ES2192593T5 - Dispositivo para calcular parametros hemodinamicos durante un tratamiento extracorporal de la sangre. - Google Patents
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Abstract
SE DESCRIBE UN PROCEDIMIENTO Y UN DISPOSITIVO PARA LA DETERMINACION DE PARAMETROS HEMODINAMICOS DURANTE UN TRATAMIENTO EXTRACORPORAL DE LA SANGRE, EN EL CUAL LA SANGRE SALE A UN DIALIZADOR (10) O A UN FILTRO DEL DISPOSITIVO DEL TRATAMIENTO SANGUINEO A TRAVES DE LA RAMA ARTERIAL (20) DEL CIRCUITO EXTRACORPORAL (9) DEL DISPOSITIVO DEL TRATAMIENTO SANGUINEO (7), EL CUAL ESTA EN COMUNICACION DE FLUIDOS CON LA PARTE ARTERIAL (21) MEDIANTE UNA FISTULA (6); Y VUELVE A TRAVES DE LA PARTE VENOSA (23) DEL CIRCUITO EXTRACORPORAL, QUE ESTA EN COMUNICACION DE FLUIDOS CON LA PARTE VENOSA (23) DE LA FISTULA (6). SE MIDE LA TEMPERATURA T{SUB,A} EN LA RAMA ARTERIAL (20) DEL CIRCUITO EXTRACORPORAL (9)CON VARIACION DEL FLUJO SANGUINEO, MANTENIENDO CONSTANTE LA TEMPERATURA T{SUB,V} DE LA RAMA VENOSA (22) DEL CIRCUITO EXTRACORPORAL. A PARTIR DE LOS PARES DE VALORES MEDIDOS DE LA TEMPERATURA ARTERIAL T{SUB,A} Y DEL FLUJO SANGUINEO EXTRACORPORAL Q{SUB,B} SE DETERMINAN LOS PARAMETROS SEGUN UNA FUNCION PREDETERMINADA T{SUB,A}(Q{SUB,B}) QUE RELACIONA LA TEMPERATURA EN LA RAMA ARTERIAL DEL CIRCUITO EXTRACORPORAL (9) CON EL FLUJO SANGUINEO Q{SUB,B}, QUE SIRVEN PARA DETERMINAR EL FLUJO DE LA FISTULA Q{SUB,F} Y/O LA TEMPERATURA CORPORAL T{SUB,B} Y/O EL VOLUMEN CARDIACO POR MINUTO CO.
Description
Dispositivo para calcular parámetros
hemodinámicos durante un tratamiento extracorporal de la sangre.
La invención se refiere o a un dispositivo para
calcular los parámetros hemodinámicos durante un tratamiento
extracorporal de la sangre.
En procedimientos para la terapia crónica de
purificación de la sangre, como hemodiálisis, hemofiltración y
hemodiafiltración, la sangre se conduce a través de un circuito
extracorporal. Como acceso al sistema de vasos sanguíneos, se
coloca a menudo operativamente una fístula arteriovenosa. Igualmente
es posible la utilización de un implante. Cuando se hable a
continuación del concepto "fístula", se entiende bajo el mismo
todo tipo de unión entre una vena y una arteria del paciente.
El acceso al vaso debe aportar un flujo de
sangre que sea al menos tan grande como el flujo extracorporal de
sangre, que viene predeterminado por la bomba existente en el
circuito extracorporal. Si no es este el caso, por ejemplo debido a
estrechamientos (estenosis) de los vasos, puede aspirar la aguja
arterial en la pared del vaso, lo que da lugar a una interrupción
del circuito extracorporal. En la mayoría de los casos, se lleva
no obstante una parte del flujo extracorporal de sangre,
precisamente la diferencia entre el flujo de sangre extracorporal y
el flujo de sangre que fluye por la fístula, a recircular en el
circuito extracorporal. Este fenómeno se denomina
recirculación.
La recirculación por la fístula trae como
consecuencia que la cantidad de sustancias determinantes para la
diálisis extraída del cuerpo por unidad de tiempo se reduzca. La
proporción que recircula no pasa por el sistema capilar del cuerpo
y en consecuencia no es cargada de nuevo con sustancias tóxicas.
Esta proporción contribuye por lo tanto sólo de manera reducida a
la purificación de la sangre. Si no se detecta y compensa una
considerable reducción de la efectividad de la diálisis
condicionada por la circulación, entonces tendrá lugar a largo
plazo una elevación de la morbididad de tales pacientes. La medición
de la calidad del acceso a los vasos es así un medio importante
para el aseguramiento de la calidad en el tratamiento de la
diálisis.
