DE69838400T3

DE69838400T3 - Vorrichtung zur berechnung der dialyseeffizienz

Info

Publication number: DE69838400T3
Application number: DE69838400.8T
Authority: DE
Inventors: Jan Sternby
Original assignee: Gambro Lundia AB
Current assignee: Gambro Lundia AB
Priority date: 1997-12-09
Filing date: 1998-12-02
Publication date: 2014-10-02
Anticipated expiration: 2018-12-03
Also published as: EP1037681A1; AU1792899A; EP1037681B2; US6861266B1; WO1999029355A1; CA2313209A1; DE69838400D1; JP2003523776A; ES2293697T3; ATE372139T1; CA2313209C; SE9801963D0; SE513034C2; DE69838400T2; JP4159250B2; EP1037681B1; SE9801963L; AU743208B2; ES2293697T5

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Berechnung der Dialyseeffizienz. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung zum Erhalten einer anfänglichen Konzentration von Harnstoff und/oder anderen gelösten Stoffen, die im Blut vorhanden sind, zur weiteren Berechnung von Dialyseparametern.
Die vorliegende Erfindung soll während einer Dialysebehandlung, beispielsweise Hämodialyse, Hämodiafiltration oder Hämofiltration, verwendet werden. Sie kann auch für Peritonealdialysebehandlungen verwendet werden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die zuvor erwähnten Behandlungsarten beschränkt, sondern kann auch für andere medizinische oder nicht medizinische Zwecke verwendet werden.
STAND DER TECHNIK
In der am 02.06.1997 vom Anmelder Gambro AB eingereichten schwedischen Patentanmeldung Nr. 9702074-7 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Berechnung der Dialyseeffizienz offenbart. In der Patentanmeldung wird eine relative Gesamtkörpereffizienz berechnet. Bei der Berechnung wird eine Konzentrationskurve für entfernten Harnstoff verwendet, die während der Dialysebehandlung von einer Harnstoffüberwachungsvorrichtung erhalten wird. Die Harnstoffüberwachungsvorrichtung misst die Harnstoffkonzentration in dem aus dem Dialysator ausströmenden Fluid, das normalerweise in den Abfluss geleitet wird. Das von der Harnstoffüberwachungsvorrichtung erhaltene Ergebnis ist ein Wert für die entfernte Harnstoffmasse m_rem sowie die Konzentrationskurve für entfernten Harnstoff, aus denen die gesamte im Körper angesammelte Harnstoffmasse m₀, die Gesamtkörper-Dialysedosis Kt/V, der Index für die Entfernung von gelösten Stoffen (solute removal index, SRI) usw. berechnet werden können.
Gemäß der Patentanmeldung ist es erforderlich, einen Wert für die anfängliche Konzentration von Harnstoff im Blut zu erhalten, damit die Dialysebehandlung vollständig charakterisiert werden kann. Eine weitere, ebenfalls beschriebene Vorgehensweise besteht darin, einen Wert für das Volumen des Gesamtkörperwassers V des Patienten zu erhalten, anhand dessen die Harnstoffkonzentration im Blut des Patienten berechnet werden kann.
In der Patentanmeldung sind mehrere unterschiedliche Verfahren zum Erhalten der anfänglichen Harnstoffkonzentration angegeben, beispielsweise eine Blutprobe oder eine äquilibrierte Dialyselösung vor Behandlungsbeginn. Diese Verfahren sind mehr oder weniger problematisch, und es ist wünschenswert, auf manuelle Eingriffe zu verzichten. Darüber hinaus müssen Blutproben vor Beginn der Dialysebehandlung entnommen werden. Sobald die Behandlung beginnt, wird die anfängliche Konzentration von Harnstoff in Blut bedingt durch die kardiopulmonale Rezirkulation und die Shunt-Rezirkulation verdünnt. Es muss folglich sorgfältig vorgegangen werden, damit die anfängliche Harnstoff-Konzentration erhalten wird, bevor sie beeinträchtigt ist.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung zum Erhalten der anfänglichen Harnstoffkonzentration im Blut vor der Dialysebehandlung, die in der Erfindung gemäß der schwedischen Patentanmeldung Nr. 9702074-7 zum Berechnen von wesentlichen dialysebezogenen Parametern eines Patienten verwendet werden soll.
