JP5554715B2 - フィステルでの再循環率または心肺再循環率を求める方法および機構、ならびにフィステル再循環率または心肺再循環分率を求めるデバイスを備える血液処理デバイス - Google Patents

Description

本発明は、処理すべき血液がダイアライザの血液チャンバを通って体外血液回路に流れる血液の体外処理中にフィステルでの再循環率および／または心肺再循環比率を求める方法に関する。ここで、ダイアライザは、半透膜によって血液チャンバと透析流体チャンバに分割され、透析流体が、透析流体用の経路内でダイアライザの透析流体チャンバを通って流れる。本発明はまた、フィステルでの再循環率および／または心肺再循環比率を求める機構、ならびにフィステル再循環率および／または心肺再循環比率を求める機構を有する血液処理装置に関する。

血液透析、血液濾過、および血液透析濾過など長期的な血液クレンジング療法で採用されるプロセスでは、血液が体外血液回路を通して送られる。血管系へのアクセスとして、手術によって動静脈フィステルが形成されることが多い。また、インプラントの使用も可能である。以下に「フィステル」に言及するとき、これは、患者の静脈と動脈の間の任意の種類の接続を意味する。

フィステルを通って流れる血液は、実際の透析治療中にしか使用されない。透析が行われない期間には、フィステル内の血液の流れは、機能的な左／右のシャントに相当し、心拍出量によってもたらされる動脈血液の一部分が静脈系および心臓に直接供給され、末梢では使用されない。フィステル流は、心臓および肺を通って再循環する。心拍出量に対するフィステル流量の比率は、心肺再循環率と定義される。心肺再循環率は、患者の循環系に対する負荷のみではなく、透析の効率にも影響を及ぼす。全身循環領域を迂回した体外回路からの透析された血液は、より大きい循環系からの静脈返血流と混合されるので、動脈血液中の透析可能成分の濃度の系統的な減少がある（Ｄ．Ｓｃｈｎｅｄｉｔｚ等「Ｃａｒｄｉｏｐｕｌｍｏｎａｒｙ ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｈｅｍｏｄｉａｌｙｓｉｓ」Ｋｉｄｎｅｙ Ｉｎｔ．４２：１４５０〜１４５６，１９９２）。

フィステルが適切に機能する能力に関して、その潅流が重要な因子である。フィステル流量が臨界レベル未満に下がる場合、フィステル血栓症の危険が高まり、バスキュラーアクセスが損なわれる可能性があり、これは、透析治療の主な合併症である（Ｗ．Ｂａｙ等「Ｃｏｌｏｒ Ｄｏｐｐｌｅｒ ｆｌｏｗ ｐｒｅｄｉｃｔｓ ＰＴＦＥ ｇｒａｆｔ ｆａｉｌｕｒｅ」Ｊ．Ａｍ．Ｓｏｃ．Ｎｅｐｈｒｏｌ．５：４０７（１９９４））。透析治療中のフィステル流量が体外血流量（Ｑ_Ｂ）未満である場合、局所フィステル再循環が生じ、静脈血液ラインによってフィステルに戻された透析された血液の一部分が、動脈血液ラインを通してダイアライザに戻される。フィステル再循環（Ｒ_Ａ）は、透析の効率の大幅な低下をもたらす（Ｆ．Ｇｏｔｃｈ「Ｍｏｄｅｌｓ ｔｏ ｐｒｅｄｉｃｔ ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｔｓ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｉｍｅ ｉｎ ｓｉｎｇｌｅ−ｎｅｅｄｌｅ ｄｉａｌｙｓｉｓ」Ｆｉｒｓｔ Ｉｎｔｌ．Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｎｅｅｄｌｅ Ｄｉａｌｙｓｉｓ，Ｓ．Ｒｉｇｎｏｉｒ、Ｒ．Ｖａｎｈｏｌｄｅｒ、Ｐ．Ｉｖａｎｏｖｉｃｈ編，Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，ＩＳＡＯ Ｐｒｅｓｓ，１９８４，３０５ページ以下）。したがって、バスキュラーアクセスの質の測定は、透析治療の質を保証する重要な手段である。

臨床での重要性から、再循環率を測定する様々な既知の方法がある。それら全てに共通なのは、体外回路の静脈部分内で変えられる血液の物理的または化学的パラメータの測定である。血液の物理的または化学的パラメータは、指示薬を手動で注入することによって、または透析治療ユニットを介して間接的に変えることができる。