Se conocen distintos procedimientos para la
medición de la recirculación por la fístula. Todos tienen en común
la medición de una propiedad fisicoquímica de la sangre, que debe
poderse modificar en la sangre venosa. La propiedad fisicoquímica
puede modificarse mediante la acción directa del usuario o bien
indirectamente mediante la unidad de preparación de la diálisis. La
aparición de la recirculación por la fístula puede detectarse o
bien cuantificarse a continuación, comprobando una variación de esta
propiedad también en la sangre arterial.
La
US-A-5,312,550 y la EP 0 590 810 A1
describen un procedimiento así, en el que una solución de
indicadores se inyecta en la conducción venosa y se vigila su
concentración en la sangre arterial. La inyección de una solución
de indicadores puede también evitarse si se genera una breve caída
de temperatura en el circuito de líquido dializador, que se
transmite al ramal venoso del circuito extracorporal y que da lugar
entonces a un comprobable salto de temperatura en el ramal arterial
del circuito extracorporal, cuando hay recirculación de fístula (M.
Krämer y H.D. Polaschegg, EDTNA-ERCA J. 19, 6
(1993)).
La interpretación de la recirculación medida, no
obstante, no es siempre del todo sencilla, ya que este parámetro
técnico no siempre está correlado de manera sencilla con el
parámetro fisiológico que en el fondo interesa, que es el flujo de
sangre hacia la fístula Q_{F}. Así por ejemplo varía la
recirculación a pesar del flujo constante por la fístula Q_{F}
con el flujo de la sangre_{ }Q_{B}. Además, muchos
procedimientos de medida incluyen no sólo la recirculación por la
fístula, sino la suma de la recirculación por la fístula y
cardiopulmonar (M. Krämer y H.D. Polaschegg,
EDTNA-ERCA J. 19, 6 (1993)). La recirculación
cardiopulmonar, que se define como la proporción del flujo por la
fístula en el volumen por minuto del corazón, se refiere a sangre
ya dializada, que llega mediante el circuito corazón/pulmones
directamente hasta el ramal arterial del circuito extracorporal,
sin recorrer el sistema capilar. A la recirculación cardiopulmonar
ha de atribuirse la variación de la temperatura de la sangre en la
conducción arterial de la sangre antes de la utilización de la
recirculación por la fístula. La superposición de la recirculación
por la fístula y la recirculación cardiopulmonar, dificulta
adicionalmente la interpretación de los resultados de medida.
Es deseable por lo tanto una medición directa
del flujo por la fístula Q_{F}. Las primeras indicaciones al
respecto se describen en una publicación de Aldridge y otros,
Journal of Medical Engineering and Technology 8, 118 (1984). Se
realizan medidas individuales de recirculación con el método de
termodilución tras la inyección de un bolo de solución de sal
común. Las mediciones se repiten, con flujo de sangre incrementado
paso a paso, hasta que se observa una recirculación apreciable. Con
este flujo de sangre queda entonces sobrepasado el flujo por la
fístula Q_{F}. El problema de este procedimiento es que el flujo
por la fístula sólo queda limitado al intervalo de medida y con
ello no se determina de manera exacta y que la medición es costosa
debido a las continuas inyecciones de bolo. Pero sobre todo en este
trabajo no se tiene en cuenta que en vivo para cada flujo de sangre
existe una recirculación, precisamente la recirculación
cardiopulmonar, que se superpone a la recirculación por la fístula.
Aldridge y otros indican además un segundo método que parece
adecuado para la detección del flujo por la fístula. Cuando al
tener lugar una variación del flujo de sangre extracorporal Q_{B}
éste se encuentra muy próximo al flujo por la fístula Q_{F}, se
observa una oscilación de la temperatura arterial TA. Ésta resulta
de las condiciones periódicamente oscilantes de presión en la
fístula debido a la acción de la bomba de sangre, que usualmente
está configurada como bomba de rodillos. El inconveniente de este
procedimiento es que el flujo de sangre "correcto" Q_{B} =
Q_{F} sólo puede encontrarse dificultosamente mediante la
variación de Q_{B} y comprobación de TA en cuanto a la existencia
de oscilaciones. No obstante, ante todo debe tener el sistema
sensórico de temperaturas en el sistema arterial un tiempo de
reacción muy pequeño, ya que el periodo de las oscilaciones se
encuentra en la gama de unas décimas de segundo hasta
aproximadamente un segundo. Esta exigencia sólo puede lograrse
mediante colocación directa de los sensores en el flujo sanguíneo,
lo que no es aceptable para el tratamiento de la rutina.
