CN113164667A - 透析治疗开始时的患者血液体积的确定 - Google Patents

透析治疗开始时的患者血液体积的确定 Download PDF

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Abstract

本公开的实施例提供了一种用于确定患者在透析(例如，血液透析)期间的起始血液体积的方法。通过获得血液流率测量结果和在连接到患者的透析器的输入端口和输出端口处的血细胞比容测量结果，在透析期间的不同时间戳上确定超滤率。流率和血细胞比容测量结果用于确定透析期间从患者体内去除的流体。超滤速率和从患者体内去除的流体被用于确定患者的起始血液体积。

Description

透析治疗开始时的患者血液体积的确定
相关申请的交叉引用
要求于2018年12月3日提交的美国专利申请No.16/207,980的优先权，其全部公开内容通过引用合并于此。
背景技术
肾衰竭或部分肾衰竭的患者经常在血液透析治疗中心或诊所通常接受血液透析治疗。当健康时，肾脏维持身体的水和矿物质(例如钠、钾、氯化物、钙、磷、镁和硫酸盐)的内部平衡。肾脏也充当内分泌系统的一部分，以产生促红细胞生成素以及其它激素。血液透析是替代肾脏功能的一种不完美治疗，部分原因是它不能纠正肾脏的内分泌功能。执行透析的常规方法是根据患者到达常规治疗时的体重估计可以从患者体内去除的流体的量。对“目标”体重的粗略估计是在医生下令进行透析治疗之前通过使用诸如身高、体重和其它生理状况之类的因素的算法确定的。
在血液透析中，血液是通过抽取针(或导管)从患者身上抽取的，该抽取针(或导管)从位于特定可接受的通路位置(手臂、大腿、锁骨下等)的动脉抽取血液。抽取的血液经由蠕动泵泵送通过体外管路，然后通过称为“透析器”的特殊过滤器。透析器旨在去除血液中不希望的毒素，如血液中的尿素、氮、钾和多余的水。当血液通过透析器时，血液在稻草状的管中行进，这些管充当用于未净化血液的半透膜通道。新鲜的透析液体，是化学药品和水的溶液，以与血液流动相反的方向流过透析器。当透析液流过透析器时，它围绕透析器中的稻草状膜。这些膜具有小孔，这些小孔大到足以使液体和基于液体的杂质通过，但不是大到足以通过红细胞。新鲜的透析液通过扩散收集通过稻草状的管的多余的杂质，并且由于跨膜的压降而通过超滤过程收集多余的水。在这个过程期间，红细胞体积被保留在稻草状的管内，然后再循环回到体内。用过的透析液经由输出管将多余的流体和毒素排出透析器，从而净化流过透析器的血液和红细胞。透析后的血液然后经由管和针(或导管)从透析器中流出，回到患者体内。有时，沿着体外血液流动环路提供肝素滴注或泵送，以便防止血液透析过程期间红细胞凝结。在一个典型的数小时的治疗期期间，可以去除数升的多余流体。在美国，慢性患者通常每周在透析中心接受三次血液透析治疗，要么按周一-周三-周五时间表，要么按周二-周四-周六时间表进行。这些中心治疗通常需要3到4个小时才能完成，血液流动速率通常超过300ml/min。在其它国家，流率和治疗时间分别较低和较长。
血液透析部分地由于循环血液体积的快速变化而对身体的流体平衡具有严重影响。当透析流体去除速率比由身体的内部组织保持的所存储血浆的血浆重新填充速率更快时，血管内血液体积会减少。由此导致的失衡与患者在透析治疗期间与之后经历的类似于常规失血的诸如低血压、意识丧失、头痛、呕吐、头昏眼花和痉挛等并发症有关。在血液透析期间，对与血液体积的处理(实时)相关的参数的连续定量测量可以减少透析诱发的低血压的机会，并通过控制流体平衡和帮助患者实现目标干重来优化透析治疗方案。
尽管透析涉及从患者体内去除流体，但是没有方便的方法来获得治疗之前患者的初始血液体积。患者可以去医院或住院设施使用稀释指示剂来测量血液体积。例如，将化学样本注入患者的血液中，然后使用特殊设备提取血液样本以确定血液中化学样本的浓度。由于透析诊所通常没有使用稀释指示剂的装置，因此以这种方式获得的血液体积可能无济于事，因为血液体积是一个移动的目标。即，在去透析诊所之前，预先测量了他的血液体积的患者可能由于运动而失去了血液体积，或者可能由于吃了午餐而增加了血液体积。因此，在到达透析诊所之前获得的血液体积测量结果可能与透析开始时患者的实际血液体积有很大差异。
发明内容
本公开的一个实施例提供了一种用于确定正在接受透析治疗的患者的起始血液体积的系统。所述系统包括：管的第一部分，其被配置成能够将患者连接到透析器的输入端；管的第二部分，其被配置成能够将患者连接到透析器的输出端；泵，其被配置成能够将来自患者的血液通过管的第一部分泵送到透析器中，并从透析器泵出到管的第二部分中；沿着管的第一部分设置的第一血液腔室和沿着管的第二部分设置的第二血液腔室，其中，所述第一血液腔室和所述第二血液腔室被配置成能够便于血细胞比容测量；控制器，其被配置成能够使用与透析器的输入端相关联的血细胞比容值、与透析器的输出端相关联的血细胞比容值以及通过管的第一部分的血液的流率来确定起始血液体积。
本公开的一个实施例提供了一种用于确定连接到透析系统的患者的起始血液体积的方法。所述方法包括：使用透析系统的泵使来自患者的血液循环通过透析器；以及使用透析系统确定患者的起始血液体积。确定所述起始血液体积包括：(a)确定对应于透析器的输入侧的血液流率；(b)经由所述血液流率、初始时间的对应于透析器的输入侧的血细胞比容和初始时间的对应于透析器的输出侧的血细胞比容来确定初始时间的流体去除速率；(c)经由所述血液流率、第一测量周期之后的对应于透析器的输入侧的血细胞比容和第一测量周期之后的对应于透析器的输出侧的血细胞比容来确定第一测量周期之后的流体去除速率；(d)经由所述初始时间的流体去除速率和所述第一测量周期之后的流体去除速率来确定第一测量周期的去除的流体的体积；(e)经由初始时间的对应于透析器的输入侧的血细胞比容和第一测量周期之后的对应于透析器的输入侧的血细胞比容来确定分数血液体积变化；以及(f)经由所述分数血液体积变化和所述第一测量周期的去除的流体的体积来确定起始血液体积。