Es ist insbesondere möglich, die gemäß der schwedischen Patentanmeldung Nr. 9702074-7 erhaltene Gesamtharnstoffmasse im Körper m₀ und die gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltene anfängliche Harnstoffkonzentration c₀ im Blut zur Berechnung des Verteilungsvolumens V von Harnstoff im Körper zu verwenden. Dieser Parameter V ist vom Ende einer zum Ende der nächsten Behandlung voraussichtlich konstant und könnte als Alternative zum Körpertrockengewicht als Parameter zur Bestimmung der notwendigen Ultrafiltration während einer Dialysebehandlung verwendet werden. Das Verteilungsvolumen V kann zudem ein Langzeitkennzeichen für den Allgemeinzustand des Patienten sein.
In der von der Hospal AG eingereichten EP 658 352 ist ein Verfahren zum Bestimmen der Dialysance eines während einer Dialysebehandlung eingesetzten Dialysators offenbart. Gemäß diesem Verfahren wird in der frischen Dialyselösung vor dem Dialysator eine Störung erzeugt und die sich ergebende Auswirkung im Dialysat nach dem Dialysator wird gemessen. Die Störung wird normalerweise in der Leitfähigkeit der Dialyselösung herbeigeführt. Dieses Verfahren liefert die effektive Ionendialysance für den Dialysator und die effektive Plasmaleitfähigkeit.
In klinischen Studien wurde gezeigt, dass diese Ionendialysance für einen Dialysator, die entsprechend EP 658 352 gemessen wird, gut mit der effektiven Plasmawasser-Clearance dieses Dialysators für Harnstoff (K_e) übereinstimmt, d. h. der Plasmawasser-Clearance korrigiert um die Rezirkulation, die pulmonale Rezirkulation sowie die Shunt-Rezirkulation.
Die Definition der Clearance besagt, dass die Harnstoffmassen-Eliminationsrate gleich dem Produkt aus der effektiven Plasmawasser-Clearance (K_e) und der Plasmawasser-Konzentration (c_pw) von Harnstoff im systemischen Blut ist, das aus dem Körper zurückfließt. Der Unterschied zwischen der Dialysator-Clearance und der effektiven Dialysator-Clearance besteht darin, dass bei der Dialysator-Clearance der Nenner die Plasmawasser-Konzentration in dem Blut sein sollte, das in den Dialysator fließt, während der Nenner bei der effektiven Dialysator-Clearance die Plasmawasser-Konzentration im systemischen Blut sein sollte, das aus dem Körper zurückfließt. Bedingt durch die Rezirkulation unterscheidet sich diese Konzentration im Blut, das in den Dialysator fließt, von der Konzentration im systemischen Blut, das aus dem Körper zurückfließt.
Die Harnstoffmassen-Eliminationsrate wird von der Harnstoffüberwachungsvorrichtung als das Produkt aus Dialysatdurchsatz (Q_d) und Harnstoffkonzentration im verbrauchten Dialysat (c_d) gemessen. Wir können somit die beiden Ausdrücke für die Harnstoffmassen-Eliminationsrate aus dem Plasmawasser und in das verbrauchte Dialysat gleichsetzen K_e × c_pw = Q_d × c_d
In dieser Gleichung kann K_e mit dem Verfahren der EP 658 352 oder einem ähnlichen Verfahren erhalten werden, während Q_d und c_d von der Harnstoffüberwachungsvorrichtung erhalten werden. Somit kann c_pw berechnet werden.