La invención tiene como tarea básica de lograr
un dispositivo con el que puedan calcularse con gran fiabilidad,
durante un tratamiento extracorporal, parámetros hemodinámicos.
La solución a esta tarea se realiza en el marco
de la invención con las particularidades de la reivindicación
1.
En el procedimiento correspondiente a la
invención para el cálculo de parámetros hemodinámicos como flujo
por la fístula, volumen por minuto en el corazón y para el caso de
la medición de la temperatura del cuerpo, se mide una magnitud
física o química de la sangre en el ramal arterial del circuito
extracorporal. Puede medirse cualquier magnitud física o química
que cumpla las siguientes condiciones. Tiene que tener en la sangre
venosa, es decir, en la que fluye de retorno desde el circuito
extracorporal hacia la parte venosa de la fístula del paciente,
otro valor distinto al de la sangre que fluye hacia la fístula. El
valor de la magnitud física o química en una mezcla de dos
volúmenes parciales de sangre (V_{1} y V_{2}), ha de resultar
de manera análoga como para la temperatura T, con suficiente
exactitud según la correspondiente igualdad de mezcla:
V_{1}\cdot
T_{1} \ + \ V_{2}\cdot T_{2} \ = \ (V_{1} \ + \ V_{2}) \cdot
T_{M},
siendo V_{1/2} los volúmenes
parciales y T_{1/2} los valores de las magnitudes físicas o
químicas a medir en ambos volúmenes parciales y T_{M} el valor
tras la
mezcla.
Como magnitud física o química pueden medirse,
además de la temperatura, también la concentración de un componente
de la sangre, el hematocrito, la densidad, la velocidad de
propagación del sonido, la densidad óptica, la conductividad o la
viscosidad. Estas magnitudes pueden medirse con sensores de medida
conocidos.
Es ventajoso que se mida la temperatura de la
sangre como magnitud física o química. Cuando se mide la temperatura
de la sangre pueden determinarse mediante el procedimiento
correspondiente a la invención, además del flujo por la fístula y
del volumen por minuto en el corazón, también la temperatura del
cuerpo, entendiéndose bajo la misma la temperatura media de la
sangre tras atravesar todos los sistemas capilares. Entonces no es
necesaria una inyección de una solución de indicadores.
El procedimiento correspondiente a la invención
presupone que la magnitud física o química, preferentemente la
temperatura de la sangre, es mantenida constante en el ramal venoso
del circuito extracorporal durante la toma de los valores de
medida. Además, el procedimiento correspondiente a la invención
presupone que la magnitud física o química en el ramal venoso es
conocida en su magnitud. Para el caso de que la magnitud física o
química no se mantenga constante ni sea conocida en cuanto a
magnitud, debe ser medida y mantenida constante durante la toma de
los valores de medida.
El procedimiento correspondiente a la invención
se basa en que la curva de medida que existe en valores de medida
discretos puede representarse mediante dos funciones parciales,
indicando la primera función parcial la magnitud física o química
en función del flujo extracorporal de sangre para valores de flujo
de sangre inferiores al flujo por la fístula o iguales al flujo por
la fístula e indicando la segunda función parcial la magnitud
física o química en función del flujo de la sangre para valores de
flujo de la sangre superiores o iguales al flujo por la fístula. El
punto de intersección de ambas funciones parciales indica el punto
en el que el flujo de sangre extracorporal es igual al flujo por la
fístula. A partir del "punto de inflexión" de la evolución de
la función, es decir, de la discontinuidad de la pendiente de la
curva, puede determinarse por tanto el punto en el que se establece
recirculación por la fístula, es decir, donde el flujo de sangre es
igual al flujo por la fístula.
Para determinar el flujo por la fístula se
determina a partir de la secuencia memorizada de pares de valores
de la magnitud física o química de la sangre en el ramal arterial
del circuito extracorporal, aquel valor del flujo de sangre tras
sobrepasar el cual el valor de la modificación de la magnitud física
o química en un determinado intervalo del flujo de sangre, es
decir, el valor de la pendiente de la función que representa los
pares de valores de medida, es superior a un valor límite
predeterminado. Las pendientes en los distintos intervalos de
medida pueden determinarse por ejemplo mediante el cálculo de los
cocientes diferenciales de los pares de valores de medida. El valor
de flujo de sangre calculado representa un valor estimativo del
flujo por la fístula.
Para el caso de que el flujo por la fístula
deba ser determinado con una gran exactitud, se representa la
evolución de la función existente en la secuencia de pares de
valores para valores de flujo de sangre inferiores al valor
estimativo para el flujo por la fístula, mediante una primera
función parcial, mientras la evolución de la función existente en
la secuencia de pares de valores para valores de flujo de sangre
superiores al valor estimativo, se representa mediante una segunda
función parcial.