本公开的一个实施例提供了一种用于确定连接到透析系统的患者的起始血液体积的非暂时性计算机可读介质。所述非暂时性计算机可读介质包括用于使透析系统的处理器便于执行以下操作的指令：使用透析系统的泵进行血液循环，使来自患者的血液通过透析器；以及使用透析系统确定患者的起始血液体积。确定所述起始血液体积包括：(a)确定对应于透析器的输入侧的血液流率；(b)经由所述血液流率、初始时间的对应于透析器的输入侧的血细胞比容和初始时间的对应于透析器的输出侧的血细胞比容来确定初始时间的流体去除速率；(c)经由所述血液流率、第一测量周期之后的对应于透析器的输入侧的血细胞比容和第一测量周期之后的对应于透析器的输出侧的血细胞比容来确定第一测量周期之后的流体去除速率；(d)经由所述初始时间的流体去除速率和所述第一测量周期之后的流体去除速率来确定第一测量周期的去除的流体的体积；(e)经由初始时间的对应于透析器的输入侧的血细胞比容和第一测量周期之后的对应于透析器的输入侧的血细胞比容来确定分数血液体积变化；以及(f)经由所述分数血液体积变化和所述第一测量周期的去除的流体的体积来确定起始血液体积。
附图说明
图1是患者使用非侵入性光学血液监测器进行血液透析治疗的典型情况的透视图，在患者的血液通过血液透析系统中的体外管路时，该非侵入性光学血液监测器实时监测患者的血液；
图2示出了根据本公开的一些实施例的用于确定患者血液体积的一个示例性系统；
图3示出了患者利用根据本公开的一些实施例的可以用于确定患者血液体积的系统配置正在接受血液透析治疗的视图；以及
图4示出了根据本公开的一些实施例的用于确定患者血液体积的过程。
具体实施方式
本公开的实施例提供了一种用于在透析期间确定患者血液体积的非侵入性方法。与使用基于患者的体重和身高的估计基准相比，在透析开始时了解患者的血液体积可以对患者进行更好、更有效的治疗。患者在透析开始时的血液体积可以通过各种治疗进行跟踪，以确定血液体积如何随时间波动。透析开始时的血液体积也可以告知透析治疗应持续多长时间。
透析治疗开始时的血液体积是透析诊所的医师当前不可用的参数。因此，本公开的实施例提供了一种在不进行侵入性染料和/或同位素方法的情况下对透析患者在他们的透析期开始时的状况进行基准测试的方法。染料和同位素在透析诊所中并不实用。这些系统在诊所中并不容易获得，并且基于透析所需的时间，为了执行这些测量患者在诊所的停留时间不足。此外，这种类型的测量的成本可能是高昂的，并且并非每个治疗都可以获得。然而，由于透析治疗的成功，患者可能会在透析治疗之后感觉良好，并且在下一期治疗之前不适当地进食或饮水。因此，临床医生和医师在治疗开始时没有容易获得的患者流体状况的基准，以评估在下一期中需要进行哪些调整来实现最佳流体管理。这里公开的实施例提供了患者的开始流体体积的重要基准。在描述本公开的实施例之前，图1示出了用于血液透析治疗的一个示例设置。
图1是使用非侵入性光学血液监测器的一个示例性患者进行血液透析治疗的透视图，在患者的血液通过血液透析系统中的体外管路时该非侵入性光学血液监测器实时监测患者的血液。图1中所示的环境可适用于本公开的各个示例性实施例。此外，将理解的是，图1中所示的环境仅仅是示例性的，并且本文针对本公开的示例性实施例讨论的原理也可以在其它环境中实施。
图1示出了患者10使用血液透析系统12以及非侵入性光学血液监测器14进行血液透析治疗。典型的血液透析诊所会具有多个血液透析系统12，用于按照周一-周三-周五的时间表或周二-周四-周六时间表治疗患者。虽然本发明不限于位于诊所的血液透析系统的数量或特定类型的血液透析系统，但是血液透析系统12的一般操作将有助于理解本发明意欲操作所处的环境。
输入针或导管16插入患者10的通路部位，例如在手臂中，并连接到通向蠕动泵20、然后通向透析器或血液过滤器22的体外管路18。透析器22从患者的血液中去除毒素和多余的流体。透析后体积的红细胞血液通过体外管路24和返回针或导管26从透析器22返回。在世界的一些地区(主要是美国)，体外血液流可以额外接受肝素滴注以防止凝固。多余的流体和毒素通过干净的透析液体去除，所述透析液体经由管28供应到透析器22，并经由管30去除以供处置。在美国，一个典型的血液透析治疗期大约需要3到5个小时。
在图1所示的示例性环境中，光学血液监测器14包括血液腔室32、光学血液传感器组件34和控制器35。血液腔室32优选地位于透析器22上游而与体外管路18串联。来自蠕动泵20的血液通过管路18流入血液腔室32中。优选的传感器组件34包括发射发光光波长的LED光发射器，以测量氧合血红蛋白(HbO2)、血红蛋白(Hb)和H2O。例如，基本为810nm的LED对于红细胞血红蛋白是等吸光的。血液腔室32包括透镜，使得传感器组件34的发射器和检测器可以观察流过血液腔室32的血液，并使用现有技术中通常已知的比率测量技术来确定患者的实时血细胞比容值。
图2示出了根据本公开的一些实施例的用于确定透析治疗开始的患者开始血液体积的一个示例性系统200。系统200包括血细胞比容测量引擎212、流率测量引擎214和血液体积引擎216。
