DE69522878T2

DE69522878T2 - Gerät für eine oszillierend, in form einer tide gepulsten peritonealdialyse

Info

Publication number: DE69522878T2
Application number: DE69522878T
Authority: DE
Inventors: P. Ebben; Paul Emerson; R. Keshaviah; Kazuo Kumano
Original assignee: Baxter International Inc
Current assignee: Baxter International Inc
Priority date: 1994-04-06
Filing date: 1995-03-27
Publication date: 2002-04-25
Anticipated expiration: 2015-03-28
Also published as: AU695256B2; US6074359A; EP0702574B1; WO1995027520A2; DE69522878D1; ATE206061T1; CA2163968C; CA2163968A1; EP0702574A1; WO1995027520A3; AU2129795A; JP3677045B2; JPH08512230A; JP2005034671A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Behandlung von terminaler Niereninsuffizienz. Speziell betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen der Peritonealdialyse.
Die Anwendung der Dialyse zur Unterstützung eines Patienten, dessen Nierenfunktion so weit verringert ist, daß die Nieren nicht mehr ausreichend funktionieren, ist bekannt. Es werden zwei Hauptverfahren der Dialyse angewandt: die Hämodialyse und die Peritonealdialyse.
Bei der Hämodialyse wird das Blut des Patienten durch eine künstliche Nierendialysemaschine geleitet. Eine Membran in der Maschine dient als künstliche Niere, um das Blut zu waschen. Da dies eine extrakorporale Behandlung ist, die spezielle Maschinen erfordert, bestehen bei der Hämodialyse bestimmte, ihr innewohnende Nachteile.
Zur Überwindung der mit der Hämodialyse einhergehenden Nachteile wurde die Peritonealdialyse entwickelt. Die Peritonealdialyse nutzt die Bauchhöhlenwand des Patienten als halbdurchlässige Membran. Die Bauchhöhlenwand ist eine membranartige Auskleidung des Bauchraums. Aufgrund guter Perfusion ist die Bauchhöhlenwand imstande, als natürliche halbdurchlässige Membran zu arbeiten.
Bei der Peritonealdialyse wird sterile wäßrige Lösung periodisch in den Bauchraum infundiert. Diese Lösung wird als Peritonealdialyselösung oder Dialysat bezeichnet. Diffusions- und osmotische Austauschvorgänge finden zwischen der Lösung und dem Blutstrom über die natürlichen Körpermembranen statt. Diese Austauschvorgänge entfernen die Abfallprodukte, die die Nieren normalerweise ausscheiden.
Die Abfallprodukte bestehen aus Gelöstem, wie etwa Harn und Kreatinin. Die Nieren halten auch die Spiegel anderer Substanzen, wie etwa Natrium und Wasser, die durch Dialyse reguliert werden müssen, aufrecht. Die Diffusion von Wasser über die Peritonealmembran während der Dialyse wird als Ultrafiltration bezeichnet.
Bei der kontinuierlichen ambulanten Peritonealdialyse wird eine Dialyselösung in den Bauchraum unter Verwendung eines Katheters eingeleitet. Ein Austausch von Gelöstem zwischen dem Dialysat und dem Blut wird durch Diffusion erreicht. Die weitere Abführung erfolgt durch Ausbilden eines geeigneten osmotischen Gradienten von dem Blut zu dem Dialysat, so daß Wasser aus dem Blut ausfließen kann. Das ermöglicht es, im Körper ein geeignetes Säure-Basen-, Elektrolyt- und Fluidgleichgewicht zu erreichen. Die Dialyselösung wird einfach durch den Katheter aus der Körperhöhle abgeleitet.
Die Peritonealdialyse führt zu einer Reihe von Bedenken, wie etwa: Gefahr von Peritonitis; im Vergleich mit der Hämodialyse geringerer Wirkungsgrad und daher längere Dauer der Dialyse; Kosten bei Verwendung von automatischen Einrichtungen.
Es ist eine Reihe von Änderungen bei der Peritonealdialyse erforscht worden. Eine solche Änderung ist die automatische Peritonealdialyse (APD). Die APD verwendet eine Maschine, die als Umwälzeinrichtung bekannt ist, um Peritonealdialyselösung in den und aus dem Bauchraum des Patienten zu infundieren, verweilen zu lassen und abzuleiten.
Die APD ist für einen Peritonealdialysepatienten besonders attraktiv, weil sie nachts durchgeführt werden kann, während der Patient schläft. Das befreit den Patienten von den täglichen Anstrengungen der kontinuierlichen ambulanten Peritonealdialyse während der Zeit, in der er wach ist und arbeitet.
Die APD-Sequenz dauert typischerweise mehrere Stunden. Häufig beginnt sie mit einem anfänglichen Entleerungszyklus, um erschöpftes Dialysat aus der Bauchfellhöhle abzuleiten. Die APD- Sequenz durchläuft dann eine Folge von Füll-, Verweil- und Ableitphasen, die einzeln aufeinanderfolgen. Jede Füll-/Verweil- /Ableitfolge wird als Zyklus bezeichnet. Die APD kann auf mehrere verschiedene Weisen praktisch durchgeführt werden, was auch geschieht.
Die kontinuierliche zyklische Peritonealdialyse (CGPD) ist eine häufig angewandte APD-Modalität. Während jeder Füll- /Verweil-/Ableitphase der CCPD infundiert die Umwälzeinrichtung ein vorbestimmtes Dialysatvolumen. Nach einer vorgeschriebenen Verweilperiode leitet die Umwälzeinrichtung die Flüssigkeitsmenge vollständig aus dem Patienten aus, so daß die Peritonealhöhle leer oder "trocken" bleibt. Typischerweise macht die CCPD von sechs Füll-/Verweil-/Ableitfolgen Gebrauch, um ein vorgeschriebenes Therapievolumen zu erreichen.
