CN117281971A - 一种用于测定凝血状态的血液灌流器净化系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测定凝血状态的血液灌流器净化系统及控制方法，该血液灌流器净化系统包括：血液净化回路，包括动脉侧血液回路和静脉侧血液回路；血液灌流器，连接到动脉侧血液回路和静脉侧血液回路之间，其中，血液灌流器包括吸附柱，且吸附柱构造有相对设置并允许待净化血液与吸附剂保持接触的至少两个吸附区域和形成在至少两个吸附区域之间允许待净化血液独立地流动的观察区域；血液状态监测器，用于获取观察区域中待净化血液的血液流动信息；控制器，配置为基于观察区域中待净化血液的血液流动信息确定血液灌流器的当前凝血状态，并基于当前凝血状态可选择地调节血液回路中的血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和/或加热装置的工作状态。

Description

一种用于测定凝血状态的血液灌流器净化系统及控制方法

技术领域

本发明涉及血液净化设备技术领域，尤其涉及一种用于测定凝血状态的血液灌流器净化系统及控制方法。

背景技术

血液净化常用于无法有效从其血液去除物质的患者。例如当患者患有暂时或永久性肾衰竭时，这些患者和其他患者可能会接受体外血液处理，例如以增加或去除血液中的物质、维持酸/碱平衡或去除多余的体液。

目前，血液净化的基础治疗方式包括血液透析(Hemodialysis，HD)、血液灌流(Hemoperfusion，HP)、血液滤过(Hemofiltration，HF)或血浆置换(Plasma exchange，PE)等，以及由以上多种技术的联合应用。血液透析(Hemodialysis，HD)是采用弥散、超滤和对流原理清除血液中有害物质和过多水分，是最常用的肾脏替代治疗方法之一，但血液透析(Hemodialysis，HD)主要清除以肌酐、尿素氮、尿酸和磷酸盐为主的小分子毒素，对于中、大分子毒素清除能力很弱或几乎不清除。作为替代地，血液灌流(Hemoperfusion，HP)能够清除血液中的中、大分子毒素，因此血液灌流(Hemoperfusion，HP)常在血液透析(Hemodialysis，HD)之中或之后介入以联合血液透析(Hemodialysis，HD)用于血液净化。

血液灌流器是血液净化治疗方式中用到的一种器械，常常与血液透析器联用，其工作原理为：将患者血液引到体外，并使这部分血液在血液灌流器内与吸附剂接触，以吸附的方式清除某些外源性或内源性毒素，并将净化后的血液回输至患者体内，从而达到净化血液的治疗目的。

血液在体外循环流动，容易出现凝血酶原生成以及纤维蛋白沉积，引起血液凝固，所以要在血液净化之前进行抗凝物预冲或在血液净化之中追加肝素以减弱血液净化器(如灌流器、透析器)凝血情况。

血液净化患者在临床治疗过程中经常发生血液凝固现象，甚至导致血液净化器堵塞。现有血液净化器凝血评测方法通常是经临床实验由医生凭借个人经验来判断，主观不确定因素很强，不同凝血场景下的可参考性不强，无法准确地分析及预测血液净化器内部凝血状态以为血液净化治疗提供可靠指导。

CN113499495A公开一种应用于连通有透析液回路和血液回路的透析器的凝血状况监控系统，透析液回路设有用以检测透析液入口的压力的透析液入口压力传感器和用以检测透析液出口的压力的透析液出口压力传感器，血液回路设有用以检测血室入口的压力的血室入口压力传感器和用以检测血室出口的压力的血室出口压力传感器，控制系统用以根据透析液入口的压力、透析液出口的压力、血室入口的压力和血室出口的压力计算得到跨膜压，并根据跨膜压计算不同时刻的通量。由于透析器在凝血加重和堵塞时，伴随着跨膜压的急剧升高和通量的大幅衰减，该方案通过监控透析器通量的衰减情况来确定透析器在治疗过程中的凝血状态。然而，由于凝血过程具有时滞性，待血液回路中的压力变化达到预警值再确定凝血状态时，凝血进程已相较靠后，因此基于压力变化进行监测的方法灵敏度较低。

CN113962946A公开一种血液透析静脉壶凝血监测系统，包括近红外CMOS相机和对称置于近红外CMOS相机上下两侧的两个近红外LED光源，用于消除环境光的干扰滤光片置于近红外CMOS相机镜头前；用于减弱静脉壶玻璃壁的反射光偏振片置于滤光片前；近红外CMOS相机拍摄的静脉壶图像送嵌入式系统，触摸屏输入的设置信息送嵌入式系统，嵌入式系统输出控制信号至蜂鸣器和近红外LED光源；整个系统被固定在所述的机械滑动结构上，机械滑动结构带动其上下滑动。该方案通过图像识别静脉壶中血液图像来确定静脉壶凝血状态，但静脉壶通常是血液净化体外循环回路上的最后一个执行对象，通常在静脉壶观察到血液凝结发生时凝血已较明显，需要停止体外血液循环治疗进程，但突然中断血液循环可能使患者感到不适甚至引起生命危险。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