示例性系统200示出了可以并入如图1和3中概述的血液透析系统12中的一般实施例。血细胞比容测量引擎212、流率测量引擎214和血液体积引擎216可在血液透析系统12和非侵入性光学血液监测器14中实施。在本示例配置中，流率测量引擎214可以包括在血液透析系统12中，血细胞比容测量引擎212包括在光学血液监测器14中，血液体积引擎216包括在光学血液监测器14和/或血液透析系统12中。血液透析系统12和光学血液监测器14可以彼此通信地耦合以实现图2中为系统200提供的关系，或者可以通过离散计算独立地测量期望的参数。
对于集成实施例，血细胞比容测量引擎212、流率测量引擎214和血液体积引擎216对应于包括一个或多个处理器、例如微处理器或微控制器的硬件。硬件还可以包括用于临时和/或永久存储的非暂时性计算机可读介质，例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存以及其它计算机存储器和存储装置。此外，血细胞比容测量引擎212可以利用一个或多个光学血液传感器组件、例如光学血液传感器组件34，来测量透析器204的两个主要血液流动端口处的血细胞比容值。血液体积引擎216可以是计算装置、例如控制器35，其利用处理器和存储装置来确定透析器204的血细胞比容值，从透析机器12中的处理器读取进入透析器204的血液流率，读取透析机器12的超滤泵速率，然后计算患者在透析开始时的起始血液体积。
在图2的系统200中，如应用于图3，血液以血液流率Qb流入透析器204的输入端口。血液流率由泵202确定，该泵202可以是蠕动泵20，该蠕动泵20是图3的透析机器12的一部分。在图3的治疗设置中，血液进入透析器204，进行过滤过程，并且过滤后的血液以血液流率Qout流出透析器204的输出端口。透析器204的输入端口处的血液流率与透析器204的输出端口处的血液流率之间的差在图2中表示为QUFR。在图3的治疗设置中，Qout流率是由Qb流率减去QUFR确定的差。透析机器12上的泵被校准，并且这些校准值在测量期间是容易获得的。这些流率可以是任意的，但在整个测量过程中应保持不变。
可以使用多种方法来确定流率Qb。如图2所示，在一个实施例中，在体外管路中配备有流量计210以测量Qb。来自流量计210的测量结果可以被提供给流率引擎214。
在另一个示例性实施例中，可以提供或不提供流量计210，并且Qb是由泵202的校准的泵送速率确定的。泵202可以以每分钟的特定的旋转次数操作，该旋转次数可以与进入透析器204的命令的血液的流率相匹配。泵202可以将每分钟的旋转次数提供给流率引擎214，然后由流率引擎214根据每分钟的旋转次数确定Qb。
除了确定流率之外，系统200还确定透析器204的输入端口(HCT206)和透析器204的输出端口(HCT208)处的血细胞比容。在一个实施例中，如全文以引用方式并入本申请中的标题为“System and Method for Non-Invasive Hematocrit Monitoring”的美国专利No.5,372,136中公开的比率测量技术可以用于确定图2中的位置206和208处的血细胞比容值。如果使用一个光学血液传感器组件34，则在测量透析器204的输入端口(HCT206)处的血细胞比容之后，光学血液组件34被移动以测量透析器204的输出端口(HCT208)处的血细胞比容。如果使用两个光学血液传感器组件，则一个可以测量HCT206，而另一个测量HCT208。在一些实施例中，可以使用非侵入性(不需要抽取样品)血细胞比容测量，例如，使用
Figure BDA0003099098220000071
系统进行的测量来获得血细胞比容值。
血液体积引擎216从血细胞比容测量引擎212接收血细胞比容测量结果，并从流率引擎214接收流率测量结果。使用血细胞比容测量结果和流率测量结果，血液体积引擎216确定患者在透析治疗开始时的总血液体积。透析治疗开始时患者的总血液体积是通过将在治疗时间期间去除的患者的总血液体积除以在同一治疗时间期间的分数血液体积变化来确定的。使用测量的血细胞比容值HCT206和HCT208以及血液流率Qb来确定去除的总血液体积和分数血液体积变化。
由于存在两个未知数，即TBV0和治疗时刻T时的瞬时总血液体积TBV(T)，因此在透析治疗开始时确定零时刻(TBV0)的患者的总血液体积涉及两组测量结果。为了进行这些测量，假定透析通路是可行的，并且由于通路中或通路之后的狭窄而没有从静脉到动脉针的再循环。
对于第一组测量结果，由诸如
Figure BDA0003099098220000081
或
Figure BDA0003099098220000082
夹式监测仪(CLiCTM)之类的装置测量的血液体积的分数变化(ΔBV)必须基于校准的血液参数。例如，ΔBV必须基于准确的或可溯源到血细胞比容血液参数的任何标准的校准的测量结果的校准的血细胞比容值。
在一个实施例中，可以使用CLiCTM装置在位置206处进行ΔBV的测量。可以在位置206处放置血液腔室以便于使用CLiCTM装置进行测量。在制造CLiCTM装置时，将在匹配的血液腔室上对每个装置进行测量，以验证该装置通过使用生产设施的血液实验室中的人类血液进行的血细胞比容测量的准确性。CLiCTM装置在此处用作血细胞比容测量引擎212的一个示例。由于测量的血细胞比容值与实验室血细胞比容准确性相当，因此该装置的校准状态可以用于在透析治疗期间的任何时间点对ΔBV进行可行的测量。血细胞比容(HCT)可以定义为等式1。
Figure BDA0003099098220000083
其中，HCT是血细胞比容，RBV是红细胞体积，而TBV是总血液体积。基于透析器中没有损失红细胞体积(仅从血液中去除流体)的质量平衡条件，可以基于在位置206处测量的HCT206来执行计算。