El valor exacto del flujo por la fístula se
calcula entonces a partir del punto de intersección de ambas
funciones parciales. La función parcial para valores de flujo de
sangre inferiores o iguales al flujo por la fístula puede
representarse aproximadamente mediante una igualdad lineal.
El valor medio de la magnitud física o química
en la sangre venosa del paciente, resulta mediante extrapolación de
la evolución de la función para valores del flujo de sangre
inferiores o iguales al flujo por la fístula sobre un valor de
flujo de sangre de cero. En el caso de una medición de temperatura,
puede determinarse la temperatura del cuerpo. Una vez que se han
calculado el flujo por la fístula y el valor medio de la
característica fisicoquímica, puede calcularse el volumen por
minuto para el corazón.
El dispositivo correspondiente a la invención
para el cálculo de los parámetros hemodinámicos presenta un equipo
de medida arterial para medir la característica fisicoquímica en el
ramal arterial del circuito extracorporal, y una unidad de mando
para variar el volumen de transporte de la bomba de sangre. Además,
se prevé una unidad de memoria para memorizar los valores de la
característica fisicoquímica del flujo extracorporal de sangre y
una unidad de cálculo para calcular los parámetros hemodinámicos a
partir de los pares de valores memorizados. El dispositivo
correspondiente a la invención puede integrarse en los dispositivos
conocidos para la purificación de la sangre, pudiéndose recurrir
aquí a componentes ya existentes, de los que ya disponen los
dispositivos conocidos para el tratamiento de la sangre.
Para el caso de que la magnitud física o química
no fuese constante en el ramal venoso del circuito extracorporal,
presenta el dispositivo correspondiente a la invención,
ventajosamente, un equipo de regulación que mantiene constante la
magnitud física o química en el ramal venoso. El mismo puede estar
configurado, por ejemplo en el caso de una medición de temperatura,
como equipo de regulación de temperatura.
A continuación se describe más en detalle,
haciendo referencia a los esquemas, un ejemplo de ejecución del
dispositivo correspondiente a la invención para determinar
parámetros hemodinámicos.
Se muestra en:
Fig. 1 el dispositivo correspondiente a la
invención para el cálculo de parámetros hemodinámicos juntamente
con un dispositivo dializador en representación esquemática,
incluido el circuito intracorporal,
Fig. 2 la temperatura en el ramal arterial del
circuito extracorporal como función del flujo de sangre
extracorporal y
Fig. 3 la relación de las pendientes de ambos
tramos de curva de la primera y de la segunda función parcial, para
representar la evolución de la curva de medida para un flujo de
sangre extracorporal correspondiente al flujo por la fístula.
El dispositivo correspondiente a la invención
para el cálculo de los parámetros hemodinámicos puede formar un
módulo separado. Puede no obstante también ser parte integrante de
un dispositivo dializador, máxime cuando algunos componentes del
dispositivo correspondiente a la invención ya existen en los
dispositivos de diálisis conocidos. A continuación se describe el
dispositivo correspondiente a la invención juntamente con los
componentes esenciales del dispositivo dializador. En el ejemplo de
ejecución se mide como magnitud física o química X_{A} la
temperatura T_{A} en el ramal arterial del circuito extracorporal,
de manera que, además del flujo por la fístula Q_{F}, pueden
calcularse la temperatura del cuerpo T_{B}, es decir, la
temperatura media de la sangre tras recorrer todos los sistemas
capilares, así como el volumen por minuto para el corazón CO.
El circuito intracorporal 1 incluye el
ventrículo derecho 2 del corazón, el pulmón 3, el ventrículo
izquierdo 4 y todos los sistemas capilares del cuerpo en los
órganos internos, musculatura y piel 5 etc.. Para lograr un acceso
al sistema de vasos sanguíneos, se ha colocado una fístula
arteriovenosa 6.
El dispositivo dializador 7 está compuesto
esencialmente por una parte para el líquido dializador 8 y un
circuito de sangre extracorporal 9, entre los que se encuentra un
dializador 10 con un compartimiento para líquido dializador 11 y un
compartimiento para sangre 12. El compartimiento para el líquido
dializador 11 está corriente arriba del dializador 10 unido
mediante una tubería para el líquido dializador 13 con una fuente de
líquido dializador 14. En la tubería para el líquido dializador 13
está conectado un equipo atemperador 15, unido mediante una tubería
de mando 16 con un equipo de regulación 17. Corriente abajo del
dializador 10, está conectada al compartimiento para el líquido
dializador 11 otra tubería 18, que presenta una bomba para líquido
dializador 19.
