CN115297910A - 体外血液处理中的超滤控制 - Google Patents

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Abstract

一种控制系统操作(201)用于体外血液处理的设备，以提取、处理个体的血液以及将其返回，同时根据超滤速率UFR的设定值从血液中去除流体。该控制系统还获得(202)表示个体的一个或多个生理参数的传感器数据，并间歇性地执行优化过程(203)以基于传感器数据生成设定值。优化过程包括：评估(203A)传感器数据以用于检测限制性生理状态LPS，根据UFR的测试序列依次控制(203B)设备直到检测到针对当前UFR的LPS，以及基于当前UFR更新(203C)设定值，以用于在优化过程之后操作设备。该系统可以在疗程期间执行一系列在时间上相隔的优化过程以使UFR适应个体。

Description

体外血液处理中的超滤控制
技术领域
本公开总体上涉及体外血液处理，其中血液从个体中抽取、泵送通过血液过滤器装置并回到个体，特别地，涉及一种用于设定在血液过滤器装置中要实现的超滤速率的控制系统和方法。
背景技术
在许多体外肾置换程序中包括体外血液处理，这些肾置换程序通常用于提供对个体的自然肾功能的置换或补充，以便从个体血液中去除流体和/或废物。这类程序(“治疗程序”)包括，例如血液透析、血液滤过、血液透析滤过和血浆置换(plasmapheresis)。所有这些程序涉及或者可以涉及在处理期间从血液中提取和去除流体。所提取的流体包括血浆水并且也可包括一些溶解在血浆水中的溶质。流体的提取通常称为“超滤”(UF)并且可以通过跨多孔或半渗透过滤器建立压力梯度以驱动流体沿着所建立的压力梯度通过过滤器来执行。
体外血液处理由专用设备基于设定来执行，这些设定至少部分地由护理人员或操作人员在疗程开始之前输入。通常的做法是在疗程之前对个体进行称重，并通过从当前重量中减去个体的估计“干重”来计算待提取和去除的流体的总量(总UF)。总UF和疗程的持续时间可以输入到设备的控制系统中，并且控制系统随后还可以确定除了其它控制参数之外的流体提取速率(UF速率)，该UF速率将由设备在血液处理期间施加。UF速率可被设定为由总UF除以持续时间而给定的恒定值，或者根据预定的变化曲线(profile)而变化。
在体外血液处理期间从个体血液中提取大量流体引起个体中的并发症(也称为透析中并发症)并不罕见。一种这类并发症是症状性低血压，其涉及突然的血压下降和诸如痉挛、恶心、呕吐和有时昏厥的症状。低血压发作不仅对个体来说很辛苦，而且也需要监督治疗的工作人员给予相当的关注。
低血压的一个潜在原因是对疗程的总UF的过高的估计，因为个体超过干重的增重不需要完全归因于流体积聚。此外，总UF的确定没有考虑到个体内积聚流体的内部分布，例如细胞内与细胞外流体之间的关系，这可能对在不增加低血压的风险的情况下可以提取的流体的量有影响。更进一步地，个体对流体提取的生理响应在疗程过程中可能变化。
除了低血压，在体外血液处理期间可能出现的其它透析中并发症包括恶心、呕吐、发热、寒颤、头痛、痉挛、胸痛、背痛、低血糖、首用综合征和股骨血肿。这些透析中并发症中的至少一些可以至少部分地归因于流体抽取。
需要一种控制用于体外血液处理的设备的自动技术，以降低透析中并发症的风险，同时确保有效的血液处理。
现有技术包括专利文献US2007/0215545，其公开了一种通过接收患者生理状况数据和UF速率数据并将该数据映射到数学预测模型而在体外肾置换过程期间连续优化UF速率的方法，该数学预测模型生成用于模型参数的预测状态。根据预测的状态，增加、维持或者降低UF速率。因此，UF速率将被连续地实时评估和调整。
这种实时调整技术高度依赖于预测模型的精度和响应时间。然而，对UF速率变化的生理响应可以在个体之间、在不同的UF速率之间、在不同的治疗程序之间、在UF速率变化的不同方向之间等变化。
发明内容
目的是至少部分地克服现有技术中的一个或多个局限性。
一个目的是提供一种控制用于体外血液处理的设备的鲁棒且自动的技术，以降低透析中并发症的风险，同时确保至少相对于超滤的有效的血液处理。
另一个目的是简化用于体外血液处理的设备的设定。
这些目的中的一个或多个以及从下面的描述中可能呈现出的其它目的至少部分地通过一种用于体外血液处理设备的控制系统、一种体外血液处理设备、一种方法和一种计算机可读介质来实现，其实施例由从属权利要求限定。