初始HCT206可以在受流体去除影响之前在治疗开始时(在时间T＝0时)测量。从此处开始，初始HCT206就被称为HCT0，以与随后的HCT206测量结果区分开。根据等式1，HCT0可以写为等式2。
Figure BDA0003099098220000084
其中，HCT0是治疗开始时测量的初始血细胞比容HCT206，RBV是红细胞体积，而TBV0是治疗开始时(在时间T＝0时)的初始总血液体积。
在持续时间T时，可以测量随后的血细胞比容。可以将在持续时间T处测量的血细胞比容HCT206定义为等式3。
Figure BDA0003099098220000085
其中，HCT(T)是进入治疗的时间T时测量的血细胞比容HCT206，RBV是红细胞体积，而TBV(T)是进入治疗的时间T时的总血液体积。
等式2和等式3可以重新整理以分别产生等式4和等式5。
Figure BDA0003099098220000091
Figure BDA0003099098220000092
由于RBV是恒定的，所以等式4和等式5可以组合以如等式6中所示计算血液体积的分数变化ΔBV。
Figure BDA0003099098220000093
ΔBV基于校准的血细胞比容值，并以血细胞比容测量结果的准确性为界。重新整理等式6提供了等式7。
ΔBV×TBV0＝TBV(T)-TBV0
TBV(T)＝TBV0×(ΔBV+1) 等式7
等式7提供了第一组测量结果的关系，并提供了涉及两个未知数、即治疗开始时的原始患者血液体积TBV0和进入治疗的某个时间T的患者血液体积TBV(T)的第一等式。求解等式7，确定第二组测量结果。
TBV0与TBV(T)之间的第二关系涉及从时间零(即，从时间T＝0)去除的血液体积流体量的近似积分。即，从时间零(例如，治疗开始)到时间T为止通过超滤去除的总血液可以写为等式8。等式8示出了根据基于定时样本的采样积分技术的流体去除体积。
Figure BDA0003099098220000094
在等式8中，QUFR是基于超滤机制的透析回路中的实际流体去除速率。QUFR不是超滤泵的超滤速率。Δt是沿着TBV(T)历史曲线QUFR的测量结果之间的时间。Δt变得越小，血液体积引擎216处理的数据就越多，并且等式8的积分估计就越准确。时间T是进入治疗的总时间，其中QUFR处于活跃状态。为了使用等式8，从初始时间T＝0到时间T，超滤泵速率和血液泵速率应保持稳定状态。为了提高可读性，将初始时间T＝0称为初始时间t0。在一个实施例中，T/Δt的向下取整可以看作是从初始时间t0开始的测量周期的数目。
QUFR体积变化是从血液(在透析器204中)将流体去除到透析液中的速率。这不应与为用于使透析液循环通过透析器204的超滤泵设置的泵超滤速率值相混淆。因为从患者的血液中去除流体是通过使用在透析器纤维外部通过透析器204的透析液体的渗透来完成的，而血液流动被限制在透析器纤维内，所以实际的流体体积转移QUFR不等于在透析器纤维之外通过的透析液的流率(超滤泵速率)。流体体积转移不仅与超滤泵速率有关，还与诸如透析器构造的效率、透析液的化学组成等等因素有关。从血液中去除的流体体积流率QUFR是从透析器中排出的用过的透析液体积的附加部分。
为了TBV(T)求解等式8，提供了等式9，并设置等式7等于等式9提供了等式10。
Figure BDA0003099098220000101
Figure BDA0003099098220000102
因此，为了通过求解等式10来确定准确的TBV0，必须确定实际的QUFR。QUFR可以从以下概述的过程测量：
透析血液泵经过校准且在将血液移动通过透析器血液回路方面的设置是准确的。即，泵202应提供校准的泵体积流量Qb。通常，用于透析的泵在其工厂进行校准。
在测量周期期间，泵体积流量Qb从时间t0到时间T应保持不变。
校准的血细胞比容传感器，例如，
Figure BDA0003099098220000103
或CLiCTM装置，用于测量HCT206和HCT208。如先前所讨论的，对于图1中的设置，一个传感器可以用于测量HCT206，然后用于测量HCT208，或者对于图3中的设置，两个传感器可以用于同时测量HCT206和HCT208两者。Δt可以用于衡量一个传感器或者两个传感器是否足够。如果Δt相当大，例如每分钟或更长时间1个样本，则可以使用单个传感器在两个点处测量血细胞比容，因为透析参数不会很快改变。
在周期性的时间间隔Δt下，将透析泵设置为恒定且已知Qb时，同时测量HCT206和HCT208(如果血细胞比容值变化不快，则几乎同时测量)。在进行血细胞比容测量的同时，使用等式6和HCT206计算血液体积的分数变化ΔBV。
利用流过透析器的红细胞体积的质量平衡(假设在时间T期间没有红细胞体积的损失)，可以得出以下关系式来求解QUFR。从位置206开始：
Figure BDA0003099098220000111
其中，HCT206是在位置206处的经校准的测量的血细胞比容，RBVR是流过透析器的红细胞体积流率，而Qb是由校准的血液泵规定的血液流动速率。可以在位置208处写出类似的关系：
Figure BDA0003099098220000112
其中，HCT208是在位置208处的经校准的测量的血细胞比容，RBVR是流过透析器的红细胞体积流率，Qb是校准的血液流率，而QUFR是真实的流体去除体积流率。
本公开的实施例使用血细胞比容监测引擎212来测量进入透析器204的血液的血细胞比容，然后测量离开透析器204的HCT血液的血细胞比容。由于透析器204的性质，没有红细胞穿过透析器204内的透析器膜丢失–只有流体，例如尿素穿过而进入废物收集透析液中。由于红细胞不会穿过透析膜进入废物，因此红细胞体积的质量平衡分析是适用的。假设红细胞体积是恒定的(即，在时间T期间没有红细胞体积损失)，则等式11和12可以组合以提供等式13：