Es existiert jedoch ein zusätzlicher Effekt, der berücksichtigt werden muss. Aufgrund des inneren Widerstands im Körper gegen den Harnstofftransport bildet sich im Körper ab Beginn einer Dialysebehandlung allmählich ein Harnstoffgradient aus. Dies bedeutet, dass sich die Harnstoffkonzentrationen in verschiedenen Teilen des Körpers allmählich immer mehr unterscheiden und die Harnstoffkonzentration im aus dem Körper zurückfließenden Blut, die bei den vorstehenden Berechnungen verwendet wird, nicht länger kennzeichnend für die mittlere Harnstoffkonzentration im Körper ist. Die vorstehende Berechnung kann deshalb nur vor oder bei Beginn einer Behandlung, während Harnstoff gleichmäßig im Körper verteilt ist, zur Ermittlung der mittleren Harnstoffkonzentration im Körper verwendet werden.
Die Harnstoffüberwachungsvorrichtung ist so programmiert, dass sie den Anfangswert für den Dialysatharnstoff c_d0 durch Rückwärts-Interpolation entlang der Konzentrationskurve unter Verwendungen von Messwerten von 20 bis 5 Minuten nach Behandlungsbeginn ermittelt, was als die Zeit definiert ist, wenn die gemessene Dialysatharnstoffkonzentration c_d stabil über einem vorher festgelegten niedrigen Konzentrationswert liegt. Aufgrund von Zeitkonstanten in der Überwachungsvorrichtung beinhaltet dieser Anfangswert nicht den anfänglichen Harnstoffrückgang durch die Ausbildung einer Rezirkulation, sodass diese anfängliche Dialysatharnstoffkonzentration c_d0 Zustände mit einer bereits ausgebildeten Rezirkulation abbildet. Bei Verwendung dieses Anfangswerts für c_d in der obigen Formel, zusammen mit einer Messung der effektiven Clearance (K_e), die beispielsweise mit dem in der EP 658 352 beschriebenen Verfahren erfolgt, ergibt sich die anfängliche Plasmawasser-Konzentration c_pw0 von Harnstoff im Blut, das aus dem Körper zurückfließt. Zu Beginn, vor der Ausbildung von Gradienten im Körper, handelt es sich hierbei auch um die mittlere Plasmawasser-Konzentration im Körper. Die Messung der effektiven Clearance K_e sollte vorzugsweise möglichst bald nach den ersten 20 Minuten (für die Interpolation des anfänglichen Dialysatharnstoffs) erfolgen, damit unbeabsichtigte Veränderungen der Clearance vermieden werden, und sämtliche die Clearance beeinflussenden Faktoren, beispielsweise Blutdurchfluss und Dialysatdurchsatz, sollten während dieses Zeitraums konstantgehalten werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine vereinfachte Darstellung einer für die Hämodialyse vorgesehenen Dialysemaschine mit einer Harnstoffüberwachungsvorrichtung, bei der die Erfindung verwendet werden kann.
2 ist eine vereinfachte Darstellung ähnlich 1, bei der jedoch die Harnstoffüberwachungsvorrichtung in die Dialysemaschine integriert ist.
3 ist eine vereinfachte Darstellung einer Dialysemaschine ähnlich 1, die für die Hämofiltration mit Prädilution ausgelegt ist.
4 ist eine vereinfachte Darstellung einer Dialysemaschine ähnlich 2, die für die Hämofiltration mit Postdilution ausgelegt ist.
5 ist eine graphische Darstellung von Konzentrationswerten, die von der Harnstoffüberwachungsvorrichtung in der Dialysemaschine nach einer der 1 bis 4 erhalten werden.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist eine vereinfachte grafische Darstellung einer Dialysemaschine, in der die Erfindung gemäß der schwedischen Patentanmeldung Nr. 9702074-7 und die vorliegende Erfindung angewendet werden können. Die Dialysemaschine stellt Mittel zum Ersetzen der Nierenfunktion eines Säugetiers bereit, wenn die Nierenfunktion eingeschränkt oder überhaupt nicht mehr vorhanden ist, beispielsweise im Endstadium einer Nierenerkrankung eines Menschen.
Das Blut eines Patienten wird in einen extrakorporalen Kreislauf 2 mit einem Filter oder Dialysator 1, der eine semipermeable Membran 3 aufweist, geleitet. Das Blut fließt auf einer Seite der Membran entlang. Auf der anderen Seite der Membran wird von der Dialysemaschine 4 ein Dialysefluid umgewälzt.
