DE19831385A1

DE19831385A1 - Verfahren zur Bestimmung von Parametern der Hämodialyse und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

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Publication number: DE19831385A1
Application number: DE19831385A
Authority: DE
Inventors: Rainer Goldau
Original assignee: Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Current assignee: Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Priority date: 1998-07-14
Filing date: 1998-07-14
Publication date: 2000-01-27
Anticipated expiration: 2018-07-15
Also published as: DE19831385C2

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Bestimmung von Parametern der Hämodialyse während einer extrakorporalen Blutbehandlung beschrieben, bei der das zu behandelnde Blut in einem extrakorporalen Kreislauf die Blutkammer eines durch eine semipermeable Membran in die Blutkammer und eine Dialysierflüssigkeitskammer unterteilten Dialysators durchströmt und Dialysierflüssigkeit in einem Dialysierflüssigkeitsweg die Dialysierflüssigkeitskammer des Dialysators durchströmt. Das Verfahren beruht auf der Bestimmung der Antwort des Dialysators auf einen Diracstoß als Eingangssignal (Stoßantwort) aus dem zeitlichen Verlauf der physikalischen oder chemischen Kenngröße der Dialysierflüssigkeit stromauf und stromab des Dialysators. Zur Bestimmung der Parameter der Hämodialyse werden angenommene Werte für die Kenngröße stromauf des Dialysators und die sich im Dialysierflüssigkeitsweg stromab des Dialysators einstellenden Werte für die Kenngröße herangezogen, die mittels der Stoßantwort (Übertragungsfunktion) berechnet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Parametern der Hämodialyse während einer extrakorporalen Blutbehandlung sowie eine Vorrichtung zur Durchfüh rung des Verfahrens.

Eine wesentliche Aufgabe der Nieren des Menschen liegt in der Absonderung harn pflichtiger Stoffe aus dem Blut und der Regelung der Wasser- und Elektrolyt-Ausschei dung. Die Hämodialyse stellt ein Behandlungsverfahren zur Kompensation von Fehl funktionen der Nieren bezüglich der Entfernung der harnpflichtigen Stoffe und der Einstellung der Elektrolyt-Konzentration im Blut dar.

Das Blut wird bei der Hämodialyse in einem extrakorporalen Kreislauf durch die Blut kammer eines Dialysators geleitet, die über eine semipermeable Membran von einer Dialysierflüssigkeitskammer getrennt ist. Die Dialysierflüssigkeitskammer wird von einer die Blutelektrolyte in einer bestimmten Konzentration enthaltenen Dialysierflüs sigkeit durchströmt. Die Stoffkonzentration (c_d) der Dialysierflüssigkeit entspricht der Konzentration des Blutes eines Gesunden. Während der Behandlung wird das Blut des Patienten und die Dialysierflüssigkeit an beiden Seiten der Membran im allgemeinen im Gegenstrom mit einer vorgegebenen Flußrate (Q_b bzw. Q_d) vorbeigeführt. Die harn pflichtigen Stoffe diffundieren durch die Membran von der Blutkammer in die Kammer für Dialysierflüssigkeit, während gleichzeitig im Blut und in der Dialysierflüssigkeit vorhandene Elektrolyte von der Kammer höherer Konzentration zur Kammer niedrige rer Konzentration diffundieren. Durch Anlegen eines Transmembrandrucks kann der Stoffwechsel zusätzlich beeinflußt werden.

Um das Blutbehandlungsverfahren optimieren zu können, ist die Bestimmung von Parametern der Hämodialyse während der extrakorporalen Blutbehandlung (in-vivo) notwendig. Von Interesse ist insbesondere der Wert für die Austauschleistung des Dialysators, die durch die sogenannte "Clearance" bzw. "Dialysance D" dargestellt wird.

Als Clearance für einen bestimmten Stoff K wird dasjenige virtuelle (errechnete) Blut volumen bezeichnet, das pro Minute unter definierten Bedingungen im Dialysator vollkommen von einem bestimmten Stoff befreit wird. Die Dialysance ist ein weiterer Begriff zur Bestimmung der Leistungsfähigkeit eines Dialysators, bei dem die Konzen tration der eliminierten Substanz in der Dialysierflüssigkeit berücksichtigt wird. Neben diesen Parametern zur Beschreibung der Leistungsfähigkeit des Dialysators sind noch andere Parameter von Bedeutung, wie die Werte des wäßrigen Anteils des Blutes, des Blutvolumens und der Bluteingangskonzentration etc.