HCT206×Qb＝HCT208×(Qb-QUFR) 等式13
等式13可以重新整理为等式14。
Figure BDA0003099098220000113
由于HCT208和HCT206是校准的血细胞比容值，并且Qb是血液泵202的校准的流率，因此从HCT208、HCT206和Qb的校准值导出的QUFR也是校准的值。可以在等式10中使用在采样率为Δt下的样本n＝0至
Figure BDA0003099098220000114
处获得并使用的QUFR值，以计算TBV0的多个解。可以将每个测量时间nΔt的计算出的TBV0的相继值取平均值，以提高获得的TBV0的精度。
血液体积引擎216使用等式10和等式14中所示的关系根据从血细胞比容测量引擎212和流率引擎214接收到的信息来确定TBV0。注意在图2中，虚线表示用于确定流率的潜在替代性的输入，其中一些或全部可以在不同的示例性实施例中使用。例如，在透析器204的输入端处的血液流率是期望的，但是该流率可以从校准泵202或流量计210确定，因此这些测量路径中的一个可以是活跃的而另一个是不活跃的。
图4示出了根据本公开的一些实施例的用于确定患者血液体积的过程400。在步骤402，系统200使用Qb(校准的血液流率)以及时间t0处的血细胞比容测量值HCT206和HCT208来确定初始时间t0处的QUFR(实际流体去除速率)。血液体积引擎216根据等式14使用来自血细胞比容测量引擎212的时间t0处的HCT206和HCT208以及来自流率引擎214的Qb确定时间t0处的QUFR。所测量的QUFR与时间t0相关联，并且使用临时变量
Figure BDA0003099098220000121
来保持跟踪测量周期的总数、当前或最近的测量周期或已进行的TBV0测量的总数。最初，在时间T＝0处，i为0，并且仅在经过时间段Δt之后i才变为1。即，一旦T达到Δt才变为1。
在步骤404，在经过时间Δt之后，血液体积引擎216基于上面的数学关系自动递增i，并且以与已经关于步骤402讨论的相似的方式确定QUFR。在步骤404确定的QUFR是测量周期i的QUFR。
在步骤406，血液体积引擎216确定时间t0(T＝0)与时间T之间的累积测量周期的总血液体积之差。即，血液体积引擎216确定在时间T内经过的测量周期的总数期间去除的流体。参考等式8，在单个测量周期内去除的体积涉及将先前的QUFR和当前的QUFR相加，将相加的结果除以2，然后将结果乘以QUFR测量之间的持续时间Δt。即，使用针对测量周期i-1的QUFR、针对测量周期i的QUFR以及针对周期i-1和i的QUFR测量之间的持续时间的Δt来确定在测量周期i中去除的体积。然后将在测量周期i中去除的体积添加到从时间t0到测量周期i-1之前去除的总体积中，以获得在时间t0与T之间的累积测量周期去除的总血液体积。
为了说明的目的，提供了一个示例。在时间t0，去除的总体积为0。在测量周期1，去除的体积计算为TBV(1Δt)-TBV0。将该值TBV(1Δt)-TBV0加到先前去除的总体积0中，以获得当前去除的总体积TBV(1Δt)-TBV0。在测量周期2，计算得出的去除的体积为TBV(2Δt)-TBV(1Δt)。将该值TBV(2Δt)-TBV(1Δt)加到先前去除的总体积TBV(1Δt)-TBV0，以获得当前去除的总体积TBV(2Δt)-TBV0。以这种方式，在每个相继的测量周期中，连续地计算最近测量周期去除的体积的差，并将其加到去除的正运行的总血液体积中。因此，在步骤406，血液体积引擎216确定从初始时间t0到最近时间T的累积测量周期去除的流体。
在步骤408，血液体积引擎216确定累积测量周期的血液体积百分比变化或血液体积分数变化ΔBV。ΔBV根据等式6确定，其中，在初始时间t0，HCT0为HCT206，并且对于最近的测量周期i，HCT(T)为HCT206。由于以采样间隔Δt进行测量，因此请注意，最近测量周期i的HCT(T)对应于HCT(iΔt)。
在步骤410，血液体积引擎216确定并存储当前测量周期i的TBV0解。血液体积引擎216确定患者的起始血液体积TBV0，如等式10中所定义的，使用来自步骤408的ΔBV和来自步骤406的总血液体积的差来确定。
在步骤412，血液体积引擎216显示针对测量周期i和当前时间T和/或进行测量的时间iΔt的存储的TBV0。
在步骤414，血液体积引擎216确定是否存在更多的测量周期。如果待进行更多的测量，则在步骤404进行新的QUFR测量，并递增i，否则在步骤416，血液体积引擎216确定测量周期1直到测量周期i的存储的TBV0解的平均值。
在步骤418，血液体积引擎216显示在过程400期间进行的所有测量的数据汇总。
基于用户从血液透析系统12的输出端获得的值，用户可以确定针对患者的治疗计划或知道透析治疗应该有多积极。如果患者的起始血液体积与以前的就诊有显著不同，则用户(医师)可以进一步为患者提供有关管理总血液体积的额外提示。
在一个示例性实施例中，本发明提供了一种用于确定正在接受透析治疗的患者的起始血液体积的系统，该系统包括：管的第一部分，其被配置成能够将患者连接到透析器的输入端；管的第二部分，其被配置成能够将患者连接到透析器的输出端；泵，其被配置成能够将来自患者的血液通过管的第一部分泵送到透析器中，并从透析器中泵出到管的第二部分中；沿着管的第一部分设置的第一血液腔室和沿着管的第二部分设置的第二血液腔室，其中，第一血液腔室和第二血液腔室被配置成能够便于血细胞比容测量；以及控制器，其被配置成能够使用与透析器的输入端相关联的血细胞比容值、与透析器的输出端相关联的血细胞比容值以及通过管的第一部分的血液的流率来确定起始血液体积。