以下において、再循環率（Ｒ）、フィステル再循環率（Ｒ_Ａ）、または心肺再循環比率（Ｒ_ＣＰ）に言及する場合、これらの用語は、絶対量ではなく、心拍出量に対するそれぞれのタイプの再循環の比率を表す。実際に、フィステル内で生じる再循環プロセスを評価できるようにするには相対量で十分である。

熱希釈法と呼ばれる、再循環率を測定する方法が、「ＥＤＴＮＡ−ＥＲＣＡ Ｊｏｕｒｎａｌ」１９，６（１９９３）から知られている。この既知の方法では、透析流体回路内で短時間の温度降下が引き起こされ、これは、再循環が生じているときに、体外回路の静脈部分に伝達されて、体外回路の動脈部分での検出可能な突然の温度変化を生み出す。

熱希釈と呼ばれる方法を行うための既知の機構は、体外回路の動脈部分内に配置された温度センサと、静脈部分内に配置された温度センサとを有する。静脈温度センサは、透析流体回路内で引き起こされた温度降下に起因する突然の温度変化を検知する。測定された突然の温度変化が分析され、次いで、動脈センサに記録されている温度曲線と比較される。２つの温度積分の互いの比、またはそれらの大きさの比が、フィステルおよび心肺再循環によって引き起こされる透析治療の全体的な効率低下の尺度である。

再循環率を測定するための既知の機構は、実際に有効であることが判明している。しかし、欠点として分かっていることは、以下において再循環率（Ｒ）と称す総再循環率しか測定できないことである。再循環率（Ｒ）は、フィステル再循環率（Ｒ_Ａ）と、以下において心肺再循環比率（Ｒ_ＣＰ）と称す心肺再循環に起因する比率との和である。ここで、心肺再循環比率（Ｒ_ＣＰ）と、以下において心肺再循環率（Ｒ_ｃｐ）と称す心拍出量に対するフィステル流量の比率とを区別しなければならない。

熱希釈法と呼ばれる、フィステル再循環率と心肺再循環率から構成される総再循環率を測定する方法は、Ｄｒｕｋｋｅｒ、Ｐａｒｓｏｎｓ、およびＭａｈｅｒによる「Ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｒｅｎａｌ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｂｙ Ｄｉａｌｙｓｉｓ」第５版，２００４，Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ ＢＶにも記載されている。

再循環率（Ｒ）、すなわちフィステル再循環率（Ｒ_Ａ）と心肺再循環比率（Ｒ_ＣＰ）の和を測定する方法は、独国出願公告第１９７０２４４１号明細書から知られている。この既知の方法では、透析流体の物理的または化学的パラメータが、透析流体がたどる経路内でダイアライザの上流で変えられ、これにより、血液側での物理的または化学的パラメータの変化が生じる。血液側での透析流体のパラメータの変化は、ダイアライザの透析流体チャンバの下流で、透析流体のパラメータの変化をもたらす。再循環率を求めるために、透析流体がたどる経路内でダイアライザの下流でパラメータが測定され、時間経過に従った曲線からパラメータの変化によって再循環率（Ｒ）が求められる。物理的または化学的パラメータとして変化および測定しうるのは、例えば透析流体中のＮａ濃度など透析流体のイオン濃度、または透析流体の温度である。しかしここでも、この既知の方法によって、フィステル再循環率または心肺再循環率を求めることができず、全体としての再循環率しか求めることができないことが欠点である。

独国特許出願公告第１９５２８９０７号明細書が、心肺再循環率を求める方法を記載している。心肺再循環率の測定は、相次ぐ２回の再循環分率の測定に基づき、これらの測定は、血流を逆にした前後に自動的に行われる。この既知の方法は、血流を逆にする必要があることが欠点である。

米国特許第６５３７２４０号明細書は、再循環率を求める方法であって、限外濾過率が変えられ、限外濾過率の変化の前後に、血液の体積に対する血漿の体積の比を表す血液パラメータの値が求められる方法を記載する。

独国出願公告第１９７０２４４１号明細書 独国特許出願公告第１９５２８９０７号明細書 米国特許第６５３７２４０号明細書

本発明の根底にある目的は、体外血液回路内の血液の流れを逆にすることなく、体外血液処理中にフィステル再循環率および／または心肺再循環率を求めることができるようにする方法を提供することである。

