JP4583486B2 - 局所的なクエン酸塩抗凝血性を使用するcrrt治療の自動化および最適化 - Google Patents
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Description
本発明は一般的に、血液濾過および継続的腎臓補充療法(CRRT)(continuous renal replacement therapy)に関する。さらに詳細には、本発明は、CRRT療法中の、クエン酸塩流速の自動制御および最適化、ならびに流体交換流速に関する。
自然な腎臓機能の喪失または損傷に苦しむ患者を治療するために普通使用される、多くの継続的な腎臓補充療法(CRRT)がある。通常のCRRTにおいて、血液は、患者から除去され、人工腎臓を含む体外回路をポンプで通される。人工腎臓は、血液フィルタまたは半透膜を含む。血液は、膜の1つの表面に沿って循環され、かつ透析流体は反対側の表面に沿って循環される。浸透性または圧力差によって、血液フィルタは、可溶性老廃物および水が膜を横断して血液から透析溶液の中に移動することを可能にする。濾過された血液は、次に患者に戻される。
本発明は、CRRT中の血液濾過回路において、クエン酸塩抗凝血薬の補足を自動化しかつ最適化するシステムまたは方法を提供する。体外血液濾過回路、例えば透析機械において、本発明の一実施形態は、制御システムおよびそのような既存の機械と調和する関連コンポーネントを含み得、または体外流体メカニカル回路および付随する制御システム全体を含み得る。本発明による方法の一実施形態は、コンピュータプログラムに格納された一連のプロセスステップを含み得ることにより、システム、そのコンポーネント、および器具を制御し、または健康管理技師に手動制御を行なうための情報を提供する。
図面との関連で受け取られたとき、本発明の特徴、目的、および利点が、以下に述べられた詳細な記述からさらに明らかとなる。
E=Ax(B+D)/C (1)
として表現される。
E=Ax(B+D)/(C+G) (2)
に従って制御し得、ここで、Aは、血流検出器13によって検出された血流速、Bは、電解液センサ15によって検出されたカルシウムイオン濃度であり、Cは、クエン酸塩溶液17に対して選択されたクエン酸濃度であり、Dは、電解液センサ15によって検出されたマグネシウムイオン濃度であり、Gは、クエン酸塩溶液17に対して選択されたクエン酸三ナトリウム濃度である。
方法700は、ステップ87から始まり、このステップにおいて、カルシウムイオン濃度[Ca]は、電解質溶液に対して選択され得る。同様に、ステップ88において、マグネシウムイオン濃度[Mg]は、電解質溶液に対して選択され得る。一実施形態において、[Ca]および[Mg]は、共通の塩化物を主成分とする溶液に対して選択される。
全体的な濾過流速Nが、回路内にナトリウムが存在することを考慮に入れることによって計算され得る。希釈後代用溶液を追加した後のナトリウムの量は、血液フィルタに入るナトリウムの量に、希釈後代用溶液によって導入されたナトリウムの量を足し、血液フィルタを通って失われたナトリウムの量を差し引いた量に等しい。これは代数的に、
濾過流速Nは、希釈後流速R、希釈前流速Y、クエン酸塩溶液流速E、Ca/Mg溶液流速V、および流体損失率Sの和である。従って、希釈後代用流体流速Rは、
R=N−(E+S+V+Y) (6)
に従って計算され得る。
最適なCa/Mgポンプ流速Vを計算する本発明による方法は、体外回路に入る血液の合計カルシウム濃度は、回路の出口において患者に戻る合計カルシウム濃度と等価であることにより、安定したカルシウム血を維持するという仮定に基づき得る。従って、患者に戻るカルシウムは、血液フィルタ前のカルシウム含有量に、希釈後代用溶液からのカルシウム寄与を足し、Ca/Mg電解質溶液からのカルシウム寄与を足し、血液フィルタを通して失われたカルシウムを差し引いた量と等価である。
局所的なクエン酸塩抗凝血性を使用する、CRRT中の血漿における重炭酸塩濃度も関心を引く。クエン酸塩抗凝血薬溶液(クエン酸およびクエン酸三ナトリウム)を介して体外回路に追加されたクエン酸塩は、クレブス回路からのトリカルボン回路(tri−carboxycilique cycle)に従って患者の肝臓および筋肉によって重炭酸塩に後に変換される。本発明は、患者に戻された血漿中の最終的な重炭酸塩濃度を監視することによって、この態様で重炭酸塩に変換されたクエン酸塩も考慮に入れ得る。本発明は、2つの異なる場合のもとでの重炭酸塩分子も考慮に入れ得る。