在另一示例性实施例中，控制器通过泵的校准的泵送速率来确定通过管的第一部分的血液的流率。
在另一示例性实施例中，该系统还包括以下中的至少一个：耦合到管的第一部分的流量计，该流量计被配置成能够确定通过管的第一部分的血液的流率。
在另一示例性实施例中，该系统还包括耦合到第一血液腔室的第一传感器组件，该第一传感器组件被配置成能够测量与透析器的输入端相关联的血细胞比容值；以及耦合到第二血液腔室的第二传感器组件，该第二传感器组件被配置成能够测量与透析器的输出端相关联的血细胞比容值。
在另一示例性实施例中，控制器还被配置成能够：使用透析治疗开始时与透析器的输入端相关联的血细胞比容值和测量期结束时与透析器的输入端相关联的血细胞比容值来确定患者血液体积的分数变化；使用与透析器的输入端相关联的血细胞比容值、与透析器的输出端相关联的血细胞比容值以及通过管的第一部分的血液的流率来确定在测量期期间的多个流体去除体积流率；以及基于患者血液体积的分数变化和多个流体去除体积流率来确定起始血液体积。
在另一示例性实施例中，控制器还被配置成能够：确定多个流体去除体积流率中的初始流体去除体积流率；以及以采样间隔确定多个流体去除体积流率中的每个相继的流体去除体积流率。
在另一示例性实施例中，采样间隔是1分钟或更长。
在另一示例性实施例中，控制器还被配置成能够：确定起始血液体积是对应于多个流体去除体积流率的多个起始血液体积的平均值；其中，多个起始血液体积的数目至少为2，并且多个流体去除体积流率的数目至少为3。
在一个示例性实施例中，本发明提供了一种用于确定连接到透析系统的患者的起始血液体积的方法，该方法包括：使用透析系统的泵使来自患者的血液循环通过透析器；使用透析系统确定患者的起始血液体积，其中，确定起始血液体积包括：确定对应于透析器的输入侧的血液流率；经由血液流率、初始时间的对应于所述透析器的输入侧的血细胞比容和初始时间的对应于所述透析器的输出侧的血细胞比容来确定初始时间的流体去除速率；经由血液流率、第一测量周期之后的对应于透析器的输入侧的血细胞比容和第一测量周期之后的对应于透析器的输出侧的血细胞比容来确定第一测量周期之后的流体去除速率；经由初始时间的流体去除速率和第一测量周期之后的流体去除速率来确定第一测量周期的去除的流体体积；经由初始时间的对应于透析器的输入侧的血细胞比容和第一测量周期之后的对应于透析器的输入侧的血细胞比容来确定分数血液体积变化；以及经由分数血液体积变化和第一测量周期的去除的流体体积来确定起始血液体积。
在另一示例性实施例中，确定起始血液体积还包括：在透析系统的屏幕上显示起始血液体积。
在另一示例性实施例中，确定起始血液体积还包括：确定是否存在更多的测量周期；以及响应于确定存在更多的测量周期，由透析系统执行：经由血液流率、下一测量周期之后的对应于透析器的输入侧的血细胞比容和下一测量周期之后的对应于透析器的输出侧的血细胞比容来确定下一测量周期的流体去除速率；经由确定的两个最近的流体去除速率和前一测量周期的去除的流体体积来确定去除的流体的累积体积；经由初始时间的对应于透析器的输入侧的血细胞比容和下一测量周期的对应于透析器的输入侧的血细胞比容来确定分数血液体积变化；以及经由分数血液体积变化和去除的流体的累积体积来确定起始血液体积。
在另一示例性实施例中，响应于确定存在更多的测量周期，透析系统还执行：确定所有测量周期的平均起始血液体积；以及在透析系统的屏幕上显示多个起始血液体积的平均值。
在另一示例性实施例中，对应于透析器的输入侧的血液流率是经由泵的校准的泵送速率或透析系统的输入流量计来确定的。
在另一示例性实施例中，分别经由透析系统的第一传感器组件和透析系统的第二传感器组件测量对应于透析器的输入侧的血细胞比容和对应于透析器的输出侧的血细胞比容。
在另一示例性实施例中，经由透析系统的传感器组件测量对应于透析器的输入侧的血细胞比容，并且在一段时间之后，经由透析系统的传感器组件测量对应于透析器的输出侧的血细胞比容。
在另一示例性实施例中，每个测量周期具有1分钟的持续时间。
在一个示例性实施例中，本发明提供了一种用于确定连接到透析系统的患者的起始血液体积的非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质包括用于使透析系统的处理器便于执行以下操作的指令：使用透析系统的泵使来自患者的血液循环通过透析器；以及使用透析系统确定患者的起始血液体积，其中，确定起始血液体积包括：确定对应于透析器的输入侧的血液流率；以及经由血液流率、初始时间的对应于透析器的输入侧的血细胞比容和初始时间的对应于透析器的输出侧的血细胞比容来确定初始时间的流体去除速率；经由血液流率、第一测量周期之后的对应于透析器的输入侧的血细胞比容和第一测量周期之后的对应于透析器的输出侧的血细胞比容来确定第一测量周期之后的流体去除速率；经由初始时间的流体去除速率和第一测量周期之后的流体去除速率来确定第一测量周期的去除的流体的体积；经由初始时间的对应于透析器的输入侧的血细胞比容和第一测量周期之后的对应于透析器的输入侧的血细胞比容来确定分数血液体积变化；以及经由分数血液体积变化和第一测量周期的去除的流体的体积来确定起始血液体积。
在另一示例性实施例中，确定起始血液体积还包括：在透析系统的屏幕上显示起始血液体积。
