DE69634546T2

DE69634546T2 - Methode und vorrichtung zur aufzeichnung des zustandes eines blutgefässzugangs

Info

Publication number: DE69634546T2
Application number: DE69634546T
Authority: DE
Inventors: Thomas Hertz; Sven Jönsson; Jan Sternby
Original assignee: Gambro Lundia AB
Current assignee: Gambro Lundia AB
Priority date: 1995-09-12
Filing date: 1996-09-11
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2016-09-12
Also published as: JP4568706B2; AU7003996A; JPH11513270A; US6090048A; SE9503125L; ES2236751T3; DE69634546D1; SE508374C2; JP3846902B2; JP2006297143A; EP0957956B1; EP0957956A1; ATE291939T1; SE9503125D0; WO1997010013A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion des Zustandes eines Blutgefäßzugangs mit extrakorporalen Blutbehandlungen, wie beispielsweise Hämodialyse, Hämodiafiltration, Hämofiltration, Plasmaphorese oder ähnlichen Behandlungen. Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung zur Ausführung des Verfahrens.
STAND DER TECHNIK
Ein Blutgefäßzugang erfolgt durch Einführen einer Nadel oder eines Katheters in eine Blutvene.
Bei der Hämodialyse wird der Blutgefäßzugang durch eine oder mehrere Nadeln oder Katheter gebildet, durch die Blut an einen extrakorporalen Blutkreislauf entnommen wird, in dem die Behandlung erfolgt. Bei der Hämodialyse gelangt das Blut normalerweise mit einer relativ hohen Geschwindigkeit in der Größenordnung von bis zu 500 ml/min durch den extrakorporalen Blutkreislauf. Das Blut wird normalerweise über eine Arteriennadel entnommen und über eine Venennadel wieder in den Körper zurückgeführt. Es existiert auch eine Hämodialyse unter Verwendung einer einzelnen Nadel (Einzelnadel-Dialyse) oder eines einzelnen Katheters.
Wenn der Blutgefäßzugang, wie beispielsweise die Arteriennadel und/oder die Venennadel, nicht korrekt positioniert ist, können Fehlfunktionen auftreten.
Wenn die Arteriennadel zu nahe an den Wänden des Blutgefäßes positioniert ist, kann es schwierig sein, mit der verfügbaren Pumpenkapazität einen ausreichenden Blutdurchfluss zu erreichen. Wenn die Arteriennadel außerhalb des Blutgefäßes angeordnet ist, wird die Nadel durch Gewebe blockiert und es findet überhaupt kein Blutdurchfluss statt. Wenn die Arteriennadel sich außerhalb des Körpers befindet, wird Luft in den Kreislauf gesaugt. Diese Zustände sind relativ einfach in dem extrakorporalen Blutkreislauf zu erfassen.
Wenn sich jedoch die Venennadel unbeabsichtigt gelockert hat, kann schnell eine lebensgefährliche Situation entstehen, da aufgrund dessen der Patient innerhalb einer kurzen Zeit eine große Menge an Blut verlieren kann.
Bei der Hämodialyse ist die Dialysevorrichtung mit einer Vielzahl von Detektoren versehen, die gefährliche Situationen detektieren und Klemmvorrichtungen aktivieren, die den extrakorporalen Blutdurchfluss stoppen, wenn gefährliche Zustände entstehen.
Normalerweise ist die Dialysevorrichtung mit einem Arteriendrucksensor versehen, der den Druck in dem extrakorporalen Blutkreislauf vor der Umwälzpumpe misst. Es ist normalerweise ein Unterdruck zwischen –20 mm Hg und –80 mm Hg vorhanden, sogar obwohl mit großen Blutdurchflüssen auch niedrige Niveaus wie –200 mm Hg erzeugt werden können.
Wenn der Druck sich atmosphärischem Druck annähert, gibt dies an, dass Luft in das System gesaugt wird, während ein Unterdruck, der wesentlich zu niedrig ist (unterhalb –200 mm Hg) angibt, dass die Arteriennadel blockiert sein kann oder nicht richtig in das Blutgefäß oder die Fistel eingesetzt ist. Eine andere Ursache kann darin bestehen, dass der Arterienschlauch geknickt ist, oder dass die Fistel aufgrund einer falschen Armstellung zusammengefallen ist.
Die Dialysevorrichtung ist ferner mit einem Venendrucksensor nach dem Dialysator jedoch vor der Venennadel normalerweise in Verbindung mit einer Venentropfkammer versehen, wobei der Venendruck normalerweise zwischen +50 und + 150 mm Hg liegt. Der Druck kann abhängig von der Größe der Venennadel, Variationen in dem Blutdurchfluss wie auch der Zusammensetzung des Blutes, Blockaden der Venennadel oder der Venenblutschläuche oder eines separaten Venenblutfilters variieren, der oftmals in der Tropfkammer vorhanden ist. Zusätzliche Ursachen können sein, dass die Venennadel ungeeignet angeordnet ist oder dass der Venenschlauch geknickt ist. Weitere Ursachen sind Änderungen in der Höhenanordnung der Fistel, beispielsweise, wenn der Patient sitzt oder liegt.