Die meßtechnisch-mathematische Quantifizierung der Blutreinigungsverfahren und die Bestimmung der vorgenannten Parameter der Dialyse ist relativ komplex. Hinsichtlich der Berechnungsgrundlagen wird auf Sargent, J. A., Gotch. F. A.,: Principles and biophysics of dialysis, in: Replacement of Renal Function by Dialysis, W. Drukker, F. M. Parsons, J. F. Maher (Hrsg). Nijhoff, Den Haag 1983 verwiesen.

Die Dialysance bzw. die Clearance kann für einen gegebenen Elektrolyten, beispiels weise Natrium, bei einer Ultrafiltrationsrate von Null wie folgt bestimmt werden. Die Dialysance D ist gleich dem Verhältnis zwischen dem blutseitigen Massentransport für diesen Elektrolyten (Q_b×(cbi-cbo)) und der Konzentrationsdifferenz dieses Elektroly ten zwischen dem Blut und der Dialysierflüssigkeit am jeweiligen Eingang des Dialysa tors (cbi-cdi).

Aus Gründen der Massenbilanz gilt:

Q_b.(cbi - cbo) = -Q_d.(cdi - cdo) (2).

Aus den beiden oben genannten Gleichungen (1) und (2) folgt:

Dabei bedeuten in (1) bis (3):
Q_b = effektiver Blutfluß
Q_d = Dialysierflüssigkeitsfluß
cb = Stoffkonzentration im Blut
cd = Stoffkonzentration in der Dialysierflüssigkeit
i = Eingang des Dialysators
o = Ausgang des Dialysators.

Der effektive Blutfluß ist der Fluß des Blutanteils, in dem die zu entfernenden Stoffe gelöst sind, d. h., er bezieht sich auf das (wäßrige) Lösungsvolumen für diesen Stoff. Je nach Stoff kann das der Plasmawasserfluß oder der Blutwasserfluß, d. h. der gesamte Wasseranteil im Vollblut sein.

Die bekannten Verfahren zur in-vivo-Bestimmung von Parametern der Hämodialyse basieren auf den obigen Überlegungen. Dabei besteht das Bestreben, ohne einen direk ten Meßeingriff in die Blutseite auszukommen, da dieser nämlich eine nicht unerhebli che Gefahrenquelle darstellt. Die zu bestimmenden Größen sollen daher allein aus dialysatseitigen Messungen abgeleitet werden.

Die DE 39 38 662 C2 (EP 0 428 927 A1) beschreibt ein Verfahren zur in-vivo-Bestim mung von Parametern der Hämodialyse, bei dem der Dialysat-Elektrolyttransfer jeweils bei zwei unterschiedlichen Dialysateingangskonzentrationen gemessen wird. Unter der Annahme, daß die Bluteingangskonzentration konstant ist, wird nach dem bekannten Verfahren die Dialysance dadurch bestimmt, daß die Differenz zwischen den Differen zen der Dialysierflüssigkeits-Ionenkonzentration an der Eingangsseite und der Ausgangsseite des Dialysators zum Zeitpunkt der ersten und zweiten Messung bestimmt wird, diese durch die Differenz der Dialysierflüssigkeits-Ionenkonzentration an der Eingangsseite zum Zeitpunkt der ersten Messung und der zweiten Messung geteilt wird und mit dem Dialysierflüssigkeitsfluß multipliziert wird. Bei diesem Verfahren erweist sich die verhältnismäßig lange Meßzeit als nachteilig, die darauf zurückzuführen ist, daß nach dem Einstellen der Dialysierflüssigkeit auf den neuen Eingangskonzentrations wert sich am Dialysatorausgang erst ein stabiler Gleichgewichtszustand einstellen muß, bevor der neue Meßwert aufgenommen werden kann. Es dauert systembedingt einen gewissen Zeitraum, bis ein Leitfähigkeitssprung am Dialysatoreingang zu stabilen Verhältnissen am Dialysatorausgang führt. Darüber hinaus ist auch ein relativ langer Zeitraum erforderlich, um geräteseitig einen konstanten Wert für die Dialysierflüssig keitseingangskonzentration einzustellen.

