CN1324255A

CN1324255A - 测量通道流量的方法和装置

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Publication number: CN1324255A
Application number: CN99812502A
Authority: CN
Inventors: 简·斯滕比; 加里·米斯金; 佩里·阿斯布林克; 埃迪·尼尔森
Original assignee: Gambro AB
Current assignee: Gambro Lundia AB
Priority date: 1998-10-23
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2001-11-28
Anticipated expiration: 2019-10-22
Also published as: KR100591574B1; WO2000024440A1; CA2345965A1; CA2345965C; JP2002528181A; HK1040203A1; EP2198900A2; EP2198900A3; EP1124599B1; AU759593B2; JP5275170B2; EP1124599A1; CN1204930C; JP4394288B2; EP2198900B1; NZ510869A; JP2009268922A; KR20010083917A; AU1429900A

Abstract

一种测量通道流量的方法和装置。动脉针把血液从所述通道引到包括透析器在内的体外循环系统,静脉针使上述血液流回到所述通道处。血液在透析器的膜的一侧沿该膜流过,透析液在该膜的另一侧沿该膜流过。在所述针在通常位置和反转位置时测量从透析器流出的透析液中尿素的浓度(Cd norm和Cd rev)。动脉针前的通道流量根据下列公式计算:Cdnorm/Cd rev=1+Keff/Qa式中的Keff是透析器的有效清除率,Qa是通道流速。

Description

测量通道流量的方法和装置

本发明涉及测量血液通道内血流量的方法和装置。血液经针或导管从哺乳动物体内通过一条血液通道引到体外血液循环系统。

引出血液进行体外循环的治疗方法有若干种。这些治疗方法包括：例如，血液透析，血液过滤，血液透析过滤，血浆去除，血液成分分离，血液氧合，等等。血液一般从血管的某一通道处引出并回到同一血管或身体的另一位置。

在作血液透析及类似的治疗时，一般以外科的办法做一个瘘管性的通道。血针插于瘘管区。血液经动脉针从瘘管引出并经静脉针回到瘘管。

做出能提供高的血流量并能使用数年以至几十年的长期性通道的一般方法是准备一个动脉-静脉瘘管。此瘘管用前臂的桡动脉和头静脉吻合而成。瘘管的静脉支在若干月内变厚，可以反复插入透析针。

动脉-静脉瘘管的一个变型是动静脉间移植物，其中吻合的是，例如，腕部桡动脉与贵要静脉。这种吻合是用自体隐静脉或聚四氟乙烯制造的管状移植物实现的。所述针插在所述移植物内。

做血流通道的第三种方法是使用硅双腔导管以外科方法植入一根大静脉内。

在特殊情况下，还会见到使用像包括连接于标准聚四氟乙烯移植物的T形管的无针动静脉移植物之类的其他方法。所述T形管植于皮肤内。血管通道以拧松塑料塞或以针刺所述T形管的隔膜的方法取得。其他方法也是众所周知的。

在血液透析过程中，血液流量最好稳定地保持在150-500毫升/分或更高，引血处必须作好提供此种血流量的准备。动静脉瘘管内的血流量通常为800毫升/分或更高，才可以提供理想范围内的血流量。

如果血液没有足够的向前的流量，体外循环系统的血泵会吸入一些经静脉针进入瘘管的已经处理过的血液，即所谓的通道或瘘管再循环，导致治疗效果不佳。

动静脉瘘血流不佳最普遍的原因是多次静脉穿刺而纤维化引起的静脉支部分堵塞。此外，(静脉支)狭窄还引起通道血流量下降。

通道血流有问题时，据发现，通道流量往往会呈现一个很长的平稳时期，在此时期内通道流量减少但还足够，接着是短短几周时间的通道血流量明显减少，导致再循环和最终的通道失效。在连续的治疗期间不断监视通道血流的演变，可以发现即将出现的通道血流问题。

已经提出了若干种监视再循环和通道血流量的方法。其中有许多方法包含在血液内注射标志物质，从而发现再循环。这些方法通常包括测定体外血液循环的某种特性。这些方法的例子在美国专利5,685,989号、5,595,182号、5,453,576号、5,510,716号、5,510,717号、5,312,550号等中可以找到。

这些方法都有缺点，即不能发现何时有通道血流量减少到可能发生再循环的危险，只能发现再循环占了优势。另外，必须注射某种物质也是一种不足。

能显现通过动静脉移植物内血流图象的非侵入技术是彩色多普勒超声。然而，它需要昂贵的装置。

测量通道血流量需要体外循环的血液反向流动。用于这种反向流动的阀门，尤其在5605630号和5894011号美国专利中有说明。然而，这种阀门的结构包含闭塞端，血液在此闭塞端内可能停留很长时间，处于静止状态，可能凝结，这是一个缺点。