El circuito extracorporal 9 incluye un ramal
arterial 20, que se encuentra unido con la parte arterial 21 de la
fístula 6, el compartimiento para sangre 12 del dializador 10 y un
ramal venoso 22, que está unido con la parte venosa 23 de la
fístula 6. En el ramal arterial 20 y en el ramal venoso 22 del
circuito extracorporal, se prevé en cada caso un equipo de medición
de temperatura 24, 25 para la medición de la temperatura arterial
de la fístula, es decir, de la temperatura de la sangre tras entrar
en el ramal arterial 20 del circuito extracorporal 9 o bien para la
medición de la temperatura venosa de la fístula, es decir, de la
temperatura de la sangre tras entrar en el ramal venoso 22 del
circuito extracorporal. Además, está dispuesta en el ramal arterial
20 del circuito extracorporal 9 una bomba para sangre 26. El
equipo para la medición de la temperatura venosa 25 está conectado
mediante una tubería 27 al equipo de regulación 17. El equipo de
regulación 17 controla al equipo atemperador 15 en la parte del
líquido dializador 8 del dispositivo dializador 7 de tal manera que
la temperatura del ramal venoso 22 del circuito extracorporal 9 se
mantiene constante. Otros componentes existentes habitualmente en
un equipo dializador, como cámaras de goteo y pinzas de bloqueo, no
se representan en la figura 1.
La bomba de sangre 26 en el ramal arterial 20
del circuito extracorporal, está unida mediante una línea de mando
28 con una unidad de mando 29, con la que puede variarse el volumen
de transporte de la bomba de sangre dentro de determinados
márgenes. Además se prevé una unidad de memoria 30, que mediante una
línea de datos 31 recibe los valores de medida del equipo de medida
de la temperatura arterial 24 y los memoriza en secuencia temporal.
Además, memoriza la unidad de memoria 30 a través de un línea de
datos 32 el valor constante de temperatura del equipo de medición
de la temperatura venosa 25. La unidad de memoria 30 está unida por
una línea 33 con la unidad de mando 29. A través de la línea 33 la
unidad de memoria 30 recibe el valor del flujo de sangre
extracorporal correspondiente al volumen de transporte ajustado para
la bomba de sangre 26 y lo memoriza. La unidad de memoria 30 está
unida mediante una línea de datos 34 con una unidad de cálculo 35,
la cual por su parte está unida mediante una línea de datos 36 con
una unidad visualizadora 37 para visualizar los parámetros
hemodinámicos calculados. La unidad de cálculo puede estar
configurada como un ordenador digital conocido.
A continuación se describe en detalle el
principio de la medida.
La sangre emitida por el ventrículo 4 fluye en
su mayor parte por los sistemas capilares de todos los órganos, y
en una pequeña parte por la fístula. Para el caso de que el flujo de
sangre en el circuito extracorporal sea menor que el flujo de la
sangre que fluye hacia la fístula y desde la fístula, la sangre de
la fístula fluye por un lado a través del circuito extracorporal 9
y por otra parte a través de la fístula 6. No obstante, cuando el
flujo de sangre extracorporal es superior al flujo por la fístula,
entonces recircula sangre procedente del circuito extracorporal 9,
estando recorrida la fístula 6 desde la conexión venosa 23 hasta la
arterial 21. La sangre extracorporal, la sangre que fluye a través
de la fístula 6 y la sangre que procede de los sistemas capilares,
se reúnen finalmente de nuevo en el retorno hacia el corazón.
Las temperaturas y flujos se designan como
sigue:
- Q_{F}
- flujo por la fístula, es decir, el flujo hacia la fístula 6 o bien desde la fístula,
- Q_{B}
- flujo de sangre en el circuito extracorporal 9,
- Q_{R}
- flujo de recirculación, es decir, el flujo entre la parte venosa 23 y la parte arterial 21 de la fístula 6, caso de que Q_{F} \leq_{} Q_{B},
- CO
- volumen por minuto en el corazón,
- T_{B}
- temperatura del cuerpo, es decir, la temperatura media de la sangre tras fluir por los sistemas capilares,
- T_{F}
- temperatura de la fístula, es decir, la temperatura de la sangre que fluye hacia la fístula 6,
- T_{A}
- temperatura arterial de la fístula, es decir, la temperatura de la sangre tras entrar en el ramal arterial 20 del circuito extracorporal,
- T_{V}
- temperatura venosa de la fístula, es decir, la temperatura de la sangre tras entrar en el ramal venoso 22 del circuito extracorporal.