Nach dem letzten vorgeschriebenen Füll-/Verweil-/Ableitzyklus infundiert die Umwälzeinrichtung ein letztes Füllvolumen. Das letzte Volumen verbleibt während des Tags im Patienten. Es wird zu Beginn der nächsten CCPD-Sitzung am Abend abgeleitet. Das letzte Füllvolumen kann eine andere Dextrosekonzentration als das Füllvolumen der aufeinanderfolgenden CCPD-Füll-/ Verweil-/Ableitzyklen haben, die die Umwälzeinrichtung bereitstellt.
Die tidale Peritonealdialyse (TPD) ist eine andere APD-Modalität. Ebenso wie die CCPD umfaßt die TPD eine Serie von Füll-/ Verweil-/Ableitfolgen. Anders als die CCPD leitet die TPD das Dialysat während jeder Ableitphase nicht vollständig aus der Peritonealhöhle ab. Statt dessen bildet die TPD während der ersten Füllphase ein Grundfüllvolumen aus und leitet nur einen- Anteil dieses Volumens während der ersten Ableitphase aus. Anschließende Füll- und Ableitzyklen infundieren und entleeren dann ein kleines Tidalvolumen unter dem Grundvolumen mit Ausnahme der letzten Ableitphase. Die letzte Ableitphase entfernt das gesamte Dialysat aus der Peritonealhöhle.
Noch eine weitere Variation der automatischen Peritonealdialyse ist die hin- und hergehende Peritonealdialyse (RPD) und/oder halbkontinuierliche Peritonealdialyse. Bei diesen Systemen wird Dialyselösung in die Peritonealhöhle infundiert, und dann wird typischerweise auf einer kontinuierlichen Ableitbasis ein Anteil der Dialyselösung sequentiell abgeleitet, gewaschen und erneut infundiert.
Fig. 1 zeigt ein System einer halbkontinuierlichen Dialyse. Das System wurde von Di Paolo in "Acceleration of Peritoneal Dialysis With Single Device", 19 Nephron 271-277 (1977) beschrieben. Es wird eine Einzelnadel 10 verwendet, um Fluid aus den sterilen Vorratsbehältern 12, 14 in den Patienten zu infundieren, wo es verweilt und anschließend zu einem Ablauf 16 fließt. Das Einströmen in den Patienten erfolgt durch eine Pumpe 18, während das Ablaufen durch die Schwerkraft erreicht wird.
Die US-PS 4 190 047 zeigt ein Einzelkathetersystem, das zwei Pumpen verwendet, um Dialysatflüssigkeit abwechselnd ein- und ausfließen zu lassen. Während des Abflußzyklus strömt die Flüssigkeit durch die Blutbahn des Dialysators, in der sie vor dem nächsten Einströmen "gewaschen" wird.
Fig. 2 zeigt eine Figur gemäß der US-PS 5 141 493. Fig. 2 zeigt das Dreischleifensystem des Patents '493, wobei Dialysat in den und aus dem Patienten unter Verwendung einer umsteuerbaren Pumpe (erste Schleife) in eine zweite Schleife gefördert wird. In der zweiten Schleife geht das Dialysat durch einen Dialysator, der mit in der dritten Schleife fließendem nichtsterilem Dialysat regeneriert wird. Der Unterschied zwischen dem '493-System und den früheren Systemen besteht darin, daß sowohl die Regenerierung als auch das Hin- und Herströmen kontinuierlich erfolgen.
Die EP-A-0 028 371 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung für die automatische halbkontinuierliche Peritonealdialyse. Eine vorbestimmte Dialyselösungsmenge wird eine vorbestimmte Anzahl von Malen aus dem Vorratsbeutel in die Peritonealhöhle des Patienten und dann zurück zu dem Vorratsbeutel durch Pumpeinrichtungen gefördert, die zur Durchführung eines Richtungswechsels so betätigt werden, daß die gleiche Dialyselösung in den und aus dem Peritonealraum gefördert wird.
Die JP-4117964 beschreibt ein System, bei dem der Dialyse- Wirkungsgrad dadurch verbessert wird, daß während des Dialysezeitraums physische Vibrationen auf den Unterleib aufgebracht werden.
Sämtliche oben genannten Forscher haben eine erhöhte Clearance kleiner Moleküle und hohe Ultrafiltration sowohl bei kontinuierlichen Durchflußsystemen als auch bei Systemen vom hin- und hergehenden Typ berichtet. Natürlich ist ein Vorteil dieser Art erwünscht.
Diese bekannten Systeme sind jedoch in bezug auf Betrieb, Einrichtung und Steuerung recht kompliziert. Daher besteht ein Bedarf für ein verbessertes Peritonealdialysesystem auf der Basis einer hin- und hergehenden und/oder halbkontinuierlichen Peritonealdialyse.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung gibt eine verbesserte Peritonealdialysevorrichtung an.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann für einen Patienten die Peritonealdialyse realisieren. Die Vorrichtung weist ein Dialysatreservoir und eine Einrichtung zum Vibrieren des Reservoirs während eines Dialysevorgangs auf.