在另一示例性实施例中，确定起始血液体积还包括：确定是否存在更多的测量周期；以及响应于确定存在更多的测量周期，由透析系统执行：经由血液流率、下一测量周期之后的对应于透析器的输入侧的血细胞比容和下一测量周期之后的对应于透析器的输出侧的血细胞比容来确定下一测量周期的流体去除速率；经由确定的两个最近的流体去除速率和前一测量周期的去除的流体的体积来确定去除的流体的累积体积；经由初始时间的对应于透析器的输入侧的血细胞比容和下一测量周期的对应于透析器的输入侧的血细胞比容来确定分数血液体积变化；以及经由分数血液体积变化和去除的流体的累积的体积来确定起始血液体积。
在另一示例性实施例中，响应于确定存在更多的测量周期，透析系统还执行：确定所有测量周期的平均起始血液体积；以及在透析系统的屏幕上显示多个起始血液体积的平均值。
本文引用的所有参考文献，包括出版物、专利申请和专利均通过引用并入本文，其并入程度如同每个参考文献被单独地且具体指出地通过引用并入本文并在本文中完整地阐述。
在描述本发明的上下文中(特别是在所附权利要求的上下文中)使用术语“一个”和“一”和“该”和“至少一个”以及类似的指示物将被解释为涵盖单数和复数形式，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。术语“至少一个”后跟一个或多个项目的列表(例如，“A和B中的至少一个”)应被理解为是表示从所列项目中选择的一个项目(A或B)或所列项目(A和B)中的两个或更多个的任意组合，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。除非另有说明，否则术语“包含”、“具有”、“包括”和“含有”应被解释为开放式术语(即，意味着“包括但不限于”)。除非本文另外指出，否则本文中对数值范围的描述仅仅旨在用作单独提及落入该范围内的每个单独值的简写方法，并且每个单独值都被并入本说明书中，如同其在本文中被单独记载一样。除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则本文描述的所有方法可以以任何合适的顺序执行。除非另外声明，否则本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅仅旨在更好地说明本发明，而不是对本发明的范围进行限制。说明书中的任何语言都不应被解释为表明任何未要求保护的要素对于本发明的实践是必不可少的。
本文描述了本发明的优选实施例，包括发明人已知的用于实施本发明的最佳方式。在阅读前面的描述时，那些优选实施例的变化对于本领域普通技术人员可以变得显而易见。发明人期望熟练的技术人员适当地采用这些变化，并且发明人希望本发明以不同于本文具体描述的方式来实施。因此，本发明包括适用法律所允许的所附权利要求中所述主题的所有修改和等同物。此外，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则本发明涵盖上述要素在其所有可能的变化中的任何组合。

Claims (20)

1.一种用于确定正在接受透析治疗的患者的起始血液体积的系统，所述系统包括：
管的第一部分，其被配置成能够将患者连接到透析器的输入端；
管的第二部分，其被配置成能够将患者连接到透析器的输出端；
泵，其被配置成能够将来自患者的血液通过管的第一部分泵送到透析器中并从透析器泵出到管的第二部分中；
沿着管的第一部分设置的第一血液腔室，以及沿着管的第二部分设置的第二血液腔室，其中，所述第一血液腔室和所述第二血液腔室被配置成能够便于血细胞比容测量；以及
控制器，其被配置成能够使用与透析器的输入端相关联的血细胞比容值、与透析器的输出端相关联的血细胞比容值以及通过管的第一部分的血液的流率来确定起始血液体积。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器通过所述泵的校准的泵送速率来确定通过所述管的第一部分的血液的流率。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括以下中的至少一个：
耦合到管的第一部分的流量计，所述流量计被配置成能够确定通过所述管的第一部分的血液的流率。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括：
耦合到第一血液腔室的第一传感器组件，所述第一传感器组件被配置成能够测量与透析器的输入端相关联的血细胞比容值；以及
耦合到第二血液腔室的第二传感器组件，所述第二传感器组件被配置成能够测量与透析器的输出端相关联的血细胞比容值。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置成能够：
使用透析治疗开始时与透析器的输入端相关联的血细胞比容值和测量期结束时与透析器的输入端相关联的血细胞比容值来确定患者血液体积的分数变化；
使用与透析器的输入端相关联的血细胞比容值、与透析器的输出端相关联的血细胞比容值以及通过管的第一部分的血液流率来确定测量期期间的多个流体去除体积流率；以及
基于患者血液体积的分数变化和所述多个流体去除体积流率来确定起始血液体积。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述控制器还被配置成能够：
确定所述多个流体去除体积流率中的初始流体去除体积流率；以及
以采样间隔确定所述多个流体去除体积流率中的每个相继的流体去除体积流率。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述采样间隔是1分钟或更长。
8.根据权利要求5所述的系统，其中，所述控制器还被配置成能够：
确定所述起始血液体积是对应于所述多个流体去除体积流率的多个起始血液体积的平均值；
其中，所述多个起始血液体积的数目至少为2，所述多个流体去除体积流率的数目至少为3。
