DE3530689A1

DE3530689A1 - Methode zur kontinuierlichen messung der haemoglobinkonzentration im extrakorporalen kreislauf

Info

Publication number: DE3530689A1
Application number: DE19853530689
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl Phys Stiller; Udo Dipl Ing Schallenberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-08-28
Filing date: 1985-08-28
Publication date: 1987-03-12
Also published as: DE3530689C2

Description

Die Erfindung geht davon aus, daß die Hämoglobinkonzentration im extrakorporalen Kreislauf durch die kontinuierliche Entnahme so geringer Blutmengen erfolgt, daß der Blutverlust für den Patienten auch bei einer Messung über mehrere Stunden ohne Bedeutung ist.

Änderungen der Hämoglobinkonzentration spiegeln Änderungen des Blut volumens wieder. Die Hämoglobinkonzentration kann deshalb zur Steuerung des Blutvolumens bei der Behandlung des terminalen Nieren versagens eingesetzt werden. Ähnliches gilt für den Hämatokrit. In der Literatur sind verschiedene Verfahren zu kontinuierlichen Bestimmung des Hämatokrit im extrakorporalen Kreislauf beschrieben (1 bis 7). Eine Methode zur kontinuierlichen Messung der Hämoglo binkonzentration wurde auch in (8) angegeben.

Aus der Bestimmung der Hämatokrit kann in ähnlicher Weise wie durch die Bestimmung der Hämoglobinkonzentration auf Änderungen des Blut volumens geschlossen werden. Die Beziehung zwischen dem Hämotokrit und Änderungen des Blutvolumens ist direkt, da der Hämatokrit infol ge von Änderungen der Elektrolytszusammensetzung oder einer Umvertei lung des Plasmavolumens zwischen den großen Gefäßen und dem kapilla ren System des Organismus auch ohne Änderungen des Blutvolumens gewisse Schwankungen zeigt.

Ein Verfahren zur kontinuierlichen Bestimmung der Hämoglobinkonzen tration im extrakorporalen unter Abnahme von sehr kleinen Blutmengen ist mir nicht bekannt. Die Steuerung der Ultrafiltration bei der Hämofiltration auf der Basis der kontinuierlichen Hämatokritmessung wurde bereits beschrieben (9). Die Messung des Hämatokrit erfolgte dabei durch die Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit im Voll blut und im Hämofiltrat.

Änderungen des relativen Blutvolumens sind eine wichtige Größe zur Steuerung der Ultrafiltration bei Verfahren zur Behandlung des terminalen Nierenversagen (Hämodialyse, Hämofiltration, Hämodiafil tration, kontinuierliche arterio-venöse Hämofiltration). Durch die Ultrafiltration wird dem Patienten durch die Behandlung die Flüs sigkeit entzogen, die wegen der fehlenden Nierenfunktion nicht mehr ausgeschieden wird. Die Flüssigkeit wird unmittelbar dem Blut ent zogen. Dadurch kommt es in Abhängigkeit von der Filtrationsrate und der Fähigkeit des Organismus zur Wiederauffüllung zu einer Abnahme des Blutvolumens.

Die Abnahme des Blutvolumens ist mit einer Tendenz zum Blutdruck abfall verbunden. Blutdruckabfälle können das Wohlbefinden und den Zustand des Patienten erheblich beeinträchtigen. Deshalb ist die Kenntnis, in welchem Maße das Blutvolumen im Verlauf der Behandlung abnimmt, von großer klinischer Bedeutung.

Bei den Verfahren der extrakorporalen Blutreinigung (s. o.) kommt es häufig darauf an in einer möglichst kurzen Zeit eine bestimmte Flüssigkeitsmenge zu entziehen! Mit der hier beschriebenen Methode kann der Flüssigkeitsentzug so gesteuert werden, daß die prozen tuale Abnahme des Blutvolumens auf einen vorgegebenen Betrag be schränkt wird. Dadurch ist ein optimaler Flüssigkeitsentzug bei gleichzeitig schonender Behandlung möglich.