本公开的第一方面是一种用于体外血液处理设备的控制系统。该控制系统包括：逻辑电路，其被配置为在疗程中控制体外血液处理设备从个体中抽取血液，以及将血液泵送通过血液过滤器装置并回送到个体，同时根据超滤速率的设定值从血液过滤器装置中的血液中去除流体；以及输入，其用于传感器数据，该传感器数据表示个体的一个或多个生理参数。逻辑电路还被配置为在疗程期间间歇性地执行优化过程，以基于传感器数据生成设定值。优化过程包括：评估传感器数据，以用于检测个体的限制性生理状态；依次控制体外血液处理设备以实现不同超滤速率的序列中的相应超滤速率，直到该评估检测到针对当前超滤速率的限制性生理状态；以及基于当前超滤速率更新设定值，以用于在优化过程之后继续疗程。
根据第一方面的控制系统执行优化过程，该优化过程有效地控制血液处理设备以依次通过不同的超滤速率的序列，同时监测由传感器数据给出的个体的生理响应。因此，超滤速率的序列形成了测试或校准序列，用于评估个体对超滤速率的当前接受度，以及识别出超滤速率的适当设定值，以防止或减少对个体健康的负面影响。每当传感器数据的评估检测到个体的限制性生理状态时，优化过程中断，从而避免对个体施加显著的生理压力。限制性生理状态可以对应于个体可检测地被超滤速率影响，同时在尚未遭受严重症状(诸如背景技术部分中讨论的任何透析中并发症)的情况下。
因此，优化过程可以被视为在疗程期间执行的间歇性和结构化的测试，并且当在优化过程之后继续疗程时，其导致要使用的设定值的更新。优化过程可以在疗程开始时或在其后的任何时间执行。结构化的优化过程允许控制系统在疗程期间的任何时间客观地确定个体对超滤速率的当前灵敏度，并且生成超滤速率的适当设定值。因此，第一方面的控制系统提供了一种鲁棒的、客观的且自动的技术，其通过使超滤速率适配个体来控制体外血液处理，以便降低透析中并发症的风险。同时，由于优化过程探索了与个体相关的超滤速率的当前上限，所以第一方面的控制系统可以控制血液处理设备以实现较高的超滤速率，例如以当前上限或接近该当前上限，从而确保有效的血液处理。
下面，定义第一方面的各种实施例。这些实施例提供了至少一些之前描述的技术效果和优点，以及本领域技术人员例如鉴于以下详细描述容易理解的额外技术效果和优点。
在一些实施例中，评估包括：获得针对相应超滤速率的传感器数据，其中，获得针对相应超滤速率的传感器数据与在体外血液处理设备处建立相应超滤速率在时间上相隔稳定时段。
在一些实施例中，不同超滤速率的序列通过从最小值开始增加幅度来进行排序。
在一些实施例中，优化过程还包括，如果传感器数据指示针对最小值的限制性生理状态，则将设定值设定为低于最小值的预定值。
在一些实施例中，预定值对应于零的超滤速率。
在一些实施例中，控制系统被配置为在疗程期间执行至少两个优化过程，其中，该最小值在至少两个优化过程中是相等的。
在一些实施例中，限制性生理状态被定义为表示个体的不期望的生理状态。
在一些实施例中，限制性生理状态被定义为避免个体的透析中并发症。
在一些实施例中，控制系统还被配置为在校准时间段期间从传感器数据获得一个或多个生理参数的相应初始值，并且根据相应初始值定义限制性生理状态。
在一些实施例中，校准时间段在疗程之前或在疗程开始时。
在一些实施例中，一个或多个生理参数包括生命体征、血容量或心输出量中的至少一个。
在一些实施例中，生命体征包括心率、血压、血氧饱和度水平、呼吸速率、皮肤温度、皮肤颜色、尿液输出、精神状态、毛细血管再填充时间、个体中的电解质平衡的度量或个体中的酸碱平衡的度量中的一个或多个。
在一些实施例中，控制系统被配置为在疗程期间自主地开始执行优化过程。
在一些实施例中，控制系统被配置为基于以下条件或以下条件的任意组合来开始执行优化过程：按照到前一优化过程的预定时间间隔，或根据传感器数据，或根据由该前一优化过程生成的设定值。
在一些实施例中，疗程结束时的预定时间间隔小于疗程开始时的预定时间间隔。
在一些实施例中，控制系统被配置为在疗程期间执行一系列在时间上相隔的优化过程。
在一些实施例中，控制系统还被配置为接收用户定义的持续时间值，并且将疗程的持续时间设定为用户定义的持续时间值。
本公开的第二方面是一种体外血液处理设备。该设备包括：泵送装置，可操作为从个体中抽取血液，以及将血液泵送通过血液过滤器装置并回送到个体，同时以超滤速率从血液过滤器装置中的血液中去除流体；以及第一方面或其任何实施例的控制系统。