Wenn die Venennadel aus der Fistel heraustritt, tritt eine Verringerung des Druckes an dem Venensensor auf, der detektiert werden kann. Diese Detektion ist jedoch ziemlich unsicher. Wenn der Schlauch durch einen Halter irgendwo aufwärts bewegt wird und das Ende höher als der Arm angeordnet bleibt, kann es geschehen, dass der Druck in dem Venensensor überhaupt nicht verringert wird oder nur unbedeutend verringert wird, so dass ein gesetztes Alarmniveau nicht unterschritten wird. Zusätzlich kann es vorkommen, dass die Venennadel heraustritt, wenn sich der Patient dreht, wobei gleichzeitig die Gefahr besteht, dass der Patient auf dem Schlauch zu liegen kommt, so dass dieser vollständig oder teilweise blockiert wird oder der Schlauch geknickt wird.
Es besteht daher ein Bedarf, eine separate Detektion darüber vorzusehen, ob die mit einer Hämodialyse oder einer anderen extrakorporalen Blutbehandlung in Verbindung stehende Nadel und diesbezüglich insbesondere die Venennadel an dem Blutzugangsort immer noch geeignet positioniert ist.
Dieses Problem ist bisher gelöst worden, indem die Venennadel und/oder die Arteriennadel mit irgendeiner Form eines Sensors versehen wurde, der erfasst, wenn sich die Nadeln aus einer vorbestimmten Position herausbewegen. Ein Beispiel besteht darin, dass die Nadeln mit Magneten versehen werden und die Sensoren an dem Arm angeordnet werden, die erfassen, ob sich die Magnete nahe den Sensoren befinden. Ein anderer Weg besteht darin, den Arm mit einem Leitfähigkeitsdetektor zu versehen, der ein Signal gibt, wenn Blut herausläuft. Der Nachteil derartiger Detektoren besteht darin, dass sie an dem Patienten befestigt und gleichzeitig elektrisch mit der Dialysevorrichtung verbunden werden müssen, um die Blutpumpe zu stoppen und den extrakorporalen Kreislauf während eines Fehlfunktionszustandes auszukuppeln.
Katheter für Blutgefäßzugänge können verstopfen oder die Öffnung des Katheters kann zu nahe an der Blutgefäßwand angeordnet sein und aufgrund eines Ansaugens verstopft werden.
Die EP-A-121 931 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verwendung in einem parenteralen Verabreichungssystem zur Detektion von Fehlerzuständen, d. h. einem System, um einem Patienten parenterale Fluide bzw. Flüssigkeiten zu verabreichen, und insbesondere zur Infusion des Fluides in das Gefäßsystem das Patienten. Das bekannte System umfasst eine Infusionspumpe, um ein Fluid in das Gefäßsystem des Patienten über einen Fluidschlauch zu pumpen, und eine Nadel. Die Pumpe wird durch eine Pumpensteuervorrichtung gesteuert. Eine Druckwandlereinheit eines Fehlerdetektionsmittels ist mit dem Fluidschlauch verbunden, um den Fluiddruck zu überwachen und ein entsprechendes Drucksignal zu erzeugen. Bei einer Ausführungsform filtert das Fehlerdetektionsmittel die Drucksignale über Hochpassfilter, um nur diejenige Signalkomponente durchzulassen, die auf die Herzschläge des Patienten zurückführbar ist. Ein Alarmsignal wird erzeugt, sobald ein Abfall in den Herzschlagimpulsen erfasst wird. Die EP-A-121 931 betrifft somit eine Überwachung eines Systems, das nur dazu ausgebildet ist, einem Patienten ein Fluid zu verabreichen, jedoch keine Überwachung eines Systems, das dazu ausgebildet ist, ein Fluid, d. h. Blut von einem Patienten zu entnehmen, das Fluid in dem extrakorporalen Kreislauf umzuwälzen und dann das Fluid an den Patienten zurückzuführen.
Die EP-A2-332 330 offenbart ein Infusionssystem zur Infusion eines Fluides in einen Patienten mit einer Infusionsvorrichtung zur Lieferung des Fluides in sowohl einem normalen Liefermuster als auch einem Testimpuls und mit einer Rohrleitung zum Leiten des Fluides von der Infusionsvorrichtung an den Patienten. Der Testimpuls erzeugt ein Druckwellenansprechen in der Rohrleitung. Eine unnormale Diffusion kann dadurch erfasst werden, dass die Fläche zwischen einer Basislinie und zumindest einem Anteil einer Kurve des Druckes in Abhängigkeit von der Zeit, die das Druckwellenansprechen repräsentiert, bestimmt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Detektion des Zustandes eines Blutgefäßzugangs vorzusehen, wobei die Detektion sicher, zuverlässig wie auch einfach sein soll.
Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 definierte Verfahren und die in Anspruch 7 definierte Anordnung gelöst.
Die vorliegende Erfindung basiert darauf, dass die Integrität des Blutgefäßzugangs durch Übertragung einer Druckwelle von einer Seite des Blutgefäßzuganges zu der anderen Seite erfasst werden kann. Somit befindet sich ein Druckwellengenerator auf einer Seite des Blutgefäßzugangs und eine Detektionsvorrichtung auf der anderen Seite.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Herz des Patienten als Druckwellengenerator verwendet, während ein Drucksensor auf der anderen Seite des Blutgefäßzugangs angeordnet ist, d. h. in dem Schlauch, der von dem Katheter oder der Nadel von dem Patienten weiter herausführt. Es kann selbstverständlich auch ein separater Druckwellengenerator an dem Patienten angeordnet werden, beispielsweise in der Form eines Armbandes, das mit einem Druckwellengenerator versehen ist, der an die Oberfläche der Haut drückt, beispielsweise an dem Handgelenk.
Eine geeignete Frequenz für den Druckwellengenerator beträgt ca. 0,2 Hz bis ca. 20 Hz. Mit "Druckwelle" ist der Typ von Druckwelle gemeint, der durch eine Pumpe oder das Herz erzeugt wird und ein Geräusch, insbesondere Infraschall, umfassen kann. Die vorliegende Erfindung verwendet die Übertragung einer Druckwelle oder die Übertragung von Infraschall durch ein Fluid, wie beispielsweise Blut, und die Gefäße oder Schläuche und die Vorrichtung, die damit verbunden ist, was auch einen Durchgang durch Luft umfasst.
In Verbindung mit einem extrakorporalen Kreislauf mit einer Arteriennadel und einer Venennadel kann eine existierende Blutpumpe in dem extrakorporalen Blutkreislauf als der Druckwellengenerator verwendet werden, wobei die Blutpumpe leistungsstarke Druckwellen erzeugt. Bei der Hämodialyse ist es üblich, eine Schlauchpumpe zu verwenden, die ähnliche Druckwellen erzeugt. Diese Druckwellen gelangen von der Blutpumpe durch die Arteriennadel an das Blutgefäß wie auch über das Blutgefäß an die Venennadel und von dort an einen in Verbindung mit der Venennadel angeordneten Drucksensor. Durch eine Signalanalyse an dem Drucksensor kann bestimmt werden, ob der Pfad für die Druckwelle durch den Blutgefäßzugang verloren geht oder sich schnell ändert, was eine Anzeige eines abgewandelten Zustandes des Blutgefäßzuganges darstellt.
Bei dem oben erwähnten extrakorporalen Blutkreislauf kann das Herz ebenfalls als der Druckwellengenerator verwendet werden und die Druckwelle nach dem Blutgefäßzugang erfassen, um die Integrität oder den Zustand dieser Nadeln zu erfassen. In diesem Fall ist es notwendig, das Signal zu filtern, das von dem Drucksensor erhalten wird, um Druckwel len von sich von dem Herz unterscheidenden Quellen, wie beispielsweise der Blutpumpe, zu entfernen.
Es sind auch verschiedene Verfahren beschrieben, um zu bestimmen, ob ein Alarmsignal erzeugt werden soll.
ZEICHNUNGSKURZBESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 eine Seitenansicht ist, die einen Arm zeigt, der mit einer zur Dialyse bestimmten Fistel versehen ist;
2 eine schematische Ansicht ist, die den extrakorporalen Blutkreislauf in einer herkömmlichen Dialysevorrichtung zeigt;
3 ein Schaubild ist, das das Drucksignal von einem Arteriensensor zeigt;
4 ein Schaubild ist, das das Drucksignal in 3 in der Frequenzebene aufgelöst zeigt;
5 ein Schaubild ist, das dem von 4 nach einem Filtern des Signals entspricht;
6 ein Schaubild ist, das das Drucksignal von dem Arteriensensor nach einem Filtern zeigt; und
7 eine schematische Ansicht ist, die den extrakorporalen Blutkreislauf mit einer Einzelnadeldialyse zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt den linken Arm eines Patienten, der mit einer zur Hämodialyse geeigneten Fistel versehen ist. Es hat sich gezeigt, dass eine Fistel den effektivsten, beständigsten und dauerhaftesten Blutgefäßzugang zur extrakorporalen Blutbehandlung darstellt.
