂量并用于考虑清除因子和透析持续时间基于透析剂量确定分布容量。

用于确定透析剂量和分布容量的计算机可以是单个计算机，但是也可以由多个计算机组成。此外，(多个)计算机可以集成在透析液测量系统中。

总之，本发明涉及一种用于测定透析患者中的至少一种尿毒症物质的分布容量的装置和控制方法，所述装置包括：

透析器；

可选的流速测量系统，用于检测通过所述透析器的透析液的流速；

透析液测量系统，用于检测依所述透析液中的所述至少一种物质而定的至少一个透析液参数；以及

计算机，用于基于所述透析液参数来确定透析剂量，并且考虑清除因子和透析持续时间基于所述透析剂量来确定分布容量。

Claims (10)

1.一种用于测定透析患者中的至少一种尿毒症物质的分布容量的装置，包括：

-透析器，用于从体液提取至少一种物质，其中所述体液因流经所述透析器的透析液而改变，以消除所述至少一种提取的物质；

-透析液测量系统，用于检测依所述透析液中的所述至少一种物质而定的至少一个透析液参数；以及

-至少一个计算机，用于基于所述透析液参数来确定透析剂量D，并且考虑已知的清除因子K和已知的透析持续时间t基于确定的所述透析剂量D来确定所述分布容量，

其中所述透析剂量D的确定是在没有暗含的模型假定的情况下完成的，其中不提供理论上的分布容量来测定所述透析剂量D，

其中在计算D＝K*t/(0.5*[V1+{V1-UF}])中考虑流体提取UF，

其中V1是测量周期开始时的容量，以及

其中通过在治疗期间任何时候即时测定所述透析剂量D，能够测定所述透析患者的当前尿素分布容量。

2.根据权利要求1所述的装置，还包括流速测量系统，用于检测通过所述透析器的所述透析液的流速。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述计算机基于测量的所述透析液的消光来确定所述透析剂量D。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述计算机基于测量的所述透析液的导电性来确定所述透析剂量D。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述计算机基于检测到的化学反应来确定所述透析剂量D。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述计算机在第一时间t1和至少第二时间t2响应所述透析液参数来确定所述透析剂量D。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述计算机将所述透析剂量D确定为至少两个透析剂量值的均值。

8.根据权利要求2所述的装置，其中所述计算机响应所述透析液参数和所述透析患者的所述流体提取UF或基于所述透析器的透析液入口流量和透析液出口流量之间的比较来确定所述透析剂量D，其中所述流体提取UF是基于通过所述透析器的所述透析液的流速来确定的。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述透析液测量系统检测所述透析液参数，所述流速测量系统在至少第一时间t1和第二时间t2检测所述流体提取UF，且所述计算机通过比较所述透析液参数、所述流体提取UF和t1与t2之间的时间间隔来确定所述分布容量。

10.根据权利要求9所述的装置，其中所述计算机用各自预定值在所述至少第一时间t1和所述第二时间t2对所述透析液参数和所述流体提取UF的值进行加权。

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