Beschreibung der Methode

Die Methode verlangt die Lösung von 4 Problemen:

- die kontinuierliche Abnahme einer sehr geringen Blutmenge unter sterilen Bedingungen
- die kontinuierliche Verdünnung in einem festen Verhältnis über einen Zeitraum von mehreren Stunden
- das Erreichen der vollständigen Hämolyse der Erythrozyten und Oxygenierung des Hämoglobins
- die kontinuierliche Messung der Extinktion

Eine schematische Darstellung der Methode ist in Abb. 1 wieder gegeben.

Die kontinuierliche Blutentnahme

Die Blutentnahme erfolgt über eine kapillaren PVC-Schlauch (innerer Durchmesser 0,127 mm), der an den arteriellen Teil vor der Blutpumpe und vor den Zugängen für Infusionen an den extrakorporalen Kreislauf angeschlossen wird. Die Stelle wird gewählt, damit die Messung nicht durch gegebenenfalls infundierte Lösungen verfälscht wird.

Der Zugang zum extrakorporalen Kreislauf erfolgt durch eine kurze Edelstahlkanüle 27 G, die durch ein Silikonseptum in den Blut schlauch eingestochen wird. Die Spitze der Kanüle liegt in Wandnähe mit der Öffnung gegen die Strömung gerichtet. Solange keine in das Blutschlauchsystem integrierte Zugangssepten vorhanden sind, wird über eine spezielle Klemme ein Stück Silikonschlauch als Septum auf den Blutschlauch gepreßt und die Kanüle durch den Silikonschlauch und die Wand des Blutschlauches eingestochen.

Sterilität wird dadurch erreicht, daß das gesamte Entnahmesystem bis zur Rührzelle (s. u.) als Einmalsystem ausgelegt wird.

Die kontinuierliche Verdünnung im festen Verhältnis

Das Blut wird durch diesen Schlauch wie unter 1. beschireben mit einer Schlauchpumpe gefördert. Über den Pumpenkopf derselben Schlauchpumpe wird ein zweiter Schlauch aus Silikonkautschuk mit einem Innendurchmesser von 2,0 mm geführt. Hinter der Pumpe werden die beiden Schläuche mit einer speziellen Verbindungstechnik zusam mengeführt. Damit wird die geforderte Verdünnung erreicht. Die Schlauchpumpe ist so gestaltet, daß die Richtung der Förderung ein deutig festgelegt ist. Das wird dadurch erreicht, daß die Schläuche nur in der korrekten Weise eingelegt werden können, und daß die Pumpe unabhängig von der korrekten Spannungsversorgung nur in einer Drehrichtung anlaufen kann.

Hinter der Zusammenführung tropft das Gemisch aus Blut und Verdün nungsmedium in eine Rührzelle. Hierdurch wird eine Trennung zwischen dem sterilen Einmalsystem (bestehend aus Blutentnahmeschlauch, Verdünnungsschlauch, Konnektor und Gemischschlauch) und der un sterilen restlichen Meßstrecke (bestehend aus Rührzelle, Küvette mit zu- und abführenden Schläuchen und Auffangbehälter) erreicht.

Der Zulauf des sterilen hypotonen Mediums erfolgt aus einem Beutel mit angeschweißter Schlauchleitung.

Um einen versehentlichen Anschluß des hypotonen Mediums an einen Zugang zum Blutkreislauf des Patienten unter allen Umständen auszu schließen, werden die Schlauchkonnektoren so gestaltet, daß eine Konnektion mit den hier ausschließlich verwendeten LUER-female- Konus unmöglich ist. Eine einfache zu realisierende Maßnahme dafür ist die unlösbare Verbindung von Zufuhrschlauch des Verdünnungsmediums und Verdünnungsschlauch.