本公开的第三方面是一种在疗程期间操作用于体外血液处理设备的控制系统的方法。该方法包括：在疗程中，控制体外血液处理设备通过血液过滤器装置从个体中抽取血液并将血液泵送回个体，同时根据超滤速率的设定值从血液过滤器装置中的血液中去除流体；获得表示个体的一个或多个生理参数的传感器数据；以及在疗程期间间歇性地执行优化过程，以基于传感器数据生成设定值。优化过程包括：评估传感器数据，以用于检测个体的限制性生理状态；依次控制体外血液处理设备以实现不同超滤速率的序列中的相应超滤速率，直到该评估检测到针对当前超滤速率的限制性生理状态；以及基于当前超滤速率更新设定值，以用于在优化过程之后继续疗程。
第一方面的实施例中的任何一个实施例可以适于并实现为第三方面的实施例。
本发明的第四方面是一种包括计算机指令的计算机可读介质，该计算机指令在由一个或多个处理器执行时，使一个或多个处理器执行第三方面及其任何实施例的方法。
其它的目的、特征、实施例、方面和优点仍然可以从下面的详细描述、所附权利要求书以及附图中得出。
附图说明
现将参照附图更详细地描述实施例。
图1是连接到人类个体的示例血液处理设备的示意性概览图。
图2是根据实施例的示例控制方法的流程图。
图3A至图3C是在由受图2的控制方法控制的血液处理设备所执行的示例疗程期间随时间变化的超滤速率的曲线图。
图4是根据实施例的控制方法的详细示例的流程图。
具体实施方式
现将在下文中参照附图更全面地描述实施例，在这些附图中示出了一些但并非全部实施例。实际上，本公开的主题可以以许多不同的形式实施并且不应解读为受限于本文中所阐述的实施例，相反，提供这些实施例是为了使本公开可以满足可适用的法律要求。
此外，应当理解，在可能的情况下，本文中描述和/或设想的任意实施例的任意优点、特征、功能、设备和/或可选方面可以包括在本文中描述和/或设想的任意其它实施例中，和/或反之亦然。此外，在可能的情况下，在本文中以单数形式表达的任意术语意味着还包括复数形式，和/或反之亦然，除非另外明确说明。如本文中所使用的，“至少一个”应该意指“一个或多个”，并且这些短语旨在可互换。因此，术语“一”和/或“一个”应该意指“至少一个”或“一个或多个”，即使短语“一个或多个”或“至少一个”也在本文中使用。如本文中所使用的，除了上下文因表达语言或必要的含义而另有要求，词语“包括”或诸如“包含”或“含有”的变型用于包含的意义，也就是说，指出存在所述特征但不排除在各种实施例中存在或添加其它特征。术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任意和所有组合。
还应当理解，尽管本文中可能使用术语第一、第二等来描述各种元素，但是这些元素不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元素与另一个元素区分开。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元素可以被称为第二元素，并且，类似地，第二元素可以被称为第一元素。
为了简洁和/或清楚起见，可以不详细描述公知的功能或构造。除非另有限定，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。
贯穿全文，类似的附图标记表示类似的元素。
实施例涉及在体外血液处理期间控制超滤的技术。如本文中所使用的，“体外血液处理”是指从可以是人类或动物的个体提取血液，在个体的身体外部处理血液以至少从血液中去除流体，并将经处理的血液返回到个体的技术。实施例适用于任何可操作以执行这种体外血液处理的设备，例如作为体外肾置换治疗的一部分，包括但不限于血液透析(HD)、血液滤过(HF)和血液透析滤过(HDF)，或者用于在HD、HF或HDF疗程之间的支持性流体去除，或者作为充血性心脏衰竭(CHF)患者的辅助性治疗。
图1示出了用于血液透析的设备或系统1的实施例。设备1包括体外血液回路10和治疗流体回路，它们通过血液过滤单元11对接。血液过滤单元11限定了由多孔或半透膜11a隔开的血液侧和治疗流体侧。过滤单元11可以是任何公知的用于血液透析的透析器，例如螺旋透析器、平行板透析器、中空纤维透析器等。通常，设备1可以包括任何数量的血液过滤单元，它们共同限定了“血液过滤装置”。血液回路10限定了血液提取路径或管路10a和血液返回路径或管路10b，它们连接到过滤单元11的血液侧。血液回路10通过任何常规设备(诸如针或导液管)与个体100的血液系统流体连通地连接。一个或多个泵12(示出一个)设置在血液回路10中，并且可操作以从个体100抽取血液，将血液泵送通过过滤单元11的血液侧并回到个体100。血泵12可以是蠕动泵或任何其它合适的泵。治疗流体回路包括新鲜治疗流体的源13和用于排出流体的容器或排出装置(drain)14。排出流体包括用过的治疗流体和从血液中提取的流体(“超滤液”)。治疗流体回路包括流体管线的布置，其限定了连接到过滤单元11的治疗流体侧的入口的入口导管13a，和连接到过滤单元11的治疗流体侧的出口的出口导管14a。第一泵13b(“供给泵”)设置在入口导管13a中以从源13泵送治疗流体，第二泵14b(“排出泵”)设置在出口导管14a中以朝向容器14泵送排出流体。泵14a、14b可以是蠕动泵或任何其它合适类型的泵。