本发明的一个目的是提供一种不影响血液且不向血液注射某种物质而能测量通道血流量的方法和装置。

本发明的另一目的提供一种不测量体外血液循环系统内的、通道内的或血管内的血而能测出通道血流量的方法和装置。

按照本发明，流经通道的血流需要倒流。因此，本发明的再一目的是提供一种反转血流的阀门。

本发明还有一个目的是提供一种决定何时血流量小到具有发生再循环的危险的方法。

这些目的是以一种计算液流通道内的液流速度Qa的方法和装置达到的。这种方法和装置包括在一个引出处把第一液流从所述通道引到包含具有半透膜的透析器的外部液流循环系统，所述第一液流在所述膜的一侧并沿该膜通过，而透析液则从所述膜的另一侧流出，在所述引液处下游的回流处使所述第一液流从所述外部液流循环系统回流到所述通道，测量第一变量，该变量与从透析器流出的所述透析液中的某种物质的浓度(Cd norm)基本成正比，颠倒引液处与回流处的位置并测量第二变量，该变量与颠倒位置所述透析液内的所述物质的浓度(Cd rev)基本成正比，用测得的所述浓度计算所述液流通道内的液体流量Qa。

计算所述液流通道内的液流速度的优选方法是计算第一变量与第二变量之比并使用Cd norm/Cd rev=1+K/Qa这个公式。在公式中，Cdnorm和Cd rev分别是与在通常位置和颠倒位置透析液内的所述物质的浓度成正比的变量，K是透析器清除率，Qa是通道流速。

血流通道可以是哺乳动物为了获得通到血管的通道，例如，动静脉分路或瘘管性质的血液透析通道。在后一种情况下，透析器清除率K为透析器有效清除率Keff所取代，Keff是考虑心肺再循环并在通常位置求出的。

所述物质最好从下列诸物质中挑选：尿素、肌酸酐、维生素B12、β2微球蛋白和葡萄糖；或者是用传导率测定从下列离子中挑选的一种：Na⁺、Cl^-、K⁺、Mg⁺⁺、Ca⁺⁺、HCO₃ ^-、乙酸根离子、上述离子的任何结合；如果可应用，测量所述浓度是测量透析器出口和入口之间的浓度差。

可以测量所述物质的实际浓度。可是，需要的只是在通常位置和反转位置浓度之间的比，可以测量与所述物质浓度成比例的值，根据这个道理可以用所述值代替所述浓度。所述特性可以是体外循环系统中透析器之前或之后所述物质的血液浓度。另外，如下面要详细说明的那样，可以使用相对整体效率K_wh/V。

有效清除率Keff可用公式Keff=Qd*Cd/Cs求得。公式中的Qd是透析液从透析器流出的流量，Cd是所述物质在透析液中的浓度，Cs是所述物质在系统静脉血中的浓度。

测量所述物质在系统静脉血中浓度Cs的方法包括以下步骤：使外部循环系统内的血流停止一段足以让心肺循环平衡的时间；以低速启动外部循环系统内的血流使动脉管线在测量前充满新鲜血液；测量透析液在低流速或隔离超滤情况下所述物质在透析液中的均匀浓度。在治疗之初优选地测量有效清除率。

所述物质在系统静脉血中的浓度Cs可以用以下方法估量：计算尿素在患者体内的整体质量Murea，估计或测量尿素在患者体内的分布量V；用尿素分布量除尿素的整体质量的办法估量所述物质在血液中的浓度Cs。这样，就得出了尿素在整个身体内的平均浓度。然而，所述尿素在整个身体内的平均浓度除了在治疗之初以外都略高于系统血液内的尿素浓度。因此，这一计算最好做到或推断到治疗开始时。

可以判别是否发生了通道或瘘管再循环。判别的方法可能是：改变血液流速Qb；监视从透析器流出的透析液内的所述物质的浓度；用把所述浓度改变与血液流速的所述改变联系起来的办法探测通常位置上可能发生的瘘管再循环。

优选办法是降低血液流速并监视尿素浓度的相应降低，没有这种降低表示有瘘管再循环。

参照附图对本发明具体实施例在下面所作的详细说明，显示本发明的其他目的、优点和特征，附图中：

图1是带有动静脉瘘管的患者前臂的部分示意图；

图2是体外透析循环系统示意图；

图3是患者体内的和所附体外血液循环系统内的血流循环示意图；

图4是一幅与图3类似的示意图，但体外循环系统却在逆向的位置；

图5是包括换向阀的血流循环系统的示意图；

图6是透析液尿素浓度与时间相对应的图表，其中包括按照本发明的逆向血流通道的一部分；

图7是类似于图5的包含一个换向阀装置的血流循环系统示意图；

图8是类似于图7的血流循环系统示意图，示出所述阀装置位于停止位置；

图9是类似于图7的血流循环系统示意图，示出所述阀装置位于逆向位置；

图10是类似于图5的示意图，所述泵换了位置；

图11是显示以相对整体效率计算出的结果的图表；

图12是用于图5和图7到图10各图内的示意图的阀壳横断面视图；

图13是用于插入图12的阀壳内的阀门件底视图；

图14是图12的阀壳的部分示意平面图。

为了说明起见，通道处是可以触及管中的流体并引出及/或返回所述管的地方。所述管可以是哺乳动物的血管或者液体在其内流动的其他管子。通道流量是紧靠通道处或引液位置上游方向的所述管或血管内液体的流量。