随着需要血液净化患者人数的增加，对血液透析装置的需求会大大增加，同时对血液净化的效果也有更高的要求，现有技术尝试通过对血液透析器的图像检测来实现对不同凝血状态的监测，以准确发出血液透析过程中的凝血预警。例如，公开号为CN106770282A的专利文献公开了一种血液透析体外循环凝血分级器，包括用于将体外循环管路的滴管或透析器封闭于其内的检测箱，以及包括红外线发射结构及外红线接收结构的检测单元，红外线发射结构及外红线接收结构均设置于检测箱内侧壁上，且红外线发射结构与外红线接收结构相对设置，通过红外图像的分辨率计算每点对应的面积，并通过凝血总点数与每点对应的面积相乘得到实际凝血面积，进而实现血液分级及凝血判断。该技术方案能够通过红外图像检测自动对透析器和体外循环管路中血液的凝血进行分级，以为发生凝血的情况提供准确的报警依据。然而，该技术方案仅仅是用于当前血液状态的检测，无法根据血液状态的变化采取即时的血液净化参数调控措施，如果仍然以报警的方式通知医护人员后再进行相应的应急处理，此时的凝血状态信息相较于实际的凝血状态同样已经出现滞后，患者的凝血进程也已经相对靠后，根据该技术方案进行控制以防止出现凝血状态的及时响应程度也较低。针对现有技术之不足，本发明提供了一种用于测定凝血状态的血液灌流器净化系统及控制方法，旨在解决现有技术中存在的至少一个或多个技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于测定凝血状态的血液灌流器净化系统，包括：

血液净化回路，包括连接到患者动脉的动脉侧血液回路和连接到患者静脉的静脉侧血液回路；

血液灌流器，连接到动脉侧血液回路和静脉侧血液回路之间，其中，血液灌流器包括吸附柱，且吸附柱构造有相对设置并允许待净化血液与吸附剂保持接触的至少两个吸附区域和形成在至少两个吸附区域之间允许待净化血液独立地流动的观察区域；

血液状态监测器，用于获取观察区域中待净化血液的血液流动信息；

控制器，配置为基于观察区域中待净化血液的血液流动信息确定血液灌流器的当前凝血状态，并基于当前凝血状态可选择地调节血液回路中的血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和/或加热装置的工作状态。

与现有技术相比，本发明能够根据观察区域中待净化血液的血液流动信息确定血液灌流器的当前凝血状态进展程度，并能够根据当前凝血状态可选择地调节血液回路中的血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和/或加热装置的工作状态。基于上述区别技术特征，本发明所要解决的技术问题是如何提供调整净化血液的控制参数以防止出现凝血状态。凝血过程并不是瞬时发生的，通常具有时滞性，即使通过设定流速、压力阈值等参数由机器代人工进行监督告警，也无法及时地发现凝血，致使对于凝血结果的报警时机或处置措施不当，而静脉壶是将净化后的血液体外循环回患者体内的最后一个执行对象，通常在静脉壶观察到血液凝结发生则凝血已较为明显。相比于在静脉壶监测血液凝结情况，本发明在血液净化区域，即血液灌流器处监测血液流动状态来判断血液凝结状态，极大程度地缓解在血液灌流器下游(如静脉壶)进行凝血监测造成凝血进程的判断及处理滞后，并且尽可能提前确定凝血进程，并对应调节血液净化回路中影响血液流动进程的各相关设备的工作参数以促进血液体外循环畅通，保障血液净化过程的连续性，避免患者体内外血压差突变引起其生理不适。

另一方面，本发明在血液灌流器处监测待净化血液的血液流动状态时，并非直接监测整个血液灌流器内血液的流动状态，而是单独设立一个观察区域对该观察区域中的血流状态进行监测，这是因为吸附柱类型(如活性炭、树脂或细胞因子)不同，血液与吸附柱接触下的血流状态多样，会增加处理器的图像分析识别难度，尤其是吸附柱自身色彩表现可能增加血液特征提取分析的时长及误差，进而影响凝血状态的判断准确性及响应速率，因此设置独立的观察区域有利于控制器获取准确的凝血信息，尤其是清晰的血液流动图像。通过设置单独的血液流动状态观察区域，本发明能够更为清晰地对不同类型的凝血状态图像信息进行准确检测。例如，表征不同凝血状态的图像信息包括：血液颜色明显加深；血液灌流器中出现深颜色的阴影或条纹；以及血液灌流器中可以见到凝血块或泡沫等。不同的凝血状态需要通过对不同的血液净化控制参数进行调整才能降低患者发生凝血状态的可能性。也即是说，本发明通过允许待净化血液独立地流动的观察区域，能够对凝血状态图像信息进行准确分析，从而能够为血液回路中的血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和/或加热装置的工作状态调节参数提供更为准确的参考，由此能够及时且准确地延缓患者出现凝血的风险。进一步地，现有技术中已经存在通过两端设置出入口的灌流器结构，例如，公开号为CN204618991U的专利文献公开了一种血液灌流器，其中包括用以使血液流入血液灌流器的入口端，用以使血液流出血液灌流器的出口端，入口端设于所述出口端下方，以及依次可拆装地连接于入口端和出口端之间的吸附模块。然而，该技术方案中并不存在本发明用于允许待净化血液独立地流动的观察区域。因此，即便将上述现有技术进行结合，其也无法获得本发明能够实现更为准确的凝血状态信息检测的技术方案。

优选地，控制器针对血液回路中的血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和/或加热装置的工作状态的调节是彼此关联地执行的。

优选地，控制器能够基于患者类型来确定血液回路中的血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和加热装置中任意一个的调节优先级。