本発明のさらなる目的は、血液の流れを逆にすることなくフィステル再循環率および／または心肺再循環率を求めるための機構を提供することである。

さらに、本発明の目的は、血液の流れを逆にすることなくフィステル再循環率および／または心肺再循環率を求めることができるようにする血液処理装置を提供することである。

これらの目的は、本発明によれば請求項１および８の特徴によって実現される。本発明の有利な実施態様は、従属請求項の主題を成す。

本発明による方法および本発明による機構は、互いに異なる２つの血液流量に関して、フィステル再循環率（Ｒ_Ａ）と心肺再循環比率（Ｒ_ＣＰ）の和、すなわち再循環率（Ｒ）を求めることに基づく。次いで、２つの血液流量での再循環率から、フィステル再循環率および／または心肺再循環率が求められる。

本発明による方法および本発明による機構に関して、フィステル再循環率と心肺再循環比率の和を求める方法および機構は重要ではない。したがって、既知の方法および既知の機構によって２つの血液流量での再循環率を求めることができる。

続いてフィステル再循環率および心肺再循環率を計算するために再循環率を求めるための測定が非侵襲性で行われるときに有利となる。したがって、熱希釈法として知られている再循環率を測定する方法が、１つの明らかな候補として挙げられる（「ＥＤＴＮＡ−ＥＲＣＡ Ｊｏｕｒｎａｌ」１９，６（１９９３））。

２つの血液流量に関してフィステル再循環率および／または心肺再循環比率を求めると言うとき、これは、３つ以上の血液流量に関する再循環率からはフィステル再循環率および／または心肺再循環比率を求めることができないということは意味しない。例えば、複数の連続する測定を行うことができ、平均値を取ることができる。

第１の再循環率測定は、フィステル再循環が生じることがある高い血流量（Ｑ_ＢＨ）で行われ、第２の測定は、フィステル再循環が生じない低い血流量（Ｑ_ＢＬ）で行われる。これら２つの測定値が、フィステル再循環率および／または心肺再循環率を求めるための基礎を成す。

本発明による方法および本発明による機構は、フィステル再循環率および／または心肺再循環比率を式に基づいて計算することができるようにし、この式は、項として、第１の測定での血流量（Ｑ_ＢＨ）と、第２の測定での血流量（Ｑ_ＢＬ）と、第１および第２の測定で再循環率に関して求められた値（それぞれＲ_ＨおよびＲ_Ｌ）とを含む。

実験室での測定から、本発明による方法によって、フィステル再循環率および／または心肺再循環比率を高い精度で計算することができることが示されている。

フィステル再循環率および／または心肺再循環比率を求めるための本発明による機構は、血液の物理的または化学的パラメータを変える手段と、血液の物理的または化学的パラメータを測定する手段とを有する。物理的または化学的パラメータは、例えば、血液中の物質の濃度、または血液の温度であってよい。好ましくは、血液の温度が変えられる。血液の温度の変化は、好ましくは、透析流体の温度を変えることによって行われ、この場合、温度ボーラスが、透析流体側からダイアライザを介して血液側に伝達される。

また、本発明による機構は、第１および第２の血液流量で測定された物理的または化学的パラメータに基づいてフィステル再循環率および／または心肺再循環比率を求めることができるように設計された計算および分析ユニットを有する。

本発明による機構の好ましい実施態様では、血液の物理的または化学的パラメータを変える手段は、血液の温度を変える手段であり、血液の物理的または化学的パラメータを測定する手段は、血液の温度を測定する手段である。

フィステル再循環率および／または心肺再循環比率を求めるための本発明による機構は、個別のサブアセンブリを形成してよく、または半透膜によって血液チャンバと透析液体チャンバに分割されたダイアライザを有する体外血液回路を有する血液処理装置の一部であってよい。

フィステル再循環率および／または心肺再循環比率を求めるための本発明による機構を、体内血液回路を含めて、血液処理装置と共に示す概略図である。 体外および体内血液回路を示す概略図である。 再循環率の測定中の、時間に対する動脈および静脈フィステル温度および透析液温度のプロットである。

本発明の一実施形態を、図面を参照して以下に詳細に説明する。

本実施形態では、フィステル再循環率および／または心肺再循環比率を求めるための機構が体外血液処理装置の一部であり、再循環比率を求めるための機構は、透析装置の構成要素のいくつかを利用する。