图1显示的是患者的前臂1。前臂1包括动脉2和静脉3，在本例中，动脉2是桡动脉，静脉3是头静脉。开口是以外科方法在动脉2和静脉3上产生的，两个开口吻合形成瘘管4，动脉血流在瘘管内交叉循环到静脉。因为有了所述瘘管，经过所述动、静脉的血流量增加，所述静脉在开口吻合的下流方向形成一个增厚区。几个月后瘘管成熟，所述静脉更厚了，可以反复针刺。这个增厚的静脉区域通常就叫做瘘管。

动脉针5置于瘘管内，在靠近所述吻合的开口的扩大静脉中，静脉针置于所述动脉针的下游方向，通常在其下游方向至少5厘米处。

如图2所示，针5和针6连接于管系统7，形成一个包括血泵8在内的例如透析循环系统这样的体外循环系统。所述血泵推动血液从所述血管经所述动脉针、体外循环系统、静脉针再回到所述血管。

图2所示的体外血液循环系统7还包括动脉夹9和静脉夹10，用于万一发生错误把患者跟体外循环系统分隔开。

泵8的下游是一个透析器11，包括由半透膜14分隔开的血液室12和透析液室13。透析器的下游是滴液室15，它把空气跟其中的血液隔开。

血液从动脉针出来经过动脉夹9流到血泵8。所述血泵驱动血液经过透析器11，再经过滴液室15和静脉夹10，通过静脉针回到患者。所述滴液室可以包含一个空气探测器，用于一旦从所述滴液室流出的血液含有空气或气泡就引发一警报装置。所述血液循环系统还可以包括诸如压力传感器等等之类的部件。

透析器11的透析液室14有经第一泵16来的透析液和一种或多种离子浓缩物，第一泵16从纯净水源，通常是反渗透水，获取透析液，显示的计量泵17和18用于计量所述浓缩物。透析液的准备是普通的，这里不再说明。

血液和透析液之间的物质交换在透析器内通过半透膜进行。尿素通过半透膜从血液里显著地进入膜另一侧的透析液。这种物质交换利用浓度梯度影响下的渗滤即所谓的血液渗析法和/或由于液流从血液到透析液的流通而产生的对流即所谓的超滤法进行，超滤是血液透析滤过或血液滤过的重要特征。

从透析器的透析液室14流出一种叫做透析液的液体，此液体用第二泵19驱动经尿素监视器20排出。所述尿素监视器不断地测量来自透析器的透析液内的尿素浓度，以便在透析治疗过程中绘出透析液尿素浓度曲线。这种尿素浓度曲线可以有若干用途：例如，如WO9855166号专利申请所说明的求出总的尿素质量；预先决定整体透析量Kt/V，如上述专利申请所说明的。WO9855166的内容引入本说明作为参考。

正如上面说明的，本发明提供了一种使用尿素监视器和透析循环系统(如图2所示)非侵入地测量在动脉针前瘘管内通道流量的方法。通过在正常透析过程中测量透析尿素浓度，然后转换两根针的位置，再测量针转换后位置的透析尿素浓度就可以不在血液或透析液中加入任何物质而计算出血流通道内的血流量。

图3显示的是患者血管循环系统和按照图2的部分透析循环系统的简化示意图。患者血液循环系统包括心脏，其右心腔用上泵21表示，左心腔用下泵22表示。肺23位于上、下泵之间。血液从左心腔泵22流出后分为两个分支：第一分支24流向所述通道25，一般在患者的左前臂；第二分支26流向身体的其余部分，诸如脏器、其他上下肢、头等等，用方块27表示。从身体、从脏器等等，即从方块27回流的血液与从所述通道回流的血液汇合，进入右心腔泵21。

心脏输出流量规定为Qco，把通道的流量规定为Qa，这就是说Qco-Qa进入方块27。在与从所述通道回流的血液混合前，从方块27回流的血液，即系统静脉血液具有尿素浓度Cs。离开左心腔泵22的血液具有尿素浓度Ca，这一浓度与流到所述通道25以及流到方块27的尿素浓度相等。

要测量所述通道的流速，必须使通过动脉针和静脉针的血流逆向。达到这一目的的一种方法是以手工方法转换动、静脉针的位置。

另一种方法是使用图5显示的进行类似操作的阀门28。动脉针5连接于所述阀门的动脉输入管线29，静脉针连接于所述阀门的静脉输入管线30。血泵8连接于所述阀门的第一输出管线31，从透析器11回流的血液连接于所述阀门的第二输出管线32。