Eine Fistel wird durch einen chirurgischen Eingriff erzeugt, wobei eine Verbindung zwischen einer Arterie und einer in der Nähe liegenden Vene, beispielsweise in dem Unterarm gebildet wird. Die Fistel wird entweder durch eine Öffnung, die von der Seitenwand der Arterie zu der Seitenwand der Vene gebildet wird, wie in 1 zu sehen ist, oder durch eine Öffnung in der Seitenwand der Arterie gebildet, die mit dem Ende einer Vene verbunden ist. Durch die Fistel ist der Blutdurchfluss in der Arterie zu der Vene kurzgeschlossen, was zu einer Arterialisierung der Vene und zu einem erhöhten Blutdurchfluss in der Vene führt, was eine Entnahme von Blutdurchflüssen von bis zu 500 ml/min oder mehr zulässt.
Aus 1 wird deutlich, dass die Arteriennadel, die zu dem extrakorporale Kreislauf führt, stets in dem Teil der arterialisierten Vene, die zu der Hand weist, jedoch zumindest drei Zentimeter unterstromig der Verbin dung zwischen der Arterie und der Vene angeordnet ist. Die Arteriennadel kann entweder in Richtung der Hand, wie in 1 zu sehen ist, oder auch in der anderen Richtung zeigen. Die Venennadel muss in Richtung des Herzen in etwa fünf Zentimeter von der Arteriennadel entfernt eingesetzt werden.
Der Ausdruck "Fistel" wird nachfolgend für denjenigen Teil der arterialisierten Vene verwendet, in den die Nadeln eingesetzt sind.
Es können auch andere Typen von Blutgefäßzugängen verwendet werden, wie beispielsweise ein Scribner-Shunt oder einer oder mehrere Katheter.
2 zeigt einen extrakorporalen Kreislauf des Typs, der in einer Dialysevorrichtung verwendet wird. Der Kreislauf umfasst eine Arteriennadel 1 und einen Arterienschlauch 2, der die Arteriennadel 1 mit einer Blutpumpe 3 verbindet, die normalerweise eine Schlauchpumpe (peristaltische Pumpe) ist, wie in 2 zu sehen ist. An dem Einlass der Pumpe befindet sich ein Arteriensensor 4, der den Druck unmittelbar vor der Pumpe in dem Arterienschlauch 2 misst. Die Blutpumpe 3 führt das Blut über einen Schlauch 5 weiter an einen Dialysator 6. Der Schlauch 5 kann einen Einlass 7 für Heparin, der mit einer Heparinpumpe 8 verbunden ist, umfassen. Viele Dialysevorrichtungen sind zusätzlich mit einem Drucksensor 9 versehen, der den Druck zwischen der Blutpumpe 3 und dem Dialysator 6 misst, den so genannten Systemdruck. Das Blut wird über einen Schlauch 10 von dem Dialysator 6 zu einer Venentropfkammer 11 und von dort über einen Venenschlauch 12 und eine Venennadel 14 zurück an den Patienten geführt. Der Venenschlauch 12 ist mit einer Klemmvorrichtung 13 versehen, die den Blutdurchfluss bei einem Fehl funktionszustand stoppt. Die Venentropfkammer 11 ist mit einem Venensensor 15 versehen, der den Druck in der Venentropfkammer misst. Der Arterienschlauch 2 kann auch mit einer Klemmvorrichtung ähnlich der Klemmvorrichtung 13 versehen sein. Sowohl die Arteriennadel 1 als auch die Venennadel 14 sind in die Fistel eingesetzt.
Wenn das Blut durch die Arteriennadel 1 gelangt, die einen so kleinen Querschnitt wie möglich besitzt, um die Fistel nicht zu beschädigen, sinkt der Druck auf einen Bereich zwischen ca. –20 bis –80 mm Hg, der durch den Arteriensensor 4 gemessen wird. Der Druck steigt in der Pumpe 3, wobei der Druck durch den Systemsensor 9 gemessen wird. In dem Dialysator 6 fällt der Druck aufgrund des Strömungswiderstandes darin ab, und der Druck nach dem Dialysator wird mit dem Venensensor 15, der sich normalerweise in der Venentropfkammer befindet, gemessen. Der Druck in der Venentropfkammer liegt normalerweise zwischen +50 bis +150 mm Hg. Schließlich wird das Blut über die Venennadel 14 an die Fistel abgegeben, wobei ein Druckabfall in der Nadel aufgrund der Strömung durch ihren kleinen Querschnitt auftritt.
Die vorher erwähnten Druckzustände variieren von Patient zu Patient erheblich und können sogar für ein und denselben Patienten zwischen verschiedenen Behandlungssitzungen variieren. Es ist daher schwierig, Grenzwerte für die Drucksensoren einzurichten, die verschiedene Fehlerzustände angeben. Es ist insbesondere schwierig, anzugeben, ob die Venennadel 14 aus der Fistel heraustritt, insbesondere, wenn der Venenschlauch 12 über einer Position hängt, so dass die Venennadel aufwärts entlang eines langen Weges bewegt wird, wenn sie heraustritt.
