DE102011119824A1

DE102011119824A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Blutbestandteils

Info

Publication number: DE102011119824A1
Application number: DE102011119824A
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Zhang Wei; Christoph Bardorz; Dr. Müller Carsten; Dr. Dr. Schulte Elke
Original assignee: Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Current assignee: Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2013-06-06
Anticipated expiration: 2031-12-02
Also published as: US20130144139A1; US9814412B2; DE102011119824B4; WO2013079169A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Konzentration von Bestandteilen von Blut, insbesondere Hämoglobin, in einer Schlauchleitung eines extrakorporalen Blutkreislaufs (I) einer extrakorporalen Blutbehandlungsvorrichtung. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine extrakorporale Blutbehandlungsvorrichtung mit einer Vorrichtung zum Bestimmen der Konzentration eines Blutbestandteils. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung beruhen auf der Korrektur des Einflusses der Blutflussrate des durch die Schlauchleitung strömenden Blutes auf die Bestimmung der Konzentration des Blutbestandteils. Die erfindungsgemäße Vorrichtung (11) verfügt über eine Rechen- und Auswerteinheit (13), die derart ausgebildet ist, dass ein Korrekturfaktor für den Einfluss der Blutflussrate auf die Bestimmung der Konzentration des Blutbestandteils ermittelt wird. Die Konzentration des Blutbestandteils wird dann auf der Grundlage eines die Abhängigkeit der Konzentration des Blutbestandteils von der Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung beschreibenden Zusammenhangs unter Berücksichtigung des Korrekturfaktors bestimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Konzentration von Bestandteilen von Blut, insbesondere Hämoglobin, Hämatokrit, Glukose, Creatinin und Bilirubin, in einer Schlauchleitung eines extrakorporalen Blutkreislaufs einer extrakorporalen Blutbehandlungsvorrichtung. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine extrakorporale Blutbehandlungsvorrichtung mit einer Vorrichtung zum Bestimmen der Konzentration eines Blutbestandteils.
Zur Bestimmung der Konzentration von bestimmten Bestandteilen von Blut eines Patienten sind verschiedene Verfahren bekannt. Im Stand der Technik sind Verfahren zur Messung der Konzentration von Blutbestandteilen bekannt, die eine Entnahme einer Blutprobe voraussetzen. Es sind aber auch Messverfahren bekannt, bei denen die Konzentration von Blutbestandteilen in Blut gemessen werden kann, das durch eine Schlauchleitung strömt. Diese Verfahren finden insbesondere dann Anwendung, wenn bei einer extrakorporalen Blutbehandlung das Blut durch die Schlauchleitung eines extrakorporalen Blutkreislaufs fließt.
Bei einer extrakorporalen Blutbehandlung, insbesondere bei einer Blutbehandlung mit einer Hämodialysemaschine, ist die Überwachung der Konzentration von Hämoglobin im Blut des Patienten von Bedeutung. Häufige Messungen der Hämoglobinkonzentration ermöglichen durch eine Trendanalyse die frühzeitige Erkennung der Therapiewirkung und erlauben die frühzeitige Anpassung der Therapiemaßnahmen.
Die WO 2008/000433 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration von bestimmten Blutbestandteilen in einer mit Blut gefüllten, im wesentlichen transparenten Schlauchleitung, insbesondere einer Schlauchleitung eines extrakorporalen Blutkreislaufs einer extrakorporalen Blutbehandlungsvorrichtung. Das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung erlauben insbesondere die Bestimmung der Hämoglobinkonzentration und des Hämatokrits. Während der Messung ist die Schlauchleitung zwischen zwei parallelen ebenen Anlageflächen eingespannt, so dass sich der Schlauch an den einander gegenüberliegenden Seiten verformt. Die Messung des Hämatokrits beruht auf der Transmission oder Streuung von elektromagnetischer Strahlung einer bestimmten Wellenlänge im Blut. Mit einem Emitter wird die elektromagnetische Strahlung durch die transparente Schlauchleitung in das Blut eingekoppelt, während mit einem Detektor die gestreute transmittierte elektromagnetische Strahlung aus dem Blut ausgekoppelt wird. Der Hämatokrit wird dann aus der Analyse der ausgekoppelten Strahlung bestimmt. Mit der bekannten Streulicht-, oder Transmissions-, oder Reflektionsmessung können aber auch die Konzentrationen von anderen Blutbestandteilen, beispielsweise Creatinin, Bilirubin, Glucose etc. bestimmt werden.
Die Intensität des ausgekoppelten Lichts ist nicht nur von der Konzentration der Blutbestandteile abhängig, sondern auch von anderen Faktoren. Daher kann die Konzentration der Blutbestandteile nicht ohne weiteres aus der Analyse des ausgekoppelten Lichts berechnet werden.
Aus der DE 10 2010 026 723.6 ist bekannt, dass bei der Streulicht-, oder Transmissions-, oder Reflektionsmessung die Eigenschaften der Schlauchleitung eine Rolle spielen, durch die das Licht ein- und ausgekoppelt wird. Die Schlauchleitung beeinflusst die optische Messung, da der Schlauch das Licht teilweise absorbiert und streut. Daher ist eine Kompensation des Einflusses der Schlauchleitung auf die Bestimmung der Hämoglobinkonzentration vorgesehen.
Ein Verfahren zur quantitativen Bestimmung gelöster Substanzen durch die Lichtstreuung eines Lasers ist aus der EP-A-0 074 428 bekannt. Das bekannte Verfahren erlaubt die Messung von Blutkomponenten, insbesondere Glukose, an geeigneten Körperteilen, z. B. dem Ohrläppchen. Der Druckschrift ist zu entnehmen, dass sich aus der wechselnden Durchblutung des Ohrläppchens bei der Messung grundsätzlich Schwierigkeiten ergeben können. Die EP-A-0 575 712 beschreibt eine spektrophotochemische Blutanalyse.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein Blutbestandteil in einer Schlauchleitung eines extrakorporalen Blutkreislaufs mit hoher Genauigkeit bestimmt werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der ein Blutbestandteil in einer Schlauchleitung eines extrakorporalen Blutkreislaufs mit hoher Genauigkeit bestimmt werden kann. Eine Aufgabe der Erfindung ist auch, eine extrakorporale Blutbehandlungsvorrichtung, insbesondere Hämodialysevorrichtung, mit einer Vorrichtung zur Bestimmung eines Blutbestandteils zu schaffen.
Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung beruhen auf der Korrektur des Einflusses der Blutflussrate des durch die Schlauchleitung strömenden Blutes auf die Bestimmung der Konzentration des Blutbestandteils. Dabei setzen das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Grundkalibrierung mit einer Kalibrations-Blutflussrate voraus.
Für die Bestimmung der Konzentration des Blutbestandteils ist grundsätzlich unerheblich, ob reflektierte und/oder transmittierte und/oder gestreute elektromagnetische Strahlung gemessen wird. Die elektromagnetische Strahlung, mit der die dem Fachmann bekannte Messung der Intensität der elektromagnetischen Strahlung vorgenommen wird, liegt vorzugsweise nicht im sichtbaren Bereich des Lichts, d. h. außerhalb einer Wellenlänge von 380 nm bis 780 nm.