泵12、14a、14b的操作由控制系统30生成的控制信号C1、C2、C3控制。泵12、14a、14b可以被共同指定为“泵送装置”，其被控制以实现过滤单元11中血液的超滤，以及，在所示示例中，血液的透析治疗。具体地说，泵送装置可被操作以在膜11a上建立压力梯度，以驱动流体通过膜11a，如箭头11b所示。应该理解，图1仅仅作为示例给出。例如，在被配置为仅执行超滤的设备中，可以省略源13、入口导管13a和供给泵13b。
在所示实施例中，控制系统30包括一个或多个处理器31(示出了一个)和计算机存储器32。控制程序可以存储在存储器32中，并且由处理器31执行以执行本文所述的任何方法、功能或程序。控制程序与处理器31和存储器32相结合限定控制系统30的“逻辑电路”。控制程序可以以计算机可读介质提供给控制系统30，该计算机可读介质可以是有形(非暂时性)产品(例如，磁性介质、光盘、只读存储器、闪存等)或传播信号。在替代实施例中，控制系统30配置有由硬件组件组成的逻辑电路。
控制系统30还包括输入接口33a，以用于连接到与个体100相关联的一个或多个传感器装置20(示出了一个)。相应的传感器装置20被配置为提供代表个体100的一个或多个生理参数的传感器数据102。如图所示，输入接口33a还可被配置为连接到一个或多个输入装置34(示出了一个)，这些输入装置使用户(“操作人员”)能够提供输入数据。例如，输入装置34可以包括键盘、小键盘、计算机鼠标、控制按钮、触摸屏等。尽管在图1中未示出，但是输入接口33a还可以被配置为从设备1接收输入信号，诸如来自各种传感器的信号、状态信号、错误信号、控制信号、警报等。控制系统30还包括用于向泵送装置提供控制信号C1、C2、C3的第一输出接口33b，以及用于连接到一个或多个输出装置35(示出了一个)的第二输出接口33C，例如用于向操作人员提供信息。例如，输出装置35可以包括显示装置、指示灯、警报装置、扬声器、打印机等。接口33a、33b、33c可以被配置为用于有线或无线连接。
应当理解，在图1中仅示出了与以下描述相关的组件。设备1的其它可能的组件也在本领域技术人员能够确定的范围内，例如夹子、阀、传感器(流速、传导率、压力、空气、血液等)、滴注腔室、泵、加热器、过滤器等。
设备1由控制系统30操作以执行疗程，疗程是个体100连接到设备1并且为了实现特定治疗目的(例如为了获得个体100的规定剂量目标和/或期望的生理状态)而接受体外血液处理的连贯时间段。在疗程开始之前，护理人员或其它操作人员可以输入用于疗程的控制数据，例如通过使用输入装置34。控制数据可以包括疗程的持续时间、治疗流体成分、治疗流体流速、血液流速、过滤单元11的类型等，以及在疗程期间要应用的阈值和/或限制。常规地，如背景技术部分所述，控制数据还包括在疗程期间要从个体100的血液中去除的总流体(“总UF”)。然而，在本文所述的至少一些实施例中，不需要输入总UF。
图2是可以由根据实施例的控制系统30在疗程期间执行的控制方法200的流程图。在步骤201中，操作设备1以执行体外血液处理，同时以超滤速率(在下文中表示为UFR)从血液中去除流体。UFR表示每单位时间从血液中去除的流体的量，由UFR设定值给出。步骤202可以在方法200期间连续地执行，或者至少在步骤203中的优化过程期间执行，在步骤202中，从与个体100(图1)相关联的传感器装置20获得传感器数据102。步骤203中的优化过程被配置为更新UFR设定值，其涉及步骤203A-203C。在步骤203A中，评估传感器数据102以用于检测限制性生理状态(在下文中表示为LPS)。步骤203B与步骤203A同时执行，操作设备1以根据不同UFR的测试序列来实现不同的UFR。每当步骤203A检测到LPS时，停止步骤203B。此时，步骤203B因此以引起LPS的当前UFR操作设备1。在步骤203C中，基于当前UFR更新UFR设定值。根据实施方式，步骤203C可以涉及更新UFR设定值以便以当前UFR或者以与当前UFR的预定关系(高于/低于)来操作设备1。在步骤203之后，该控制方法进行至步骤201，其中设备1以更新的UFR设定值操作。