In dem Aufsatz von Niels A. Lassen, Ole Henriksen, Per Sejrsen in Handbook of Physiology, The Cardiovascular System, Vol. 3, Peripheral Circulation and Organ Blood Flow, Part I, American Physiological Society, 1983, wird die Bolusantwort eines intrakorporalen Kreislaufs auf eine Injektion und eine anschließende Messung der Konzentration näher behandelt, wobei Fragen der Signalfaltung eine wichtige Rolle spielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das eine schnelle Bestimmung von Parametern der Hämodialyse während einer extrakorporalen Blutbe handlung erlaubt. Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Patentanspruch 1 bzw. 5 angegebenen Merkmalen.

Das beanspruchte Verfahren beruht auf der Bestimmung der Antwort des Dialysators auf einen Diracstoß als Eingangssignal (Stoßantwort) aus dem zeitlichen Verlauf der physikalischen oder chemischen Kenngröße der Dialysierflüssigkeit stromauf und dem zeitlichen Verlauf der physikalischen oder chemischen Kenngröße stromab des Dialysa tors. Der hämodynamische Parameter wird dann aus der Stoßantwort des Dialysators bestimmt.

Die Stoßantwort des Dialysators kann bei einem beliebigen zeitlichen Verlauf der phy sikalischen oder chemischen Kenngröße stromauf oder stromab des Dialysators bestimmt werden. Prinzipiell ist es aber auch möglich, die Stoßantwort mit hinreichen der Genauigkeit dadurch zu bestimmen, daß bei einem genügend scharfen Eingangs impuls am Dialysatoreingang der zeitliche Verlauf der physikalischen oder chemischen Kenngröße stromab des Dialysators gemessen wird.

Bei dem beanspruchten Verfahren wird eine physikalische oder chemische Kenngröße der Dialysierflüssigkeit, z. B. die Stoffkonzentration in der Dialysierflüssigkeit zur Bestimmung der Dialysance D, im Dialysierflüssigkeitsweg stromauf des Dialysators verändert und die Kenngröße wird stromab des Dialysators gemessen. Die physika lische oder chemische Kenngröße sollte dabei auf physiologisch vertretbare Werte eingestellt werden. Durch den beschleunigten Ablauf der Messung werden Auswirkun gen auf die Dialysebehandlung noch effizienter als beim Stand der Technik vermieden. Sofern die Änderung der Kenngröße stromauf des Dialysators in ihrem zeitlichen Ver lauf nicht bekannt ist, wird die Kenngröße auch stromauf des Dialysators gemessen. Zu den veränderbaren physikalischen oder chemischen Kenngrößen zählen auch die Dichte, der Brechungsindex, die Leitfähigkeit, die Temperatur oder die Dialysierflüssigkeits rate.

Nach Kenntnis der Stoßanwort (Übertragungsfunktion) können beliebige Werte für die physikalische oder chemische Kenngröße stromauf des Dialysators angenommen und die entsprechenden Werte der Kenngröße stromab des Dialysators berechnet werden. Zur Bestimmung eines Parameters der Hämodialyse werden dann die angenommenen Werte für die Kenngröße stromauf und die berechneten Werte für die Kenngröße stro mab des Dialysators herangezogen. Dabei kann auf die bekannten Gleichungen zur Bestimmung beispielsweise der Dialysance D oder der Bluteingangskonzentration cbi als hämodynamischer Parameter zurückgegriffen werden.

Mit dem Verfahren kann ein Parameter der Hämodialyse, z. B. die Dialysance D, auch dann bestimmt werden, wenn sich ein Gleichgewichtszustand noch nicht eingestellt hat. Daher sind nur kurze Meßzeiten erforderlich. Da es bei längeren Meßzeiten, die bei den bekannten Verfahren zur Bestimmung von hämodynamischen Parametern erforder lich sind, zu einer systematischen Veränderung der hämodynamischen Parameter wäh rend der Messung kommen kann, sind kurze Meßzeiten von Vorteil. Darüber hinaus sind mit dem Verfahren auch kontinuierliche Messungen möglich.