优选地，控制器针对血液回路中的血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和/或加热装置的工作状态的调节是与患者的凝血类型相关联地来确定的。

优选地，控制器针对血液回路中的血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和/或加热装置的工作状态的调节是与患者的凝血类型相关联地来确定的包括：

若目标患者为易凝血类型，控制器停止血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和/或加热装置之运行，并按照将带有时间戳记录的凝血状态信息与患者编号彼此关联的方式生成警示提醒信号至至少一个处理终端；

若目标患者为不易凝血类型，则控制器基于凝血状态信息动态地调节血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和/或加热装置之输出功率和/或输出时间。

基于与现有技术相比具有区别的实施方式，本发明所要解决的技术问题是如何根据目标患者的凝血类型对血液净化相关的参数进行准确控制。上述现有技术中通过对红外图像信息进行分析获得凝血分级及凝血判断，当判断为凝血时发出启动警报信号，此时的医护人员根据警报信号采取缓解凝血现象的应急处理措施，在具体采取应急处理措施前，仍然需要医护人员通过人工判断的方式确定相应的凝血类型。相反地，在患者出现非期望的凝血现象时，本发明充分考虑了患者的凝血特性，做到了对于易凝血病人保障其生命安全而停止血液净化循环的延续；对于不易凝血病人，根据其可能出现的凝血状态(如凝血比例)，对血液净化治疗过程作出干预，适时地调节血泵流速、抗凝剂泵流速和/或加热功率，以保障血液净化体外循环治疗的连续性。具体地，本发明能够根据患者的不同凝血能力(易凝血型和不易凝血型)采取不同的血液净化治疗过程控制参数。基于不同患者具有的不同的凝血能力，本发明能够通过不同的确定方式来表征不同的凝血类型。例如，易凝血类型患者可以表示在某个或某几个治疗周期内，出现凝血的时长或者凝血面积/比例大于设定值；不易凝血类型可以表示在某个或某几个治疗周期内，出现凝血的时长或者凝血面积/比例小于设定值。由于血液净化通常是需要不定期且长期保持的医疗任务，因此患者的凝血类型可以由医护人员根据患者的历史血液净化数据来确定。本发明能够将各类患者的生理指标及其凝血状态指标作为输入集数据导入相应的机器学习模型，并以其中部分数据作为测试集，由此可以训练出相应的用于确定患者的凝血表现的凝血状态评估模型，以便于后期能够迅速获知新进患者可能的凝血表现，从而提前进行血液净化过程中的凝血干预。

优选地，血液状态监测器配置为获取观察区域的血液流动图像，使得控制器能够基于血液流动图像确定血液灌流器的凝血等级。基于与上述现有技术相比具有区别的实施方式，本发明所要解决的技术问题是如何通过获取的血液流动图像确定相应的凝血等级。如前所述，观察区域内不同的血液流动图像能够反映不同的血液流动状态，本发明中的控制器能够基于第二凝血值与血液灌流器的剖面面积的比值确定血液灌流器中的凝血比例，即血液凝集块、血液凝集絮状物或血液凝集团等血液聚集物在血液灌流器整个容血腔中的比例。上述第二凝血值与上述现有技术中的凝血等级判断方式以及本申请的第一凝血值的含义明显不同。本申请的第一凝血值与上述现有技术中的凝血比例含义相同，即控制器基于总点数(即灰度值大于设定值的像素点数量之和)相对观察区域图像的分辨率的比值确定第一凝血值，该第一凝血值表示观察区域中的实际凝血面积。与上述技术方案不同的是，本发明的第二凝血值由观察区域图像的分辨率与血液灌流器图像的分辨率的比值确定，该第二凝血值表示血液灌流器中总的凝血面积。也即是说，本申请的第二凝血值能够更为准确地与真实的凝血等级图像信息相匹配，从而实现更为准确的凝血状态识别与判断。

优选地，本发明提供的血液灌流器净化系统还包括用于夹持血液灌流器的夹持模块，血液灌流器可旋转地安装在夹持模块，以允许血液状态监测器获取血液灌流器在多个旋转位置处的血液流动图像。

优选地，本发明还涉及一种基于血液灌流器凝血状态的控制方法，包括如下步骤：

提供连接到患者动脉的动脉侧血液回路和连接到患者静脉的静脉侧血液回路；

提供连接到动脉侧血液回路和静脉侧血液回路之间的血液灌流器，其中，血液灌流器包括吸附柱，且吸附柱构造有相对设置并允许待净化血液与吸附剂保持接触的至少两个吸附区域和形成在至少两个吸附区域之间允许待净化血液独立地流动的观察区域；

获取观察区域中待净化血液的血液流动信息；

基于观察区域中待净化血液的血液流动信息确定血液灌流器的当前凝血状态，并基于当前凝血状态可选择地调节血液回路中的血液泵送状态、抗凝剂泵送状态和/或加热状态。

优选地，基于当前凝血状态可选择地调节血液回路中的血液泵送状态、抗凝剂泵送状态和/或加热状态包括：

基于患者的当前凝血状态按照与患者类型彼此关联的方式调整针对血液回路中的血液泵送状态、抗凝剂泵送状态和加热状态中任意一个的调节优先级；

和/或基于患者的当前凝血状态按照与患者凝血类型彼此关联的方式可择性地执行停止血液回路中的血液泵送、抗凝剂泵送和加热中的任意一个动作，或动态地调节血液回路中的血液泵送、抗凝剂泵送和/或加热之功率和/或时间。