El procedimiento correspondiente a la invención
se basa en que la temperatura de la sangre T_{A} medida en el
ramal arterial del circuito extracorporal puede representarse en
función del flujo de sangre extracorporal Q_{B} mediante dos
funciones parciales, indicando una función parcial la temperatura
arterial de la sangre T_{A} para un flujo de sangre extracorporal
inferior o igual al flujo por la fístula y la otra función parcial
la temperatura arterial de la sangre T_{A} en un flujo de sangre
extracorporal superior o igual al flujo por la fístula. Ambas
funciones parciales pueden deducirse como sigue, partiéndose de que
la ultrafiltración está desconectada durante la medición.
Supongamos que el flujo de sangre Q_{B} en el
circuito extracorporal 9 es inferior o igual al flujo por la
fístula Q_{F}. La sangre que fluye hacia la parte derecha del
corazón se compone de los tres componentes siguientes, la sangre
que retorna desde el sistema capilar hacia el corazón, la sangre que
procede del circuito extracorporal 9 y la sangre que fluye por la
fístula 6, pero no a través del circuito extracorporal. De ello
resulta para las temperaturas la siguiente igualdad de mezcla:
(CO-Q_{F})\cdot
T_{B} \ + \ Q_{B}\cdot T_{V} \ + \ (Q_{F}-Q_{B})\cdot T_{F} \ = \
CO\cdot
T_{F}
Puesto que la sangre arterial sólo tiene un
componente, precisamente la sangre que fluye hacia la fístula 6,
la temperatura arterial de la fístula T_{A} es igual a la
temperatura de la fístula T_{F}. Con ello se obtiene la siguiente
función parcial:
(1)T_{A}
(Q_{B}) \ = \ \frac{(CO - Q_{F}) \cdot T_{B} \ + \ Q_{B} \cdot
T_{V}}{CO - Q_{F} \ + \
Q_{B}}
La igualdad anterior puede representarse también
como sigue:
(1)T_{A} \
(Q_{B}) \ = \ (\gamma \ + \ \delta \ Q_{B})/(\varepsilon \ + \
Q_{B})
con
\gamma = (CO – Q_{F})\cdot T_{B},
\delta = T_{V}, \varepsilon = CO - Q_{F}
Supongamos que el flujo de sangre Q_{B} en el
circuito extracorporal 9 es superior al flujo por la fístula
Q_{F}. En este caso, la sangre que llega al ramal arterial 20 del
circuito extracorporal 9 se compone de la sangre que fluye por la
fístula 6 y la sangre que recircula a través de la fístula, es
decir, la sangre que procede del ramal venoso 22 del circuito
extracorporal. De ello resulta para las temperaturas la siguiente
igualdad de mezcla:
Q_{F} \cdot
T_{F} \ + \ Q_{R} \cdot T_{V} \ = \ Q_{B} \cdot
T_{A}
La sangre de la fístula se compone como sigue de
la sangre capilar y de la sangre que procede del circuito
extracorporal 9.
(CO -
Q_{F}) \cdot T_{B} \ + \ Q_{F} \cdot T_{V} \ = \ CO \cdot
T_{F}
A partir de ambas igualdades se deduce, con
Q_{R} = Q_{B} - Q_{F}, la segunda función parcial:
(2)T_{A}(Q_{B}) \ = \
\left(1-\frac{Q_{F}}{CO}\right) \cdot \frac{Q_{F}}{Q_{B}}
\cdot T_{B} \ + \ \frac{Q_{F}{}^{2}}{Q_{B} \cdot CO} \cdot T_{V} \
+ \ \left(1-\frac{Q_{F}}{Q_{B}}\right) \cdot
T_{V}
La segunda función parcial puede representarse
también como sigue:
(2)T_{A}
(Q_{B}) \ = \ \alpha / Q_{B} \ + \
\beta
con
\alpha = Q_{F} T_{B}
(1-Q_{F}/CO) +
Q_{F}^{2}T_{V}/CO-Q_{F} \cdot T_{V},
\beta = T_{V}
La función T_{A} (Q_{B}) está compuesta por
lo tanto por ambas funciones parciales (1) y (2), respectivamente
para las gamas Q_{F} \geq Q_{B} y Q_{F} < Q_{B}.
La figura 2 muestra la temperatura de la sangre
T_{A} en el ramal arterial 20 del circuito extracorporal 9 como
función del flujo de sangre extracorporal Q_{B}, estando indicada
en el eje horizontal la gama usual de flujo de sangre en la
hemodiálisis de 100 a 600 ml/min. En el punto en el que la pendiente
de la curva presenta una discontinuidad, el flujo de sangre
extracorporal es igual al flujo por la fístula. La evolución de la
función se calcula según las igualdades (1) y (2), siendo CO = 5
l/min, Q_{F} = 200 ml/min, T_{B} = 37ºC y T_{V} = 34ºC.