Die physikalische oder chemische Kenngröße der Dialysierflüssigkeit stromauf bzw. stromab des Dialysators kann die Stoffkonzentration in der Dialysierflüssigkeit stro mauf des Dialysators (Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration cdi) bzw. stromab des Dialysators (Dialysierflüssigkeitsausgangskonzentration cdo) sein. Zur Bestimmung dieser Stoffkonzentrationen wird vorteilhafterweise die Leitfähigkeit der Dialysierflüs sigkeit gemessen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden zur Bestimmung der Dialy sance D als hämodynamischer Parameter zwei Werte für die Dialysierflüssigkeitsein gangskonzentration angenommen und die sich bei diesen Werten im Dialysierflüssig keitsweg stromab des Dialysators einstellenden Dialysierflüssigkeitsausgangskonzen trationen berechnet. Dann wird die Differenz zwischen der Differenz des ersten an genommenen Wertes für die Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration und des berech neten Werten für die Dialysierflüssigkeitsausgangskonzentration und der Differenz des zweiten angenommenen Wertes für die Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration und des berechneten Wertes für die Dialysierflüssigkeitsausgangskonzentration durch die Differenz zwischen dem ersten und zweiten angenommenen Wert für die Dialysier flüssigkeitseingangskonzentration geteilt und der ermittelte Quotient zur Bestimmung der Dialysance D mit der Flußrate Q_d der Dialysierflüssigkeit multipliziert.

Nachfolgend werden das erfindungsgemäße Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren zur in-vivo-Bestimmung von Parametern der Hämodialyse durchgeführt wird,

Fig. 2a ein Gaußsignal als Beispielfunktion für eine Veränderung der Dialysier flüssigkeitseingangskonzentration und

Fig. 2b die Antwort des Dialysators auf das Gaußsignal von Fig. 2a.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung von Parametern der Hämodialyse kann eine separate Baugruppe bilden. Sie kann aber auch Bestandteil einer Dialysevor richtung sein, zumal einige Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung in den bekannten Dialysevorrichtungen bereits vorhanden sind. Nachfolgend wird die erfin dungsgemäße Vorrichtung zusammen mit den wesentlichen Komponenten der Dialyse vorrichtung beschrieben.

Die Dialysevorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Dialysierflüssigkeitsteil 1 und einem extrakorporalen Blutkreislauf 2. Der extrakorporale Kreislauf umfaßt einen arteriellen Zweig 3, die Blutkammer 4 des Dialysators 5 und einen venösen Zweig 6. Im arteriellen Zweig 3 ist eine Blutpumpe 7 angeordnet, die einen bestimmten Blutfluß im extrakorporalen Kreislauf vorgibt.

Die durch eine semipermeable Membran 8 von der Blutkammer 4 getrennte Dialysier flüssigkeitskammer 9 des Dialysators ist über eine Zuführleitung 10 mit einer Dialy sierflüssigkeitsquelle 11 verbunden. Eine Abführleitung 12, in die eine die Flußrate der Dialysierflüssigkeit vorgebende Dialysierflüssigkeitspumpe 13 geschaltet ist, führt in einen Abfluß 14.

In der Zuführleitung 10 und der Abführleitung 12 ist jeweils eine Meßeinrichtung 15, 16 zur Bestimmung der Ionenkonzentration der Dialysierflüssigkeit am Eingang des Dialysators 5 und der Stoffkonzentration der Dialysierflüssigkeit am Ausgang des Dialysators angeordnet. Die Meßeinrichtungen 15, 16 zur Bestimmung der Dialysier flüssigkeitseingangs- und -ausgangskonzentration weisen stromauf und stromab des Dialysators 8 angeordnete Leitfähigkeitssensoren auf, die vorzugsweise die temperatur korrigierte Leitfähigkeit der Dialysierflüssigkeit auf der Basis der Na-Konzentration messen. Anstelle von Leitfähigkeitssensoren können auch optische oder andere Senso ren zur Messung der Dialysierflüssigkeitseingangs- bzw. -ausgangskonzentration im Dialysierflüssigkeitsweg angeordnet sein. Die Leitfähigkeitssensoren sind über Daten leitungen 17, 18 mit einer Speichereinheit 19 verbunden. Die Speichereinheit 19 emp fängt die Meßwerte der Sensoren und speichert diese in zeitlicher Abfolge ab. Über eine Datenleitung 20 werden die Meßwerte einer Rechen- und Auswerteeinheit 21 zugeführt, die in einem Mikroprozessor aus den gewonnenen Daten die Parameter der Hämodialyse bestimmt. Ein derartiger Mikroprozessor ist in der Regel in einem Dialy segerät bereits vorhanden.