体内回路は、心臓の右心室１と、肺２と、左心室３と、内臓、筋肉組織、および皮膚などの全ての毛管系４とを備える。血管へのアクセスを得るために、動静脈フィステル５が形成される。

透析装置は、半透膜７によって血液チャンバ８と透析流体チャンバ９に分割されているダイアライザ６を有している。フィステル５の動脈部分から、動脈接続部（図示せず）を介して動脈血液ライン１０が延び、このライン１０は血液チャンバ８の入口につながり、ダイアライザ６の血液チャンバ８の出口からは静脈血液ライン１１が延び、このライン１１は、静脈患者接続部（図示せず）を介してフィステル５の静脈部分につながる。動脈血液ライン１０内には、体外血液回路Ｉ内で、血液を所定の血液流量で送り出す血液ポンプ２５が配置されている。

透析流体は手段１２によって供給され、手段１２から、透析流体送入ライン１３が透析流体チャンバ９の入口につながり、一方、透析流体用の経路ＩＩ内にある透析流体送出ライン１４は、ダイアライザ６の透析流体チャンバ９の出口から、出口１５につながる。透析流体送出ライン１４内に透析流体ポンプ１６が接続される。

透析装置は、制御ライン２５Ａおよび１６Ａを介して血液ポンプ２５および透析流体ポンプ１６に接続されている中央制御ユニット（マイクロプロセッサ）１７を有している。制御ユニット１７は、ポンプ２５、１６のポンプ速度を予め設定し、したがって、所与の血液流量Ｑ_Ｂが体外血液回路Ｉ内で設定され、所与の透析流体流量Ｑ_Ｄが透析流体用の経路ＩＩ内で設定される。

フィステル再循環率および／または心肺再循環比率を求めるための機構は、データライン１９によって中央制御ユニット１７に接続される計算および分析ユニット１８を有している。また、この機構は、血液の物理的または化学的パラメータを変える手段２０を有する。本実施形態では、手段２０は、血液の温度を短時間変える手段である。血液の温度のこの短時間の変化を、温度ボーラスと呼ぶ。

本実施形態では、手段２０が、透析流体用の経路ＩＩ内で、ダイアライザ６の透析流体チャンバ９の上流で温度ボーラスを生成する。温度ボーラスを生成するために、透析液の温度が、通常は２．５分間、約２．５℃上昇または下降され、次いで元の値に戻される。温度ボーラスを生成するための手段２０は、制御ライン２０Ａによって、透析装置の制御ユニット１７に接続される。

血液側での物理的または化学的パラメータの変化を検出する働きをするのは、静脈血液温度Ｔ_Ｖを測定するための非侵襲性静脈温度センサ２１と、動脈血液温度Ｔ_Ａを測定するための非侵襲性動脈温度センサ２２とを備える手段である。静脈および動脈温度センサ２１、２２は、データライン２１Ａおよび２２Ａによって、計算および分析ユニット１８に接続される。

以下、透析装置の動作を詳細に説明する。

左心室１によって送り出された血液の大部分は、全ての臓器の毛管系内に流れ、少量だけがフィステル５内に流れる。体外回路内の血流量が、フィステルの中または外に流れる血液の流量よりも小さい場合、フィステル血液の一部分が体外血液回路ＩＩを通って流れ、残りの部分がフィステル５を通って流れる。体外血液、フィステルを通って流れる血液、および毛管系から出た血液は、最終的には心臓に戻るように再び合流される。他方、体外血流量がフィステル流量よりも大きい場合、体外血液回路からの血液が再循環し、静脈接続部からフィステルを通って動脈接続部への流れが生じる。

フィステル再循環率および心肺再循環比率を求めるために、まず、再循環率Ｒと称すフィステル再循環率と心肺再循環比率の和が求められる。まず、制御ユニット１７は、手段２０を制御して、透析流体用の経路ＩＩ内でダイアライザ６の透析流体チャンバ９の上流で温度ボーラスを生成し、すなわち、透析流体の温度が変えられ、例えば、通常は２．５分間、約２．５℃上昇される。その後、ボーラスの開始時に適用されていた透析液の所望の温度に再び設定される。