Bei vielen Dialysevorrichtungen sind keine Druckdetektoren vorhanden. Normalerweise ist jedoch zumindest ein Venendrucksensor vorhanden.
3 zeigt eine Druckkurve, die von dem Arteriensensor 4 in 2 erhalten wird. Diese Druckkurve entspricht der Druckkurve der Blutpumpe 3 an ihrer Saugseite. Die Druckimpulse gehen von den Zeiten aus, wenn eine Druckwalze die andere Druckwalze ablöst, d. h. zeigen den Pumpenhub.
Die Druckkurve in 3 entspricht dem Saughub der Blutpumpe, besitzt jedoch auch ein überlagertes Impulssignal, das von dem Impuls in der Fistel erhalten wird. Dieses Impulssignal ist jedoch sehr unbedeutend und kann mit dem bloßen Auge in 3 nicht erkannt werden.
In 4 ist die Druckkurve von 3 in der Frequenzebene (Fouriertransformation) aufgelöst worden. Es ist zu sehen, dass das Signal aus einer Basisfrequenz fo bei etwa 52 Hüben pro Minute wie auch einer großen Anzahl von Harmonischen besteht, von denen in 4 nur drei zu sehen sind.
Durch Beseitigung der Frequenz fo und ihrer Harmonischen kann die Auswirkung der Druckimpulse der Blutpumpe auf den Druck in dem Arteriensensor 4 beseitigt werden. Eine derartige Beseitigung kann unter Zuhilfenahme von Kerbfiltern bzw. Sperrfiltern ausgeführt werden.
Wenn die Frequenz und die Phase der Interferenz bekannt sind, können vorteilhafterweise Filter, die gleichwertig zu Kerbfiltern sind, verwendet werden. Ein Beispiel ist die Erzeugung von Sinussignalen bei der bekann ten Frequenz gemeinsam mit ihren Harmonischen und die Subtraktion dieser von dem Signal bei einer geeigneten Phase. Mit einem adaptiven Filter können die Amplitude und die Phase der erzeugten Signale bestimmt werden. Diese Filtertechnik ist bekannt. Die Berechnungen und die Subtraktion erfolgen geeigneterweise in einem Signalprozessor. Der Signalprozessor und sein Analog/Digital-Wandler müssen jedoch eine hohe Auflösung besitzen, da das Impulssignal sehr schwach ist.
5 zeigt das Signal von 3 in der Frequenzebene nach einer Subtraktion der Interferenz aufgrund der Druckwellen der Blutpumpe, d. h. der Subtraktion der Basisfrequenz fo und ihrer Harmonischen. In 5 ist zu sehen, dass eine halbe Basisfrequenz, d. h. 0,5fo, ebenfalls in der Frequenzebene zusammen mit den entsprechenden Harmonischen 1,5fo, 2,5fo, 3,5fo etc. dargestellt ist (fo, 2fo, 3fo, etc. sind bereits beseitigt worden). Diese halbe Basisfrequenz ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die verwendete Blutpumpe eine Schlauchpumpe bzw. peristaltische Pumpe mit zwei Walzen ist, die auf das Schlauchsegment in der Blutpumpe wirken. Die Walzen sind wahrscheinlich nicht vollständig symmetrisch, wodurch die halbe Basisfrequenz (0,5fo) bewirkt wird.
Die halbe Basisfrequenz entspricht auch der Drehzahl des Motors. Diese Drehzahl ist bekannt, da sie durch die Dialysevorrichtung erzeugt wird. Der Motor, der die Blutpumpe antreibt, kann durch einen Schrittmotor gebildet werden, der mit einer vorbestimmten Frequenz angetrieben wird. Durch Verwendung dieses bekannten Frequenzsignals oder der bekannten Drehzahl der Blutpumpe kann die Frequenz fo sehr genau bestimmt werden, was in einer genauen Entfernung dieser Frequenzkomponenten resultiert.
6 zeigt das Signal, das nach dem oben erwähnten adaptiven Filter und der Beseitigung der Pumpenfrequenz und ihrer Harmonischen erhalten wird. Überdies hat das Impulssignal einen Bandbassfilter durchlaufen, das die Frequenzen 30–180 Hübe/Minute (0,5–3 Hz) durchlässt. Wie in 6 zu sehen ist, ist die Amplitude des Impulssignals von vielen Faktoren, wie beispielsweise der Dämpfung in Schläuchen etc. abhängig. Andere Faktoren können eine Änderung der Höhenposition des Armes sein, oder dass die Nadel sich zeitweilig näher an der Wand der Fistel befindet.
Obwohl die 3–6 die Druckbedingungen der Arteriennadel betreffen, sind die Bedingungen ähnlich zu einer Venennadel.