执行优化过程203以评估个体对超滤的当前承受度并识别适当的UFR设定值以防止或减少对个体100的健康的负面影响，其中负面影响的发生(onset)由LPS表示。
应当认识到，通过优化过程203，控制方法200能够降低透析中并发症的风险，同时确保有效的血液处理。
在一些实施例中，LPS可以被定义为表示个体100的不期望的生理状态和/或被定义为避免个体100的透析中并发症。
在一些实施例中，优化过程203可以被实现为系统性地找到维持个体健康的当前最大UFR。这可以通过使用UFR的测试序列来实现，UFR测试序列通过增加幅度进行排序。因此，步骤203B可以涉及逐步增加UFR，从最小UFR开始并且在当前UFR引起LPS时结束。由此，优化过程203将一致地测试个体对UFR的逐渐增加的响应，这将消除个体响应中的任何滞后的影响，例如个体对UFR增加和减少相同量不同地响应。
从图2的示例可以理解，优化过程203可以在疗程期间执行一次以上。因此，在一些实施例中，控制方法200在疗程期间执行一系列时间上分离的优化过程203。因此，UFR将针对个体100的生理响应间歇性地调整。由于个体对UFR的承受度可以随着疗程的进展而改变，这将进一步降低透析中并发症的风险。
在一些实施例中，测试序列是预定的。在其它实施例中，动态地确定测试序列，例如根据传感器数据102和/或从疗程开始的时间和/或由优化过程203生成的一个或多个先前的UFR设定值。例如，在疗程期间的一个或多个时间点之后，测试序列中的连续时间步长之间的UFR的变化可能减小。这种时间点可以是例如疗程期间的特定时间，或者在一个或多个UFR设定值满足预定标准时识别的时间点，诸如当UFR设定值降至或超过指定阈值时，或者当连续UFR设定值遵循指定趋势时。
在一个实施例中，优化过程203的所有测试序列从相同的最小UFR(UFRM)开始。这将确保控制方法200的操作的一致性。
在一些实施例中，当步骤203B检测到针对UFRM的LPS时，步骤203C将UFR设定值更新为预定的“UFR终止值”。UFR终止值导致产生低于UFRM的UFR，例如UFR为零或接近零。当LPS在优化过程开始发生就被检测到时，这可能是指示个体已经达到或接近其干重，应该终止超滤或至少对于剩余的疗程显著减少超滤。这种实施例使得能够在疗程期间完全自动地对超滤进行控制，并且免除了护理人员需要在疗程之前评估和输入总UF。这些实施例因此潜在地改善了个体的健康以及有助于护理人员完成护理任务。
前述实施例在图3A至图3C中进一步例示，图3A至图3C是由血液处理设备1在疗程期间通过使用图2中的控制方法200而生成的UFR的曲线图。
在图3A中，疗程在时间Ts开始并在时间Te结束。如上所述，Te可由护理人员作为控制数据的一部分输入。在治疗开始时，方法200控制设备1生成初始超滤速率UFR0。在一个示例中，UFR0是预先存储的值，其可以是特定于个体100的值或对于一组个体通用的值。在另一示例中，UFR0由方法200基于一个或多个先前疗程确定，例如根据在先前疗程期间获得的平均UFR、中值UFR或最大UFR。在又一示例中，UFR0由护理人员在准备疗程时输入，例如作为控制数据的一部分。在所示示例中，方法200执行四个优化过程203，这四个优化过程由相应的时间间隔ΔT分开。每个优化过程通过步骤203A-203B评估逐步增加的UFR的测试序列，如图3A所示。在所示示例中，当步骤203B检测到测试序列中当前UFR的LPS时，更新UFR设定值以在该当前UFR下操作设备1，直到开始后续优化过程或在时间Te终止疗程为止。在所示示例中，在所有优化过程203中，测试序列从相同的最小超滤速率UFRM开始。如图所示，不同的优化过程203可以产生不同的UFR设定值。在图3A的最后一个优化过程中，由于检测到针对UFRM的LPS，因此将UFR设定为零，并且超滤因此自动终止。
图3B示出了由优化过程203生成的UFR的测试序列的示例。测试序列开始于UFRM并且以幅度为ΔUFR的步长增加超滤速率。在一些实施例中，步长增加ΔUFR由固定值给出。因此，超滤可以在各步之间增加固定的绝对量(如图所示)，或增加固定的相对值，例如百分比。然而，可以想到的是，在优化过程203期间以其它方式改变步长增加ΔUFR。例如，当超滤速率超过预定阈值时可以减小步长增加ΔUFR。这将降低测试序列引起超滤速率损害个体健康的风险。