温度ボーラスは、ダイアライザ６を介して体外血液回路Ｉ内に伝達され、血液回路Ｉ内で、ダイアライザ６から患者に流れる静脈血液の温度を上昇または下降させる。静脈温度センサ２１が、この温度変化を検知する。フィステル再循環および心肺再循環により伝達された静脈温度ボーラスは、減衰した温度ボーラスとして、動脈温度センサ２２によって検知される。計算および分析ユニット１８は、静脈および動脈温度センサ２１、２２から測定値を受け取って記憶する。また、計算および分析ユニット１８は、制御ユニット１７によって予め設定された血液流量Ｑ_Ｂに関する値を受け取る。動脈温度および静脈温度に関する２つの測定値Ｔ_ＡおよびＴ_Ｖから、計算および分析ユニット１８が再循環率を計算する。

図３は、ダイアライザ６の上流での透析流体の温度Ｔ_ＤＩＡと、静脈血液および動脈血液の温度Ｔ_ＶおよびＴ_Ａとを、時間の関数として示す。動脈応答ボーラスＴ_Ａの大きさと刺激ボーラスＴ_Ｖの大きさとの比が、フィステル再循環率および／または心肺再循環比率の和に対応する。計算および分析ユニット１８は、動脈および静脈温度ボーラスの大きさを積分によって、またはそれらの振幅によって求め、従来技術で知られている方法によって、２つの温度積分の比から再循環率を計算する。再循環率の算出は従来技術の一部であるので、その方法を詳細には説明しない。１つの開示として、例えば、「ＥＤＴＮＡ−ＥＲＣＡ Ｊｏｕｒｎａｌ」１９，６（１９９３）に記載された方法が挙げられ、この方法は熱希釈法の原理を採用する。フィステル再循環率と心肺再循環率から構成される総循環率を測定するこの方法は、Ｄｒｕｋｋｅｒ、Ｐａｒｓｏｎｓ、およびＭａｈｅｒ「Ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｒｅｎａｌ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｂｙ Ｄｉａｌｙｓｉｓ」第５版，２００４年，Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ ＢＶにも記載されている。さらに、独国出願公告第１９７０２４４１号明細書に記載されている方法によって、２つの血流量に関して総再循環率を求めることもできる。

本発明は、既知の方法によって、第１の測定では第１の血液流量Ｑ_ＢＨで、後続の第２の測定では第２の血液流量Ｑ_ＢＬで再循環率を求めることに基づいており、ここで２つの血液流量は互いに異なる。２つの血液流量の一方、例えば第１の血液流量Ｑ_ＢＨは、フィステル再循環率Ｒ_Ａが生じるような大きさであり、他方の血液流量Ｑ_ＢＬは、フィステル再循環が生じないような大きさである。

フィステル再循環は、血流量がフィステル流量よりも大きいとき、すなわちフィステルに流れ込むよりも多くの血液がフィステルから引き出されるときに生じる。対照的に、フィステル流量が血流量よりも明らかに大きいときにはフィステル再循環は生じない。フィステル再循環が生じるより高い血流量、およびフィステル再循環が生じないより低い血流量に関する値として、経験値を使用することができる。この場合、実際に予め設定される条件下でのフィステル流量は８００〜１０００ｍｌ／分の間であり、しかし一般には１５００ｍｌ／分以下であると仮定することができる。

フィステル再循環が生じるより高い血液流量Ｑ_ＢＨおよびフィステル再循環が生じないより低い血液流量Ｑ_ＢＬでの、再循環率Ｒ_Ｈ、Ｒ_Ｌの２つの値から、計算および分析ユニット１８は、血液流量に依存するフィステル再循環率Ｒ_Ａを計算する。次いで、計算および分析ユニット１８は、所定の血液流量に関して求められた再循環率Ｒと、計算されたフィステル再循環率Ｒ_Ａとから、心肺再循環比率Ｒ_ＣＰを計算する。

フィステル再循環率Ｒ_Ａおよび心肺再循環比率Ｒ_ＣＰの計算は、実際に必要とされる精度で十分に良好な近似法によって行われ、この方法を以下に詳細に説明する。

図２は、体内回路および体外回路内での流れおよび温度の簡略化した概略図である。ここで、

再循環がフィステルで生じる場合、全体としての再循環率Ｒは、フィステル再循環比率と心肺再循環比率から構成される。

総再循環率Ｒは、体内での（大きな）回路で事前に濃度平衡せずに動脈アクセスを介して体外血液回路に再び入る既に浄化された体外血流量Ｑ_{ａｌｒｅａｄｙ ｃｌｅａｎｅｄ}の、血流量Ｑ_Ｂに対する比率（Ｑ_{ａｌｒｅａｄｙ ｃｌｅａｎｅｄ}／Ｑ_Ｂ）である。