Eine Anzeige, dass die Nadel herausgefallen ist, besteht darin, dass die Amplitude des Impulssignals auf Null sinkt. In der Praxis kann ein Alarmsignal ausgegeben werden, wenn die Amplitude unter 20% einer vorher bestimmten normalen Amplitude absinkt. Diese normale Amplitude kann während einer ersten Stufe der Behandlung bestimmt werden, wenn der Dialysator durch eine Krankenschwester beobachtet wird, beispielsweise während der ersten halben Stunde der Behandlung.
Das Impulssignal kann aus Gründen, die sich von einer herausfallenden Nadel unterscheiden, zeitweilig verloren gehen, wie beispielsweise, wenn sich der Patient bewegt. Die adaptive Signalverarbeitung stellt dann die Einstellungen auf die neue Situation neu ein, wobei danach das Impulssignal rückgewonnen und getrennt werden kann. Eine derartige adaptive Einstellung auf normale jedoch geänderte Situationen benötigt eine gewisse Zeitdauer. Es ist daher geeignet, wenn die Ausgabe eines Alarmsignals um einen kurzen Zeitraum verzögert wird, wie beispielsweise in der Größenordnung von einigen Sekunden.
Eine andere Art, um zu bestimmen, wann ein Alarmsignal ausgegeben werden soll, besteht darin, die Beziehung zwischen der Amplitude der Impulssignale von dem Venensensor 15 und des Impulssignals von dem Arteriensensor 4 zu bestimmen. Aufgrund der unterschiedlichen Dämpfung beispielsweise in dem Blutschlauch 2 bzw. dem Blutschlauch 12, wie auch der Venentropfkammer 11 ist die Amplitude von diesen Sensoren verschieden, wodurch der Venensensor 15 allgemein eine geringere Amplitude aufweist.
Wenn das Impulssignal von dem Venensensor 15 gleichzeitig dazu, dass das Impulssignal von dem Arteriensensor 4 immer noch vorhanden und im Wesentlichen unverändert ist, mehr oder weniger vollständig verschwindet, ist dies ein sicheres Zeichen für ein Problem mit der Venennadel 14, nämlich entweder, dass sie zu nahe an die Blutgefäßwand gekommen ist oder vollständig herausgefallen ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Alarmsignal ausgegeben wird, wenn sich die Beziehung zwischen den Amplituden für die Impulssignale von dem Venensensor 14 bzw. dem Arteriensensor 4 wesentlich geändert hat, wie beispielsweise, wenn die Beziehung zwischen den Amplituden unter einen Grenzwert abfällt, der 50% des ursprünglichen Wertes entspricht. Wenn eine größere Genauigkeit für die Detektion erhalten werden soll, kann der Grenzwert statt dessen auf 30% festgelegt werden. Wenn ein Patient schwache Blutgefäße besitzt, bei denen es leicht vorkommen kann, dass die Venennadel 14 zu nahe an die Blutgefäßwand kommt, oder wenn Probleme auf eine andere Weise entstehen, die akzeptabel sein können und zu keinem Alarm führen würden, kann der Grenzwert sogar noch niedriger eingestellt werden, wie beispielsweise 20%.
Wenn die Amplitude des Impulssignals von dem Arteriensensor 4 stark verringert wird, ist dies wahrscheinlich ein Hinweis auf ein Problem mit der Arteriennadel 1, was ebenfalls Anlass zu einem Alarmsignal geben kann.
In 5 ist zu sehen, dass, wenn die Frequenz des Impulses in der Nähe der halben Basisfrequenz (0,5fo) der Blutpumpe oder deren Mehrfachem liegt, Schwierigkeiten beim Trennen des Impulssignals von dem Blutpumpensignal auftreten. Insbesondere bestehen Schwierigkeiten bei einer derartigen Trennung, wenn der Unterschied zwischen dem Impuls und einer der Frequenzen der Blutpumpe kleiner als ca. 5–10% ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Blutpumpe derart ausgebildet ist, so dass die Impulse stets zumindest ca. 10% von einer der Frequenzkomponenten der Blutpumpe entfernt liegen. Dies kann dadurch gemacht werden, dass die Blutpumpe ihre Drehzahl um etwa ±10% erhöht oder verringert, wenn das Impulsdetektionssystem gemäß der vorliegenden Erfindung detektiert, dass die Gefahr einer Kollision besteht. Eine derartige Änderung der Drehzahl der Blutpumpe wird von dem Patienten kaum bemerkt. Um die Gefahr eines Überschreitens einer maximal möglichen Blutdurchflussgeschwindigkeit zu verringern, kann die Regulierung –15% bis 5% oder –20% bis 0% oder etwas ähnliches betragen.
Die Frequenz des Impulssignals kann zu anderen Zwecken verwendet werden, wie von sich aus bekannt ist. Somit bewirkt ein großer Anstieg in dem Impuls, dass die Gefahr eines Schocks, etc. entsteht.