La figura 3 muestra la relación entre las
pendientes entre ambos tramos de curva de la función T_{A}
(Q_{B}) para el punto de intersección con Q_{B} = Q_{F}. En
función del flujo por la fístula Q_{F}, resultan valores entre 50
(Q_{F} = 100 ml/min) y 8,3 (Q_{F} = 600 ml/min). La
discontinuidad de la pendiente de la curva puede por tanto
detectarse en todo el intervalo de flujo de sangre de 100 a 600
ml/min con suficiente precisión.
Para calcular el flujo por la fístula, se eleva
lentamente el volumen de transporte de la bomba de sangre 26 que
determina el volumen de sangre extracorporal partiendo de un valor
límite inferior predeterminado de por ejemplo 100 ml/min hasta un
valor límite superior de por ejemplo 600 ml/min, correspondiendo el
valor límite inferior a un flujo de sangre extracorporal Q_{B},
que en cualquier caso es inferior al flujo por la fístula Q_{F}
que es de esperar, y correspondiendo el valor límite superior al
correspondiente flujo de sangre que en cada caso es superior al
flujo que es de esperar por la fístula Q_{F}. La temperatura
T_{A} de la sangre en el ramal arterial 20 del circuito
extracorporal 9, se mide durante la elevación del flujo de sangre
con el equipo de medida arterial 24 y los valores del flujo de
sangre extracorporal y de la temperatura T_{A} se memorizan en la
unidad de memoria 30 en secuencia temporal.
En la unidad de cálculo 35 se calculan a partir
de la secuencia memorizada de pares de valores los cocientes
diferenciales. Los cocientes diferenciales calculados de los pares
de valores se comparan con un valor límite predeterminado. En la
unidad de cálculo 35 se determina ahora aquel valor de flujo de
sangre Q_{B} en el circuito extracorporal tras sobrepasar el cual
los valores de los cocientes diferenciales calculados son superiores
a un valor límite predeterminado, es decir, se determina aquel
punto en el que la curva representada en la figura 2 desciende
brusca y fuertemente. Mientras la pendiente del tramo de curva
izquierdo representado en la figura 2 es pequeña y casi constante,
en el caso de que el flujo de sangre Q_{B} sea superior al flujo
por la fístula Q_{F}, se presenta una brusca y fuerte elevación
del valor de la pendiente. En la medición se supone que el valor
calculado del flujo de sangre Q_{B} se corresponde con el flujo
por la fístula Q_{F}. Este valor se memoriza como valor
estimativo para el flujo por la fístula en la unidad de memoria
30.
Para poder determinar el valor del flujo por la
fístula exactamente, es decir, sin estar influido por eventuales
fluctuaciones del flujo de la sangre en la zona del flujo por la
fístula, se adaptan en la unidad de cálculo 35 los pares de valores
de medida memorizados para valores del flujo de sangre Q_{B}
haciéndolos inferiores al valor estimativo para el flujo por la
fístula mediante la primera función parcial (1) y los pares de
valores de medida memorizados para valores del flujo de sangre
Q_{B} superiores al valor estimativo para el flujo por la
fístula, son adaptados por la segunda función parcial (2). Entonces
es ventajoso cuando los pares de valores de medida se extraen de
una gama pequeña (por ejemplo, \pm 30 ml/min) alrededor del valor
estimativo para el flujo por la fístula. Para calcular los
parámetros de ambas igualdades, pueden utilizarse los procedimientos
numéricos conocidos (por ejemplo Método
Levenberg-Marquard). También se logra una exactitud
suficiente en general cuando en vez de la igualdad (1) se utiliza
una función lineal simple para la representación de la evolución de
la curva. A continuación, la unidad de cálculo 35 calcula el valor
del flujo de sangre extracorporal Q_{B}, que se corresponde con
el flujo por la fístula Q_{F}, mediante determinación del punto de
intersección 40 de ambas funciones parciales 38 y 39. Este valor se
memoriza en la unidad de memoria 30 y se visualiza con la unidad de
visualización 37.
Para calcular la temperatura del cuerpo T_{B}
se extrapola en la unidad de cálculo el tramo de curva representado
a la izquierda en la figura 2 mediante la igualdad (1) a un valor
del flujo de la sangre de 0 (T_{B} = T_{A}(0)). El valor
de la temperatura para un valor del flujo de la sangre de 0, que no
puede calcularse mediante una medición, se corresponde con la
temperatura del cuerpo T_{B}. Ésta se memoriza en la unidad de
memoria 30 y se lleva a la unidad de visualización 37 para ser
visualizada.