在图3B的示例中，实心点表示优化过程根据测试序列改变UFR的第一时间点，空心点表示获得传感器数据并评估传感器数据以用于检测LPS的第二时间点。因此，第一时间点和第二时间点间隔时间段Δt，该时间段Δt允许个体100对改变的UFR作出响应。该“稳定时段”Δt将提高方法200在确保个体的健康和避免透析中并发症方面的有效性。在一个示例中，稳定时段在10-90秒的范围内，并且优化过程203的最长持续时间在1-10分钟的范围内。
图3C是在根据方法200的控制执行的疗程期间UFR随时间变化的另一示例的曲线图。在所示示例中，优化周期203的时间间隔(参见图3A中的时间间隔ΔT)在疗程期间变化。具体地，时间间隔在接近疗程结束时更小。这可能是有利的，由于个体预期的表现是随着其身体中过量流体被耗尽，其对超滤的灵敏度增加。在一些实施例中，时间间隔ΔT是预定义的，并且因此可以被预定义为根据时间变化，例如与开始时间Ts相关。在一些实施例中，控制方法在疗程期间自动发起优化过程203。因此，时间间隔ΔT不是预定的，而是由控制方法200动态地确定。在一些实施例中，时间间隔ΔT根据传感器数据102动态地确定。例如，每当传感器数据102满足预定义的标准时，控制方法200就可以发起优化过程203。预定义的标准可以是LPS或个体的任何其它生理状态。在一些实施例中，时间间隔ΔT根据UFR设定值确定，即，由最近的优化过程203的步骤203C确定的UFR设定值。例如，如果UFR设定值降到预定义的阈值以下，则时间间隔ΔT可以减小到预定义的值或者减小预定义的绝对量或相对量。控制方法200还可以应用前述实施例的任意组合来确定时间间隔ΔT。
图3C还示出了当检测到针对UFRM的LPS时，UFR被设定为UFR终止值，这通常在接近疗程结束时发生。在所示示例中，该方法在设定UFR终止值之后继续重复地发起优化过程203，以确保如果发现个体维持进一步的超滤，则控制方法能够再次增加UFR。
在一些实施例中，当在一个或多个优化过程203中检测到针对UFRM的LPS时，该控制方法可以自动终止疗程。因此，疗程不在与开始时间Ts相关的预定时间点Te终止，而是当基于传感器数据102认为个体已经达到干重时终止。例如，当血液处理设备1被配置为仅执行超滤时，这样的实施例是适用的。
图3C还指示了UFR上限UFRLIM。在一些实施例中，UFR上限定义了可以由测试序列生成的最大UFR。还可以想到的是，每当所生成的UFR达到UFRLIM时，就使控制方法200中断疗程和/或生成警报或警告信号(例如，在图1中的输出装置35上)。
回到图2，步骤203A可以基于如传感器数据102中所表示的个体100的单个生理参数或生理参数的组合来检测限制性生理状态(LPS)。在本公开的上下文中，术语“生理参数”表示可以进行监测以确定与个体相关联的一个或多个定量生理水平的任何生理相关的量。在一些实施例中，LPS基于血容量、心输出量或生命体征中的至少一者进行检测。血容量是个体100的循环系统中的血液的总量。例如，血容量(也称为相对血容量，RBV)的变化可以通过商业上可获得的设备在线测量。如本文中所使用的，血容量也旨在包括红细胞比容。心输出量是每单位时间由个体的心脏泵送的血液的容量。多种技术可以用于测量心输出量，例如多普勒超声、收缩压和舒张压分析、心阻抗图(impedance cardiography)、心电图(electrical cardiometry)、超声稀释等。生命体征可以包括由医学专业人员和健康护理提供者常规监测的任何生理参数，诸如皮肤(身体)温度、心率(脉搏)、呼吸速率(呼吸率)或血压。可替代地或附加地，生命体征可以包括血氧饱和度水平、皮肤颜色、尿液输出、精神状态、毛细血管再填充时间、个体中的电解质平衡的度量和个体中的酸碱平衡的度量中的一个或多个。
步骤203B可以通过对生理参数执行预定义的评估函数并相对于评估标准对结果进行评估来检测LPS。评估函数可以对相应的生理参数的绝对值和/或相应生理参数的相对变化进行操作。在一些实施例中，LPS可以另外基于血液处理设备的一个或多个操作参数来检测，例如在返回路径10b和/或提取路径10a中测量的压力。在非限制性示例中，评估函数是至少血容量和心率的函数。
在一些实施例中，LPS是预定义的，例如根据上述评估标准。
在一些实施例中，控制方法200还包括在校准时间段期间执行的校准步骤。校准步骤可以包括从传感器数据102获得一个或多个生理参数的相应初始值，并且根据相应初始值定义LPS。例如，校准步骤可以基于初始值确定上述评估标准。
在一些实施例中，在疗程之前或开始时执行校准步骤，使得初始值表示未受超滤影响的个体的生理状态。