Da die Druckimpulse der Blutpumpe 3 stark sind, können diese Druckimpulse über einen Pfad, der den Schlauch 2, die Arteriennadel 1, die Fistel, die Venennadel 14 und den Schlauch 12 zu dem Venensensor 15 umfasst, an den Venensensor 15 übertragen werden. Wenn die Arteriennadel 1 und/oder die Venennadel 14 heraustritt, wird der Pfad für die Druckimpulse unterbrochen und endet somit. Diese Eigenschaft kann dazu verwendet werden, die Integrität sowohl der Arteriennadel als auch der Venennadel gleichzeitig zu erfassen.
2 zeigt einen Drucksensor 9 für den Systemdruck. Die Druckwelle von der Blutpumpe 3 gelangt über den Systemsensor 9 und den Dialysator 6 an den Venensensor 15. Auf diese Art und Weise entsteht sowohl eine Zeitverzögerung von dem Systemsensor 9 zu dem Venensensor 15 als auch eine Dämpfung.
Der Systemsensor 9 ist so positioniert, dass das Impulssignal sehr klein oder vollständig abwesend ist. Durch Vergleich der Signale von dem Arteriensensor 4, dem Venensensor 15 wie auch dem Systemsensor 9 können geeignete Bedingungen zur Ausgabe eines Alarmsignals bestimmt werden.
7 zeigt einen schematischen Kreislauf ähnlich zu 2 für eine Einzelnadeldialyse, wobei dieselben Bezugszeichen zur Bezeichnung der gleichen Komponenten wie in 2 verwendet worden sind. Der Unterschied im Vergleich zu einer Zweinadeldialyse besteht lediglich darin, dass eine einzelne Nadel verwendet wird. Ferner sind Ausdehnungsbehälter 21 und 22 und oftmals eine zweite Pumpe 23 erforderlich. Der Systemdrucksensor 9 wird oftmals nach dem Dialysator 6 angeordnet. Abgesehen davon ist die Funktion grundsätzlich dieselbe, wie oben beschrieben ist, soweit sie die vorliegende Erfindung betrifft.
Oben sind Frequenzen zwischen ca. 0,2–20 Hz beschrieben worden. Der Grund für die Verwendung dieser Frequenzen besteht darin, dass sie in dem Infraschallbereich liegen und kein hörbares Geräusch ergeben. Es ist nützlich, Frequenzen von etwa 1 Hz zu verwenden, da viele Patienten diese Frequenz beruhigend finden, wahrscheinlich aufgrund der Tatsache, dass diese in der Nähe der Frequenz des Herzen liegt. Normalerweise ist es jedoch vorzuziehen, Frequenzen für die Blutpumpe zu verwenden, die sich von der Herzfrequenz unterscheiden, wenn der Impuls als eine Anzeige verwendet werden soll, beispielsweise 1,5 Hz und darüber oder darunter ca. 0,8 Hz.
Es kann auch ein Ultraschallgenerator als der Druckwellengenerator verwendet werden, wobei er mit dem Blutgefäß über ein Armband, wie oben beschrieben ist, oder mit dem extrakorporalen Blutkreislauf zur Übertragung über den Blutgefäßzugang, wie oben beschrieben ist, gekoppelt ist. Eine geeignete Ultraschallfrequenz sollte gerade über 20 kHz liegen, beispielsweise zwischen 20–40 kHz. Grundsätzlich ist es möglich, Frequenzen in dem Bereich von 20–20.000 Hz zu verwenden, jedoch ist dies nicht bevorzugt, da diese von sowohl den Patienten als auch dem Personal als offensichtlich störend empfunden werden.
Die Grundsätze der vorliegenden Erfindung können auch zur Detektion des Zustands einer anderen Komponente in dem extrakorporalen Kreislauf angewendet werden, wie beispielsweise dem Dialysator, indem eine Druckwelle durch die Komponente geführt wird und der geänderte Zustand mit einem Drucksensor erfasst wird.
Die vorliegende Erfindung kann auch für Anwendungen, die sich von den oben beschriebenen unterscheiden, verwendet werden, wie beispielsweise denjenigen, die in der Einführung erwähnt sind, z. B. Hämofiltration, etc. Die verschiedenen elektronischen Mittel, um die gewünschte Funktion zu erhalten, sind oben nicht beschrieben worden, obwohl Fachleute verschiedene Möglichkeiten realisieren können und die Erfindung ohne detaillierten Bezug auf die Ausführungsformen ausführen können. Die Erfindung ist lediglich durch die angefügten Ansprüche beschränkt.