优选地，基于观察区域中待净化血液的血液流动信息确定血液灌流器的当前凝血状态包括：

遍历血液灌流器的观察区域的血液流动图像中每个像素点的灰度值；

记录血液流动图像中灰度值大于设定值的像素点总数；

基于像素点总数相对观察区域的血液流动图像的分辨率的比值确定表示血液灌流器的当前凝血状态的第一凝血值。

附图说明

图1是一种优选实施方式下血液灌流器临床应用中的管路连接示意图；

图2是本发明提供的一种优选实施方式的血液灌流器的剖面示意图。

附图标记列表

10：吸附区域；20：观察区域。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解的是，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。

血液灌流器包括吸附柱。吸附柱两端分别设置有入口端和出口端，其中，入口端用于连接动脉侧血液回路，出口端用于连接静脉侧血液回路。进一步地，吸附柱具有中空的过滤室。该过滤室内填充有吸附剂。可选地，吸附剂可以是树脂吸附剂和细胞因子吸附柱中的任意一种或多种。

如图1所示，血液灌流器对血液进行净化的过程和原理为：动脉侧血液回路在血泵的驱动下将人体的血液引入至血液灌流器的入口端，血液在吸附柱内与固态的吸附剂接触，通过吸附剂吸附血液中的中分子及大分子毒素以将其滤除。随后净化后的血液从血液灌流器的出口端流出至静脉侧血液回路，并到达静脉壶，通过静脉壶排除净化后的血液中的气体，然后将血液回输至人体的静脉内。

在对患者进行血液灌流治疗之前，需要预冲血液净化管路以将血液灌流器以及体外循环管路内的气体和杂质完全排除，以避免空气栓塞，同时尽可能排尽血液净化管路内的空气也可降低后期治疗灌流器内部的凝血概率。具体地，对血液灌流器以及体外循环管路内的气体和杂质进行排除的过程为：将封装有预冲液的储液袋通过动脉侧管路与血液灌流器的吸附柱的入口端连通，将用于存储排出废料的废液袋通过静脉侧管路与血液灌流器的吸附柱的出口端连通。在动脉侧管路导通的状态下，预冲液通过动脉侧管路经由吸附柱的入口端导入；并在静脉侧管路导通的状态下，吸附柱内的预冲废液及气泡经由吸附柱的出口端导出。

根据一种优选实施方式，对患者进行血液灌流治疗之前的排气过程通常可以包含动态排气阶段和静态排气阶段。特别地，在对血液灌流器以及体外循环管路内的气体和杂质进行排除时，可以按序依次执行动态排气阶段和静态排气阶段，也可以仅执行其中任一排气阶段。

具体地，动态排气阶段可以表示在来自储液袋的预冲液由动脉侧管路导入吸附柱、预冲液对吸附柱进行冲洗以及冲洗过后的预冲液同气泡和杂质由静脉侧管路排出吸附柱的过程。进一步地，动态排气阶段可以包括在动脉侧管路导通状态下，预冲液循环流过吸附柱并由静脉侧管路持续向外排出的第一排气阶段，和在动脉侧管路关闭状态下，吸附柱内部预留的预冲液由静脉侧管路持续向外排出的第二排气阶段。在第一排气阶段或第二排气阶段中，可以通过敲击、倾斜和旋转中的一种或多种方式作用于吸附柱，以辅助吸附柱内的气泡由静脉侧管路排出。另一方面，静态排气阶段可以表示将吸附柱静置以使吸附柱内的气泡由吸附柱的出口端排出的过程。

作为非限制性实例的说明，血液灌流器的排气系统可以包括预冲模块、第一检测模块、第二检测模块和处理模块。处理模块与预冲模块、第一检测模块和第二检测模块电性连接。具体地，预冲模块可设置于动脉侧管路，以用于在动脉侧管路导通时，将储液袋的预冲液通过动脉侧管路导入吸附柱。进一步地，预冲模块可以包括储液单元和泵送单元(如蠕动泵)。泵送单元用于向动脉侧管路提供动力，以将储液单元(如储液袋)内的预冲液通过动脉侧管路导入吸附柱，然后通过静脉侧管路将吸附柱内的预冲液排向废液袋，通过该流动循环将吸附柱内的气泡及杂质排出。

可选地，第一检测模块可设置在静脉侧血液回路上，用于获取静脉侧管路上液体的气泡信息。作为非限制性实例的说明，第一检测模块可以是基于光学原理的检测电路，具体可包括红外光发射器、红外光接收器及信号放大器等。特别地，当静脉侧管路中的液体存在气泡时，红外光接收器接收到的红外光透射量与仅照射在液体上产生的红外光透射量不同，使得红外光接收器产生的电阻值发生变化，进而引起红外光接收器输出电压的变化，且红外光接收器的输出电压值与静脉侧管路上液体的气泡量通常呈正相关关系，因此在对吸附柱进行排气时，基于第一检测模块的输出电压值可以获知静脉侧管路上液体的气泡信息(如气泡量)。