Zur Veränderung der Na-Konzentration der Dialysierflüssigkeit im Dialysierflüssig keitsweg stromauf des Dialysators 5 ist eine Einrichtung 22 vorgesehen, die in Fig. 1 nur schematisch dargestellt ist. Mit der Einrichtung 22 kann der in den Dialysator fließenden Dialysierflüssigkeit ein Konzentratbolus aufgegeben werden. Der Ablauf der Messung wird von einer Steuereinheit 24 gesteuert, die über eine Signalleitung 23 mit der Einrichtung 22 zur Aufgabe eines Konzentratbolus verbunden ist.

Wenn die Bluttemperatur als hämodynamischer Parameter bestimmt werden soll, finden anstelle der Leitfähigkeitssensoren Temperatursensoren Verwendung, die im Dialysier flüssigkeitsweg stromauf bzw. stromab des Dialysators 5 angeordnet sind. Die Ein richtung 22 zur Veränderung der physikalischen oder chemischen Kenngröße im Dialy sierflüssigkeitsweg stromauf des Dialysators ist in diesem Fall eine Heizeinrichtung zur Erzeugung eines Temperatursprungs.

Die Dialysierflüssigkeit durchströmt die Dialysierflüssigkeitskammer 9 mit einer durch die Drehzahl der Pumpe 13 vorgegebenen Flußrate Q_d und der mittels der Einrichtung 22 veränderbaren Eingangskonzentration cdi, die mittels des stromauf angeordneten Leitfähigkeitssensors 15 erfaßt wird. Die sich bei der Dialyse einstellende Ausgangs konzentration cdo der Dialysierflüssigkeit wird mittels des stromab angeordneten Leit fähigkeitssensors 16 erfaßt.

Zum besseren Verständnis werden die theoretischen Grundlagen des Verfahrens zu Bestimmung der Hämodialyseparameter nachfolgend im einzelnen erläutert.

Fig. 2a zeigt ein Elektrolyt-Konzentrations-Bolus an der Eingangsseite des Dialysators, der zum Zeitpunkt t=0 appliziert wird. Seine Dauer ist klein gegenüber der Flußzeit der Dialysierflüssigkeit durch den Dialysator, wobei seine Grundlinie der vorgegebenen Soll-Konzentration des betrachteten Elektrolyts entspricht.

Der Konzentratbolus läßt sich durch eine Leitfähigkeitsmessung der Dialysierflüssigkeit stromauf und stromab des Dialysators nachweisen. Der am Dialysatoreingang angeord nete Leitfähigkeitssensor 15 mißt ein Flüssigkeitselement dV, das den Leitfähigkeits impuls trägt, als scharfen Impuls. Das Flüssigkeitselement dV gelangt dann durch das aus dem Schlauchzulauf, dem Dialysator und dem Schlauchablauf gebildete System zu dem stromab des Dialysators angeordneten Leitfähigkeitssensor 16. Das Maximum des Impulses benötigt dazu die Zeit t_tot, wobei der Impuls durch die unterschiedliche Lauf zeit der Einzelteilchen verbreitert wird und nun die Form der in Fig. 2b dargestellten Funktion g(t-t_tot) hat, wobei auch hier die Grundlinie der vorangegangenen stationären Situation entspricht.

Zum besseren Verständnis sei hinzugefügt, daß sich die folgenden Faltungsintegrale der Einfachheit halber auf die Abweichungen von cdo(t) und cdi(t) vor diesen Grundlinien beziehen.

Für die Beziehung zwischen dem zeitlichen Verlauf der Dialysierflüssigkeitsausgangs konzentration cdo(t) und der Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration cdi(t) kann das folgende Faltungsintegral formuliert werden:

In dem obigen Faltungsintegral ist t_g die Zeitspanne, die eine Impulsantwort auf der Ausgangsseite benötigt, um von ihrem Maximum unter die halbe Meßgenauigkeit ab zufallen oder anzusteigen. Für die Zeit t_g gilt:

wobei M die geforderte Meßgenauigkeit ist.