Claims

Verfahren zum Bestimmen des Zustandes eines Blutgefäßzugangs unter Verwendung eines extrakorporalen Blutdurchflusskreislaufs, der zur extrakorporalen Blutbehandlung ausgebildet ist und einen ersten Blutgefäßzugang zur Entfernung von Blut von einem Blutgefäß und einen zweiten Blutgefäßzugang zur Rückführung von Blut zu dem Blutgefäß umfasst, wobei der extrakorporale Blutdurchflusskreislauf eine Blutpumpe (3) und einen Drucksensor (4, 9, 15) umfasst, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass eine Druckwelle, die durch den ersten und zweiten Blutgefäßzugang über einen Fluidpfad von einer Seite entlang des Fluidpfades des ersten oder zweiten Zuganges zu der anderen Seite entlang des Fluidpfades des ersten oder zweiten Zuganges übertragen wird, detektiert wird, wobei die Druckwelle durch einen Druckwellengenerator erzeugt worden ist, der in funktioneller, Fluiddruckimpulse erzeugender Beziehung mit dem extrakorporalen Blutdurchflusskreislauf auf einer der Fluidpfadseiten des ersten oder zweiten Blutgefäßzuganges angeordnet ist, wobei der Schritt zum Detektieren der Druckwelle durch den Drucksensor (4, 9, 15) ausgeführt wird, der in operativer, den Fluiddruck erfassenden Beziehung zu dem Fluid auf der anderen Fluidpfadseite des ersten oder zweiten Blutgefäßzugangs angeordnet ist, wobei das Verfahren den weiteren Schritt umfasst, dass der Zustand des Zuganges aufgrund des Schrittes zum Detektieren einer Druckwelle bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwellen, die bei dem Verfahren verwendet werden, eine Frequenz zwischen ca. 0,2 Hz und 20 Hz aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren dazu geeignet ist, Gebrauch von den Druckwellen zu machen, die aus dem Herzschlag des Patienten resultieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckwellengenerator durch die Pumpe (3) gebildet wird, wobei die Druckwelle zu dem Drucksensor (4, 9, 15) über einen Pfad durch den Blutgefäßzugang gelangt, und dass die Abwesenheit dieses Pfades detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal des Drucksensors (4, 9, 15) durch Subtraktion eines Drucksignals, das einer von der Pumpe (3) erhaltenen Druckwelle entspricht, durchgeführt wird, um ein Impulssignal zu erhalten, das dem Herzschlag des Patienten entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwelle einen Dialysator (6) in dem extrakorporalen Blutdurchflusskreislauf passiert, und dass ein geänderter Zustand des Dialysators (6) erfasst wird, was in einer Änderung der durch den Dialysator (6) übertragenen Druckwelle resultiert.
Anordnung zur Bestimmung des Zustandes eines Blutgefäßzuganges mit einem extrakorporalen Blutdurchflusskreislauf, der zur extrakorporalen Blutbehandlung ausgebildet ist, mit einem ersten Blutgefäßzugang zur Entfernung von Blut von einem Blutgefäß und einem zweiten Blutgefäßzugang zum Rückführen des Blutes zu dem Blutgefäß, wobei der extrakorporale Blutdurchflusskreislauf eine Blutpumpe (3) und einen Drucksensor (4, 9, 15) umfasst, wobei die Pumpe (3) in funktioneller Druckpumpbeziehung mit dem extrakorporalen Blutdurchflusskreislauf verbunden ist und der Drucksensor (4, 9, 15) in funktioneller, einen Druck erfassender Beziehung mit Fluid in dem extrakorporalen Blutdurchflusskreislauf verbunden ist, wobei der extrakorporale Blutdurchflusskreislauf zur Verbindung mit einem Blutgefäß eines Patienten über zumindest einen des ersten oder zweiten Blutgefäßzugangs geeignet ist, wobei der Drucksensor (4, 9, 15) auf einer Seite entlang des Fluiddurchflusspfades des ersten oder zweiten Blutgefäßzugangs angeordnet ist und der Drucksensor (4, 9, 15) zur Erfassung einer Druckwelle geeignet ist, die durch den ersten und zweiten Blutgefäßzugang von der anderen Seite entlang des Fluiddurchflusspfads des ersten oder zweiten Blutgefäßzugangs übertragen wird.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwelle eine Frequenz zwischen ca. 0,2 und 20 Hz besitzt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung geeignet ist, Gebrauch von der Druckwelle zu machen, die durch den Herzschlag des Patienten erzeugt werden kann, und dass der Drucksensor (4, 9, 15) in dem extrakorporalen Blutdurchflusskreislauf angeordnet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwelle durch die Pumpe (3) erzeugt wird, wobei die Druckwelle an den Drucksensor (4, 9, 15) über einen Pfad durch den Blutgefäßzugang gelangt, und dass eine Anordnung (25) zur Detektion der Abwesenheit des Pfades vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Verarbeitungsanordnung (25) zur Verarbeitung des erfassten Drucksignals durch Subtraktion eines Drucksignals, das einer von der Pumpe (3) erhaltenen Druckwelle entspricht, um ein Impulssignal zu erhalten, das dem Herzschlag des Patienten entspricht.