可选地，第二检测模块可用于监测动脉侧管路的累计导通时间。作为非限制性实例的说明，第二检测模块可以是RC电路，其原理为：开关控制电路响应于导通信号的接入输出高电平给电容充电，电容的累计充电时间对应动脉侧管路的累计导通时间。电容的充电时间越长则电容的输出电压越大，故电容的输出电压值可以用于表征动脉侧管路的累计导通时间。换言之，根据电容的输出电压值可以确定预冲液累计冲洗吸附柱的时间。

可选地，处理模块可以包括控制单元和计算单元。控制单元可以包括开关控制电路和管路夹。具体地，管路夹包括设置于动脉侧管路的动脉夹和设置于静脉侧管路的静脉夹。开关控制电路能够用于分别控制动脉夹和静脉夹以切换动脉侧管路和静脉侧管路的通断状态。当开关控制电路响应于计算单元生成的导通信号将动脉夹和/或静脉夹打开时，动脉侧管路和/或静脉侧管路导通，预冲液导入至动脉侧管路和/或静脉侧管路。特别地，静脉夹及其对应的静脉侧管路通常在排气阶段是始终保持连通的，吸附柱内的气泡才会通过静脉管路排出至废液袋。

可选地，计算单元用于比较计算第一检测模块产生的第一电压值和/或比较第二检测模块产生的第二电压值。具体地，当第一检测模块产生的第一电压值大于第一预设电压值(即静脉侧管路上液体的气泡量大于设定值)，和/或第二检测模块产生的第二电压值小于第二预设电压值(即动脉侧管路的累计导通时间小于设定值)时，表明吸附柱还未被预冲液充分冲洗排气，则需要继续使用预冲液对吸附柱进行排气。反之，若第一检测模块产生的第一电压值小于第一预设电压值(即静脉侧管路上液体的气泡量小于设定值)，和第二检测模块产生的第二电压值大于第二预设电压值(即动脉侧管路的累计导通时间大于设定值)时，表明吸附柱的排气阶段可以结束，则计算单元可以生成关断信号并通过控制单元将动脉侧管路关断。

在预冲排气阶段结束后，将动脉侧管路接入到患者的动脉和将静脉侧管路接入到患者的静脉以准备进行血液灌流治疗。

实施例1

本发明提供一种用于测定凝血状态的血液灌流器净化系统，可以包括血液净化回路、血液灌流器、血液状态监测器、控制器及布置在血液净化回路上的血液泵送装置(如血泵)、抗凝剂泵送装置(如肝素泵)和加热装置(如加热器)等设备。

具体地，血液净化回路可以包括与具有吸附柱的血液灌流器和/或具有中空丝膜的透析器连接的动脉侧血液回路和静脉侧血液回路。在动脉侧血液回路和静脉侧血液回路的各自前端安装有动脉侧穿刺针和静脉侧穿刺针，动脉侧穿刺针和静脉侧穿刺针分别穿刺到患者动脉和静脉中，以进行血液净化的体外循环治疗。

根据一种优选实施方式，血液灌流器可以包括吸附柱，该吸附柱具有与动脉侧血液回路连接的入口端及与静脉侧血液回路连接的出口端，并在其内部填充吸附剂。图2示出了本发明提供的一种优选实施方式的血液灌流器的剖面结构示意图。具体地，本发明所述的血液灌流器具有非连续或间隔设置的吸附柱，即该吸附柱具有相对设置的至少两个吸附区域10和形成在至少两个吸附区域10之间的观察区域20。具体而言，至少两个吸附区域10分别独立填充有吸附剂颗粒，从而待净化血液流经吸附区域10时，能够与吸附区域10填充的吸附剂颗粒保持接触，以允许吸附剂颗粒对血液杂质进行滤除。而在彼此相对的至少两个吸附区域10之间构造允许血液状态监测器获取血液流动信息的独立的观察区域20，使得系统控制器能够根据血液流动信息确定血液净化回路上的凝血进程。优选地，血液灌流器的观察区域20未填充吸附剂，从而待净化血液能够在该观察区域20按照不与吸附剂接触的方式流动。可选地，至少两个吸附区域10可以通过纤维膜或者具有滤孔的挡板结构来间隔设置，从而在其间形成未填充或不完全填充吸附剂颗粒的观察区域20。

根据一种优选实施方式，本发明中，血液状态监测器配置为获取观察区域20中待净化血液的血液流动信息。可选地，本发明所述的血液状态监测器可以是基于图像检测的采集模块。具体地，血液状态监测器可以包括图像采集模块，该图像采集模块可以是自带闪光灯的数码摄像机，也可以是数字摄像头与光源的组合，可用于获取血液灌流器产生的透射或反射光线形成的图像。

作为非限制性实例的说明，图像采集模块可以包括近红外光源、近红外相机和运动调节模块。近红外光源可以布置在近红外相机两侧。近红外光源与近红外相机可以安装在运动调节模块上。可选地，运动调节模块为机械滑动结构，其可以包括电机、连接杆及固定夹。近红外相机由固定夹固定，通过电机驱动可以控制近红外相机获取血液灌流器观察区域20不同区间位置的血液流动图像。

根据一种优选实施方式，利用图像采集模块获取的血液灌流器观察区域20处的血液流动图像来确定血液灌流器的凝血状态例如可通过如下所述的方式来完成：

控制器响应于接收到的来自于血液状态监测器中图像采集模块获取的含有血液流动信息的观察区域图像，遍历血液灌流器观察区域图像中每个像素点的灰度值。

控制器记录血液灌流器观察区域图像中灰度值大于设定值的每个像素点，并得到总点数。即正常血液的透光度较好，凝血透光度差，故凝血处灰度值较大，正常血液处灰度值较小，通过灰度值判断可以判断出像素点属于凝血还是正常血液。