本発明によるシステムまたは方法の実施形態は、ステップごとの態様で、CRRT回路における各電解液に関して血漿回路の組成を評価し得る。次の表は、様々な条件の下で、および回路の様々な点で、興味のある任意の電解液の分子の数または濃度を正確に計算するために漸進的に使用され得る計算式を提供する。表に示される計算式は、CPU21によって実行可能なソフトウエアとして、メモリ23にアルゴリズムとして格納され得る。計算結果は多くの方面で使用され得る。例えば、結果は、メモリ23に格納され得、他のアルゴリズムにおいて入力として使用され得、またはディスプレーユニット25を介してユーザに表示され得る。
背景セクションに引用された従来の方法論は、CRRT中にクエン酸塩流を制御して血流の中に入れる、不十分なガイダンスを提供する。200ml/minの血流流速で、これらのソース間のクエン酸塩流に対する推薦は、28〜52.5mmol/hの間を変動し、36.6mmol/hを平均値とする。しかしながら、引用された文献におけるシステムの各々に対して、本発明による方法を適用すると、39.6mmol/hの平均値が、200ml/min血流流速に対して達成された。この平均値は、0.005という極小さい分散で達成された(米国仮出願60/719,718参照)。従って、本発明は、CRRTのタイプにかかわりなく、かつ選ばれた血流流速にかかわりなく、一定の結果を提供する。
Claims (21)
- 患者のCRRT中の血液濾過回路においてクエン酸塩抗凝血薬の補足を最適化するシステムであって、
該血液濾過回路の中に入るクエン酸塩溶液の流れを引き起こすクエン酸塩ポンプと、
該患者からの血流の中の電解液濃度を検出する電解液センサと、
該検出された電解液濃度の関数として該クエン酸塩ポンプからの流れを制御する、プロセッサおよび該プロセッサによって実行可能なソフトウエアを含むコントローラであって、該コントローラは、クエン酸塩ポンプの流速Eを、
E(A,B,C,D)=Ax(B+D)/Cに従って制御し、
ここで、Aは、検出された血流流速であり、Bは、該電解液センサによって検出されたカルシウムイオン濃度であり、Cは、該クエン酸塩溶液の濃度であり、Dは、該電解液センサによって検出されたマグネシウムイオン濃度である、コントローラと
を備えている、システム。 - 前記プロセッサが、検出された前記電解液濃度を表示する入力を受信する、請求項1に記載のシステム。
- 前記電解液センサが、重炭酸塩、カルシウム、塩化物、銅、ブドウ糖、鉄、マグネシウム、マンガン、燐酸塩、カリウム、ナトリウムおよび亜鉛からなる群から選択される血流中のイオン濃度を検出する、請求項1に記載のシステム。
- 前記患者からの前記血液の流れを検出する血流検出器をさらに備え、そして前記コントローラは、前記検出された電解液濃度、該検出された血流、および前記クエン酸塩溶液の濃度の関数として前記クエン酸塩ポンプからの流れを制御する、請求項1に記載のシステム。
- 前記クエン酸塩溶液は、選択されたクエン酸濃度、および選択されたクエン酸三ナトリウム濃度を有しており、前記コントローラは、前記検出された血流、前記検出された電解液濃度、該選択されたクエン酸濃度、および該選択されたクエン酸三ナトリウム濃度の関数として、前記クエン酸塩ポンプからの流れを制御する、請求項4に記載のシステム。
- 患者のCRRT中の血液濾過回路においてクエン酸塩抗凝結薬の補足を最適化するシステムであって、
該血液濾過回路の中に入る、選択されたクエン酸濃度および選択されたクエン酸三ナトリウム濃度を有するクエン酸塩溶液の流れを引き起こすクエン酸塩ポンプと、
該患者からの血流の中の電解液濃度を検出する電解液センサと、
該患者からの血流を検出するための血流検出器と、
該検出された電解液濃度の関数として該クエン酸塩ポンプからの流れを制御する、プロセッサおよび該プロセッサによって実行可能なソフトウエアを含むコントローラであって、該コントローラは、該クエン酸塩ポンプの流速Eを、
E(A,B,C,D,G)=Ax(B+D)/(C+G)に従って制御し、
ここで、Aは、該検出された血流流速であり、Bは、該電解液センサによって検出されたカルシウムイオン濃度であり、Cは、該選択されたクエン酸濃度であり、Dは、該電解液センサによって検出されたマグネシウムイオン濃度であり、Gは、該選択されたクエン酸三ナトリウム濃度である、コントローラと
を備えている、システム。 - 前記患者からの前記血液の流れを検出する血流検出器と、
前記血液濾過回路における流体損失率を検出する手段と、
選択されたカルシウムイオン濃度および選択されたマグネシウムイオン濃度を有する電解質溶液と、
濾過後血流を補足する該電解質溶液の流れを引き起こす電解液ポンプと
をさらに備え、
前記コントローラは、該検出された血流、該検出された流体損失率、該選択されたカルシウムイオン濃度、および該選択されたマグネシウムイオン濃度の関数として、該電解液ポンプからの流れを制御する、請求項1に記載のシステム。 - 前記プロセッサによって実行される前記ソフトウエアはさらに、前記電解液ポンプの流速を決定し、そして前記検出された流体損失率、該決定されたクエン酸塩ポンプ流速、および該決定された電解液ポンプ流速の関数として限外濾過流速を計算するように構成されている、請求項7に記載のシステム。