所述阀门包括一个阀壳和一个可以转动的阀门件33，所述阀门件可以从附图所示的通常位置转动到与通常位置相对为90度的反转位置。

在图5所示的通常位置，动脉针5连接于血泵8，静脉针6经滴液室连接于透析器的输出端，见图2。在反转位置，如需要的那样，动脉针5连接于透析器的输出端，静脉针连接于血液泵8。

在图7、图8和图9中显示了的阀门结构的一个变型。在图7的实施例中，动脉管线29连接于扩大的开口29a，静脉输出管线30连接于扩大的开口30a，这两个开口安排在阀壳28a内沿径向互相相反的方向上。两个扩大的开口31a和32a配置于阀壳28a内沿径向互相相反的方向上，与扩大的开口29a和30a的方向相对说来转动了90度。可以转动的阀门件33a置于如图7所示的通常位置，把阀室平分为两个半圆部分。所述阀门件的宽小于扩大的开口的周长。所述阀门件可以转动90度到达图9显示的相反位置，在此位置上通过动脉针和静脉针的血流方向反转了。

阀门件33a在从通常位置转动到相反位置的过程中经过图8显示的静止位置。因为所述阀门件的宽小于扩大的开口的周长，所述阀门件在此位置上时，所有四个开口互相连接。利用这一静止位置可以避免伤害血细胞。这种伤害可能在通到血液泵的输入管线31或从透析器向外的输出管线完全关闭情况下发生的血液高的切剪应力而引起。利用这一静止位置还获得了另一优点，这就是血针不暴露于流量迅速变化中，在某些情况下这种流量的迅速变化会导致针变位。所述阀门件从通常位置移到静止位置时，通过针的流量从例如250毫升/分的通常流量变到基本为零流量。可以把所述阀门件置于静止位置数秒钟。然后把所述阀门件转到相反位置，通过针的流量从基本为零流量变到负250毫升/分。这样，正向流动和反向流动之间的变换就更缓和了。

应该注意，所述开口和所述阀门件位置可以是不同的，使所述转动可能小于或大于90度。此外，也不必为了达到要求的操作而使开口沿径向安排。而且，所述扩大的开口与管线的尺寸不成比例，但这些扩大的开口的直径正如下面显得更为清楚的那样最好与所述管的内径相同。

应该注意，所述阀门的结构要尽量做到没有闭合端，因为在闭合端里血液会静止不动而凝结。从附图中可以了解所述阀门在阀体的任何位置都没有闭合端结构。

此外，在图10中还显示了另一个具有一个阀门的示意图。图10与图5的不同之处只在于泵8a的位置，在按照图10的实施例中泵8a位于动脉针5与阀门28之间。这样，与按照图5的实施例相比，通过阀体33的压力就小一些。动作也有些不同。使血泵停止工作，并把所述阀门置于反转位置。最后启动所述泵，利用泵的逆向旋转，向相反方向泵血液。

为了确定在阀门的各位置上都没有空气进入患者体内，最好在紧靠动脉针和静脉针前面的地方各增加空气探测器34和35，或者至少在动脉针之前增加一个空气探测器。如果空气探测器探测出在回到血管的血液中气泡就引发警报。在通常情况下，滴液室内的空气探测器，可达到这一目的。

在图12、13和14中说明了用于本发明的阀门具体结构。所述阀门包括一个具有两个输入连接器和两个输出连接器的阀壳36。所有四个连接器都向阀室41内开口，这四个开口设成互相隔开90度。

如图14所示，所述阀门包括一个与动脉针5连接的血液输入连接器37和一个与静脉针6连接的血液输出连接器38。连接器部分制成凸形的路厄连接器与端部有凹形的路厄连接器的挠性管连接。

此外，所述阀门还包括一个连接到血液泵8的循环输出连接器39和一个连接到透析器输出端的循环输入连接器40。这两个连接器39和40制成凹形的路厄连接器以便与循环系统的凸形的阳路厄连接器配合。

圆管形阀室41，如图12所示的那样，底部是关闭的。阀门件42可以从其顶部引入圆筒形阀室。如图13中所示的那样，阀门件42包括一个阀隔板43。

所述阀门件还包括一个操作翼片44，用它可以使阀门件在通常位置(在图14中，在此位置的阀隔板43以虚线示出)和相反位置之间转动90度。这种转动为阀门件42的肩部45与阀壳的槽46相配合所限制。肩部45有一个突出部46a，分别与通常位置和相反位置的凹口47、48配合，把阀门件保持于这两个位置。为了限定于静止位置，槽46还可以有第三个凹口(图中未显示)。第三凹口置于凹口47和48的中间。