Bei einer Ausführungsform weist die Vorrichtung ferner folgendes auf: einen Einzelkatheter zum Anbringen in dem Patienten, wobei der Katheter an ein Ende einer ersten Fluidleitung gekoppelt ist, wobei mindestens ein Dialysatreservoir ein Volumen hat, das mindestens das Eineinhalbfache des Füllvolumens des Patienten ist, wobei das Reservoir an ein Ende einer zweiten Fluidleitung angeschlossen und mit dem Katheter in Fluidverbindung ist, und eine Einzelpumpe zum Fördern des Dialysats aus dem Reservoir in den und aus dem Patienten und dann zurück in das Reservoir. Bei zwei alternativen Ausführungsformen kann die Pumpe entweder eine umsteuerbare Rollenpumpe oder eine persönliche Umwälzeinrichtung sein.
Bei einer Ausführungsform weist die Vorrichtung ferner einen Kraftwandler auf, der mit dem Dialysatreservoir gekoppelt ist, um die in den Patienten geförderte Dialysatmenge zu überwachen.
Bei einer Ausführungsform weist die Vorrichtung ferner ein Druckdetektiersystem in Verbindung mit der Pumpe auf.
Die vorliegende Erfindung dialysiert den Patienten durch einen Einzelkatheter, der in dem Peritonealraum angebracht ist.
Die Einrichtung, um das Reservoir vibrieren zu lassen, kann beispielsweise eine Massageeinrichtung sein.
Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise eine CAPD-Vorrichtung, eine Vorrichtung für die intermittierende Peritonealdialyse, eine Peritonealvorrichtung mit kontinuierlicher Umwälzung oder eine tidale Peritonealdialysevorrichtung vom Oszillationsimpulstyp sein.
Das Dialysatreservoir hat bevorzugt ein Volumen von mindestens dem Eineinhalbfachen des Füllvolumens des Patienten, z.B. größer oder gleich drei Liter. Bevorzugt hat das Reservoir ein Volumen von mindestens fünf Litern. Das Dialysatreservoir ist in Fluidverbindung mit dem Katheter gekoppelt. Das Dialysat wird dann unter Anwendung einer Einzelpumpe in das und aus dem Peritoneum gefördert.
Ein Verfahren zum Gebrauch der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung umfaßt den Schritt, das Dialysatreservoir vibrieren zu lassen, wenn das Dialysat in das und aus dem Peritoneum gefördert wird.
Ein solches Verfahren ermöglicht eine verbesserte Peritonealdialyse eines Patienten.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Realisierung einer tidalen Peritonealdialyse vom Oszillationsimpulstyp, die nur eine einzige Pumpe benötigt.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Angabe einer Vorrichtung, die ein externes Reservoir verwendet, das an dem Peritonealtransport teilnimmt, als wenn es Teil der Peritonealhöhle wäre. Außerdem ist die vorliegende Vorrichtung wirksamer als Vielfachinfusionen, weil die Zu- und Ablaufvorgänge entfallen.
Weiterhin ist es ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß das Fluid in der Vorrichtung zum Reservoir und nicht zum Ablauf zurückgeführt wird, so daß kleinere Fluidmengen verwendet werden.
Ferner ist es ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß kleinere Hübe vorgesehen sind, so daß die Durchflußrate sowohl am Einlauf als auch am Ablauf hoch sein kann.
Ferner besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, daß eine bessere Vermischung erhalten wird, indem stagnierende Fluidschichten in dem Peritonealraum aufgebrochen werden.
Weiterhin ist es ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß es keine Abschaltzeit aufgrund des Füllens und Entleerens des Peritonealraums gibt. Infolgedessen kann die gleiche Therapie, die mit bekannten Systemen durchgeführt wird, in kürzerer Zeit durchgeführt werden, und es kann innerhalb des gleichen Zeitraums mehr Therapie durchgeführt werden, oder es kann in einem gegebenen Zeitraum mehr Therapie mit einem kleineren Dialysefluidvolumen erfolgen.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der genauen Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen sowie aus den Zeichnungen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt schematisch ein bekanntes Peritonealdialysesystem;
Fig. 2 zeigt schematisch ein anderes bekanntes Peritonealdialysesystem;
Fig. 3 zeigt schematisch eine Ausführungsform des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 zeigt schematisch das Druckdetektiersystem der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform; eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung benötigt dieses System jedoch nicht;
Fig. 6 zeigt in Diagrammform die Ergebnisse einer Probe der Therapieendkonzentration in dem Reservoirbeutel gegenüber einer 180-Minuten-Probe, die aus der Leitung der tidalen Peritonealdialyse mit Oszillationsimpuls entnommen ist;
Fig. 7 zeigt die Änderung der Konzentration als Funktion der Zeit für den Hohlraum (obere Kurve) und für das äußere Reservoir (untere Kurve); die durch die beiden Kurven gezeigte Zunahme der Konzentration bedeutet, daß das äußere Reservoir und der Hohlraum gleichermaßen an dem Austausch beteiligt sind.