Ein besonders bevorzugter Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Bestimmung der Hämoglobinkonzentration. Zur Bestimmung der Hämoglobinkonzentration wird vorzugsweise die Intensität der seitwärts gestreuten elektromagnetischen Strahlung gemessen. Ein derartiges Messverfahren ist beispielsweise in der WO 2008/000433 A1 beschrieben.
In Versuchen hat sich gezeigt, dass der Einfluss der Blutflussrate auf die Bestimmung des Hämoglobins Hb in der Praxis nicht zu vernachlässigen ist. Es hat sich gezeigt, dass mit zunehmender Abweichung der Blutflussrate von der Kalibrations-Blutflussrate der Messfehler im Allgemeinen zunimmt. Dabei nimmt der Einfluss der Blutflussrate auf die Messung im Allgemeinen zu, wenn sich die Hämoglobinkonzentration erhöht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung verfüngt über Mittel zum Einkoppeln von elektromagnetischer Strahlung durch die Schlauchleitung in das Blut, Mittel zum Messen der durch die Schlauchleitung aus dem Blut ausgekoppelten elektromagnetische Strahlung, und eine Rechen- und Auswerteinheit, die derart ausgebildet ist, dass auf der Grundlage eines die Abhängigkeit der Konzentration des Blutbestandteils von der Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung beschreibenden Zusammenhangs die Konzentration des Blutbestandteils bestimmt wird.
Die Mittel zum Ein- und Auskoppeln der elektromagnetischen Strahlung können unterschiedlich ausgebildet sein. Derartige Mittel gehören zum Stand der Technik. Die bekannten Mittel zum Auskoppeln der elektromagnetischen Strahlung liefern ein Messsignal, dessen Amplitude mit der Intensität der Strahlung korreliert.
Die elektromagnetische Strahlung kann in die venöse Schlauchleitung oder die arterielle Schlauchleitung eingekoppelt bzw. aus der venösen oder arteriellen Schlauchleitung ausgekoppelt werden. Vorzugsweise wird die elektromagnetische Strahlung in die arterielle Schlauchleitung ein- bzw. aus der arteriellen Schlauchleitung ausgekoppelt.
Die Rechen- und Auswerteinheit weist eine Einrichtung zur Bestimmung eines Korrekturfaktors für den Einfluss der Blutflussrate auf die Bestimmung der Konzentration des Blutbestandteils auf. Die Konzentration des Blutbestandteils wird auf der Grundlage des die Abhängigkeit der Konzentration des Blutbestandteils von der Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung beschreibenden Zusammenhangs unter Berücksichtigung des Korrekturfaktors bestimmt.
Die Blutflussrate, mit der das Blut während der Messung durch die Schlauchleitung strömt, kann eine bekannte Blutflussrate sein, die von dem medizinischen Personal vorgegeben wird. In diesem Fall braucht die Blutflussrate nicht explizit bestimmt zu werden. Die Blutflussrate kann aber auch während der Blutbehandlung gemessen werden.
Die Bestimmung des Korrekturfaktors kann während der extrakorporalen Blutbehandlung oder vor oder nach der Blutbehandlung erfolgen. Das Grundprinzip dieser Ausführungsformen wird nachfolgend erläutert.
Bei einer ersten Ausführungsform wird zur Bestimmung des Korrekturfaktors vor der Durchführung der extrakorporalen Blutbehandlung ein die Abhängigkeit des Korrekturfaktors von der Blutflussrate beschreibender Zusammenhang ermittelt und abgespeichert. Während der extrakorporalen Blutbehandlung wird dann aus dem bekannten die Abhängigkeit des Korrekturfaktors von der Blutflussrate beschreibenden Zusammenhang der Korrekturfaktor für die aktuelle Blutflussrate berechnet, mit der das Blut durch die Schlauchleitung strömt. Die Konzentration des Blutbestandteils wird dann auf der Grundlage des die Abhängigkeit der Konzentration des Blutbestandteils von der Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung beschreibenden Zusammenhangs unter Berücksichtigung des berechneten Korrekturfaktors bestimmt.
Die Korrektur mit dem Korrekturfaktor kann in mehreren Schritten erfolgen. Zu Beginn der extrakorporalen Behandlung kann für eine vorgegebene Blutflussrate ein erster Korrekturfaktor berechnet und der Blutbestandteil unter Berücksichtigung des ersten Korrekturfaktors bestimmt wird, wobei nach einer Änderung der Blutflussrate während der extrakorporalen Blutbehandlung, welche größer als ein vorgegebener Betrag ist, ein zweiter Korrekturfaktor berechnet und der Blutbestandteil unter Berücksichtigung des zweiten Korrekturfaktors bestimmt werden kann. Nach der zweiten Korrektur können während der Blutbehandlung weitere Korrekturen erfolgen, wenn sich die Blutflussrate erneut ändern sollte.
In Versuchen hat sich gezeigt, dass sich der die Abhängigkeit des Korrekturfaktors von der Blutflussrate beschreibende Zusammenhang durch ein Polynom ersten Grades mit ausreichender Genauigkeit beschreiben lässt.
Der Vorteil der ersten Ausführungsform liegt darin, dass die Blutflussrate zur Bestimmung des Korrekturfaktors während der Blutbehandlung nicht verändert werden muss. Die Bestimmung des Korrekturfaktors kann also ohne einen Eingriff in die Blutbehandlung erfolgen. Die Messung der relevanten Größen und die Berechnung der relevanten Parameter kann vollautomatisch durch die Vorrichtung zur Bestimmung des Blutbestanteils erfolgen.
Eine alternative Ausführungsform sieht eine Bestimmung des Korrekturfaktors während der Blutbehandlung vor. Diese Ausführungsform setzt aber eine wenn auch nur kurzfristige Änderung der Blutflussrate während der Blutbehandlung voraus. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass die Bestimmung eines die Abhängigkeit des Korrekturfaktors von der Blutflussrate beschreibenden Zusammenhangs im Rahmen einer Grundkalibrierung nicht erforderlich ist. Der Korrekturfaktor kann während der Blutbehandlung präzise ermittelt werden. Auch hier ist wieder ein grundlegender Eingriff des medizinischen Personals in die Blutbehandlung nicht rforderlich. Die Messung der relevanten Größen und die Berechnung der relevanten Parameter kann wieder vollautomatisch erfolgen.
Bei dieser alternativen Ausführungsform wird zunächst für eine Kalibrations-Blutflussrate die Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung ermittelt und abgespeichert. Die Korrektur erfolgt vorzugsweise nur bei einer signifikanten Abweichung der aktuellen Blutflussrate von der Kalibrations-Blutflussrate. Die durch die Schlauchleitung aus dem Blut ausgekoppelte elektromagnetische Strahlung wird sowohl für die aktuelle Blutflussrate als auch für die Kalibrations-Blutflussrate gemessen. Zum Messen der elektromagnetischen Strahlung bei der Kalibrations-Blutflussrate wird vorzugsweise nur bei einer signifikante Abweichung der aktuellen Blutflussrate von der Kalibrations-Blutflussrate, die Blutflussrate für ein vorgegebenes Zeitintervall auf die Kalibrations-Blutflussrate eingestellt. Der Korrekturfaktor wird dann auf der Grundlage der für die aktuelle Blutflussrate und die Kalibrations-Blutflussrate gemessenen elektromagnetischen Strahlung berechnet.