総再循環率Ｒは、体内での大きな回路で事前に濃度平衡せずに、肺を通る回路の直後に再び体外血液回路に戻る浄化された血液の流れの比率Ｒ_ＣＰと、フィステル再循環率Ｒ_Ａとから構成される。

Ｒ＝Ｒ_Ａ＋Ｒ_ＣＰ （１）

浄化された血液の流れの比率Ｒ_ＣＰは、文献では心肺再循環率とも呼ばれる。しかし、文献では、心拍出量（Ｑ_Ｈ）に対する動静脈シャントを通る血流量（Ｑ_Ａ）の比率を心肺再循環率と表すこともある（Ｒ_ｃｐ＝Ｑ_Ａ／Ｑ_Ｈ）。この血流量と区別するために、濃度平衡せずに、肺を通る回路の直後に再び体外血液回路に戻る浄化された血液の流れの比率は、ここでは心肺再循環比率、すなわち総再循環率Ｒ_ＣＰに対する心肺再循環率の比率として表す。Ｓｃｈｎｅｄｉｔｚは、これがＲ_ＣＰ＝Ｑ_Ｂ／（Ｑ_Ｈ−Ｑ_Ａ＋Ｑ_Ｂ）から計算することができることを述べている（Ｓｃｈｎｅｄｉｔｚ等「Ｓｅｍｉｎａｒｓ ｉｎ Ｄｉａｌｙｓｉｓ」Ｖｏｌ．１６ Ｎｏ．６，２００３年，４８３〜４８７ページ）。

また、フィステル再循環率Ｒ_Ａは、静脈血液ラインによってフィステルに戻され、シャントでの流れを（一部）逆にすることにより動脈血液ラインを通してダイアライザに再び戻される透析された血流量の、体外血流量Ｑ_Ｂに対する比率と定義される（Ｒ_Ａ＝Ｑ_{Ｒｅｖｅｒｓａｌ ｏｆ ｆｌｏｗ}／Ｑ_Ｂ）。

熱希釈法として知られる再循環率を測定する方法は、図２に示される全ての流れおよび温度を考慮し、環境との熱交換が存在しないと仮定される。Ｔ_ｂは、体系的な組織区画での微小循環から生じる体温である。Ｔ_{ｖＦｉｓｔ}は、フィステルの温度である。フィステル流との混合後、混合された体温Ｔ_ｂ’が生じ、この温度で血液が心臓に、さらにはフィステルに達する。さらなる温度混合プロセスがフィステル内で行われる。

熱平衡の原理の下で、以下のことが当てはまる。

Ｑ_ＨＴ_ｂ’＝（Ｑ_Ｈ−Ｑ_Ａ）Ｔ_ｂ＋Ｑ_ＡＴ_{ｖＦｉｓｔ}
Ｑ_ＡＴ_{ｖＦｉｓｔ}＝（Ｑ_Ａ−Ｑ_Ｂ（１−Ｒ_Ａ））Ｔ_ｂ’＋Ｑ_Ｂ（１−Ｒ_Ａ）Ｔ_ｖ
ここで、
Ｒ_ｃｐ＝Ｑ_Ａ／Ｑ_Ｈ 心拍出量に対するフィステル流量の比率（＝心肺再循環率）
Ｒ_ｂ＝Ｑ_Ｂ／Ｑ_Ｈ 心拍出量に対する血流量の比率