Das Dialysefluid wird für gewöhnlich von der Maschine aus einem oder mehreren Konzentraten und Wasser zur Bildung eines Dialysefluids mit den gewünschten Eigenschaften hergestellt. Die in 1 offenbarte Maschine umfasst also einen Wassereinlass 5, zwei Konzentrateinlässe 6 und 7 sowie zwei Konzentratdosierpumpen 8 und 9. Eine erste Hauptpumpe 10 befördert das frische Dialysefluid zu der Dialyseseite des Dialysators, wo es die Membran berührt.
Eine zweite Hauptpumpe 11 leitet das ausströmende Fluid, das Dialysat, aus dem Dialysator, und zwar das eingeleitete Dialysefluid und das Ultrafiltrat, das über den Filter aus dem Blut entfernt wurde, weiter zu einem Auslass 12 und in den Abfluss.
Zwischen der ersten Pumpe 10 und der zweiten Pumpe 11 ist eine Umgehungsleitung 13 angeordnet. Zur Steuerung des Durchflusses des Dialysefluids sind mehrere Ventile 14, 15, 16 angeordnet. Die Ventile und die Pumpen werden von einem Computer 17 gesteuert, wie in 1 vereinfacht mit mehreren Linien dargestellt ist. Die Dialysemaschine ist selbstverständlich wie üblich mit mehreren weiteren Mitteln ausgestattet. Diese anderen Mittel sind nicht beschrieben, da sie üblich sind.
Die erste Hauptpumpe 10 wird mit einer solchen Drehzahl angetrieben, dass das dem Dialysator zugeführte Dialysefluid im Wesentlichen konstant ist, z. B. 500 ml/min. Die zweite Hauptpumpe 11 wird mit einer etwas höheren Drehzahl angetrieben, damit das als Dialysat bezeichnete ausströmende Fluid einen Durchsatz von z. B. 515 ml/min aufweist. Bei diesem Vorgang wird auf der Dialysatseite des Dialysators ein niedriger Druck erzeugt, der geeignet ist, 15 ml/min Ultrafiltratfluid, d. h. Plasmawasser, aus dem Blut zu entfernen. Während einer Behandlung von 4 Stunden werden dem Patienten mit einer derartigen Ultrafiltration 3,6 Liter Flüssigkeit entzogen. Die Dialysemaschine wird selbstverständlich so betrieben, dass die dem Patienten verschriebene Behandlung eingehalten wird.
In der Ablaufleitung von der Dialysemaschine ist eine Harnstoffüberwachungsvorrichtung 18 platziert, die die Harnstoffkonzentration c_d im ausströmenden Dialysat misst. Die Überwachungsvorrichtung kann in der Dialysemaschine oder vollständig außerhalb der Dialysemaschine platziert sein. Bei der Harnstoffüberwachungsvorrichtung kann es sich um den in WO 96/04401 offenbarten Typ handeln.
Es ist dargestellt, dass die Harnstoffüberwachungsvorrichtung mit dem Computer 17 der Dialysemaschine verbunden ist. Die Überwachungsvorrichtung kann jedoch einen eigenen Computer aufweisen.
Die Harnstoffüberwachungsvorrichtung oder die Dialysemaschine weist auch Mittel zum Messen des Durchsatzes des ausströmenden Dialysats, Q_d, auf. Der Computer 17 ist so angeordnet, dass er Konzentrationswerte c_d sowie Werte für die während der Behandlung entfernte Gesamtmasse Harnstoff U als das Integral von Q_d·c_d liefert. Die Konzentrationswerte werden kontinuierlich ermittelt, sodass von der Harnstoffüberwachungsvorrichtung eine Konzentrationskurve c_d sowie eine Massekurve U erhalten wird.
2 offenbart eine ähnliche Dialysemaschine wie die in 1 gezeigte. Der Hauptunterschied besteht darin, dass die Harnstoffüberwachungsvorrichtung 19 zwischen dem Dialysator 1 und der zweiten Hauptpumpe 11 und vor dem Auslass der Umgehungsleitung platziert ist.