GENAUE BESCHREIBUNG DER DERZEIT BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die vorliegende Erfindung gibt eine Vorrichtung für die Peritonealdialyse an einem Patienten an. Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt eine tidale Peritonealdialyse vom Oszillationsimpulstyp. Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise eine einzige Pumpe und einen einzigen Fluidkreislauf sowie einen Einzelkatheter verwenden. Ferner verwendet die Vorrichtung typischerweise mindestens ein Reservoir, dessen Volumen gleich oder größer als drei Liter ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 gibt die vorliegende Erfindung, wie gezeigt, eine Vorrichtung 20 an, die einen Fluidkreislauf 22 und eine Einzelpumpe 24 hat. Die Einzelpumpe 24 dient dazu, Fluid pulsierend in den und aus dem Peritonealraum des Patienten 26 zu fördern.
Anders als die bekannten Verfahren, die eine Vielzahl von Pumpen und Kreisläufen benötigten, die zu komplizierten Systemen führten, deren Einrichtung schwierig ist und die teuer sind, sieht die vorliegende Erfindung einen einzigen Fluidkreislauf vor, der nur eine einzige Pumpe 26 erfordert.
Die Vorrichtung 20 weist ferner ein Reservoir 28 auf. Das Reservoir 28 enthält das Dialysat, das an den Patienten zu verabreichen ist. Das Dialysat kann jede gewünschte Peritonealdialyselösung sein. Bevorzugt hat das Reservoir 28 ein Volumen von mindestens dem Eineinhalbfachen des Füllvolumens des Patienten, beispielsweise gleich oder größer als drei Liter. Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat das Reservoir 28 ein Volumen von mindestens fünf Litern.
Das Reservoir 28 der vorliegenden Erfindung dient dem Zweck, dazu beizutragen, daß der Diffusionsgradient aufrechterhalten wird. Das Reservoir 28 nimmt an dem Peritonealtransport so teil, als wenn es Teil des Peritonealraums wäre. Bei einer gegebenen Anfangsfüllung von zwei Litern und einem Reservoir von drei oder mehr Litern sieht es infolgedessen so aus, als ob fünf oder mehr Liter in den Patienten infundiert worden wären.
Bei bekannten Systemen ist die Reservoirgröße nicht integral mit der Therapie und dient einfach dazu, das Hubvolumen vor der Reinfusion zu halten. Dagegen wirkt das Reservoir 28 bei der vorliegenden Vorrichtung als die hauptsächliche Einrichtung zur Aufrechterhaltung des Diffusionsgradienten.
Die aktuelle Vorrichtung ist wirksamer als eine Vielzahl von Infusionen, weil die Zu- und Ablaufvorgänge entfallen. Der Vorteil gegenüber der normalen Peritonealdialyse ergibt sich daraus, daß es keine "Abschaltzeit" aufgrund des Befüllens und Entleerens des Peritonealraums gibt.
Infolgedessen verweilen beispielsweise sieben Liter der Flüssigkeit in der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung länger und nähern sich dem Gleichgewicht weiter als sieben Liter Flüssigkeit bei der normalen Peritonealdialyse.
Die Aufrechterhaltung des Diffusionsgradienten dadurch, daß für die Peritonealmembran ein Volumen verfügbar ist, das größer als normalerweise ist, verbunden mit der Steigerung des Transports aufgrund des hohen Durchflusses, resultiert ferner in einem noch rascheren Erreichen des Gleichgewichts.
Somit kann die gleiche Therapie, die bei der normalen Peritonealdialyse erreicht wird, in kürzerer Zeit mit einem kleineren Dialyseflüssigkeitsvolumen erreicht werden. Außerdem kann im gleichen Zeitraum mehr Therapie durchgeführt werden, oder es kann in einem gegebenen Zeitraum mehr Therapie mit einem kleineren Dialyseflüssigkeitsvolumen durchgeführt werden.
Die Flüssigkeit (das Dialysat) wird unter Anwendung der Einzelpumpe 24 in den und aus dem Patienten gefördert. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Pumpe eine umsteuerbare Rollenpumpe 24. Die Pumpe 24 ist so angeordnet, daß sie auf eine Fluidleitung 30 einwirkt, die von einem Ende des Reservoirs 28 zu einem Druckdetektiersystem 32 verläuft. Eine weitere Leitung 34 verläuft von dem Druckdetektiersystem 32 zu dem Patienten 26.
Fig. 5 zeigt das Druckdetektiersystem 32 der vorliegenden Erfindung. Das Druckdetektiersystem 32 weist einen Tropfkolben 52 auf. Der Tropfkolben 52 ermöglicht die Ausbildung einer Luft-/Wasser-Grenzfläche, wie Fig. 5 zeigt. Der Tropfkolben 52 weist ein Tropfrohr 54 auf, das länger als normal ist. Das Tropfrohr 54 reicht tief in den Tropfkolben 52 und ermöglicht der Flüssigkeit, in beiden Richtungen zu fließen, ohne daß Luft in das System eingeleitet wird.
Ein Druckwandler 56 mißt den Druck der Luft, die den Fluidleitungsdruck hat. Eine Reihe von Fluiddruckwandlern eignet sich zum Gebrauch bei dem System der vorliegenden Erfindung. Beispielsweise kann bei der vorliegenden Erfindung ein Drucksensor G-68801-53 vom Membrantyp von Cole-Palmer verwendet werden. Ein Wegwerf-Kunststoffilter 58 trennt und schützt den Druckwandler 56 gegenüber dem Fluid.
Der Wegwerf-Kunststoffilter 58 besteht aus einem hydrophoben Material, das nur Luft durch den Druckwandler 56 hindurchgehen läßt, so daß die Luft-/Wasser-Grenzfläche erforderlich ist. Wenn die in dem Wegwerf-Kunststoffilter 58 verwendete Membran undurchlässig und flexibel (beispielsweise kondomähnlich) wäre, wäre natürlich keine Luft-/Wasser-Grenzfläche erforderlich.