Durch Faktorierung der Übertragungsfunktion in T(t',t)=f(t').g(t-t') läßt sich Gl. (4) in G. (6) umschreiben:

Die Funktion f(t) ist ein zeitlich veränderlicher Korrekturfaktor, der den Teilchenver lust/-gewinn berücksichtigt. Unter der Annahme zeitlich konstanter Teilchenverluste oder -gewinne im Dialysator ist f(t) konstant. Für den Fall, daß es zu keinem Teilchen austausch kommt, ist f(t) gleich 1. Die Funktion g(t) ist auf 1 normiert und gibt die Verbreitung eines Dirac-Stoßes wieder.

Der zeitliche Verlauf der Dialysierflüssigkeitseingangs- und -ausgangskonzentration cdi(t) und cdo(t) kann durch die Leitfähigkeitssensoren stromauf und stromab des Dia lysators ermittelt werden. Ebenso kann die Zeit t_g gemessen werden. Die Stoßantwort kann über jeden beliebigen Eingangsbolus und eine anschließende Laplace-Transforma tion entfaltet werden. Das bedeutet insbesondere, daß keine vorherige, getrennte Mes sung zur Bestimmung der Stoßantwort erforderlich ist. Vielmehr kann die Stoßantwort direkt aus den Meßdaten abgeleitet werden. Die Stoßantwort T(t,t') kann aber auch durch eine vorausgehende Messung der Dialysierflüssigkeitsausgangskonzentration ermittelt werden, wenn auf die in den Dialysator fließende Dialysierflüssigkeit mittels der Einrichtung 22 ein sehr schmaler (idealerweise infinitesimaler) Elektrolyt-Konzen trations-Bolus aufgegeben wird.

Die Zeit t_tot kann über das Maximum der Korrelationsfunktion K der zeitlichen Ver läufe von der Dialysierflüssigkeitseingangs- und ausgangskonzentration cdi(t) und cdo(t) bis zum Zeitpunkt t erhalten werden, wenn die Funktionen cdi(t) und cdo(t) zeitlich gegeneinander um die Zeit t_v verschoben werden, wobei sich die Korrelationsfunktion K(t_v) wie folgt berechnet.

wobei cdi_mittel der Mittelwert aus allen cdi und cdo_mittel der Mittelwert aus allen cdo ist.

Die normierte Stoßantwort g(t) stellt den Kern des Faltungsintegrals (4) dar und kann daher als Wichtungsfunktion aufgefaßt werden, die angibt, welchen Anteil an der Dia lysierflüssigkeitsausgangskonzentration cdo(t) zum Zeitpunkt t ein bestimmter Wert der Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration cdi(t'-t_tot) zum Zeitpunkt t'-t_tot besitzt, wobei t' im Bereich von (t-t_G, t+t_g) liegt. Diese Wichtung erlaubt es, jederzeit die zu einer bestimmten Dialysierflüssigkeitsausgangskonzentration gehörige Dialysierflüssigkeits eingangskonzentration zu ermitteln.

Bei einem Ausführungsbeispiel der unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen Vor richtung zur Bestimmung von Parametern der Hämodialyse, insbesondere der Dialysan ce D, wird der Meßablauf von der Steuereinheit wie folgt vorgegeben.

Die Steuereinheit 24 sendet ein Steuersignal an die Einrichtung 22 zur Veränderung der Dialysierflüssigkeitskonzentration, die daraufhin einen Konzentratbolus stromauf des Dialysators 5 erzeugt. Der zeitliche Verlauf der Änderung der Dialysierflüssigkeitsein gangs- und -ausgangskonzentration cdi, cdo wird mittels der Leitfähigkeitssensoren 15, 16 erfaßt, deren Meßwerte in der Speichereinheit 19 abgelegt werden. Zur Bestimmung eines Parameters der Hämodialyse wird die Antwort des Dialysators auf einen Dirac-Stoß als Eingangssignal (Stoßantwort) aus dem zeitlichen Verlauf der physikalischen oder chemischen Kenngröße der Dialysierflüssigkeit stromauf und stromab des Dialysa tors ermittelt.