控制器可以基于总点数(即灰度值大于设定值的像素点数量之和)相对观察区域图像的分辨率的比值确定第一凝血值。该第一凝血值可以表示观察区域20中的实际凝血面积。

进一步地，控制器可以基于观察区域图像的分辨率与血液灌流器图像的分辨率的比值确定第二凝血值。该第二凝血值可以表示血液灌流器中总的凝血面积。具体而言，第二凝血值可以由第一凝血值与血液灌流器的体积(或剖面面积)相对观察区域20的体积(或剖面面积)的比值的乘积来确定。

根据一种优选实施方式，控制器可以基于第二凝血值与血液灌流器的剖面面积的比值确定血液灌流器中的凝血比例，即血液凝集块、血液凝集絮状物或血液凝集团等血液聚集物在血液灌流器整个容血腔中的比例。进一步地，血液灌流器中的凝血比例可以表征血液灌流器的凝血等级(或凝血程度)，从而允许控制器基于血液灌流器的凝血比例(或凝血程度)调节血液回路中影响凝血进度的相关设备的工作状态。

根据一种优选实施方式，在利用血液状态监测器获取的血液流动图像来确定血液灌流器的凝血状态之前，通常需要对获取的血液流动图像进行预处理。具体地，对血液流动图像的预处理可以包括图像倾斜校正、灰度化处理及生成图像矩阵。倾斜的图像可以采用霍夫方式进行校正。灰度化处理可以是将彩色图像按照灰度处理公式转换为灰度图像。图像矩阵是将图像中的每个像素点按照设定算法处理为一定区间的数值，从而将图像的像素转换为二维矩阵形式。

作为替代地，除利用图像识别分析血液流动图像来确定血液灌流器的凝血状态之外，也可以通过监测血液灌流器的血流压力变化来完成。也即本发明所述的血液状态监测器也可以包括布置在血液灌流器入口和出口的压力传感器。具体而言，通过记录血液灌流器出、入口处的血液压力变化信息，并通过相应差值计算可以确定血液灌流器中血液流通量变化，从而可以确定血液灌流器凝血状态。可以理解的是，利用压力变化监测管路凝血状态变化的相关方案现有技术已披露众多，为避免篇幅冗长，在此不做赘述。

根据一种优选实施方式，血液灌流器净化系统还可以包括用于夹持血液灌流器的夹持模块，使得血液灌流器可以可旋转地安装在夹持模块的夹持部中。可选地，夹持模块的夹持部可以是现有技术中的机械手臂，其可以通过电机驱动电路实现。特别地，血液灌流器在夹持模块中的可旋转安装能够使血液灌流器具有多个旋转位置，从而允许血液状态监测器在多个不同旋转位置处获取血液灌流器的多个血液流动图像。

根据一种优选实施方式，控制器通信地耦合到血液状态监测器，配置为基于观察区域20中待净化血液的血液流动信息(如血液流动图像)确定血液灌流器的当前凝血状态，并基于当前凝血状态可选择地调节血液回路中的血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和/或加热装置的工作状态。

根据一种优选实施方式，响应于通过上述方式获得的血液灌流器或血液灌流器观察区域20的第一凝血值和/或第二凝血值，控制器基于该第一凝血值和/或第二凝血值动态地调节血液回路中的血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和/或加热装置等影响血液凝结状态的设备的工作状态，以减缓血液回路中的凝血进度，促进血液体外循环流动畅通。具体而言，控制器针对血液泵送装置工作状态的调节可以是调节血液泵送流量、血液泵送时间或其结合。控制器针对抗凝剂泵送装置工作状态的调节可以是调节抗凝剂泵送流量、抗凝剂泵送时间或其结合。控制器针对加热装置工作状态的调节可以是调节加热温度、加热时间或其结合。

作为示例，当第一凝血值和/或第二凝血值大于凝血设定值时，控制器可以执行增大血液泵送装置动力、增加抗凝剂泵送装置输出或提高加热装置的加热温度中的一个或多个动作。

根据一种优选实施方式，控制器针对血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和加热装置中任意一个的调节是彼此关联地来执行的。例如，当血液灌流器或血液灌流器观察区域20的凝血等级(或凝血程度)由第一凝血等级(即大于第一凝血设定值，小于第二凝血设定值)升高至第二凝血等级(即大于第二凝血设定值)时，相比于第一凝血等级下，在增加抗凝剂泵送装置输出的抗凝剂(如肝素、肝素类似物或枸橼酸等)含量时，可适当降低血液泵送装置的泵血速率/流量而非继续增大泵血速度。这是由于泵血速度(或血流量)提高虽能一定程度减缓凝血进度，但也不易过高，否则会引起患者生理不适，同时过高的血液泵送速度容易使抗凝剂与血液中的凝血酶或凝血因子不完全接触而降低抗凝血效果；另外泵血速度也受患者年龄、体重及病症等多因素制约。