Die Fluidleitung 34 endet an einem Katheter (nicht gezeigt), der mit dem Peritonealraum des Patienten 26 in Fluidverbindung ist. Die Pumpe 24 kann bewirken, daß Fluid in beiden Richtungen durch den Fluidkreislauf 22 des Systems 20 bewegt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch Anwendung der Pumpe 24 das Fluid (das Dialysat) mittels kleiner Hubvolumen transportiert werden. Beispielsweise kann das kleine Hubvolumen grob das Vier- bis Fünffache des Totraums des Schlauchs der Fluidleitung 34 und weniger als 15% des Gesamtfüllvolumens sein. Die kleinen Hubvolumen ermöglichen das Bewegen des Fluids mit hohen Durchflußraten (400 ml/min) sowohl in den als auch aus dem Patienten 26, ohne daß der Patient 26 dadurch Unannehmlichkeiten hat.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Hubvolumen kleiner (ungefähr 300 ml oder weniger) als in bekannten Systemen. Da nur ein kleiner Bereich des Hohlraums entleert wird, kann Fluid mit hoher Durchflußrate ( 400 ml/min) abgefördert werden, ohne daß Omentum in den Katheter angesaugt wird. Das ermöglicht unter anderem eine stärkere Vermischung in dem Peritonealraum, weil dadurch stehende Flüssigkeitsschichten in dem Hohlraum aufgebrochen werden.
Die hohen Durchflußraten vermindern außerdem eine Blockierung innerhalb des Systems. Wenn Blockaden aufgrund von Omentum oder Fibrin doch auftreten, erfaßt der Druckwandler 54 eine Änderung (Zunahme/Abnahme) des Drucks. Infolgedessen schaltet die Pumpe 24 unter Abgabe eines Alarms ab. Nach Durchführung von korrigierenden Maßnahmen nimmt die Pumpe 24 den Pumpbetrieb wieder auf.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform mißt ein Kraftwandler 36 die Fluidmenge, die in den Patienten 26 gefördert wird. Das Reservoir 28 ist an dem Kraftwandler 36 aufgehängt. Ein Beispiel eines solchen Kraftwandlers ist eine Omega LCB-50 Biegestab-Lastzelle.
Wie nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert wird, ist der Kraftwandler 36 bei bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich. Ebenso ist bei bestimmten Ausführungsformen der Druckwandler 54 nicht erfordert lich.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können Standardbeutel mit sterilem Dialysat für die Vorbereitung des Kreislaufs verwendet werden. Die Vorbereitung des Kreislaufs beseitigt die Notwendigkeit für eine Fluidsterilisationskammer. Zur Vorbereitung des Systems kann das nachstehende Vorgehen befolgt werden.
Es wird eine sterile Verbindung zwischen einem sterilen Fluidvorratsbeutel (3000 ml oder größer) und dem sterilen Leitungsset hergestellt. Das Leitungsset besteht aus einem sterilen Schlauchstück mit einem Dorn an dem einen Ende, der in einen Beutel paßt, und einer Patientenkupplung am anderen Ende zum Anschluß an ein Übertragungsset des Patienten.
Bei Verwendung einer Rollenpumpe umfaßt das Set auch ein "Pumpensegment", das ein größeres Schlauchsegment ist, das in die umsteuerbare Rollenpumpe paßt. Es kann auch Vorkehrungen für die Überwachung des Leitungsdrucks aufweisen. Beispielsweise kann ein "Tropfkolben" verwendet werden, wenn eine Luft- /Wasser-Grenzfläche vorgesehen ist.
Die Luftgrenzfläche ist an einen Druckwandler durch eine Membran von 0,22 um (die Viren und Bakterien ausschließt) angeschlossen. Ferner ist eine Kunststoffklemme vorgesehen, um den Durchfluß zu starten und zu stoppen. Der Beutel wird angehoben, die Klemme wird geöffnet, und sterile Flüssigkeit tritt in das Leitungsset ein.
Der Tropfkolben wird umgekehrt, so daß er gefüllt wird. Die Flüssigkeit fließt bis zum Ende des Leitungssets, und die Klemme wird wieder geschlossen. Nach Beendigung dieses Vorgangs wird das Leitungsset an den Patienten 26 angeschlossen, der dann mit Dialysat gefüllt wird.
Es wird nun auf Fig. 4 Bezug genommen, die eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigt. Fig. 4 zeigt ein System 40. Bei dieser Ausführungsform kann anstelle einer umsteuerbaren Rollenpumpe, die bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, eine persönliche Umwälzeinrichtung 42 verwendet werden.
"Persönliche Umwälzeinrichtung" bezieht sich im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung auf eine durch Druck angetriebene volumetrische Verdrängerpumpe vom Membrantyp. Die persönliche Umwälzeinrichtung 42 kann das abgegebene Flüssigkeitsvolumen als Differenz des Volumens einer Pumpkammer vor und nach einem Förderhub bestimmen.
Die Pumpkammer besteht aus zwei Teilen, die durch eine biegsame Membran mit Luft auf der einen Seite und Flüssigkeit auf der anderen Seite voneinander getrennt sind. Eine Erhöhung des Luftdrucks drückt Flüssigkeit aus der Kammer, so daß das Volumen auf der Luftseite erweitert wird.
Die persönliche Umwälzeinrichtung 42 mißt den Druck auf der Luftseite der Membran und den Druck in einem bekannten Standardvolumen, bevor und nachdem die Pumpkammer mit dem Standardvolumen verbunden wird. Auf der Basis dieser Messungen kann die persönliche Umwälzeinrichtung 42 die abgegebene Flüssigkeitsmenge bestimmen. Die Formel für derartige Messungen ist wie folgt:
Vdelivered =
Vfilled - Vempty =
[(Ps1 - Ps2)*Vs/(Pd2 - Pd1]filled -[Ps1 - Ps2)*Vs/(Pd2 - Pd1)]empty
wobei "1 sich auf den Druck bezieht, bevor die Luftseite der Membran mit dem Standardvolumen verbunden wird,
wobei "2" sich auf den Druck bezieht, nachdem die Luftseite der Membran mit dem Standardvolumen verbunden ist,
wobei sich "s" auf das Standardvolumen bezieht, und
wobei sich "d" auf die Luftseite der Membran bezieht.
Beispiele einer persönlichen Umwälzeinrichtung sind in den folgenden US-Anmeldungen angegeben: "Peritoneal Dialysis Systems and Methods Employing a Liquid Distribution and Pumping Cassette That Emulates Gravity Flow", angemeldet am 3. März 1993, Serial-Nr. 08/027328 (US-5 530 357); "Liquid Pumping Mechanisms for Peritoneal Dialysis Systems Employing Fluid Pressure", angemeldet 3. März 1993, Serial-Nr. 08/027485 (US- 5 437 626); "Peritoneal Dialysis Systems and Methods Employing Pneumatic Pressure and Temperature-Corrected Liquid Volume Measurements", angemeldet 3. März 1993, Serial-Nr. 08/026458 (US-5 474 683); "Improved User Interface and Monitoring Functions for Automated Peritoneal Dialysis Systems", angemeldet 3. März 1993, Serial-Nr. 08/025531 (US-5 438 510); "Tmproved User Tnterface for Automated Peritoneal Dialysis Systems", angemeldet 3. März 1993, Serial-Nr. 08/025547 (US-5 324 422); und "Peritoneal Dialysis Cycler", angemeldet 3. März 1993, Serial-Nr. 29/006426 (0351470)
Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung stellt ein Reservoirbeutel 44 das Dialysat bereit. Der Flüssigkeits(Dialysat)strom geht durch die Fluidleitung 46 durch die persönliche Umwälzeinrichtung 42. Ein zweites Ende der persönlichen Umwälzeinrichtung 42 ist an den Patienten 50 durch eine Fluidleitung 48 angeschlossen, die an einem Katheter endet, der mit dem Peritonealraum des Patienten in Fluidverbindung ist.
Eine persönliche Umwälzeinrichtung 42 ermöglicht den Fluiddurchfluß in den und aus dem Patienten. Ähnlich der Pumpe von Fig. 3 erlaubt die persönliche Umwälzeinrichtung 42 den Fluiddurchfluß in beiden Richtungen des Fluidkreislaufs.
Bei dieser alternativen Ausführungsform entfällt durch den Gebrauch der persönlichen Umwälzeinrichtung 42 die Notwendigkeit für einen Drucksensor und einen Kraftwandler. Da die persönliche Umwälzeinrichtung 42 eine druckangetriebene Volumenverdrängerpumpe ist, kann die Flüssigkeit präzise dosiert werden, ohne daß ein externer Drucksensor erforderlich ist.
Druckangetrieben bedeutet, daß der Ausgangsdruck den Druck nicht überschreitet, der auf die das Fluid transportierende Membran aufgebracht wird. Infolgedessen ist es nicht erforderlich, den Patienten unter Verwendung eines separaten Drucksensors vor höheren Drücken zu schützen. Da die persönliche Umwälzeinrichtung 42 den Druck direkt erfaßt, sind auch Sicherheits-Druckwandler, die bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform verwendet werden, nicht notwendig.
Der Vorbereitungs- oder Primingvorgang für diese alternative Ausführungsform unterscheidet sich natürlich von der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform wirkt der Patient als sein eigener Vorbereiter. Eine leeres Leitungsset mit Kassette wird an den Patienten angeschlossen, und eine Leitung wird mit einem vollen Fünfliterbeutel auf der Heizplatte der persönlichen Umwälzeinrichtung 42 verbunden. Der Patient wird entleert, bis in den Leitungen nur noch Restflüssigkeit vorhanden ist. Diese wird dann zusammen mit zwei Litern neuer Flüssigkeit reinfundiert.
Die fünf Kassettenleitungen sind wie folgt zugeordnet: Eine Leitung wird an den Patienten angeschlossen; eine Leitung führt zum Ablauf; die übrigen drei Leitungen werden mit Fünfliterfluidbeuteln verbunden - zwei davon befinden sich auf der Heizplatte. Der übrige Beutel dient als "letzte Füllung" und "Anfangsfüllung".
Nachdem der Patient entleert ist, wird er mit zwei Litern Fluid aus einem der Beutel auf der Heizplatte gefüllt, und derselbe Beutel wird gleichzeitig mit kalter Flüssigkeit wieder aufgefüllt (die persönliche Umwälzeinrichtung 42 hat zwei Pumpkammern). Wenn sich dann zwei Liter im Patienten und fünf Liter außerhalb des Patienten befinden, wird die Flüssigkeit zwischen einem der Heizbeutel und dem Patienten für eine gewisse Zeit (z.B. 4 h) hin- und hertransportiert.
Am Ende dieses Zeitraums findet die Umwälzung zwischen dem Patienten und dem zweiten erwärmten Fünfliterbeutel während eines weiteren gegebenen Zeitraums (z.B. 4 h) statt. Dann wird der Patient entleert und mit der verbliebenen unverbrauchten Flüssigkeit wieder gefüllt.
Die Erfinder haben außerdem erkannt, daß der Dialyse-Wirkungsgrad effektiv gesteigert wird, wenn das das Dialysat enthaltende Reservoir während der Dialyse in Vibration versetzt wird. Im allgemeinen ist die Peritonealdialyse eine Wiederholung des Einpressens einer dialytischen Flüssigkeit in einen Bauchraum.
Der Kontakt zwischen der dialytischen Flüssigkeit und dem Blute bildet einen Konzentrationsgradienten aus, der die Extraktion von Verunreinigungen im Blut mittels Diffusion in die dialytische Flüssigkeit bewirkt. Die osmotische Druckdifferenz führt zu einer Ultrafiltration, die das Entfernen von Wasser aus dem Körper ist.
Daher sind die dialytische Flüssigkeit und das Blut durch das Peritoneum in Kontakt miteinander. Da jedoch eine sogenannte Kanalisierungserscheinung bewirkt, daß die dialytische Flüssigkeit in einem bestimmten Kanal fließt, ist die Kontaktfläche begrenzt.
Außerdem wird die Kontaktfläche durch eine Tendenz einer partiellen Zirkulation der dialytischen Flüssigkeit in Richtung des Unterbauchbereichs weiter begrenzt. Aufgrund dieser begrenzten Kontaktfläche steigt der Dialyse-Wirkungsgrad nicht in der erwarteten Weise an.
Die Erfinder haben erkannt, daß die Anwendung von Vibration den Dialyse-Wirkungsgrad steigern kann. Die Vorrichtung weist eine Einrichtung auf, um das das Dialysat enthaltende Reservoir während der Dialyse physisch in Vibration zu versetzen.
Wie für den Fachmann ersichtlich ist, gibt es eine Reihe von Möglichkeiten, Vibrationen auf das Reservoir aufzubringen. Beispielsweise kann ein herkömmlicher Vibrator oder eine elektrische Massageeinrichtung verwendet werden.
Die Parameter der Einrichtung, die zum Aufbringen von Vibrationen verwendet wird, sind in Abhängigkeit vom Fortgang der Dialyse verschieden. Bei einer Ausführungsform ist die Vibrationsfrequenz eine Niederfrequenz zwischen 1 Hz und 30 Hz.
Diese Frequenz ergibt zwar effektive Resultate, für den Fachmann ist jedoch ersichtlich, daß Bereiche außerhalb dieses Bereichs ebenfalls effektive Ergebnisse liefern. Die Vibrationsrichtung kann selbstverständlich je nach dem Dialysefortgang eingestellt werden.
Es versteht sich ferner, daß die Vibration des Abdomens nicht nur den Wirkungsgrad der tidalen Peritonealdialyse mit Oszillationsimpuls, sondern auch den von anderen Peritonealdialysemethoden erhöht.
Es folgen nun beispielhafte Experimente, die die Erfindung erläutern, jedoch keine Einschränkung darstellen.