Una vez que el flujo por la fístula Q_{F} y la
temperatura del cuerpo T_{B} han sido calculados y memorizados,
se calcula el volumen por minuto para el corazón CO en la unidad de
cálculo 35 como sigue:
(3)CO \ = \
Q_{F} \frac{T_{V} -T_{B}}{T_{A}(Q_{F}) -
T_{B}}
La igualdad (3) se desprende de la igualdad (1)
con Q_{B} = Q_{F}.
También este parámetro hemodinámico se visualiza
en la unidad de visualización 37.
La unidad de mando 29 del dispositivo
correspondiente a la invención, controla los distintos componentes
del sistema según una secuencia de programa predeterminada, de
manera que el flujo de la sangre Q_{B}, tras accionar un pulsador
no representado en la figura 1 para arrancar la medición, es
modificado automáticamente en el intervalo de 100 a 600 ml/min, se
registran los valores de medida mediante los equipos de medición de
temperatura 24, 25 en los correspondientes intervalos y se memorizan
en la unidad de memoria 30 y a partir de los valores de medida se
calculan los parámetros hemodinámicos en la unidad de cálculo 35 y
se visualizan en la unidad de visualización 37.
El procedimiento no exige ninguna modificación
esencial en el circuito extracorporal ni en el concepto de
seguridad del dispositivo dializador. No es necesaria la inyección
de una solución de indicadores. Ciertamente los flujos por la
fístula sólo son medibles en la zona del flujo de sangre ajustable
(100 a 600 ml/min), pero esto no significa desde luego en la
práctica ninguna limitación. Caso de que el flujo por la fístula
fuese superior al flujo de sangre ajustable, no resulta ningún
problema para la terapia.
Claims (4)
1. Dispositivo para calcular parámetros
hemodinámicos durante un tratamiento extracorporal de la sangre, en
el que la sangre que fluye por el ramal arterial (20) del circuito
extracorporal (9), que está unido en unión fluida con la parte
arterial (21) de una fístula (6), llega a un dializador (10) o
filtro del dispositivo del tratamiento de la sangre (7) y retorna
mediante un ramal venoso (22) del circuito extracorporal (9) que
está unido con la parte venosa (23) de la fístula (6) en unión
fluida, estando conectada en el circuito extracorporal (9) una
bomba de sangre (26), con:
- un equipo de medida arterial (24) para
medir una magnitud física o química X_{A} de la sangre en el
ramal arterial (20) del circuito extracorporal (9), siendo la
magnitud física o química una propiedad de la sangre, que tiene en
la sangre que fluye por el ramal venoso (22) del circuito
extracorporal (9) otro valor diferente al que tiene en la sangre
que fluye intracorporalmente hacia la fístula (6),
- una unidad de mando (29) para variar
el volumen de transporte de la bomba de sangre (26),
- una unidad de memoria (30) configurada
de tal manera que pueden memorizarse los valores del flujo de
sangre Q_{B} predeterminado por el volumen de transporte de la
bomba de sangre (26) y los valores de la magnitud física o química
X_{A} medidos mediante el equipo de medida arterial (24) en el
ramal arterial (20) del circuito extracorporal (9), y
- una unidad de cálculo (35), que está
configurada de tal manera que a partir de la secuencia memorizada
de pares de valores de la magnitud física o química X_{A} de la
sangre, en el ramal arterial (20) del circuito extracorporal (9) y
del flujo de sangre extracorporal Q_{B}, puede determinarse aquel
valor del flujo de la sangre tras sobrepasar el cual, el valor de
la modificación de la magnitud física o química es en un determinado
intervalo de flujo de sangre superior a un valor límite
predeterminado, pudiendo calcularse el flujo por la fístula Q_{F}
a partir del valor de flujo de sangre calculado.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la unidad de cálculo (35) está
configurada de tal manera que a partir del flujo por la fístula
Q_{F} calculado puede calcularse el valor medio X_{B} de la
magnitud física o química en la sangre venosa y/o el valor del
volumen por minuto para el corazón CO.
3. Dispositivo según la reivindicación 1 u
2,caracterizado porque la magnitud física o química a medir
en el ramal arterial (20) del circuito extracorporal (9) de la
sangre, es la temperatura T_{A} de la sangre y el equipo de
medida arterial (24) es un equipo de medida de la temperatura.
4. Dispositivo de diálisis con un dispositivo
según las reivindicaciones 1 a 3.
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