In der Rechen- und Auswerteeinheit 21 werden die durch eine Folge von diskreten Meßwerten dargestellten Eingangs- und Ausgangssignale analysiert und aus den Ein gangs- und Ausgangssignalen wird die Übertragungsfunktion ermittelt. Für den Fall, daß das Eingangssignal ein Diracstoß ist, stellt das Ausgangssignal die Stoßantwort dar. Die Rechen- und Auswerteinheit 21 nimmt nun zwei Werte für die Dialysierflüssig keitseingangskonzentration cdi1, cdi2 an und berechnet dann mittels der ermittelten Übertragungsfunktion die sich bei diesen Werten einstellenden Werte für die Dialysier flüssigkeitsausgangskonzentration cdo1, cdo2.

Die Dialysance wird dann in der Recheneinheit und Auswerteinheit 21 nach der folgen den Gleichung berechnet:

Mit dem Verfahren kann nicht nur die Dialysance ermittelt werden, sondern es ist auch möglich, weitere Parameter der Hämodialyse, z. B. die Bluteingangskonzentration, in einer kontinuierlichen Messung während der Dialyse zu bestimmen.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung von Parametern der Hämodialyse während einer extrakorporalen Blutbehandlung, bei der das zu behandelnde Blut in einem extrakorporalen Kreislauf die Blutkammer eines durch eine semipermeable Membran in die Blutkammer und eine Dialysierflüssigkeitskammer unterteilten Dialysators durchströmt und Dialysierflüssigkeit in einem Dialysierflüssigkeits weg die Dialysierflüssigkeitskammer des Dialysators durchströmt, mit folgenden Verfahrensschritten:

- eine physikalische oder chemische Kenngröße cdi der Dialysierflüssigkeit wird im Dialysierflüssigkeitsweg stromauf des Dialysators verändert und die physikalische oder chemische Kenngröße cdo der Dialysierflüssigkeit wird stromab des Dialysators gemessen und
- aus der physikalischen oder chemischen Kenngröße der Dialysierflüssig keit stromauf und stromab des Dialysators wird der Parameter der Hä modialyse bestimmt,