Eine Erhöhung der Blutflussrate während der extrakorporalen Blutbehandlung kann unter bestimmten Gründen nicht angebracht sein. Beispielsweise kann die Einstellung eines besonders hohen Blutflusses bei Patienten mit einem Problem beim Blutzugang (Shunt) kritisch sein. Daher sieht eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform eine Sicherheitsprüfung vor, die darin besteht, dass der Betrag der Differenz zwischen der aktuellen Blutflussrate und der Kalibrations-Blutflussrate berechnet wird, wobei die Blutflussrate nur dann für ein vorgegebenes Zeitintervall auf die Kalibrations-Blutflussrate eingestellt wird, wenn der Betrag der Differenz zwischen der aktuellen Blutflussrate und der Kalibrations-Blutflussrate kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist. Dieser Grenzwert kann ein für den jeweiligen Patienten spezifischer oder ein fest vorgegebener Wert sein.
Die Abweichung der aktuellen Blutflussrate von der Kalibrations-Blutflussrate wird während der extrakorporalen Blutbehandlung vorzugsweise fortlaufend überwacht, wobei nur bei einer Abweichung der aktuellen Blutflussrate von der Kalibrations-Blutflussrate, welche größer als ein vorgegebener Betrag ist, aber vorzugsweise kleiner als der vorgegebene Grenzwert ist, die Blutflussrate für ein vorgegebenes Zeitintervall auf die Kalibrations-Blutflussrate eingestellt und der Korrekturfaktor berechnet wird.
Während des vorgegebenen Zeitintervalls wird die Ultrafiltrationsrate, mit der dem extrakorporalen Blutkreislauf Flüssigkeit entzogen wird, vorzugsweise auf Null eingestellt, so dass dem Blutkreislauf bei der Messung mit der erhöhten oder verringerten Blutflussrate Flüssigkeit nicht entzogen wird. Hierdurch wird erreicht, dass die Konzentration des Blutbestandteils vor und nach der Verstellung der Blutflussrate gleich bleibt. Die Einstellung der Ultrafiltrationsrate auf Null ist aber nicht zwingend erforderlich, wenn die elektromagnetische Strahlung in die arterielle Schlauchleitung ein- bzw. aus der arteriellen Leitung ausgekoppelt wird. Dann kann die Ultrafiltration über die Fistelrezirkulation nur einen verhältnismäßig geringen Einfluss auf die Konzentration des Blutbestandteils ausüben.
Eine weitere alternative Ausführungsform setzt eine Abtrennung des Patienten vom extrakorporalen Blutkreislauf und einen Kurzschluss der arteriellen und venösen Schlauchleitung voraus, um einen die Abhängigkeit des Korrekturfaktors von der Blutflussrate beschreibenden Zusammenhang zu ermitteln. Bei kurzgeschlossener arterieller und venöser Schlauchleitung wird für verschiedene Bluttflussraten die durch die Schlauchleitung aus dem Blut ausgekoppelte elektromagnetische Strahlung gemessen, und der Korrekturfaktor wird auf der Grundlage der für die verschiedenen Bluttflussraten gemessenen elektromagnetischen Strahlung bestimmt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird zwischen dem Fall unterschieden, dass die aktuelle Blutflussrate größer oder kleiner als eine Kalibrations-Blutflussrate ist. Für eine Blutflussrate, die größer als die vorgegebene Kalibrations-Blutflussrate ist, wird ein erster die Abhängigkeit des Korrekturfaktors von der Blutflussrate beschreibender Zusammenhang und für eine Blutflussrate, die kleiner als die vorgegebene Kalibrations-Blutflussrate ist, ein zweiter die Abhängigkeit des Korrekturfaktors von der Blutflussrate beschreibender Zusammenhang bestimmt. Beider Korrekturfaktoren können in einem Speicher der Vorrichtung zur Bestimmung des Blutbestandteils gespeichert und für die Korrektur bei der aktuellen Blutflussrate, die größer oder kleiner als die Kalibrations-Blutflussrate sein kann, herangezogen werden.
Die oben genannten Ausführungsformen können als Alternativen oder in Kombination bei der Bestimmung eines Blutbestandteils eingesetzt werden. Daher können auch sämtliche Verfahren in der Vorrichtung zur Bestimmung des Blutbestandteils implementiert werden.
Grundsätzlich ist dem zweiten Verfahren der Vorzug zu geben. Das zweite Verfahren kann immer dann eingesetzt werden, wenn die vom Anwender eingestellte Blutflussrate größer als die Kalibrations-Blutflussrate ist. In diesem Fall braucht die Blutflussrate nicht erhöht, sondern nur verringert werden, was für den Patienten unkritisch ist. Wenn die eingestellte Blutflussrate aber kleiner als die Kalibrations-Blutflussrate ist und aus Sicherheitsgründen eine Erhöhung des Blutflusses ausgeschlossen sein soll, kann die erste Methode angewandt werden. Es ist beispielsweise auch möglich, das erste Verfahren nur für eine einmalige Initialkorrektur anzuwenden und die weitere Anpassung dann mit dem zweiten Verfahren vorzunehmen.
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen beschrieben.
Es zeigen:
1 eine Vorrichtung zur extrakorporalen Blutbehandlung zusammen mit einer Vorrichtung zum Bestimmen der Konzentration eines Blutbestandteils, insbesondere der Hämoglobinkonzentration, in stark vereinfachter schematischer Darstellung,
2 die Mittel zum Ein- und Auskoppeln von elektromagnetischer Strahlung in stark vereinfachter schematischer Darstellung.
2A eine Messanordnung mit vier Lichtemittern und acht Lichtdetektoren in schematischer Darstellung,
3 eine durch eine lineare Regression ermittelte Korrekturgerade für die Korrektur der Messwerte,
4 eine Darstellung zur Veranschaulichung der gemessenen Hämoglobinkonzentration vor und nach der Korrektur der Messwerte und
5 eine Tabelle mit den Messergebnissen vor und nach der Korrektur der Messwerte.
1 zeigt nur die für die Erfindung wesentlichen Komponenten einer Vorrichtung zur extrakorporalen Blutbehandlung in stark vereinfachter schematischer Darstellung. Die extrakorporale Blutbehandlungsvorrichtung, beispielsweise Dialysevorrichtung, verfügt über einen Dialysator oder Filter 1, der durch eine semipermeable Membran 2 in eine Blutkammer 3 und eine Dialysierflüssigkeitskammer 4 unterteilt ist. Von dem Patienten führt eine arterielle Blutleitung 5 zu der Blutkammer, während von der Blutkammer eine venöse Blutleitung 6 abgeht, die zu dem Patienten führt. Eine in der arteriellen Blutleitung 5 angeordnete Blutpumpe 7 fördert das Blut im extrakorporalen Blutkreislauf I.
Das Dialysierflüssigkeitssystem II der Dialysevorrichtung ist nur andeutungsweise dargestellt. Es umfasst eine zu der Dialysierflüssigkeitskammer 4 führende Dialysierflüssigkeitszuführleitung 8 und eine von der Dialysierflüssigkeitskammer 4 abgehende Dialysierflüssigkeitsabführleitung 9.