特别地，控制器基于血液灌流器或血液灌流器观察区域20的凝血状态(即第一凝血值和/或第二凝血值)针对血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和/或加热装置等影响血液凝结状态的设备的工作状态的控制调节可以来自医护人员的自我设定，或优选来自自定义阈值编程、机器学习的结果。

根据一种优选实施方式，本发明中，控制器针对血液回路中的血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和/或加热装置的工作状态的调节是与患者的凝血类型相关联地来确定的。具体地，基于患者的凝血能力，患者的凝血类型大致可以分为易凝血型和不易凝血型，这两类患者通常会在多次血液净化治疗过程中展现相较明显或稳定的凝血迹象。例如，易凝血类型患者可以表示在某个或某几个治疗周期内，出现凝血的时长或者凝血面积/比例大于设定值。反之，不易凝血类型可以表示在某个或某几个治疗周期内，出现凝血的时长或者凝血面积/比例小于设定值。

特别地，由于血液净化通常是需要不定期且长期保持的医疗任务，因此患者的凝血类型可以由医护人员根据患者的历史血液净化数据来确定。进一步地，患者是否易凝血通常与其各项指标，如年龄、性别、身高、体重、血糖、血脂以及既往病史(如高血压、肿瘤等)等息息相关，因此可以将各类患者的生理指标及其凝血状态指标作为输入集数据导入相应的机器学习模型，并以其中部分数据作为测试集，由此可以训练出相应的用于确定患者的凝血表现的凝血状态评估模型，以便于后期能够迅速获知新进患者可能的凝血表现，从而提前进行血液净化过程中的凝血干预。

作为非限制性实例的说明，当目标患者为易凝血类型时，控制器选择停止血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和/或加热装置之运行，并按照将带有时间戳记录的凝血状态信息与患者编号(如床位号)彼此关联的方式生成相应的警示提醒信号至至少一个可由医护人员携带的处理终端。易凝血患者凝血功能欠佳，继续进行血液净化治疗容易进一步加剧血液回路中的凝血程度，尤其是当泵血流量较高时，因体外凝结的血液较多，导致回流到患者体内的血液量与抽离至体外的血液量相差更大，进而易对患者安全造成威胁。当目标患者为不易凝血类型时，控制器基于患者凝血状态之变化动态地调节血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和加热装置中的至少一个的工作状态，如调节血液泵送装置的血液泵送流量或不同血流量下的泵送时间。

根据一种优选实施方式，本发明中，控制器针对血液回路中的血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和/或加热装置中任意一个的调节优先级是基于患者类型来执行的。具体地，针对不同类型的血液净化患者，应以目标患者的血液净化目的或是该血液净化患者的类型为之确定最佳的凝血状态调节手段。例如，若患者是动静脉内痿患者，则在血液净化过程中，若血液灌流器所表征的凝血等级上升，则控制器优先执行的可以是增加抗凝剂泵送装置之输出，而不是增加血液泵送装置的血流量输出。因为内痿患者对于血流量十分敏感，血流量与内痿患者所能承受极限之间的相关性不易把握，故一旦血流量突然变大可能会使内痿的血管壁塌陷而损伤。或者，若患者是心功能不全患者，由于高流量容易增加心脏负担，则该种患者所能适应的血流量范围相较于其他患者有限，则优先通过调节抗凝剂泵送装置和/或加热装置来改善血液回路中的凝血状态。再或者，若患者是人造血管移植患者，因人造血管管腔大且不易塌陷，具有较强的耐受力，则其相比于普通患者可以适应更高的血流量，因此不仅可以优先执行增加血液泵送装置输出的方式，同时相比其他类型患者，控制器为血液泵送装置所设定的血流量范围可以更大。

血液灌流器通常与血液透析器联用，因此在图1所示的血液灌流器管路示意图中，还可在血液灌流器上游或下游串联血液透析器(图中未示出)。鉴于此，本发明所述的血液状态监测器还可用于获取血液透析器中待净化血液的血液流动信息。

实施例2

本发明另一方面还提供一种血液灌流器凝血状态干预方法，或是基于血液灌流器凝血状态的凝血控制方法，可以利用如实施例1所述的血液灌流器净化系统，该方法可以包括如下步骤：

利用血液状态监测器获取血压灌流器的观察区域20中待净化血液的血液流动信息；

基于血压灌流器的观察区域20中待净化血液的血液流动信息确定血液灌流器的当前凝血状态，并基于当前凝血状态可选择地调节血液回路中的血液泵送状态、抗凝剂泵送状态和/或加热状态。

根据一种优选实施方式，基于当前凝血状态可选择地调节血液回路中的血液泵送状态、抗凝剂泵送状态和/或加热状态可以包括：

基于患者的当前凝血状态按照与患者类型彼此关联的方式调整针对所述血液回路中的血液泵送状态、抗凝剂泵送状态和加热状态中任意一个的调节优先级。例如，当患者是心功能不全患者时，优先通过调节抗凝剂泵送装置和/或加热装置来改善血液回路中的凝血状态。而当患者是人造血管移植患者时，可以优先增加血液泵送装置的泵血流量。

进一步地，可以基于患者的当前凝血状态按照与患者凝血类型彼此关联的方式可择性地执行停止血液回路中的血液泵送、抗凝剂泵送和加热中的任意一个动作，或动态地调节血液回路中的血液泵送、抗凝剂泵送和/或加热之功率和/或时间。例如，当患者为易凝血类型时，停止血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和/或加热装置之运行，并生成相应的警示提醒信号以告知有关人员对当前患者的血液净化过程进行干预。而当患者为不易凝血类型时，可以基于血液净化过程中患者凝血状态之变化动态地调节血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和/或加热装置之输出功率和/或运行时间。