3 offenbart eine ähnliche Dialysemaschine wie 1, die jedoch für die Hämofiltration oder die Hämodiafiltration ausgelegt ist. Der einzige Unterschied besteht darin, dass eine Infusionsleitung 20 mit einer Infusionspumpe 21 enthalten ist. Die Infusionsleitung 20 beginnt am Auslass der ersten Hauptpumpe 10 und endet auf der Bluteinlassseite des Dialysators, um vor dem Dialysator ein Infusionsfluid in das Blut zu leiten, was als Prädilution bezeichnet wird. Die Harnstoffüberwachungsvorrichtung 22 ist in der Leitung für das ausströmende Dialysat nach der zweiten Pumpe 11 angeordnet.
4 offenbart eine ähnliche Dialysemaschine wie 2, die jedoch für die Hämofiltration oder die Hämodiafiltration ausgelegt ist und nach dem Dialysator ein Infusionsfluid in das Blut zu leiten, was als Postdilution bezeichnet wird. Die Harnstoffüberwachungsvorrichtung 23 ist vor der zweiten Hauptpumpe 11 und vor dem Auslass der Umgehungsleitung platziert.
5 zeigt schließlich eine typische Harnstoffkonzentrationskurve c_d, die von der Harnstoffüberwachungsvorrichtung erhalten wird. Wie in der Figur ersichtlich ist, ist die Kurve sehr unregelmäßig und weist mehrere Senken auf. Diese Senken zeigen den Zeitpunkt des Anschlusses der Dialysemaschine zur Selbstkalibrierung, bei der das Ventil 16 geöffnet und die Ventile 14 und 15 geschlossen sind.
Hinsichtlich des Betriebs der Erfindung gemäß der schwedischen Patentanmeldung Nr. 9702074-7 wird auf diese Anmeldung verwiesen. Die Harnstoffüberwachungsvorrichtung liefert als Ergebnis eine Konzentrationskurve für entfernten Harnstoff c_d, wie sie in 5 gezeigt ist. Die Anfangswerte, beispielsweise die von 5 Minuten bis 20 Minuten erhaltenen Werte, werden zur Extrapolation einer anfänglichen Harnstoffkonzentration c_d0 zu Beginn der Dialysebehandlung verwendet.
Der Beginn der Dialysebehandlung ist als die Zeit definiert, wenn die Harnstoffkonzentration stabil über einem vorher festgelegten niedrigen Konzentrationswert liegt. Mit der eigentlichen Bestimmung von Konzentrationswerten wird fünf Minuten nach der Bestimmung eines solchen stabilen Zustands begonnen, um sicherzustellen, dass die Behandlung fortgesetzt und nicht unterbrochen wird.
Damit ein Messwert für die effektive Dialysance des Dialysators erhalten wird, wird in dem frischen Dialysefluid durch Betreiben der von dem Computer 17 gesteuerten Pumpen 8 und 9 eine Störung herbeigeführt. Die Störung wird erzeugt, wenn sich die Dialysebehandlung in einem stabilen Zustand befindet und es kann sich dabei um eine Veränderung des Ionengehalts des Dialysefluids handeln. Eine solche Störung kann durch den Betrieb beider Pumpen 8 und 9 erzeugt werden und die Drehzahl dieser Pumpen 60 Sekunden lang um beispielsweise 10% erhöhen.
Die sich ergebende Störung wird nach dem Dialysator beispielsweise mit einem Leitfähigkeitsmesser gemessen und das Messergebnis wird beispielsweise wie in EP 658 352 beschrieben verarbeitet, damit die effektive Dialysance K_e erhalten wird. Die Messung wird möglichst bald durchgeführt und vorzugsweise nach den ersten 20 Minuten und ohne Änderung von einem der Parameter, die die Dialysance des Dialysators beeinflussen, beispielsweise Blutdurchfluss und Dialysatdurchsatz.