所述阀门件和阀壳均设有适当的密封以保证安全工作。从上述说明可以明显看出所述阀门的工作。

对从已知的透析器清除率K、通道血流量Qa和身体回流来的系统静脉血中的血脲浓度Cs得出的透析液尿素理论浓度进行的研究发现对于计算通道流量需要把心肺再循环考虑在内的有效尿素清除率Keff。所述有效清除率可以，例如，按照EP658352的说明测量，该文件的内容引入本申请作参考。

或者，所述有效清除率也可以用同时例如用血样对系统静脉血脲浓度Cs和透析液的尿素浓度Cd进行的测量进行计算。

系统血脲浓度Cs的测量可以用所谓的止流-慢流法，此法就是使血液基本停止流动几分钟让心肺再循环平衡，然后在取血样前缓慢转动泵以新鲜血液充满动脉管线。这样取得的血样内的尿素浓度与从身体回到心脏的系统静脉血内的尿素浓度Cs相等。

替代取血样的一种方法是使半透膜另一边的透析液停止流动并让缓慢流动的血液与半透膜另一边的透析液取得平衡，然后测量透析液的尿素浓度，求得系统静脉血脲浓度Cs。

WO9929355说明了又一种取得有效清除率的方法。按照WO9929355中说明的发明，系统血脲浓度Cs，是在治疗之前或治疗开始时，例如用止流-慢流法以血样或上述同等方法测量。从连接于透析器输出管线的尿素监视器取得透析液有效尿素浓度Cd后，用已取得的透析液尿素曲线推断出治疗开始时的初始透析液尿素浓度C_dinit。

再一种求系统血脲浓度Cs的方法是计算整个身体内的尿素质量M_wh并推断治疗开始的尿素质量。整体尿素质量M_wh除以分布量V就可以得出治疗开始时的系统血脲浓度Cs。

透析液尿素浓度Cd除以系统血脲浓度Cs再乘透析液流量Qd得到有效清除率Keff。在治疗开始时测量有效清除率Keff是有利的。

另外，在本发明的方法中，动脉针和静脉针内的血流是逆向的。参看图3和图4，两根针在通常位置和在相反位置这两种情况下的透析液尿素浓度可用如下方法计算。

假设管线反向时从身体回流来的静脉血液的血脲浓度Cs不变并假设透析器清除率K也是不变的。为了简便起见假设超滤作用为零，但是用非零值的超滤作用UF也是可能的。

使用以下符号：

Qco -- 心输出量

Qa -- 通道流量

Qb -- 体外循环血流量

Qd -- 透析液流量

K -- 透析器清除率

Keff -- 透析器有效清除率

Cs -- 从身体回流来的静脉血内的血脲浓度

Ca -- 通道内的血脲浓度

Cb -- 透析器入口的血脲浓度

Cd -- 透析液尿素浓度

Cd norm-- 正常的管线的透析液尿素浓度

Cd rev -- 反转管线的透析液尿素浓度

清除率的定义是：

K=清除的尿素/Cb=Qd*Cd/Cb (1)

首先考虑Qa＞Qb和两根针位于通常位置的情况。在这种情况下Cb=Ca。

从血液里清除的量一定等于出现于透析液中的量，因而

K*Ca=Qd*Cd (2)

参看图3，静脉回流血与来自通道的血混合时在V点的尿素质量平衡会做到：

Ca*Qco=Cs*(Qco-Qa)+Ca*(Qa-K) (3)因而，得到Ca和Cs之间的关系。

合并公式2和3得到：

Cd=(K/Qd)*Cs/[1+K/(Qco-Qa)] (4)

有效清除率Keff的定义意味着Cs应取代通常用于透析器清除率中的Cb用于分母中，这就是说：

Keff=K*(Cb/Cs)=K/[1+K/(Qco-Qa)] (5)

参看图4，如果现在转到管线反转的情况，仍然会是从血液中清除的一定会进入透析液中，因而在这种情况下，

K*Cb=Qd*Cd (6)

在两根针之间的瘘管中的流量会是Qa+Qb，因而可以从透析过的血液再进入所述通道的P点的尿素质量平衡计算透析器入口的血脲浓度：

Cb*(Qb-K)+Ca*Qa=Cb*(Qb+Qa) (7)

静脉回流血与通道内透析过的回流血相遇的Q点的质量也平衡：

Ca*Qco=Cs*(Qco-Qa)+Cb*Qa (8)

消去Ca和Cb得出

Cd=(K/Qd)*Cs/[1+(Qco/Qa)*K/(Qco-Qa)] (9)

因为在两种情况下Cs、K和Qd不变，所以可得到透析液尿素浓度的比率：

Cd norm/Cd rev=1+(K/Qa)/[1+K/(Qco-Qa)]

=1+Keff/Qa (10)

参看显示通常的血液透析治疗中的透析液尿素浓度Cd的图6，实际上，用一根与管线变换前后透析液尿素曲线配合的曲线，从相应侧外推到切换的时间，可以很好地从相应的侧找到透析液尿素的这两个浓度。