9.一种用于确定连接到透析系统的患者的起始血液体积的方法，所述方法包括：
使用透析系统的泵使来自患者的血液循环通过透析器；和
使用透析系统确定患者的起始血液体积，其中，确定所述起始血液体积包括：
确定对应于透析器的输入侧的血液流率；
经由所述血液流率、初始时间的对应于透析器的输入侧的血细胞比容和初始时间的对应于透析器的输出侧的血细胞比容来确定初始时间的流体去除速率；
经由所述血液流率、第一测量周期之后的对应于透析器的输入侧的血细胞比容和第一测量周期之后的对应于透析器的输出侧的血细胞比容来确定第一测量周期之后的流体去除速率；
经由所述初始时间的流体去除速率和所述第一测量周期之后的流体去除速率来确定第一测量周期的去除的流体的体积；
经由初始时间的对应于透析器的输入侧的血细胞比容和第一测量周期之后的对应于透析器的输入侧的血细胞比容来确定分数血液体积变化；以及
经由所述分数血液体积变化和所述第一测量周期的去除的流体的体积来确定起始血液体积。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，确定所述起始血液体积还包括：在透析系统的屏幕上显示起始血液体积。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，确定所述起始血液体积还包括：确定是否存在更多的测量周期；和
响应于确定存在更多的测量周期，由透析系统执行：
经由血液流率、下一测量周期之后的对应于透析器的输入侧的血细胞比容和下一测量周期之后的对应于透析器的输出侧的血细胞比容来确定下一测量周期的流体去除速率；
经由确定的两个最近的流体去除速率和前一测量周期的去除的流体的体积来确定去除的流体的累积体积；
经由初始时间的对应于透析器的输入侧的血细胞比容和下一测量周期的对应于透析器的输入侧的血细胞比容来确定分数血液体积变化；以及
经由所述分数血液体积变化和去除的流体的累积体积来确定起始血液体积。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，响应于确定存在更多的测量周期，所述透析系统还执行：
确定所有测量周期的平均起始血液体积；以及
在透析系统的屏幕上显示多个起始血液体积的平均值。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，对应于透析器的输入侧的血液流率经由所述泵的校准的泵送速率或所述透析系统的输入流量计来确定。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，分别经由透析系统的第一传感器组件和透析系统的第二传感器组件测量对应于透析器的输入侧的血细胞比容和对应于透析器的输出侧的血细胞比容。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，经由透析系统的传感器组件测量对应于透析器的输入侧的血细胞比容，并且在一段时间之后，经由透析系统的传感器组件测量对应于透析器的输出侧的血细胞比容。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，每个测量周期具有1分钟的持续时间。
17.一种用于确定连接到透析系统的患者的起始血液体积的非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质包括用于使透析系统的处理器便于执行以下操作的指令：
使用透析系统的泵使来自患者的血液循环通过透析器；和
使用透析系统确定患者的起始血液体积，其中，确定所述起始血液体积包括：
确定对应于透析器的输入侧的血液流率；
经由所述血液流率、初始时间的对应于透析器的输入侧的血细胞比容和初始时间的对应于透析器的输出侧的血细胞比容来确定初始时间的流体去除速率；
经由所述血液流率、第一测量周期之后的对应于透析器的输入侧的血细胞比容和第一测量周期之后的对应于透析器的输出侧的血细胞比容来确定第一测量周期之后的流体去除速率；
经由所述初始时间的流体去除速率和所述第一测量周期之后的流体去除速率来确定第一测量周期的去除的流体的体积；
经由初始时间的对应于透析器的输入侧的血细胞比容和第一测量周期之后的对应于透析器的输入侧的血细胞比容来确定分数血液体积变化；以及
经由所述分数血液体积变化和所述第一测量周期的去除的流体的体积来确定起始血液体积。
18.根据权利要求17所述的非暂时性计算机可读介质，其中，确定所述起始血液体积还包括：
在透析系统的屏幕上显示起始血液体积。
19.根据权利要求17所述的非暂时性计算机可读介质，其中，确定所述起始血液体积还包括：
确定是否存在更多的测量周期；和
响应于确定存在更多的测量周期，由透析系统执行：
经由血液流率、下一测量周期之后的对应于透析器的输入侧的血细胞比容和下一测量周期之后的对应于透析器的输出侧的血细胞比容来确定下一测量周期的流体去除速率；
经由确定的两个最近的流体去除速率和前一测量周期的去除的流体的体积来确定去除的流体的累积体积；
经由初始时间的对应于透析器的输入侧的血细胞比容和下一测量周期的对应于透析器的输入侧的血细胞比容来确定分数血液体积变化；以及
经由所述分数血液体积变化和去除的流体的累积体积来确定起始血液体积。
20.根据权利要求19所述的非暂时性计算机可读介质，其中，响应于确定存在更多的测量周期，所述透析系统还执行：
确定所有测量周期的平均起始血液体积；以及
在透析系统的屏幕上显示多个起始血液体积的平均值。
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