EXPERIMENT NR. 1

Bei diesem Experiment wurden fünf Patienten (vier Frauen, ein Mann) mit dem tidalen Peritonealdialysesystem vom Oszillationsimpulstyp (TOPPD) der vorliegenden Erfindung für drei Stunden behandelt, wobei jeweils eine Standard-Verweildauer von 90 min vorherging und folgte.
Flüssigkeit (Dialysat) wurde zwischen dem Peritonealraum und einem Reservoir, das ein Volumen von fünf Litern hatte, über eine umsteuerbare peristaltische Pumpe umgewälzt. Dialysatproben wurden aus dem Bauchraum der Patienten und aus dem externen Reservoir während dieser Abläufe alle 15 min entnommen. Blutproben wurden am Beginn und am Ende jedes Vorgangs abgenommen.
Um die Wirksamkeit des Verfahrens zu bestimmen, wurde ein Kompartimentmodell angewandt, um die effektive Stoffübergangszahl (MTAC) für die Verweildauer von 90 min und für das TOPPD-Verfahren zu erhalten. Das ermöglicht es, die Verfahren zu vergleichen, da die Auswirkung der Flüssigkeitsmenge und der Behandlungszeit eliminiert werden.
Bei diesem Experiment stellten die Erfinder fest, daß die TOPPD bei einem Patienten eine MTAC-Erhöhung von 13% für Harnstoff und bei zwei Patienten von 25 bis 40% für Kreatinin ergab. Bei drei der fünf Patienten wurde keine oder eine minimale MTAC-Erhöhung gefunden.
Die Daten bedeuten, daß die TOPPD bei manchen Patienten wirksam ist, jedoch nur eine geringe oder keine Auswirkung auf die MTAC bei anderen hat, obwohl die Beseitigung der Ablauf- und Füllzeit den Wirkungsgrad immer noch um etwa 10% gegenüber der normalen nächtlichen Peritonealdialyse erhöht.
Die nachstehende Tabelle 1 zeigt diese Daten. Die Tabelle zeigt die MTAC-Erhöhungen (in %) mittels der oben erwähnten Kompartimentmodell-Methode. Die Erhöhungen wurden als die MTAC von TOPPD, dividiert durch den Mittelwert der MTACs aus den beiden 90-Minuten-Verweildauern, errechnet. TABELLE 1
Die Tabelle zeigt zwar einige negative Erhöhungen, diese sollten jedoch nicht als Änderungen der tatsächlichen Eigenschaften der Peritonealmembran interpretiert werden. Die negative Erhöhung im Fall von Patient #8 wurde einer Fehlpositionierung des Katheters zugeschrieben, während die im Fall der Patienten #9 und #10 auftretenden geringfügigen Abnahmen vermutlich Meßartifakte sind, so daß die tatsächliche Erhöhung nahe Null ist.
Das zeigt, daß zwar bei manchen Patienten (z.B. #6 und #7) eine bessere Vermischung erreicht werden kann, daß aber immer noch isolierte Fluidnester vorhanden sind, die an dem Austausch nicht vollständig teilnehmen (z.B. #8). Durch Erhöhen des Hubvolumens und/oder Ändern der Katheterposition können diese Nester beseitigt und der Transport gesteigert werden. Ungeachtet der potentiellen Abnahmen der MTAC gewinnt die Therapie doch an Wirkungsgrad aufgrund der verringerten Füll- und Ablaufdauern.
Es ist zu beachten, daß diese Erhöhungen mit einer Durchflußrate von 400 ml/min erreicht wurden. Bevorzugt ist die Zielplattform für TOPPD die persönliche Umwälzeinrichtung Home Choice von Baxter. Die persönliche Umwälzeinrichtung hat eine pulsierende Wellenform, die bei Betätigungsdrücken, die geringfügig über normalen liegen, an 400 ml/min angenähert ist.
Ungeachtet der Tatsache, daß die mittlere Durchflußrate 270 ml/min vermutlich nicht überschreitet, ist es denkbar, daß die oben erwähnte Erhöhung erreicht werden könnte, ohne daß die Hardwarebasis erheblich modifiziert werden müßte.