动、静脉针倒换位置在约10分钟时间内，如图6中用一个环标记。在允许尿素监视器精确测量的初期过去之后，倒转管线的尿素浓度大约是原先尿素浓度的0.8倍，这就是说Cd norm/Cd rev=1.25。因此，如果Keff为200毫升/分，按照两根针在通常位置测量或按照上面所说的估计，通道流量为800毫升/分。

有效清除率也可以根据例如从透析器数据表上的血流量、透析器流量和透析器特征粗略估计而获得。

在本说明书中，使用三种不同的清除率，即，透析器清除率、有效清除率和整体清除率。如果在某一血液流速和透析液流速时透析器清除率为250毫升/分，有效清除率通常会低5-10％，例如，为230毫升/分。整体清除率还要再低5-15％，例如，为200毫升/分。透析器清除率是直接在透析器上测出的清除率。有效清除率是考虑了心肺再循环的清除率。最后，整体清除率是进一步把体内其他膜对身体任何部分的尿素流到透析液的阻碍考虑在内的有效清除率。WO9855166对整体清除率的概念作了说明，其内容引用于此供参考。

公式中使用的有效清除率也可以从按照上面提到的EP685352的说明的方法用在通常位置的针测量出来。这可作为有效血浆水尿素清除率的量度，该值以后必须换算为整体血液清除率。EP658352的方法基本包括透析器上游方向透析液的传导率增加例如10％，然后回到原来的值。测量透析器输出侧的结果，得到透析器的有效清除率Keff。

另外，有效清除率可以根据公式Keff=Qd*Cd/Cs计算。系统静脉尿素浓度可以在测量透析器尿素浓度的同时测量或用以上述各种方法测量。

另一种方法是使用按照上面提到的WO9855166的方法获得的总体尿素质量Murea的值。用沃森的公式或其他任何方法获得尿素分布量V，则静脉尿素浓度大致是：

Cs=Murea/V (11)

在WO9855166中，获得了透析过程的相对整体效率K_wb/V。注意，使用了整体清除率，以下标wb标记。按照所述WO9855166，根据下面的公式尿素浓度与相对整体效率成正比：

K_wb/V=(Qd*Cd)/m (12)

从而，如果在上面的公式(10)中不使用Cd而使用(K_wb/V)，如果假定m是不变的，即测量必须外推到同一时刻可以得到类似的结果：

(K_wb/V)norm/(K_wb/V)rev=1+Keff/Qa (13)

正如WO9855166所提到的那样，相对整体效率只能用透析液尿素的测量结果计算。因为我们感兴趣的只是在通常位置与反向位置时(的值)之比，所以并不需要计算实际的K_wh。

图11显示的是一幅相对整体效率K/V(每分钟)的曲线图。反转管线的时间显示于环内。其余的一切方面，讨论与上面的相同。

上面的计算假设体外血液流量Qb不超过通道流量Qa。如果情况是这样，就会有通道再循环，并且当两根针在通常位置时通道内的液流是逆向的。两根针在反转的位置的透析液尿素浓度的计算不变，但必须修正针在通常位置的量。相应于上面那些的计算显示上述针在通常位置与相反位置的透析液尿素浓度之比会是：

Cd norm/Cd rev=1+Keff/Qb (14)

上面公式中的Keff是包括再循环效果在内的有效清除率，也就是说针在通常位置。

唯一不同的是现在计算出的是体外血流量Qb而不是通道流量。此血流量是已知的，所以实际上这就是说结果是通道流量Qa接近血液流量Qb时，应该怀疑发生了再循环，这总是意味着必须改善通道了。

Keff/Qb是一个小于1的数，例如，通常为0.6-0.9。Keff/Qa应该还要小得多，例如，为0.1-0.4。因此，当Cd norm/Cd rev接近于或小于预定数值时，例如，1.2或1.5，应该进一步计算以决定是否存在通道再循环。

有一种简单的方法，就是把血流量Qb减少一些。如果随后透析液浓度降低，就意味着不存在通道或瘘管再循环，至少是在低血流量情况下如此。

在有超滤的情况下也可以进行以上的计算。然而，在测量间隔期内把超滤减少到零是一个简单的办法。而且，超滤引起的误差很小，可以忽略。

测量应在一个时间间隔内进行，该时间间隔大大超过30秒，使得心肺再循环发生了。为了取得有效结果，在针位于反转位置时的测量时间可达5分钟，而针在正确位置的测量可以是5分钟或者在治疗期间不断进行。

这种方法也可以应用到包括在透析器之前或之后把透析溶液注入血液中的所谓血液滤过和血液透析滤过的治疗方法。其结果与上面给出的相同。

如果通道是静脉导管，那么就没有心肺再循环，计算也就更简单。除了有效清除率Keff为透析器清除率K所取代外，结果是一样的，因为系统静脉尿素浓度Cs变得与透析器入口尿素浓度Cb一样了。