Bei der arteriellen und venösen Blutleitung 5, 6 handelt es sich um Schlauchleitungen, die für elektromagnetische Strahlung, insbesondere für elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge, die nicht im sichtbaren Bereich von 380 nm bis 780 nm, besonders bevorzugt bei einer Wellenlänge von 805 nm liegt, zumindest teilweise durchlässig ist.
Darüber hinaus verfügt die Blutbehandlungsvorrichtung über eine zentrale Steuer- und Recheneinheit 10, mit der sämtliche für die Steuerung der Blutbehandlungsvorrichtung erforderlichen Steuer- und Rechenoperationen ausgeführt werden, beispielsweise die einzelnen Komponenten, beispielsweise die Blutpumpe 7, gesteuert werden. Die Steuer- und Recheneinheit 10 erlaubt auch die Einstellung einer bestimmten Ultrafiltrationsrate, mit der dem Patienten während der Blutbehandlung über die Membran 2 des Dialysators 1 Flüssigkeit entzogen wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 11 zum Bestimmen der Konzentration von bestimmten Blutbestandteilen im Blut des Patienten kann Bestandteil der extrakorporalen Blutbehandlungsvorrichtung sein oder eine separate Einheit bilden. Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung 11 Bestandteil der Blutbehandlungsvorrichtung ist, kann sie von den Komponenten, Gebrauch machen, die in der Blutbehandlungsvorrichtung ohnehin vorhanden sind. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Vorrichtung 11 von der Steuer- und Recheneinheit 10 Gebrauch machen.
Die Vorrichtung 11 zum Bestimmen der Konzentration eines Blutbestandteils verfügt über in 1 nur andeutungsweise dargestellte Mittel 12 zum Einkoppeln und Auskoppeln von elektromagnetischer Strahlung, die Bestandteil einer Messanordnung sind. Darüber hinaus verfügt die Vorrichtung 11 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel über eine eigene Rechen- und Auswerteinheit 13, die über eine Datenleitung 14 mit der zentralen Steuer- und Recheneinheit 10 der Blutbehandlungsvorrichtung verbunden ist. Es ist aber auch möglich, dass die Rechen- und Auswerteinheit 13 Bestandteil der Steuer- und Recheneinheit 10 der Blutbehandlungsvorrichtung ist.
2 zeigt in stark vereinfachter schematischer Darstellung einen Schnitt durch die Messanordnung 15 mit den Mitteln 12 zum Einkoppeln (12A) und Auskoppeln (12B) von elektromagnetischer Strahlung. Eine derartige Messanordnung 15 für die Bestimmung der Konzentration eines Blutbestandteils, beispielsweise Hämoglobin, ist dem Fachmann bekannt. Die Messanordnung 15 weist eine Vorrichtung 16 zum Einspannen der Schlauchleitung 5 auf. Die Schlauchleitung 5 ist in der Vorrichtung 16 derart eingespannt, dass elektromagnetische Strahlung an planaren Grenzflächen 15A, 15B, 15C in die Schlauchleitung eintreten bzw. austreten kann. Die bekannten Messanordnungen erlauben die Messung von im Blut reflektierter, transmittierter oder gestreuter elektromagnetischer Strahlung. Die elektromagnetische Strahlung wird von einer oder mehreren Lichtemittern 12A, beispielsweise LED's, emittiert und von einem oder mehreren Lichtdetektoren, beispielsweise Fotodioden, empfangen. Es sind Messanordnungen mit vier Lichtemittern und acht Lichtdetektoren bekannt, um die optische Reflektion/Rückwärtsstreuung (BS), Transmission/Vorwärtsstreuung (FS) und/oder Seitwärtsstreuung (SS) erfassen zu können. Die Ausgangssignale der einzelnen Lichtdetektoren 12B können einzeln oder in Kombination ausgewertet werden, um den Blutbestandteil zu bestimmen.
2A zeigt in schematischer Darstellung eine Messanordnung 22 mit vier Lichtemittern E1, E2, E3, E4 und acht Lichtdetektoren D11, D21, D31, D41, D12, D22, D32, D42, die zusammen eine Messvorrichtung für eine Transmissionsmessung, eine Streulichtmessung und eine Reflektionsmessung bilden. Aus 2A ist ersichtlich, dass die Lichtemitter und Lichtdetektoren versetzt zueinander angeordnet sind. Diese Messvorrichtung ist in der WO 2004/057313A1 und der WO 2010/115621 A3 beschrieben, auf die ausdrücklich Bezug genommen wird.
Nachfolgend wird davon ausgegangen, dass nur die Seitwärtsstreuung (SS) erfasst wird, wobei das SS-Ausgangssignal des Lichtdetektors oder der Lichtdetektoren ausgewertet wird.
Die Konzentration von Hämoglobin (Hb) als Blutbestandteil kann wie folgt gemessen werden: Hb = a·S(Q_bk)^–b (Gleichung 1) wobei a und b Konstanten sind, die im Rahmen einer werkseitigen Grundkalibrierung der Messanordnung 15 bei einer Kalibrations-Blutflussrate Q_bk ermittelt werden. S(Q_bk) ist das mit der Seitwärtsstreuung korrelierende Messsignal bei der werksseitigen Kalibrierung der Messanordnung.
Die Erfinder haben festgestellt, dass die Blutflussrate einen in der Praxis nicht unerheblichen Einfluss auf die Genauigkeit der Bestimmung des Blutbestandteils, beispielsweise Hämoglobin, ausübt. Daher sieht die Erfindung vor, den Einfluss der Blutflussrate auf die Bestimmung des Blutbestandteils zu korrigieren.
Die Rechen- und Auswerteinheit 13 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 11 zur Bestimmung der Konzentration eines Blutbestandteils, insbesondere Hämoglobin (Hb), weist eine Einrichtung 13A zur Bestimmung eines Korrekturfaktors k auf.
Die Hämoglobinkonzentration wird in der Rechen- und Auswerteinheit 13 unter Berücksichtigung des Korrekturfaktors k nach der folgenden Gleichung berechnet. Hb = a·[k·S(Q_b)]^–b (Gleichung 2)
Die Berechnung des Korrekturfaktors k in der Rechen- und Auswerteinheit 13 wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben.
Ein erstes Ausführungsbeispiel sieht die Bestimmung einer die Abhängigkeit des Korrekturfaktors k von der Blutflussrate beschreibenden Funktion im Rahmen einer werksseitigen Grundkalibrierung vor, die bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Polynom ersten Grades ist.
Die Rechen- und Auswerteinheit 13 verfügt über einen Speicher 13B, in dem das im Rahmen der werksseitigen Kalibrierung ermittelte Polynom hinterlegt ist, so dass der Korrekturfaktor k in Abhängigkeit von der aktuellen Blutflussrate während der Blutbehandlung fortlaufend von der Rechen- und Auswerteinheit 13 berechnet werden kann.
Mit den Mitteln 12 zum Einkoppeln und Auskoppeln der elektromagnetischen Strahlung der Messanordnung 15 wird im Rahmen der werkseitigen Grundkalibrierung zunächst das mit der Seitwärtsstreuung korrelierende Signal S_n(Q_bk) bei der Kalibrations-Blutflussrate Q_bk gemessen. Anschließend werden für die Kalibrations-Blutflussrate Q_bk die Konstanten a und b der Gleichung (1) ermittelt. Sämtliche Werte werden in dem Speicher 13B gespeichert.