以下の式、

に変形して代入すると、

となる。

限外濾過の影響を考慮して、以下の式が、熱平衡の原理から同様に導出されて得られる。

ここで、Ｑ_ｕｆは、限外濾過率（ｍｌ／分）であり、
Ｒ_ｕｆ＝Ｑ_ｕｆ／Ｑ_Ｈ
である。

実際には、限外濾過の影響は無視することができる。したがって、上の式は、Ｑ_ｕｆ＝０のとき、

となる。

フィステル再循環が生じない場合（Ｒ_Ａ＝０）には、

となる。

を変形すると、

が得られる。

低い血流量Ｑ_ＢＬでの第１の再循環率測定からは、Ｒ_Ａ＝０と仮定して、

となる。

高い血流量Ｑ_ＢＨでの第２の再循環率測定からは、Ｒ_Ａ≠０と仮定して、

となる。

式（４）および（５）から、

となり、ここで、

である。

再循環率を求めるための、再循環率の第１および第２の測定を行った後、計算および分析ユニット１８は、Ｒ_Ａがゼロであると仮定し、またＲ_Ａがゼロではないと仮定して、Ｒ_ＬおよびＲ_Ｈに関する平均値と、Ｒ_Ａがゼロの場合の低い血流量Ｑ_ＢＬおよびＲ_Ａがゼロでない場合の高い血流量Ｑ_ＢＨとから、式（６）を使用してフィステル再循環率Ｒ_Ａを計算する。

次いで、計算および分析ユニット１８は、式（１）から、血流量Ｑ_Ｂの関数として心肺再循環比率Ｒ_ＣＰを計算する。このために、計算および分析ユニットは、所与の血流量Ｑ_Ｂに関して測定された再循環率Ｒ、例えば先の第１の再循環率測定で測定された再循環率と、事前に計算されたフィステル再循環率Ｒ_Ａとの差を求める。

フィステル再循環率Ｒ_Ａおよび心肺再循環比率Ｒ_ＣＰ２つの値は、データライン２４によって計算および分析ユニット１８に接続される例えばディスプレイなどの表示ユニット２３に示される。

フィステル再循環率Ｒ_Ａおよび心肺再循環比率Ｒ_ＣＰに関して求められた値から、計算および分析ユニットで、従来技術から知られている式を使用して、透析治療に関連するさらなる値を計算することができる。

１つの代替実施形態は、以下に説明する測定結果の分析を提供する。

心肺再循環比率Ｒ_ＣＰは、Ｓｃｈｎｅｄｉｔｚの公式（Ｓｃｈｎｅｄｉｔｚ Ｄ，Ｋａｕｆｍａｎ ＡＭ，Ｌｅｖｉｎ Ｎ「Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ ｏｆ ａｃｃｅｓｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｂｙ ｔｈｅ ｂｌｏｏｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｏｎｉｔｏｒ」Ｓｅｍｉｎ Ｄｉａｌ １６（６）（２００３）４８３−７）によって、再循環がフィステル内で生じないと仮定して、以下の式から計算される。

フィステル再循環が生じる場合、総再循環率は、フィステル再循環率Ｒ_Ａと心肺再循環比率Ｒ_ＣＰの和から計算される。

Ｒ＝Ｒ_Ａ＋Ｒ_ＣＰ （８）

高い血流量Ｑ_ＢＨ（フィステル再循環が生じ得る）での第１の再循環率測定は、

である。

低い血流量Ｑ_ＢＬ（フィステル再循環が生じない）での第２の再循環率測定は、

である。

式（９）および（１０）から、

となり、ここで、

である。

式（１１）の有意な解は、

である。

この代替実施形態では、フィステル再循環が生じる高い血流量Ｑ_ＢＨおよびフィステル再循環が生じない低い血流量Ｑ_ＢＬで再循環率Ｒ_ＨおよびＲ_Ｌを求めるための２回の再循環率測定を行った後、計算および分析ユニット１８が、式（１２）からフィステル再循環率Ｒ_Ａを計算する。

次いで、所与の血流量Ｑ_Ｂに関して、計算および分析ユニット１８は、この血流量に関して求められた再循環率Ｒと、計算されたフィステル再循環率Ｒ_Ａとから、式（８）を使用して心肺再循環比率Ｒ_ＣＰを計算する。

基本的には、より高い血液流量で行われる第１の測定に基づき、フィステル再循環が生じる可能性が低いと推定することができる場合には、低い血液流量での血液の物理的または化学的パラメータの第２の測定をなくすことができる。したがって、１つの代替実施形態は、フィステル再循環率と心肺再循環比率の和、すなわち総再循環率を求めるために、より高い流量Ｑ_ＢＨでの血液の物理的または化学的パラメータの定期的な測定を提供し、第１の測定において所定の限界値を超えた場合にのみ、より低い血流量で、物理的または化学的パラメータの第２の測定が行われる。所定の限界値は、経験値に基づく値であってよい。限界値として、心肺再循環比率Ｒ_ＣＰの下限を使用することができ、これは、例えば５〜１０％であり、特に６〜８％である。しかし、他の経験値を使用することもできる。この代替実施形態は、別個に請求される１つの特定の本発明の概念を成す。