应该注意的是计算中的所有流量、清除率和尿素浓度都与整个血液有关。根据蛋白浓度血浆的含水量，约为93％，红细胞的大约72％是水。血水量随血细胞比容而定，比总血量低10-13％，(参看例如，约翰·T·多吉德斯和托德·S·英1994年所著的《透析手册》第二版第18页)。

按照EP658352取得的有效尿素清除率与血水(量)有关，因此在用于本说明书的各公式前必须增加10-13％。从实验室取得的血脲浓度一般与血浆有关，因此为了与整个血液相关必须减少大约7％。

另一方面，所有尿素浓度、流量和清除率在使用上都与血水有关。有效清除率在使用中不变，但是计算出的通道流量会与血水有关，并且为了与整个血液相关必须增加10-13％。

本发明参照在人体的使用及把尿素用作测量通道流量的标志作了上述说明。可是，其他任何在血中存在并能在透析器的透析液一侧测量的物质，诸如肌酸酐、维生素B12、β2微球蛋白、氯化钠或这些离子的组合，都可以根据本发明加以利用。另一个办法是测量传导率。

还可以测量与浓度成比例的某一特性，因为这种特性是包含于上述公式的比值。因此，可以通过测量含尿素的液体流过脲酶柱后传导率的差来测量尿素浓度，这种传导率差可以直接用来取代公式中的浓度值。

测量上面提到的任何物质浓度的其他间接方法，只要是在透析器的透析液一侧测量，都可使用。另一办法是以任何已知方法在透析器之前或之后测量血脲浓度，因为此浓度与公式中的浓度成比例。

业已就涉及在人体中使用的问题对本发明作了以上说明，然而，本发明也可以使用于液体流经的并引出其一部分作透析的任何管系统，例如，使用于啤酒和葡萄酒生产。

Claims

1．一种计算液流通道内液体流量Qa的方法，它包括：

把第一液流在引出处从所述通道引到包括具有半透膜的透析器在内的外部循环系统，所述第一液流沿所述膜的一侧流过而透析液则从该膜的另一侧流出，和在所述引出处下游的一回流位置的把所述第一液流从外部循环系统返回到所述通道；

测量与从透析器流出的所述透析液中某一物质浓度(Cd norm)基本成正比的第一变量；

颠倒引液处与回流处的位置并测量与在逆向位置所述透析液内所述物质的浓度(Cd rev)基本成正比的第二变量；

用测量的所述浓度计算所述液流通道内的液体流量(Qa)。

2．按照权利要求1的方法，其特征在于，计算所述液流通道内的液流速度是用Cd norm/Cd rev=1+K/Qa这个公式进行，公式中，Cd norm和Cd rev分别是与在通常位置和逆向位置透析液内所述物质浓度基本成正比的值，K是透析器的清除率，Qa是所述通道的流速。

3．按照权利要求2的方法，其特征在于，所述液流通道是在哺乳动物中通到血管的血流通道。

4．按照权利要求3的方法，其特征在于：所述液流通道是动静脉导管或瘘管性质的血液透析通道；透析器清除率K为考虑心肺再循环的并在通常位置求得的透析器有效清除率Keff所取代。

5．按照前述权利要求中任一项的方法，其特征在于所述物质是从下列诸物质中挑选的：尿素、肌酸酐、维生素B12、β2微球蛋白和葡萄糖。

6．按照前述权利要求中任一项的方法，其特征在于：所述物质是用传导率测定从下列离子中挑选的一种：Na⁺、Cl^-、K⁺、Mg⁺⁺、Ca⁺⁺、HCO₃ ^-、乙酸根离子、上述离子的任何结合；所述浓度是测定的透析器出口浓度和入口浓度之间的差。

7．按照权利要求5或6的方法，其特征在于所述测量步骤是测量与所述物质浓度成比例的特性，这样，所述特性就取代了所述浓度。

8．按照权利要求7的方法，其特征在于所述特性是下述两种中的任一种：所述物质在外部循环系统中的血浓度；相对整体效率K_wh/V。

9．按照权利要求3到8中任一项的方法，其特征在于所述Keff是用公式Keff=Qd*Cd/Cs求出的，公式中，Qd是从透析器流出的透析液的流量，Cd是所述物质在所述透析液中的浓度，Cs是所述物质在系统静脉血中的浓度。