本领域技术人员应理解，只要能够实现本发明的目的，在上述各步骤前后或步骤之间还可包含其他步骤或操作，例如进一步优化和/或改善本发明所述的方法。此外，本发明所述的方法虽被显示和描述为按顺序执行的一系列动作，但是应当理解为该方法不受顺序的限制。例如，一些动作可以以与本文描述的顺序不同的顺序发生。或者，一个动作可以与另一个动作同时发生。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。

Claims (10)

1.一种用于测定凝血状态的血液灌流器净化系统，其特征在于，包括：

血液净化回路，包括连接到患者动脉的动脉侧血液回路和连接到患者静脉的静脉侧血液回路；

血液灌流器，连接到所述动脉侧血液回路和静脉侧血液回路之间，其中，所述血液灌流器包括吸附柱，且所述吸附柱构造有相对设置并允许待净化血液与吸附剂保持接触的至少两个吸附区域(10)和形成在所述至少两个吸附区域(10)之间允许待净化血液独立地流动的观察区域(20)；

血液状态监测器，用于获取所述观察区域(20)中待净化血液的血液流动信息；

控制器，配置为基于所述观察区域(20)中待净化血液的血液流动信息确定血液灌流器的当前凝血状态，并基于所述当前凝血状态可选择地调节所述血液回路中的血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和/或加热装置的工作状态。

2.根据权利要求1所述的血液灌流器净化系统，其特征在于，所述控制器针对所述血液回路中的血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和/或加热装置的工作状态的调节是彼此关联地执行的。

3.根据权利要求1或2所述的血液灌流器净化系统，其特征在于，所述控制器能够基于患者类型来确定所述血液回路中的血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和加热装置中任意一个的调节优先级。

4.根据权利要求1～3任一项所述的血液灌流器净化系统，其特征在于，所述控制器针对所述血液回路中的血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和/或加热装置的工作状态的调节是与患者的凝血类型相关联地来确定的。

5.根据权利要求1～4任一项所述的血液灌流器净化系统，其特征在于，所述控制器针对所述血液回路中的血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和/或加热装置的工作状态的调节是与患者的凝血类型相关联地来确定的包括：

若目标患者为易凝血类型，所述控制器停止血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和/或加热装置之运行，并按照将带有时间戳记录的凝血状态信息与患者编号彼此关联的方式生成警示提醒信号至至少一个处理终端；

若目标患者为不易凝血类型，则控制器基于所述凝血状态信息动态地调节所述血液泵送装置、抗凝剂泵送装置和/或加热装置之输出功率和/或输出时间。

6.根据权利要求1～5任一项所述的血液灌流器净化系统，其特征在于，所述血液状态监测器配置为获取所述观察区域(20)的血液流动图像，使得所述控制器能够基于所述血液流动图像确定所述血液灌流器的凝血等级。

7.根据权利要求1～6任一项所述的血液灌流器净化系统，其特征在于，还包括用于夹持所述血液灌流器的夹持模块，所述血液灌流器可旋转地安装在所述夹持模块，以允许所述血液状态监测器获取血液灌流器在多个旋转位置处的血液流动图像。

8.一种基于血液灌流器凝血状态的控制方法，其特征在于，包括：

提供连接到患者动脉的动脉侧血液回路和连接到患者静脉的静脉侧血液回路；

提供连接到动脉侧血液回路和静脉侧血液回路之间的血液灌流器，其中，所述血液灌流器包括吸附柱，且所述吸附柱构造有相对设置并允许待净化血液与吸附剂保持接触的至少两个吸附区域(10)和形成在所述至少两个吸附区域(10)之间允许待净化血液独立地流动的观察区域(20)；

获取所述观察区域(20)中待净化血液的血液流动信息；

基于所述观察区域(20)中待净化血液的血液流动信息确定血液灌流器的当前凝血状态，并基于所述当前凝血状态可选择地调节所述血液回路中的血液泵送状态、抗凝剂泵送状态和/或加热状态。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述基于所述当前凝血状态可选择地调节所述血液回路中的血液泵送状态、抗凝剂泵送状态和/或加热状态包括：

基于患者的当前凝血状态按照与患者类型彼此关联的方式调整针对所述血液回路中的血液泵送状态、抗凝剂泵送状态和加热状态中任意一个的调节优先级；

和/或基于患者的当前凝血状态按照与患者凝血类型彼此关联的方式可择性地执行停止所述血液回路中的血液泵送、抗凝剂泵送和加热中的任意一个动作，或动态地调节所述血液回路中的血液泵送、抗凝剂泵送和/或加热之功率和/或时间。

10.根据权利要求8或9所述的控制方法，其特征在于，所述基于所述观察区域(20)中待净化血液的血液流动信息确定血液灌流器的当前凝血状态包括：

遍历所述血液灌流器的观察区域(20)的血液流动图像中每个像素点的灰度值；

记录所述血液流动图像中灰度值大于设定值的像素点总数；

基于像素点总数相对所述观察区域(20)的血液流动图像的分辨率的比值确定表示血液灌流器的当前凝血状态的第一凝血值。