Daraufhin werden bei einem festen Wert für die Hämoglobinkonzentration, der typischerweise bei 11 g/dl liegt, mehrere Messungen für unterschiedliche Blutflussraten Q_b(i) durchgeführt. Die gemessenen Signale S_n(Q_b(i)) werden auf den Signalwert S_n(Q_bk) normiert, der bei der Kalibrations-Blutflussrate Q_bk gemessen wurde. Es ergibt sich: R_n(i) = S_n(Q_b(i))/S_n(Q_bk) Gleichung (3)
Mit einer linearen Regression der gewonnenen Datenpaare R_n(i) ~ Q_b(i) wird nun eine typische Korrekturgerade berechnet, die durch folgende lineare Gleichung beschrieben wird: R = m·Q_b + n Gleichung (4) wobei m die Steigung und n der Offset der Geraden sind (R [%] und Q_b [ml/min]).
3 zeigt die aus den Datenpaaren ermittelte Korrekturgerade. Die Gleichung (4) sowie die Werte für m und n werden in dem Speicher 13B gespeichert. R = 0,0106·Q_b ± 96,8211 Gleichung (5)
Während der Blutbehandlung wird das Signal S(Q_b) bei der aktuellen Blutflussrate, die vom Benutzer eingestellt ist, von der Rechen- und Auswerteinheit 13 ausgewertet. Dabei erfasst die Rechen- und Auswerteinheit 13 auch die aktuelle Blutflussrate Q_b. Die Rechen- und Auswerteinheit 13 berechnet den Betrag der Differenz zwischen der aktuellen Blutflussrate Q_b und der Kalibrations-Blutflussrate Q_bk. Wenn der Betrag der Differenz der aktuellen Blutflussrate Q_b und der Kalibrations-Blutflussrate Q_bk größer als ein vorgegebener Grenzwert ist, wird ein Korrekturfaktor berechnet, mit dem eine Korrektur des bei der aktuellen Blutflussrate gemessenen Signals S(Q_b) vorgenommen wird. Der Grenzwert wird so vorgegeben, dass eine Korrektur nur bei einer signifikanten Änderung der Blutflussrate erfolgt, beispielsweise bei einer Änderung von ≥ 30 ml.
Wenn die aktuelle Blutflussrate Q_b um einen signifikanten Betrag von der Kalibrations-Blutflussrate Q_bk abweicht, korrigiert die Rechen- und Auswerteinheit 13 den gemessenen Wert mittels der abgespeicherten Korrekturgeraden. Der Korrekturfaktor wird von der Rechen- und Auswerteinheit 13 mit den abgespeicherten Werten für m und n nach der folgenden Gleichung berechnet:
Gleichung (6) kann man wie folgt herleiten. Mit der Korrekturgeraden (Gleichungen (4) und (5)) wird das bei der aktuellen Blutflussrate Q_b gemessene Signal S(Q_b) auf die Kalibrations-Blutflussrate Q_bk normiert.
Aus Gleichung (4) und (7) folgt
S(Q_bk) = k·S(Q_b) Gleichung (9)
Aus den Gleichungen (8) und (9) ergibt sich Gleichung (6).
Nach der Ermittlung des Korrekturfaktors k berechnet die Rechen- und Auswerteinheit 13 nach Gleichung (2) die Hämoglobinkonzentration für die aktuelle Blutflussrate Q_b, die von der Kalibrations-Blutflussrate Q_bk abweicht.
Nach einer Initialkorrektur kann die Berechnung eines neuen Korrekturfaktors und eine Folgekorrektur jederzeit erfolgen, wenn sich die aktuelle Blutflussrate ändert.
Nachfolgend wird ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem der Korrekturfaktor während der Blutbehandlung berechnet wird, ohne zuvor eine die Abhängigkeit des Korrekturfaktors von der Blutflussrate beschreibende Funktion zu bestimmen.
Während der Blutbehandlung wird wieder das Signal S(Q_b) bei der aktuellen Blutflussrate, die der Benutzer eingestellt hat, von der Rechen- und Auswerteinheit 13 ausgewertet. Dabei erfasst die Rechen- und Auswerteinheit 13 wieder die aktuelle Blutflussrate Q_b und berechnet den Betrag der Differenz der aktuellen Blutflussrate Q_b und der Kalibrations-Blutflussrate Q_bk. Wenn der Betrag der Differenz zwischen der aktuellen Blutflussrate Q_b und der Kalibrations-Blutflussrate Q_bk größer als ein vorgegebener Grenzwert ist, erzeugt die Rechen- und Auswerteinheit 13 ein Steuersignal, das die zentrale Steuer- und Recheneinheit 10 der Blutbehandlungsvorrichtung empfängt. Daraufhin stellt die Steuer- und Recheneinheit 10 für ein vorgegebenes Zeitintervall eine Ultrafiltrationsrate von Null ein und stellt während dieses Zeitintervalls eine Blutflussrate ein, die der Kalibrations-Blutflussrate Q_bk entspricht.
Vor oder nach dem vorgegebenen Zeitintervall wird das Signal S(Q_b1) für die aktuelle Blutflussrate Q_b1 gemessen, während in dem Zeitintervall das Signal S(Q_bk) für die Kalibrations-Blutflussrate Q_bk gemessen wird. Nach Ablauf des Zeitintervalls wird wieder die ursprüngliche Ultrafiltrations- und Blutflussrate eingestellt.
Da aufgrund der Unterbrechung der Ultrafiltration die Hämoglobinkonzentration vor und nach der Verstellung der Blutflussrate gleich bleibt, berechnet sich der Korrekturfaktor wie folgt:
Die Rechen- und Auswerteinheit 13 berechnet aus den gemessenen Signalwerten S(Q_bk) und S(Q_b1) nach Gleichung (10) den Korrekturfakor k und mit dem berechneten Korrekturfaktor die Hämoglobinkonzentration für die aktuelle Blutflussrate Q_b1 nach der folgenden Gleichung: Hb = a·[k·S(Q_b1)]^–b (Gleichung 11)
Wenn die Rechen- und Auswerteinheit 13 im Verlauf der Blutbehandlung eine weitere signifikante Änderung der Blutflussrate feststellt, die größer als der vorgegebene Grenzwert ist, passt die Rechen- und Auswerteinheit den Korrekturfaktor an die geänderte aktuelle Blutflussrate Q_b2 an. Diese Anpassung kann während der gesamten Blutbehandlung in iterativen Schritten fortlaufend erfolgen.
Für die Blutflussrate Q_b2 ergibt sich:
S(Q_b1) = k₂·S(Q_b2) Gleichung (13) S(Q_bk) = k₁k₂·S(Q_b2) Gleichung (14) Hb = a·[k₁k₂·S(Q_b2)]^–b Gleichung (15)
Die Rechen- und Auswerteinheit 13 berechnet dann aus den gemessenen Signalwerten S(Q_b1) und S(Q_b2) nach Gleichung (12) den Korrekturfakor k₂ für den nachfolgenden Korrekturschritt. Für die aktuelle Blutflussrate Q_b2 berechnet die Rechen- und Auswerteinheit 13 aus dem in dem vorausgehenden Korrekturschritt ermittelten Korrekturfakor k₁ und dem Korrekturfakor k₂ für den nachfolgenden Korrekturschritt nach Gleichung (15) die Hämoglobinkonzentration Hb.