10．按照权利要求9的方法，其特征在于所述物质在系统静脉血中的浓度Cs是以下述步骤测量的：

使外部循环系统内的血流停止一段足以平衡心肺循环的时间；

以低速启动外部循环系统内的血流使动脉管线在测量前充满新鲜血液；

测量透析液在低流量或隔离超滤情况下所述物质在透析液中的均匀浓度。

11．按照权利要求9的方法，其特征在于所述物质在系统静脉血中的浓度Cs用以下方法估量：

计算尿素在患者体内的整体质量Murea；

估计或测量尿素在患者体内的分布量V；

用尿素分布量除尿素的整体质量的办法计算所述物质在血液中的浓度Cs。

12．按照前述权利要求中任一项的方法，其特征在于它还包括：

改变血液流量Qb；

监视所述物质在从透析器流出的透析液中的浓度；

用把所述浓度改变与血液流量的所述改变联系起来的办法探测通常位置上可能发生的瘘管再循环。

13．按照权利要求12的方法，其特征在于降低血液流速并监视尿素浓度的相应下降，没有这种下降表示有瘘管再循环。

14．一种计算液流通道内液体流量Qa的装置，它包括：

在引液处把第一液流从所述通道引到外部循环系统的引液装置，此装置包含一个具有半透膜的透析器，所述第一液流沿所述膜一侧流过而透析液则从其另一侧流出；

使所述第一液流在所述引液处下游的回流处回流到所述通道的回流装置；

测量第一变量的测量装置，此变量与从透析器流出的所述透析液内某一物质的浓度(Cd norm)基本成正比；

为了测量第二变量而把引液处与回流处反转过来的反转装置，第二变量与在反转位置所述物质在所述透析液中的浓度(Cd rev)基本成正比；

用测出的所述浓度计算所述液流通道内液流速度Qa的计算装置。

15．按照权利要求14的装置，其特征在于所述计算装置计算所述液流通道内液流速度，使用Cd norm/Cd rev=1+K/Qa这一公式，公式中，Cd norm和Cd rev分别是与在通常位置和逆向位置透析液内的所述物质的浓度成正比的变量，K是透析器清除率，Qa是通道流速。

16．按照权利要求14或15的装置，其特征在于所述液流通道是哺乳动物的通到体内血管的血流通道。

17．按照权利要求16的装置，其特征在于：所述液流通道是动静脉导管或瘘管性质的血液透析通道；所述透析器清除率K为考虑心肺再循环而得出的透析器有效清除率Keff所取代。

18．按照权利要求14到17中任一项的装置，其特征在于所述物质是从下列诸物质中挑选的：尿素、肌酸酐、维生素B12、β2微球蛋白和葡萄糖。

19．按照权利要求14到18中任一项的装置，其特征在于：所述物质是用传导率测定从下列离子中挑选的一种：Na⁺、Cl^-、K⁺、Mg⁺⁺、Ca⁺⁺、HCO₃ ^-、乙酸根离子、上述离子的任何结合；所述浓度是在透析器出口和入口测定的浓度之间的浓度差。

20．按照权利要求18或19的装置，其特征在于所述测量装置适于测量与所述物质浓度成比例的特性，这样，所述特性取代了所述浓度。

21．按照权利要求20的装置，其特征在于所述特性下述两种中的任一种：所述物质在外部循环系统中的血浓度；相对整体效率K_wh/V。

22．按照权利要求17到21中任一项的装置，其特征在于所述Keff是用公式Keff=Qd*Cd/Cs求出的，公式中，Qd是从透析器流出的透析液的流量，Cd是所述物质在所述透析液中的浓度，Cs是所述物质在系统静脉血中的浓度。

23．按照权利要求22的装置，其特征在于它还包括测量所述物质在系统静脉血中浓度(Cs)的装置，该装置包含：

使外部循环系统内血流停止一段足以平衡心肺循环的时间并使透析液停止流动的器件；

以低速启动外部循环系统内的血流使动脉管线在测量前充满新鲜血液的器件；

透析液在低流速或孤立超滤情况下测量所述物质在透析液中的均匀浓度的器件。

24．按照权利要求22的装置，其特征在于它还包括计算所述物质在系统静脉血中浓度的装置，该装置包含：

计算尿素在患者体内的整体质量Murea的器件；

估计或测量尿素在患者体内的分布量V的器件；

用尿素分布量除尿素的整体质量的办法估计所述物质在血液中浓度(Cs)的的器件。

25．按照权利要求14到24中任一项的装置，其特征在于它还包括：

改变血液流量Qb的装置；

监视所述物质在从透析器流出的透析液中浓度的装置；

用把所述浓度改变与血液流速的所述改变联系起来以探测通常位置上可能发生痿管再循环的装置。

26．按照权利要求25的装置，其特征在于它包括降低血液流速的装置和监视尿素相应降低的装置，尿素浓度不降低则表示有瘘管再循环。

27．按照权利要求14到24中任一项的装置，其特征在于所述反转装置包含：

为了使通过引液装置和回流装置的血流方向反转而配置于引液装置和透析器之间及回流装置和透析器之间的阀门器件，所述阀门器件包含两个入口、两个出口和一个阀门件，所述阀门件设在静止位置时，在此位置所有四个出口、入口互相联通。

28．按照权利要求27的装置，其特征在于它还包括一个配置于两个阀门器件之间的空气探测器和动脉针、静脉针中至少一根。