Das Erreichen der vollständigen Hämolyse und der vollständigen Umwandlung in Oxyhämoglobin

Das verdünnte Blut wird anschließend durch eine Mischzone geleitet, in der Blut und hypotones Medium durch mechanische Unterstützung eines Magnetrührers vermischt werden. Der pH-Wert des Mediums ist so gewählt, daß der in ihm vorliegende Sauerstoffpartialdruck aus reicht, einen Endzustand zu erreichen, in dem mehr als 99% des Hämoglobins in oxygeniertem Zustand vorliegen (vorhandene abnorme Hämoglobinderivate, z. B. Met-Hämoglobin, ausgeschlossen). Das Volu men zwischen Mischzone und Extinktionsmeßstrecke ist so gewählt, daß das Blut beim Eintritt in die Meßstrecke vollständig hämolysiert ist.

Die kontinuierliche Messung der Extinktion

Die Messung der Extinktion erfolgt in einer Kuvette, die kontinu ierlich von dem Hämolysat durchflossen wird. Die Temperatur der Kuvette ist so gewählt, daß keine Störungen durch ausfallende Luft blasen auftreten. Die Wellenlänge von 415 nm (Soret-Bande) wird durch ein Bandfilter aus der Strahlung einer Wolframlampe ausge filtert oder durch einen Monochromator erzeugt.

Literatur:

Azis, O., R. Dennhardt
Ultrafiltration of circulation blood in vivo. A method for continuous measurement of serum concentration Pflügers Archiv 341, 347-350 (1953)

Azis, O.
Untersuchungen im strömenden Blut wacher Versuchstiere und des Menschen. I: Konduktometrische Versuche an Ratten Res. exp. Med. 164, 283-291 (1974).

Azis, O., W. Schmidt, H. Lange, R. Dennhardt, J.G. Schindler, U. Herchen
Untersuchungen im strömenden Blut wacher Versuchstiere und des Menschen II: Res. exp. Med. d 172, 143-145 (1978).

Highofer-Szalkay, H., M. Moser
Untersuchungen über die Flüssigkeitsbalance im Körper Wiener med. Wschr. 13, 369-371 (1979).

Holzer, H., H. Pogglitsch, H. Highofer-Szalkay, Th. Kenner, H. Leopold, A. Passath
Die kontinuierliche Messung der Blutdichte während der Hämodialyse Wiener klin. Wschr. 23, 762 (1979).

Kenner, T., H. Highofer-Szalkay, H. Leopold, d H. Pogglitsch Verhalten der Blutdichte in Relation zum Blutdruck im Tier- Versuch und bei Hämodialyse von Patienten Z. Kardiol. 66, 399-401 (1977).

Stiller, S., H. Mann
Automatische Kontrolle des Blutvolumens bei extrakorporaler Dialyse und Filtration Biomedizinische Technik 25, Ergänzungsband (1080).

Gambino, S.R., A.J. Waraska
Am. J. Clin. Pathol. 52, 557- (1969).

Ishihara, T., H. Ikagaki, I. Igarashi, T. Kitana, K. Maeda, T. Shinzato, R. Sezaki
Automatic Control of Circulating Blood Volume During Hemofil tration Progress in Artificial Organs - 1983, 1 595-600 (1984) ISAO - Press, Nr. 204, Cleveland 1984

Claims

1. Methode zur kontinuierlichen Messung der Hämo globinkonzentration im extrakorporalen Kreislauf, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem extrakorporalen Kreislauf kontinu ierlich sehr kleine Blutmengen (etwa 0,1 ml/Std) entnommen werden, die in einem festen Verhältnis verdünnt, hämolysiert und in ein definiertes Hämoglobinderivat umgewandelt werden, dessen Konzentration durch die Messung der Extinktion bei einer definierten Wellenlänge (Soret-Bande) kontinuierlich bestimmt wird.

2. Die Methode zur kontinuierlichen Messung der Hämo globinkonzentration nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hämolyse und die Oxygenierung des entnom menen Blutes durch durch eine Verdünnung des Blutes mit einem hypotonen alkalischen Medium (0,05% NH3 Lösung) erfolgt.