Handelt es sich bei der Störung um eine plötzliche Änderung der Leitfähigkeit, die von den Pumpen 8, 9 bewirkt wird, kann die Dialysance des Dialysators gemäß folgender Gleichung ermittelt werden: D_e = Q_d[1 – (c_dout2 – c_dout1)/(c_din2 – c_din1)] wobei

D_e: = effektive Dialysance des Dialysators
Q_d: = Durchsatz des ausströmenden Dialysats
c_dout1 und c_dout2: = Konzentration im ausströmenden Dialysat
c_din1 und c_din2: = Konzentration im eingeleiteten Dialysefluid

Bei der Konzentration kann es sich um die Natriumkonzentration oder die Leitfähigkeit des Dialysats handeln.
Index 1 und 2 geben die Zeit vor und nach der plötzlichen Änderung an. Die eingebrachte Konzentration kann vor dem Dialysator gemessen werden oder anhand der Sollwerte der Konzentrationspumpen ermittelt werden.
Der Wert für die effektive Dialysance wird zur Ermittlung der anfänglichen Harnstoffkonzentration im Blut zu Behandlungsbeginn gemäß folgender Formel verwendet: C_pw0 = Q_d × c_d0/K_e
Die Plasmaharnstoffkonzentration kann dann um den Eiweißgehalt im Blut korrigiert werden. Diese Korrektur ist für den Normalbereich von Eiweißkonzentrationen nahezu konstant, weshalb derselbe Korrekturfaktor für alle Patienten verwendet werden kann, obwohl die höchste Genauigkeit erreicht wird, wenn der genaue Eiweißgehalt verwendet wird.
Es sei angemerkt, dass die Harnstoffüberwachungsvorrichtung einen Leitfähigkeitsmesser aufweist, der zum Messen der Leitfähigkeit nach dem Dialysator verwendet werden kann, sodass kein separater Leitfähigkeitsmesser nach dem Dialysator für die Messung gemäß der vorliegenden Erfindung erforderlich ist.
Anstatt der Messung der Leitfähigkeit vor dem Dialysator können die Sollwerte für die Störung verwendet werden.
Die Störung kann auf unterschiedliche Weise herbeigeführt werden.
Eine Verfahrensweise besteht in der Verwendung einer geringen Dosis Harnstoff, die in das frische Dialysefluid direkt vor dem Eingang in den Dialysator eingebracht wird, wie in 2 gezeigt ist. Eine Pumpe 24 ist mit dem Einlass des Dialysators in Strömungsrichtung hinter dem Ventil 14 verbunden. Die Pumpe ist auch mit einem kleinen Beutel 25 verbunden, der eine vorher festgelegte Menge Harnstoff enthält, die in Wasser oder Dialysefluid (oder einer isotonischen Lösung) gelöst ist und eine vorher festgelegte Konzentration aufweist.
Die Störung, die durch dieses Einbringen der bekannten Menge Harnstoff in den Dialysekreislauf herbeigeführt wird, wird von der Harnstoffüberwachungsvorrichtung in Strömungsrichtung hinter dem Dialysator gemessen und das Ergebnis wird von dem Computer 17 bewertet. Durch Integration der gemessenen Harnstoffkonzentration aufgrund der Störung kann die Masse Harnstoff, die die Harnstoffüberwachungsvorrichtung erreicht, durch Multiplikation mit dem Durchsatz Q_d berechnet werden. Der Unterschied zur eingebrachten Menge, die bekannt ist, muss durch die Membran des Dialysators in das Blut des Patienten gelangt sein. Die effektive Dialysance D_e oder die effektive Harnstoff-Clearance K_e des Dialysators kann also nach folgender Formel berechnet werden: D_e = Q_d × (1 – S_out/S_in) wobei:

D_e: = effektive Dialysance des Dialysators
Q_d: = Dialysatdurchsatz aus Dialysator
S_out: = Integral von (cd(t) – cd0) während der Störung in dem aus dem Dialysator fließenden Strom
S_in: = Integral von (cd(t) – cd0) während der Störung in dem Strom, der in den Dialysator eingeleitet wird

Die höchste Genauigkeit wird erreicht, wenn der Dialysatstrom Q_d konstant ist, d. h. dass der Durchsatz bezüglich des Fluids ausgeglichen wird, das am Einlass des Dialysators zugegeben wird, wie nachstehend ausführlicher angegeben ist.