Claims (8)

1. 処理すべき血液が、半透膜によって血液チャンバと透析流体チャンバとに分割されたダイアライザの血液チャンバを通って体外血液回路内に流れ、透析流体が、透析流体用の経路内で前記ダイアライザの透析流体チャンバを通って流れ、血液ポンプが、体外血液回路内に配置される血液処理装置用の、フィステルでの再循環率（Ｒ_Ａ）および／または心肺再循環比率（Ｒ_ＣＰ）を求める機構であって、
   血液の物理的または化学的パラメータを変える手段（２０）と、
   血液の、第１の血液流量（Ｑ_ＢＨ）での、物理的または化学的パラメータの第１の変化に起因する物理的または化学的パラメータ、および前記第１の血液流量と異なる第２の血液流量（Ｑ_ＢＬ）での、物理的または化学的パラメータの第２の変化に起因する物理的または化学的パラメータを測定する手段（２１、２２）と、
   第１および第２の血液流量（Ｑ_ＢＨ、Ｑ_ＢＬ）で測定された物理的または化学的パラメータに基づいてフィステル再循環率（Ｒ_Ａ）および／または心肺再循環比率（Ｒ_ＣＰ）を求めることができるように設計された計算および分析ユニット（１８）と、
   を備える機構。
2. 前記計算および分析ユニット（１８）は、前記第１の血液流量（Ｑ_ＢＨ）で測定された物理的または化学的パラメータに基づいて、前記第１の血液流量に関してフィステル再循環率および心肺再循環比率の和（Ｒ_Ｈ）を求めることができ、前記第２の血液流量（Ｑ_ＢＬ）で測定された物理的または化学的パラメータに基づいて、前記第２の血液流量に関してフィステル再循環率および心肺再循環比率の和（Ｒ_Ｌ）を求めることができるように設計されることを特徴とする請求項１に記載の機構。
3. 前記計算および分析ユニット（１８）は、第１および第２の血液流量（Ｑ_ＢＨおよびＱ_ＢＬ）で求められた心肺再循環比率（Ｒ_ＣＰ）とフィステル再循環率（Ｒ_Ａ）の和（Ｒ_ＨおよびＲ_Ｌ）から、以下の式
   

   

   ここで、
   

   

   によってフィステル再循環率（Ｒ_Ａ）を求めることができるように設計されることを特徴とする請求項１または２に記載の機構。
4. 前記計算および分析ユニット（１８）は、第１および第２の血液流量（Ｑ_ＢＨおよびＱ_ＢＬ）で求められた心肺再循環比率（Ｒ_ＣＰ）とフィステル再循環率（Ｒ_Ａ）の和（Ｒ_ＨおよびＲ_Ｌ）から、以下の式
   

   

   によってフィステル再循環率（Ｒ_Ａ）を求めることができるように設計されることを特徴とする請求項１または２に記載の機構。
5. 前記計算および分析ユニット（１８）が、一方としての心肺再循環比率（Ｒ_ＣＰ）とフィステル再循環率（Ｒ_Ａ）の和と、他方としてのフィステル再循環率（Ｒ_Ａ）との差を求める手段を有することを特徴とする請求項３または４に記載の機構。
6. 血液の物理的または化学的パラメータを変える手段（２０）は、血液の温度（Ｔ）を変える手段であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の機構。
7. 血液の物理的または化学的パラメータを測定する手段（２１、２２）は、血液の温度を測定する手段であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の機構。
8. 半透膜（７）によって血液チャンバ（８）と透析流体チャンバ（９）に分割されたダイアライザ（６）を有し、
   体外血液回路（Ｉ）の一部として、前記ダイアライザの血液チャンバにつながる動脈血液ライン（１０）および血液チャンバ（８）から延びる静脈血液ライン（１１）を有し、前記体外血液回路に配置された血液ポンプ（２５）を有し、前記ダイアライザ（６）の前記透析流体チャンバ（９）につながる透析流体送入ライン（１３）および透析流体チャンバ（９）から出る透析流体送出ライン（１４）を有する血液処理装置において、請求項１から７のいずれか一項に記載の、フィステル再循環率（Ｒ_Ａ）および／または心肺再循環比率（Ｒ_ＣＰ）を求めるための機構によって特徴付けられる血液処理装置。

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