EXPERIMENT NR. 2

Dieses Experiment untersucht die Möglichkeit einer Erhöhung des Dialyse-Wirkungsgrads durch Anlegen von physischen Vibrationen an ein Dialysat enthaltendes Reservoir.
Das Experiment untersucht die Wirkung auf fünf erwachsene Hunde (10 bis 13 kg). Jeder Hund wurde mit Nembutal betäubt, und es wurde eine Bauchhöhleneröffnung vorgenommen. Das Bauchnetz wurde entfernt, und ein Tenckhoff-Katheter und ein Katheter zur Überwachung des intraperitonealen Drucks (IPP) wurden angebracht. Eine Kanüle wurde in die Femoralarterie eingeführt, um den Blutdruck zu messen und Blutproben zu entnehmen.

Dialyse

Kontrolle

Es wurden 1000 ml Dianeal® 2,5% in die Bauchhöhle eingeflößt.

Extrakorporale pulsierende Peritonealdialyse (EPPD)

1000 ml Dianeal® 2,5% wurde in den Bauchraum eingeflößt, und ein Beutel, der 1000 ml Dianeal® 2,5% enthielt, wurde an den eingebrachten Tenckhoff-Katheter angeschlossen (insgesamt 2000 ml Dialysat). Die Verbindung zwischen dem Bauchraum und dem Beutel wurde geöffnet gehalten. Eine elektrische Massägeeinrichtung, die an dem Beutel angebracht war, wirkte pulsierend auf den Beutel ein. Es wurden zwei Impulszyklen getestet, und zwar 150 Zyklen/min an zwei Hunden und 1440 Zyklen/min an drei Hunden, und während der Zyklen wurden die Auswirkungen der Pulsation auf die Wirksamkeit der Peritonealdialyse untersucht.

Beobachtungen

Harnstoff, Kreatinin, Inulin und Dextran70 wurden dem Dialysat zugefügt. Blutdruck, IPP, UFR und die Konzentration der zugefügten Substanzen wurden über einen Zeitraum von 120 Minuten alle 30 Minuten überwacht. Die Messung der Dialysierfähigkeit bzw. Dialysance wurde nach der Anzahl Milliliter Peritonealfluid, das von allen Substanzen vollständig befreit war und in das Blut überführt wurde, durchgeführt.

Resultate

UFR, Dialysance

UFR nahm zu (1,0 gegenüber 1,75 ml/min), aber es wurde keine signifikante Änderung der Dialysance mit 150 Zyklen/min EPPD im Vergleich mit der Kontrolle beobachtet.
Während der Behandlung mit 1440 Zyklen/min EPPD nahm die Dialysance von UN, Kreatinin und Glukose um 10% bzw. 42% bzw. 59% im Durchschnitt zu, und UFR nahm um 84% zu. Die folgende Tabelle 2 zeigt diese Resultate. TABELLE 2

IPP

IPP änderte sich von 266,6 bis 933,2 Pa (2 bis 7 mmHg) durch y die Anwendung der Pulsation. Es gab jedoch keine signifikante Differenz im durchschnittlichen IF zwischen EPPD und der Kontrolle (EPPD 666, 61 Pa (5,0 mmHg), Kontrolle 599, 95 Pa (4,5 mmHg)).

Claims

1. Vorrichtung zum Durchführen einer Peritonealdialyse an einem Patienten (26), die folgendes aufweist:

ein Dialysatreservoir (28) und

eine Einrichtung, um das Reservoir während eines Dialysevorgangs vibrieren zu lassen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

die ferner in einem einzigen Fluidkreis folgendes aufweist:

einen Einzelkatheter zum Anbringen in dem Patienten, wobei der Katheter an ein Ende einer ersten Fluidleitung (34) angeschlossen ist; und

eine Einzelpumpe (24, 42) zum Fördern des Dialysats aus dem Reservoir in den und aus dem Patienten und dann zurück in das Reservoir,

wobei mindestens ein Dialysatreservoir (28) ein Volumen hat, das mindestens das Eineinhalbfache des Füllvolumens des Patienten ist, wobei das Reservoir an ein Ende einer zweiten Fluidleitung (30) angeschlossen und mit dem Katheter in Fluidverbindung ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Reservoir ein Volumen von mindestens drei Litern hat.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Reservoir ein Volumen von mindestens fünf Litern hat.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner einen mit dem Dialysatreservoir verbundenen Kraftwandler (36) zum Überwachen der in den Patienten geförderten Dialysatmenge hat.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pumpe eine umsteuerbare Rollenpumpe (24) oder eine persönliche Umwälzeinrichtung (42) ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ein Druckdetektiersystem (32) in Fluidverbindung mit der Pumpe aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung, um das Reservoir vibrieren zu lassen, eine Massageeinrichtung ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine CAPD-Vorrichtung ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die eine Vorrichtung zur intermittierenden Peritonealdialyse ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die eine Peritonealdialysevorrichtung mit kontinuierlicher Umwälzung ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die eine Tidal-Peritonealdialysevorrichtung vom Oszilationsimplustyp ist.