Der Beutel 25 kann selbstverständlich statt Harnstoff Natriumionen enthalten und der Leitfähigkeitsmesser der Harnstoffüberwachungsvorrichtung kann zur Messung der bedingt durch die Einbringung zusätzlicher Natriumionen erhöhten Leitfähigkeit verwendet werden. Es ist bekannt, dass die Clearance für Natriumionen ungefähr der Clearance von Harnstoff entspricht. Es können auch andere Arten von Ionen oder Substanzen sowie eine Senkung statt Erhöhung der Konzentration oder Leitfähigkeit der frischen Dialyselösung verwendet werden.
Wenn reines Wasser zugegeben wird, d. h. Wasser ohne jegliche Ionen oder andere Substanzen, ist das vorstehend angegebene Integral negativ und die Fläche steht in Beziehung zur Menge des zugegebenen Wassers.
Es sei angemerkt, dass das Integral S_in mal dem Dialysefluidstrom der Menge Material entspricht, die der Lösung zugegeben wurde. Wenn Harnstoff zugegeben wird, muss also S_in nicht gemessen werden, sondern kann aus der bekannten Harnstoffmenge und dem Dialysefluidstrom berechnet werden. Möglicherweise ist eine Korrektur für die Verdünnung erforderlich.
Dasselbe trifft zu, wenn Natrium verwendet wird, wodurch S_in × Q_din dem Material entspricht, das über die Normalmenge hinaus, die normalerweise vorher bekannt ist, zugegeben wird.
Es ist ebenfalls ersichtlich, dass das Material auf jede beliebige Weise hinzugegeben werden kann, sodass die Messung auf der Auslassseite des Dialysators möglich ist, d. h. die Störung muss nicht rechteckig sein, sondern kann jede beliebige Form aufweisen. Der Einbringungsdurchsatz des Materials im Dialysatstrom ist folglich unwichtig, sobald der Durchsatz derart ist, dass die entstehende Störung nicht zu gering zum Messen und nicht zu groß ist, dass sie außerhalb der Messmittelfähigkeit des Messinstruments auf der Auslassseite des Dialysators liegt. Die Störung muss natürlich auch körperverträglich sein.
Das zugegebene Material kann in Wasser gelöst werden, wobei der Verdünnungseffekt beim Einbringen des Materials in den Kreislauf berücksichtigt werden sollte. Eine weitere Vorgehensweise wäre das Lösen des Materials in normalem Dialysefluid, beispielsweise das Lösen einer bekannten Menge Harnstoff in einer bekannten Menge Dialysefluid. Das Lösen kann vorher erfolgen, sodass das Material in dem Beutel 25 bereitgestellt wird, der mit dem Dialysekreislauf verbunden werden soll. Alternativ kann das Material in Pulverform bereitgestellt werden, beispielsweise eine bekannte Menge Harnstoff in Pulverform in einem Beutel 25. Der Beutel wird mit der Dialysemaschine verbunden und die Pumpe 24 wird so betrieben, dass zum Lösen der Materialmenge eine bekannte Menge Dialysefluid in den Beutel eingeleitet wird. Nach dem Lösen wird die Pumpe 24 umgekehrt und das Material in dem Beutel wird in den Kreislauf eingeleitet.
Die Hauptpumpe 16 kann so betrieben werden, dass die Gesamtmenge Fluid, die in den Dialysator gelangt, konstant ist, d. h. der Durchsatz der Pumpe 16 und der Pumpe 24 ist konstant. Wenn beispielsweise die Pumpe 24 mit einer Geschwindigkeit von 50 ml/min betrieben wird, wird die Pumpe 16 während des Einleitungszeitraums auf 450 ml/min herabgesetzt und nach dem Einleiten der Substanz auf 500 ml/min zurückgestellt.
Die Störung kann alternativ mit der Pumpe 26 und dem Beutel 27 auf der anderen Seite der Membran eingebracht werden, wie in 2 vorgeschlagen ist. Genauso wie mit Pumpe 24 und Beutel 25 führt eine Einleitung von Harnstoff mit einer bekannten Konzentration und/oder Menge zu einer Erhöhung der Harnstoffkonzentration im Dialysat, das die Harnstoffüberwachungsvorrichtung erreicht. Diese Störung kann integriert und verarbeitet werden, damit die Clearance des Dialysators erhalten wird.