wobei der zeitliche Verlauf der physikalischen oder chemischen Kenngröße der Dialysierflüssigkeit stromauf des Dialysators ein Eingangssignal des Dialysators und der zeitliche Verlauf der physikalischen oder chemischen Kenngröße der Dialysierflüssigkeit stromab des Dialysators die Antwort des Dialysators auf das Eingangssignal beschreibt,
dadurch gekennzeichnet,
daß aus dem zeitlichen Verlauf der physikalischen oder chemischen Kenngröße der Dialysierflüssigkeit stromauf und dem zeitlichen Verlauf der physikalischen oder chemischen Kenngröße der Dialysierflüssigkeit stromab des Dialysators die Antwort des Dialysators auf einen Diracstoß als Eingangssignal (Stoßantwort) bestimmt wird,
daß Werte für die physikalische oder chemische Kenngröße der Dialysierflüssig keit im Dialysierflüssigkeitsweg stromauf des Dialysators angenommen und mittels der Stoßantwort (Übertragungsfunktion) die sich im Dialysierflüssigkeits weg stromab des Dialysators einstellenden Werte für die physikalische oder chemische Kenngröße berechnet werden und
daß die angenommenen Werte für die Kenngröße und die berechneten Werte für die Kenngröße zur Bestimmung der Parameter der Hämodialyse herangezogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die physikalische oder chemische Kenngröße der Dialysierflüssigkeit stromauf bzw. stromab des Dialysators die Stoffkonzentration in der Dialysierflüssigkeit stromauf des Dia lysators (Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration cdi) bzw. stromab des Dia lysators (Dialysierflüssigkeitsausgangskonzentration cdo) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestim mung der Stoffkonzentration die Leitfähigkeit der Dialysierflüssigkeit gemessen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestim mung der Dialysance D als Parameter der Hämodialyse die Differenz zwischen der Differenz eines ersten angenommenen Wertes für die Dialysierflüssigkeits eingangskonzentration cdi1 und des berechneten Wertes für die Dialysierflüssig keitsausgangskonzentration cdo1 und der Differenz zwischen einem zweiten angenommenen Wert für die Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration cdi2 und des berechneten Wertes für die Dialysierflüssigkeitsausgangskonzentration cdo2 bestimmt wird, durch die Differenz des angenommenen ersten Wertes für die Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration cdi1 und dem zweiten angenommenen Wert für die Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration cdi2 geteilt wird und mit dem Dialysierflüssigkeitsfluß Q_d multipliziert wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in Verbindung mit einer Blutbehandlungsvorrichtung, bei der das zu behan delnde Blut in einem extrakorporalen Kreislauf die Blutkammer (4) eines durch eine semipermeable Membran (8) in die Blutkammer und eine Dialysierflüssig keitskammer unterteilten Dialysators (5) durchströmt und Dialysierflüssigkeit in einem Dialysierflüssigkeitsweg die Dialysierflüssigkeitskammer (9) des Dialysa tors (5) durchströmt, wobei in den extrakorporalen Kreislauf eine Blutpumpe (7) und in den Dialysierflüssigkeitsweg eine Dialysierflüssigkeitspumpe (13) ge schaltet ist, mit
einer Einrichtung (22) zum Verändern der physikalischen oder chemischen Kenngröße cdi der Dialysierflüssigkeit im Dialysierflüssigkeitsweg stromauf des Dialysators (5) in einem vorgegebenen Zeitintervall,
einer Meßeinrichtung (16) zur Erfassung der physikalischen oder chemischen Kenngröße cdo der Dialysierflüssigkeit im Dialysierflüssigkeitsweg stromab des Dialysators (5),
einer Speichereinheit (19), die derart ausgebildet ist, daß die gemessenen Werte der physikalischen oder chemischen Kenngröße cdo der Dialysierflüssigkeit stromab des Dialysators (5) in zeitlicher Abfolge abspeicherbar sind und
einer Rechen- und Auswerteeinheit (21), die derart ausgebildet ist, daß aus der Kenngröße cdi und der Kenngröße cdo der Parameter der Hämodialyse bestimmbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rechen- und Auswerteinheit (21) derart ausgebildet ist,
daß aus dem zeitlichen Verlauf der physikalischen oder chemischen Kenngröße der Dialysierflüssigkeit stromauf und dem zeitlichen Verlauf der physikalischen oder chemischen Kenngröße der Dialysierflüssigkeit stromab des Dialysators (5) die Antwort des Dialysators auf einen Diracstoß als Eingangssignal (Stoßant wort) bestimmbar ist,
daß die sich bei angenommenen Werten für die physikalische oder chemische Kenngröße im Dialysierflüssigkeitsweg stromauf des Dialysators im Dialysier flüssigkeitsweg stromab des Dialysators einstellenden Werte für die physikali sche oder chemische Kenngröße mittels der Übertragungsfunktion berechnet werden können und
daß der Parameter der Hämodialyse aus den angenommenen Werten für die Kenngröße und den berechneten Werten für die Kenngröße ermittelt werden kann.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (22) zum Verändern der physikalischen oder chemischen Kenngröße als eine Einrichtung zum Verändern der Stoffkonzentration in der Dialysierflüssigkeit stromauf des Dialysators (Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration cdi) und die Meßeinrichtung (16) zur Erfassung der physikalischen oder chemischen Kenngröße als eine Meßeinrichtung zur Erfassung der Stoffkonzentration in der Dialysierflüssigkeit stromab des Dialysators (Dialysierflüssigkeitsausgangskon zentration cdo) ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrich tung (16) zur Erfassung der physikalischen oder chemischen Eigenschaft einen im Dialysierflüssigkeitsweg stromab des Dialysators angeordneten Leitfähig keitssensor oder optischen Sensor zur Bestimmung der Dialysierflüssigkeitsaus gangskonzentration cdo aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechen- und Auswerteinheit (21) derart ausgebildet ist, daß zur Bestimmung der Dialy sance D als Parameter der Dialyse die Differenz zwischen der Differenz des ersten angenommenen Wertes für die Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration cdi1 und des berechneten Wertes für die Dialysierflüssigkeitsausgangskonzentration cdo1 und der Differenz zwischen dem zweiten angenommenen Wert für die Dialysierflüssigkeitseingangskonzen tration cdi1 und dem berechneten Wert für die Dialysierflüssigkeitsausgangskon zentration cdo2 bestimmbar ist, durch die Differenz des ersten angenommenen Wertes für die Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration cdi1 und dem zweiten Wert für die Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration cdi2 teilbar und mit dem Dialysierflüssigkeitsfluß Q_d multiplizierbar ist.