Zur Erhöhung der Sicherheit für den Patienten sieht die Rechen- und Auswerteinheit 13 noch eine Sicherheitsroutine vor. Die Rechen- und Auswerteinheit 13 berechnet die Differenz der Kalibrations-Blutflussrate Q_bk und der aktuellen Blutflussrate Q_b. Wenn die Kalibrations-Blutflussrate Q_bk kleiner als die aktuelle Blutflussrate Q_b ist, d. h. die Differenz der Kalibrations-Blutflussrate Q_bk und der aktuellen Blutflussrate Q_b ein negativer Wert ist, besteht für den Patienten kein Sicherheitsrisiko, da in dem vorgegebenen Zeitintervall für die Messung die Blutflussrate Q_b nicht erhöht, sondern verringert wird, was auch bei Patienten mit Shuntproblemen unkritisch ist.
Wenn die Rechen- und Auswerteinheit 13 hingegen feststellt, dass die Kalibrations-Blutflussrate Q_bk größer als die aktuelle Blutflussrate Q_b ist, d. h. die Differenz zwischen der Kalibrations-Blutflussrate Q_bk und der aktuellen Blutflussrate Q_b positiv ist, kann für Patienten mit Shuntproblemen ein Sicherheitsrisiko bestehen. In diesem Fall kann bei einer ersten Ausführungsform die Erhöhung der Blutflussrate für die Messung verhindert werden. Dann erzeugt die Rechen- und Auswerteinheit 13 kein Steuersignal. Eine alternative Ausführungsform sieht vor, ein Steuersignal nur dann zu erzeugen, wenn die die Differenz zwischen der Kalibrations-Blutflussrate Q_bk und der aktuellen Blutflussrate Q_b kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist. Dieser Grenzwert sollte so bemessen sein, dass eine Gefährdung eines Patienten mit Shuntproblemen durch eine kurzfristige Erhöhung der Blutflussrate mit Sicherheit ausgeschlossen ist.
Im Folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem der Korrekturfaktor bei einem Kurzschluss der arteriellen und venösen Blutleitung bestimmt wird.
Die Rechen- und Auswerteinheit 13 erzeugt vorzugsweise zu Beginn der Blutbehandlung ein Steuersignal, das die Steuer- und Recheneinheit 10 der Blutbehandlungsvorrichtung empfängt. Das Steuersignal kann aber auch während, beispielsweise in der Mitte oder zum Ende der Blutbehandlung, erzeugt werden. Nach dem Empfang diese Steuersignals leitet die Steuer- und Recheneinheit 10 die für die Ermittlung des Korrekturfaktors erforderlichen Schritte ein. Zunächst wird ein Kurzschluss der arteriellen und venösen Schlauchleitung hergestellt, wobei der Patient von dem Schlauchsystem abgetrennt wird. Dieser Schritt kann grundsätzlich auch manuell erfolgen, vorzugsweise werden die arterielle und venöse Schlauchleitung aber über einen Bypass verbunden, der automatisch zugeschaltet wird. Hierzu können Ventile oder dergleichen in dem Schlauchleitungssystem vorgesehen sein, die von der Steuer- und Recheneinheit 10 geöffnet bzw. geschlossen werden.
Während das Blut des Patienten nun in dem extrakorporalen Blutkreislauf I zirkuliert, wird das Signal S(Q_b) für verschiedene Blutflussraten Q_b, beispielsweise S(Q_bk), S(Q_b1) und S(Q_b2) gemessen.
Die Rechen- und Auswerteinheit 13 berechnet die Differenz zwischen der Kalibrations-Blutflussrate Q_bk und der aktuellen Blutflussrate Q_b. Wenn die Rechen- und Auswerteinheit 13 feststellt, dass die Kalibrations-Blutflussrate Q_bk größer als die aktuelle Blutflussrate Q_b ist, d. h. die Differenz zwischen der Kalibrations-Blutflussrate Q_bk und der aktuellen Blutflussrate Q_b ein positiver Wert ist, berechnet die Rechen- und Auswerteinheit 13 den Korrekturfaktor K_– nach der folgenden Gleichung:
Wenn die Kalibrations-Blutflussrate Q_bk hingegen kleiner als die aktuelle Blutflussrate Q_b ist, d. h. die Differenz zwischen der Kalibrations-Blutflussrate Q_bk und der aktuellen Blutflussrate Q_b negativ ist, berechnet die Rechen- und Auswerteinheit 13 den Korrekturfaktor K₊ nach der folgenden Gleichung:
Die Korrekturfaktoren K_– und K₊ werden in dem Speicher 13B gespeichert. Während der Blutbehandlung berechnet die Rechen- und Auswerteinheit 13 bei einer signifikanten positiven bzw. negativen Abweichung der aktuellen Blutflussrate Q_bk von der Kalibrations-Blutflussrate Q_bk mit dem jeweiligen Korrekturfaktor K_– bzw. K₊ die Hämoglobinkonzentration Hb nach der folgenden Gleichung: Hb = a·[k_±·S(Q_b1)]^–b1 (Gleichung 18)
In einem Versuch mit Rinderblut unter Verwendung der oben beschriebenen Messanordnung wurde die Hämoglobinkonzentration [g/dl] im Blut für unterschiedliche Blutflussraten Q_b Von 100 bis 500 m/min bei fünf verschiedenen Hämoglobin-Arbeitspunkten (7,04, 8,03, 10,43, 12,83 und 15,8 g/dl) gemessen.
4 zeigt den Verlauf der gemessenen Hämoglobinkonzentration [g/dl] vor der Korrektur (I) der Messwerte und nach der Korrektur (II) mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in Abhängigkeit von der Blutflussrate Q_b bei den verschiedenen Hämoglobin-Arbeitspunkten (7,04, 8,03, 10,43, 12,83 und 15,8 g/dl). Die Messergebnisse sind in einer Tabelle (5) zusammengefasst. Der Tabelle ist der minimale (Min), maximale (Max) oder der mittlere (Mean) Messfehler ΔHb [g/dl] vor der Korrektur (I) und nach der Korrektur (II) für die unterschiedlichen Hämoglobin-Arbeitspunkte (7,04, 8,03, 10,43, 12,83 und 15,8 g/dl) zu entnehmen, wobei die Blutflussrate ausgehend von 300 ml/min jeweils um +/–100 ml bzw. +/–200 ml erhöht bzw. verringert wurde.
Es zeigt sich, dass der Messfehler ΔHb [g/dl] systematisch ist, wobei dessen Betrag mit der Zunahme der Q_b-Abweichung ΔQ_b = |Q_b – 300| in der Regel zunimmt. Dabei nimmt der Einfluss von Q_b auf die Hämoglobinkonzentration Hb in der Regel mit der Erhöhung der Hämoglobinkonzentration zu.