图4是控制方法400的流程图，其是图2中控制方法200的示例实施方式。在步骤401中，治疗持续时间由护理人员经由输入装置34(图1)输入。基于该治疗持续时间，控制方法400能够在开始时间Ts已知时确定结束时间Te。尽管在图4中未示出，但是步骤401可以包括护理人员输入其它控制数据，如上文中所述。步骤402-403对应于上述校准步骤。在步骤402中，从传感器数据102获得生理参数的相应初始值。在步骤403中，基于初始值定义LPS。例如，步骤403可以包括确定上述评估标准。在步骤404中，确定初始UFR(UFR0)和最小UFR(UFRM)，例如如上文中所述。在步骤405中，UFR设定值(UFR_SET)被设定为UFR0。步骤406操作血液处理设备以开始疗程，步骤407控制血液处理设备以连续地实现由UFR_SET给出的超滤速率。步骤408可以检查是否应终止疗程，例如在警报条件、错误检测的情况下，或者如果已达到结束时间Te。如果疗程应该终止，则步骤408进行至步骤409。否则，步骤408进行至步骤410，其评估是否应该开始优化过程，例如根据如上文中所述的用于确定ΔT的任何实施例。如果不应开始优化过程，则超滤继续而不改变。否则，步骤410继续执行优化过程，由步骤411-418实现。在步骤411中，UFR控制参数(TEST_UFR)被设定为UFRM，并且对泵送装置的控制信号C1-C3中的一个或多个进行修改以产生对应的UFR(图1)。步骤412使该方法在进行至步骤413之前在稳定时段(图3B中的Δt)期间等待，其中从传感器数据102(图1)获得生理参数的相应的当前值。步骤414评估当前值以进行LPS检测，例如通过使用上述评估函数来评估。如果没有检测到LPS，则步骤415进行至步骤416，该步骤检查TEST_UFR是否处于UFR上限(UFRLIM)。如果否，则步骤416进行至步骤417，该步骤将TEST_UFR增加ΔUFR(图3B)，例如如上文中所述，并且进行至步骤412。如果步骤415检测到LPS，则方法进行至步骤418，该步骤基于TEST_UFR更新UFR_SET，并且进行至步骤407，该步骤控制血液处理设备以连续地实现由更新的UFR_SET给出的超滤速率。同样，如果步骤416确定TEST_UFR处于UFR上限，则该方法进行至步骤418。
虽然已结合目前被认为是最具实践性和优选的实施例描述了本发明，但应当理解的是，本发明将不限于所公开的实施例，而是相反地，旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。
此外，虽然附图中的操作是以特定顺序描述的，但这不应被理解为要求这些操作以所示的特定顺序或按顺序执行，或要求执行所有示出的操作，以达到期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。

Claims (20)

1.一种用于体外血液处理设备(1)的控制系统，所述控制系统包括：
逻辑电路(31)，其被配置为在疗程中控制所述体外血液处理设备(1)从个体(100)中抽取血液，以及将血液泵送通过血液过滤器装置(11)并回送到所述个体(100)，同时根据超滤速率的设定值从所述血液过滤器装置(11)中的血液中去除流体；以及
输入(33b)，其用于传感器数据(102)，所述传感器数据(102)表示所述个体(100)的一个或多个生理参数，
其中，所述逻辑电路(31)还被配置为，在所述疗程期间间歇性地执行优化过程，以基于所述传感器数据(102)生成所述设定值，所述优化过程包括：
评估所述传感器数据(102)，以用于检测所述个体(100)的限制性生理状态(LPS)，
依次控制所述体外血液处理设备(1)以实现不同超滤速率的序列中的相应超滤速率，直到所述评估检测到针对当前超滤速率的限制性生理状态(LPS)，以及
基于所述当前超滤速率更新所述设定值，以用于在所述优化过程之后继续所述疗程。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述评估包括，获得针对所述相应超滤速率的所述传感器数据(102)，其中，获得针对所述相应超滤速率的所述传感器数据(102)与在所述体外血液处理设备(1)处建立所述相应超滤速率在时间上相隔稳定时段(Δt)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其中，所述不同超滤速率的序列通过从最小值(UFRM)开始增加幅度来进行排序。