- 選択されたクエン酸三ナトリウム濃度を有する前記クエン酸塩溶液と、
選択されたナトリウム濃度を有する代用溶液と、
前記血流を補足する該代用溶液の流れを引き起こす代用溶液ポンプと、
該代用溶液流速を検出する手段と
をさらに備え、
前記コントローラは、前記検出された血流流速、該選択されたクエン酸三ナトリウム濃度、前記計算された限外濾過流速、該代用溶液の選択されたナトリウム濃度、および該検出された代用溶液流速の関数として希釈後流速をさらに決定する、請求項8に記載のシステム。 - 前記クエン酸塩溶液は、前記血液濾過回路において、血流を希釈前溶液として補足する、請求項1に記載のシステム。
- 前記クエン酸塩溶液は、透析液と共に前記血液濾過回路に入る、請求項1に記載のシステム。
- 患者のCRRT中の血液濾過回路において、クエン酸塩抗凝血薬補足を最適化するシステムであって、
該血液濾過回路を通ってクエン酸塩溶液を流すための手段と、
該患者からの血流において電解液濃度を検出するための手段と、
該検出された電解液濃度の関数として、該クエン酸塩溶液が該血液濾過回路に流れ込むことを制御するための手段と
を含み、
該制御するための手段は、クエン酸塩溶液の流速を決定するための、プロセッサーおよび該プロセッサーによって実行可能なソフトウェアを含み、該制御するための手段は、クエン酸塩の流速Eを、
E=Ax(B+D)/Cに従って制御し、
ここで、Aは、検出された血流流速であり、Bは、検出されたカルシウムイオン濃度であり、Cは、該クエン酸塩溶液の濃度であり、Dは、検出されたマグネシウムイオン濃度である、
システム。 - 前記電解液濃度を検出するための手段は、重炭酸塩、(B)カルシウム、塩化物、銅、ブドウ糖、鉄、(D)マグネシウム、マンガン、燐酸塩、カリウム、ナトリウムおよび亜鉛からなる群から電解質を検出する、請求項12に記載のシステム。
- 前記電解液濃度を検出するための手段は、(B)カルシウムイオン濃度および(D)マグネシウムイオン濃度を検出するための手段を含む、請求項12に記載のシステム。
- 前記患者からの血流の流速を検出するための手段をさらに含む、請求項14に記載のシステム。
- 前記クエン酸塩溶液は、既知のクエン酸濃度および既知のクエン酸三ナトリウム濃度を有し、
前記制御するための手段は、前記検出された血流、前記検出されたカルシウムイオン濃度、前記検出されたマグネシウムイオン濃度、該既知のクエン酸濃度、および該既知のクエン酸三ナトリウム濃度の関数として、該クエン酸塩溶液流速を制御するための手段を含む、請求項15に記載のシステム。 - 前記制御するための手段は、前記クエン酸塩溶液流速Eを、
E=Ax(B+D)/(C+G)に従って制御するための前記ソフトウエアを、前記プロセッサに実行させるための手段をさらに含み、
ここで、Aは、前記検出された血流流速、Bは、前記検出されたカルシウムイオン濃度、Cは、前記既知のクエン酸濃度、Dは、前記検出されたマグネシウムイオン濃度、およびGは、前記選択されたクエン酸三ナトリウム濃度である、請求項16に記載のシステム。 - 前記血液濾過回路において流体損失率を検出するための手段と、
選択されたカルシウムイオン濃度および選択されたマグネシウムイオン濃度を有する電解液溶液を血流に追加するための手段と、
該検出された流体損失率、該選択されたカルシウムイオン濃度、および該選択されたマグネシウムイオン濃度の関数として該電解液溶液が該血流の中に流れ込むことを制御するための手段と
をさらに含む、請求項12に記載のシステム。 - コンピュータ判読可能な格納メディアであって、プロセッサとともに作動して患者のCRRT中の血液濾過回路においてクエン酸塩抗凝結薬の補足を最適化するためのプログラムが該メディア上にコードされており、該プログラムは、
該血液濾過回路を通ってクエン酸塩溶液を流すための手段に指示するためのコードと、
該血液濾過回路への該クエン酸溶液の流速Eを、検出された電解液濃度の関数として、かつE(A,B,C,D)=Ax(B+D)/Cに従って制御するための手段に指示するためのコードと
を含み、
Aは検出された血液流速であり、Bは電解液センサによって検出されたカルシウムイオン濃度であり、Cは該クエン酸塩溶液の濃度であり、Dは該電解液センサによって検出されたマグネシウムイオン濃度である、
メディア。 - 前記クエン酸塩溶液は、希釈前代用溶液から流れる、請求項12に記載のシステム。
- 前記流すための手段は、透析液と共に前記血液濾過回路を通って前記クエン酸塩溶液を流すための手段をさらに含む、請求項12に記載のシステム。
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