Bei Q_bk = 300 ml/min und Hb = 10,43 g/dl beträgt der Q_b-bedingte Hb-Messfehler ±0,10 g/dl bei ΔQ_b = ±100 ml/min und ±0,20 g/dl bei ΔQ_b = ±200 ml/min.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2008/000433 A1 [0004, 0012]
DE 102010026723 [0006]
EP 0074428 A [0007]
EP 0575712 A [0007]
WO 2004/057313 A1 [0048]
WO 2010/115621 A3 [0048]

Claims

Verfahren zum Bestimmen der Konzentration eines Blutbestandteils während einer extrakorporalen Blutbehandlung, bei der das Blut mit einer Blutflussrate durch eine arterielle Schlauchleitung in die Blutkammer und über eine venöse Schlauchleitung aus der Blutkammer eines durch eine semipermeable Membran in die Blutkammer und eine Dialysierflüssigkeitskammer unterteilten Dialysators strömt, wobei elektromagnetische Strahlung durch die arterielle oder venöse Schlauchleitung in das Blut eingekoppelt und die durch die Schlauchleitung aus dem Blut ausgekoppelte elektromagnetische Strahlung gemessen wird, und auf der Grundlage eines die Abhängigkeit der Konzentration des Blutbestandteils von der gemessenen Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung beschreibenden Zusammenhangs die Konzentration des Blutbestandteils bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Korrekturfaktor für den Einfluss der Blutflussrate auf die Bestimmung der Konzentration des Blutbestandteils ermittelt wird, und die Konzentration des Blutbestandteils auf der Grundlage des die Abhängigkeit der Konzentration des Blutbestandteils von der Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung beschreibenden Zusammenhangs unter Berücksichtigung des Korrekturfaktors bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die Abhängigkeit der Konzentration des Blutbestandteils von der Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung beschreibende Zusammenhang durch folgende Gleichung beschrieben wird: Hb = a·S(Q_bk)^–b wobei a und b Konstanten und S(Q_b) ein mit der Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung korrelierendes Messsignal ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berücksichtigung des Blutflusses der die Abhängigkeit der Konzentration des Blutbestandteils von der Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung beschreibende Zusammenhang wie folgt korrigiert wird: Hb = a·[k·S(Q_b)]^–b wobei S(Q_b) das mit der Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung korrelierende Messsignal und k der Korrekturfaktor ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Durchführung der extrakorporalen Blutbehandlung ein die Abhängigkeit des Korrekturfaktors von der Blutflussrate beschreibender Zusammenhang ermittelt und der die Abhängigkeit des Korrekturfaktors von der Blutflussrate beschreibende Zusammenhang abgespeichert wird, und während der extrakorporalen Blutbehandlung aus dem die Abhängigkeit des Korrekturfaktors von der Blutflussrate beschreibenden Zusammenhangs der Korrekturfaktor für die Blutflussrate berechnet wird, wobei die Konzentration des Blutbestandteils auf der Grundlage des die Abhängigkeit der Konzentration des Blutbestandteils von der Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung beschreibenden Zusammenhangs unter Berücksichtigung des berechneten Korrekturfaktors bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn der extrakorporalen Blutbehandlung für eine vorgegebene Blutflussrate ein erster Korrekturfaktor berechnet und der Blutbestandteil unter Berücksichtigung des ersten Korrekturfaktors bestimmt wird, wobei nach einer Änderung der Blutflussrate während der extrakorporalen Behandlung, welche größer als ein vorgegebener Betrag ist, ein zweiter Korrekturfaktor berechnet und der Blutbestandteil unter Berücksichtigung des zweiten Korrekturfaktors bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der die Abhängigkeit des Korrekturfaktors von der Blutflussrate beschreibende Zusammenhang ein Polynom ersten Grades ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Kalibrations-Blutflussrate die Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung ermittelt wird, und bei einer Abweichung der aktuellen Blutflussrate von der Kalibrations-Blutflussrate die Blutflussrate für ein vorgegebenes Zeitintervall auf die Kalibrations-Blutflussrate eingestellt wird, und die durch die Schlauchleitung aus dem Blut ausgekoppelte elektromagnetische Strahlung für die aktuelle Blutflussrate und für die Kalibrations-Blutflussrate gemessen wird, wobei der Korrekturfaktor auf der Grundlage der für die aktuelle Blutflussrate und die Kalibrations-Blutflussrate gemessenen elektromagnetischen Strahlung berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturfaktor k nach der folgenden Gleichung berechnet wird:
wobei S(Q_b1) das mit der Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung korrelierende Messsignal für die aktuelle Blutflussrate Q_b1 und S(Q_bk) das mit der Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung korrelierende Messsignal für die Kalibrations-Blutflussrate Q_bk ist.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen der aktuellen Blutflussrate und der Kalibrations-Blutflussrate berechnet wird, wobei die Blutflussrate nur dann für ein vorgegebenes Zeitintervall auf die Kalibrations-Blutflussrate eingestellt wird, wenn der Betrag der Differenz zwischen der aktuellen Blutflussrate und der Kalibrations-Blutflussrate kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung der aktuellen Blutflussrate von der Kalibrations-Blutflussrate während der extrakorporalen Blutbehandlung überwacht wird, wobei bei einer Abweichung der aktuellen Blutflussrate von der Kalibrations-Blutflussrate, welche größer als ein vorgegebener Betrag ist, die Blutflussrate für ein vorgegebenes Zeitintervall auf die Kalibrations-Blutflussrate eingestellt und der Korrekturfaktor berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultrafiltrationsrate, mit der dem extrakorporalen Blutkreislauf Flüssigkeit entzogen wird, während des vorgegebenen Zeitintervalls auf Null eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei kurzgeschlossener arterieller und venöser Schlauchleitung die durch die Schlauchleitung aus dem Blut ausgekoppelte elektromagnetische Strahlung für verschiedene Bluttflussraten gemessen wird, und auf der Grundlage der für die verschiedenen Bluttflussraten gemessenen elektromagnetische Strahlung ein die Abhängigkeit des Korrekturfaktors von der Blutflussrate beschreibender Zusammenhang bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Kalibrations-Blutflussrate die Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung ermittelt wird, wobei für eine Blutflussrate, die größer als die vorgegebene Kalibrations-Blutflussrate ist, ein erster die Abhängigkeit des Korrekturfaktors von der Blutflussrate beschreibender Zusammenhang und für eine Blutflussrate, die kleiner als die vorgegebene Kalibrations-Blutflussrate ist, ein zweiter die Abhängigkeit des Korrekturfaktors von der Blutflussrate beschreibender Zusammenhang bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste die Abhängigkeit des Korrekturfaktors von der Blutflussrate beschreibende Zusammenhang durch die folgende Gleichung beschrieben wird:
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite die Abhängigkeit des Korrekturfaktors von der Blutflussrate beschreibende Zusammenhang durch die folgende Gleichung beschrieben wird:
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Blutbestandteil Hämoglobin ist.
Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration eines Blutbestandteils in einer Schlauchleitung einer extrakorporalen Blutbehandlungsvorrichtung, bei der das Blut mit einer Blutflussrate durch eine arterielle Schlauchleitung in die Blutkammer und über eine venöse Schlauchleitung aus der Blutkammer eines durch eine semipermeable Membran in die Blutkammer und eine Dialysierflüssigkeitskammer unterteilten Dialystors strömt, mit Mitteln (12A) zum Einkoppeln von elektromagnetischer Strahlung durch die Schlauchleitung in das Blut, Mitteln (12B) zum Messen der durch die Schlauchleitung aus dem Blut ausgekoppelten elektromagnetische Strahlung, einer Rechen- und Auswerteinheit (13), die derart ausgebildet ist, dass auf der Grundlage eines die Abhängigkeit der Konzentration des Blutbestandteils von der Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung beschreibenden Zusammenhangs die Konzentration des Blutbestandteils bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, die Rechen- und Auswerteinheit (13) eine Einrichtung (13A) zur Bestimmung eines Korrekturfaktors für den Einfluss der Blutflussrate auf die Bestimmung der Konzentration des Blutbestandteils aufweist, wobei die Rechen- und Auswerteinheit (13) derart ausgebildet ist, dass ein Korrekturfaktor für den Einfluss der Blutflussrate auf die Bestimmung der Konzentration des Blutbestandteils ermittelt wird, und die Konzentration des Blutbestandteils auf der Grundlage des die Abhängigkeit der Konzentration des Blutbestandteils von der Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung beschreibenden Zusammenhangs unter Berücksichtigung des Korrekturfaktors bestimmt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der die Abhängigkeit der Konzentration des Blutbestandteils von der Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung beschreibende Zusammenhang durch folgende Gleichung beschrieben wird: Hb = a·S(Q_bk)^–b wobei a und b Konstanten und S(Q_b) ein mit der Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung korrelierendes Messsignal ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berücksichtigung des Blutflusses der die Abhängigkeit der Konzentration des Blutbestandteils von der Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung beschreibende Zusammenhang wie folgt korrigiert wird: Hb = a·[k·S(Q_b)]^–b wobei S(Q_b) das mit der Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung korrelierende Messsignal und k der Korrekturfaktor ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechen- und Auswerteinheit (13) einen Speicher (13B) aufweist, in dem ein die Abhängigkeit des Korrekturfaktors von der Blutflussrate beschreibender Zusammenhang abgespeichert ist, und dass die Rechen- und Auswerteinheit (13) derart ausgebildet ist, dass während der extrakorporalen Blutbehandlung aus dem die Abhängigkeit des Korrekturfaktors von der Blutflussrate beschreibenden Zusammenhangs der Korrekturfaktor für die Blutflussrate berechnet wird, wobei die Konzentration des Blutbestandteils auf der Grundlage des die Abhängigkeit der Konzentration des Blutbestandteils von der Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung beschreibenden Zusammenhangs unter Berücksichtigung des berechneten Korrekturfaktors bestimmt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechen- und Auswerteinheit (13) derart ausgebildet ist, dass zu Beginn der extrakorporalen Blutbehandlung für eine vorgegebene Blutflussrate ein erster Korrekturfaktor berechnet und der Blutbestandteil unter Berücksichtigung des ersten Korrekturfaktors bestimmt wird, wobei nach einer Änderung der Blutflussrate während der extrakorproalen Behandlung, welche größer als ein vorgegebener Betrag ist, ein zweiter Korrekturfaktor berechnet und der Blutbestandteil unter Berücksichtigung des zweiten Korrekturfaktors bestimmt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der die Abhängigkeit des Korrekturfaktors von der Blutflussrate beschreibende Zusammenhang ein Polynom ersten Grades ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechen- und Auswerteinheit (13) einen Speicher (13A) aufweist, in dem für eine Kalibrations-Blutflussrate die Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung abgespeichert ist, und dass die Rechen- und Auswerteinheit (13) derart ausgebildet ist, dass bei einer Abweichung der aktuellen Blutflussrate von der Kalibrations-Blutflussrate die durch die Schlauchleitung aus dem Blut ausgekoppelte elektromagnetische Strahlung für die aktuelle Blutflussrate und für die Kalibrations-Blutflussrate gemessen wird, wobei der Korrekturfaktor auf der Grundlage der für die aktuelle Blutflussrate und die Kalibrations-Blutflussrate gemessenen elektromagnetischen Strahlung berechnet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturfaktor k nach der folgenden Gleichung berechnet wird:
wobei S(Q_b1) das mit der Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung korrelierende Messsignal für die aktuelle Blutflussrate Q_b1 und S(Q_bk) das mit der Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung korrelierende Messsignal für die Kalibrations-Blutflussrate Q_bk ist.
Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechen- und Auswerteinheit derart ausgebildet ist, dass die Differenz zwischen der aktuellen Blutflussrate und der Kalibrations-Blutflussrate berechnet wird, wobei die Rechen- und Auswerteinheit (13) derart ausgebildet ist, dass ein Steuersignal für die Blutbehandlungsvorrichtung zur Einstellung der Blutflussrate für ein vorgegebenes Zeitintervall auf die Kalibrations-Blutflussrate nur dann erzeugt wird, wenn der Betrag der Differenz zwischen der aktuellen Blutflussrate und der Kalibrations-Blutflussrate kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechen- und Auswerteinheit (13) derart ausgebildet ist, dass ein Steuersignal für die Blutbehandlungsvorrichtung zur Einstellung der Ultrafiltrationsrate, mit der dem extrakorporalen Blutkreislauf Flüssigkeit entzogen wird, während des vorgegebenen Zeitintervalls auf Null erzeugt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechen- und Auswerteinheit (13) einen Speicher (13A) aufweist, in dem die durch die Schlauchleitung aus dem Blut ausgekoppelte elektromagnetische Strahlung gespeichert ist, die für verschiedene Bluttflussraten bei kurzgeschlossener arterieller und venöser Schlauchleitung gemessen worden ist, und dass die Rechen- und Auswerteinheit (13) derart ausgebildet ist, dass auf der Grundlage der für die verschiedenen Bluttflussraten gemessenen elektromagnetische Strahlung ein die Abhängigkeit des Korrekturfaktors von der Blutflussrate beschreibender Zusammenhang bestimmt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechen- und Auswerteinheit (13) derart ausgebildet ist, dass für eine Kalibrations-Blutflussrate die Intensität der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung ermittelt wird, wobei für eine Blutflussrate, die größer als die vorgegebene Kalibrations-Blutflussrate ist, ein erster die Abhängigkeit des Korrekturfaktors von der Blutflussrate beschreibender Zusammenhang und für eine Blutflussrate, die kleiner als die vorgegebene Kalibrations-Blutflussrate ist, ein zweiter die Abhängigkeit des Korrekturfaktors von der Blutflussrate beschreibender Zusammenhang bestimmt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der erste die Abhängigkeit des Korrekturfaktors von der Blutflussrate beschreibende Zusammenhang durch die folgende Gleichung beschreiben wird:
Vorrichtung nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite die Abhängigkeit des Korrekturfaktors von der Blutflussrate beschreibende Zusammenhang durch die folgende Gleichung beschrieben wird:
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Blutbestandteil Hämoglobin ist.
Vorrichtung zur extrakorporalen Blutbehandlung mit einem extrakorporalen Blutkreislauf (I) und einem Dialysierflüssigkeitssystem (II), wobei der extrakorporale Blutkreislauf (I) eine venöse und eine arterielle Schlauchleitung (5, 6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die extrakorporale Blutbehandlungsvorrichtung eine Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration eines Bestandteils von Blut nach einem der Ansprüche 17 bis 31 aufweist.