4.根据权利要求3所述的控制系统，其中，所述优化过程还包括，如果所述传感器数据(102)指示针对所述最小值(UFRM)的限制性生理状态(LPS)，则将所述设定值更新为低于所述最小值(UFRM)的预定值。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其中，所述预定值对应于零的超滤速率。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的控制系统，其被配置为在所述疗程期间执行至少两个优化过程，其中，所述最小值(UFRM)在所述至少两个优化过程中是相等的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其中，所述限制性生理状态(LPS)被定义为表示所述个体(100)的不期望的生理状态。
8.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其中，所述限制性生理状态(LPS)被定义为避免所述个体(100)的透析中并发症。
9.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其还被配置为在校准时间段期间从传感器数据获得所述一个或多个生理参数的相应初始值，并且根据所述相应初始值定义所述限制性生理状态(LPS)。
10.根据权利要求9所述的控制系统，其中，所述校准时间段在所述疗程之前或在所述疗程开始时。
11.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其中，所述一个或多个生理参数包括生命体征、血容量或心输出量中的至少一个。
12.根据权利要求11所述的控制系统，其中，所述生命体征包括心率、血压、血氧饱和度水平、呼吸速率、皮肤温度、皮肤颜色、尿液输出、精神状态、毛细血管再填充时间、个体(100)中的电解质平衡的度量或个体(100)中的酸碱平衡的度量中的一个或多个。
13.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其被配置为在所述疗程期间自主地开始执行所述优化过程。
14.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其被配置为基于以下条件或以下条件的任意组合来开始执行所述优化过程：按照到前一优化过程的预定时间间隔(ΔT)，或根据所述传感器数据(102)，或根据由所述前一优化过程生成的设定值。
15.根据权利要求14所述的控制系统，其中，所述疗程结束时的所述预定时间间隔(ΔT)小于所述疗程开始时的所述预定时间间隔(ΔT)。
16.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其被配置为在所述疗程期间执行一系列在时间上相隔的优化过程。
17.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其还被配置为接收用户定义的持续时间值，并将所述疗程的持续时间设定为用户定义的持续时间值。
18.一种体外血液处理设备，包括：
泵送装置(12，13b，14b)，能够操作为从个体(100)中抽取血液，以及将血液泵送通过血液过滤器装置(11)并回送到所述个体(100)，同时以超滤速率从所述血液过滤器装置(11)中的血液中去除流体，以及
根据权利要求1至17中任一项所述的控制系统。
19.一种在疗程期间操作用于体外血液处理设备的控制系统的方法，所述方法包括：
在所述疗程中，控制(201；407)所述体外血液处理设备通过血液过滤器装置从个体中抽取血液并将血液泵送回所述个体，同时根据超滤速率的设定值从所述血液过滤器装置中的血液中去除流体；
获得(202；413)表示所述个体的一个或多个生理参数的传感器数据；以及
在所述疗程期间间歇性地执行(203；411-418)优化过程，以基于所述传感器数据生成所述设定值；
其中，所述优化过程包括：
评估(203A；414，415)所述传感器数据，以用于检测所述个体的限制性生理状态；
依次控制(203B；411，417)所述体外血液处理设备以实现不同超滤速率的序列中的相应超滤速率，直到所述评估检测到针对当前超滤速率的限制性生理状态；以及
基于所述当前超滤速率更新(203C；418)所述设定值，以用于在所述优化过程之后继续所述疗程。
20.一种计算机可读介质，包括计算机指令，所述计算机指令在由一个或多个处理器(31)执行时，使所述一个或多个处理器(31)执行根据权利要求19所述的方法。
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