Bei dem zugegebenen Material kann es sich um frisches Dialysefluid handeln, das aus der Dialysemaschine entnommen wird, jedoch mit einer höheren (oder niedrigeren) Ionenstärke oder Osmolarität, wodurch die Leitfähigkeit gemessen wird. Alternativ kann frisches Dialysefluid zugegeben werden, das keinen Harnstoff enthält, und die sich ergebende Verdünnungswirkung auf den Harnstoff im Blut kann auf der Dialysatseite von der Harnstoffüberwachungsvorrichtung ermittelt werden.
Das zugegebene Material, beispielsweise Harnstoff, kann wie zuvor angegeben in Wasser oder Dialysefluid verdünnt werden. Das Material kann zudem in Pulverform in einem Beutel 27 geliefert und im Blut gelöst werden, indem die Pumpe 26 umgekehrt und Blut zum Lösen des Materials in den Beutel eingeleitet und anschließend die Pumpe 26 in der normalen Richtung betrieben wird, damit das Material in den Kreislauf gebracht wird.
Die Messdauer kann durch Verwendung des exponentiellen Verhaltens der Störung zum Berechnen des Ergebnisses verkürzt werden, wie in EP 658 352 angegeben ist.
Bei Verwendung des Integralverfahrens kann die Zeit genauso verkürzt werden, indem der Fehler geschätzt wird, wenn die Messung vorher beendet wird.
Die Erfindung ist vorstehend ausführlich mit mehreren Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden. Die verschiedenen Merkmale in den verschiedenen Ausführungsformen können auf weitere unterschiedliche Weise kombiniert werden, wobei die Kombinationen in den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung fallen sollen. Die Erfindung ist lediglich durch die beigefügten Patentansprüche eingeschränkt.

Claims

Vorrichtung zum Berechnen der Konzentration einer ersten Substanz im Blut eines Säugers, mit: einem Mittel, um das Blut durch einen Dialysator zu leiten, der eine semipermeable Membran umfasst, und einem Mittel, um ein Dialy-sefluid an der anderen Seite der Membran zu leiten, wodurch ein Dialysat erzeugt wird; einem Mittel zum Messen der Konzentration (c_d) der ersten Substanz in dem von dem Dialysator abgegebenen Dialysat; gekennzeichnet durch: ein Mittel zum Einführen einer Störung in dem Dialysator in der Beschaffenheit einer Änderung der Konzentration einer zweiten Substanz, die nicht gleich der ersten Substanz ist, in dem in den Dialysator eingeführten Dialysefluid; ein Mittel zum Messen der resultierenden Änderung der Konzentration der zweiten Substanz in dem den Dialysator verlassenen Dialysat; ein Mittel zum Berechnen der effektiven Dialysance (K_e) des Dialysators auf Grundlage der Störung; ein Mittel zum Erhalten des Dialysatdurchsatzes (Q_d); und ein Mittel zum Berechnen der Konzentration (c_pw) der ersten Substanz im Blut mit der Formel: c_pw = c_d × Q_d/K_e.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch: ein Mittel zum Messen der Konzentration (c_d) der ersten Substanz in dem Dialysat, um eine Kurve der Konzentration gegenüber der Zeit zu erhalten; ein Mittel zum Berechnen der anfänglichen Masse (m_o) der ersten Substanz in dem Körper; ein Mittel zum Berechnen der anfänglichen Konzentration (c_pwo) der ersten Substanz in dem Körper durch Extrapolation auf eine Anfangszeit; und ein Mittel zum Berechnen des Verteilungsvolumens (V) der ersten Substanz in dem Körper des Säugers gemäß der Formel: V = m_o/c_pwo.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Substanz Harnstoff ist und die zweite Substanz Natriumionen, andere Typen von Ionen oder Substanzen sind, die die Leitfähigkeit ändern.