KR102655549B1 - 복막 투석을 수행하는 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복막 투석을 수행하는 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 환자의 복막강으로 투석액을 전달하는 수단, 전달된 투석액의 유체 압력 및 복막강 내 유체 압력, 즉 복막내 압력 및 이와 관련된 임의의 압력을 측정하는 측정 장치, 및 상기 수단 및 측정 장치에 작동 가능하게 연결된 제어 유닛을 포함하고, 여기서 제어 유닛은 일련의 충전-및-측정 또는 배출-및-측정 단계를 포함하는 유입 또는 유출 페이즈를 달성하도록 구성되며, 각 단계는 복막강으로 미리 결정된 양의 투석액을 전달하거나 복막강으로부터 미리 결정된 양의 투석액을 배출하고, 후속적으로 압력 값을 측정 및 기록하는 것을 포함한다.
Description
본 발명은 복막 투석을 수행하는 장치에 관한 것이다.
복막 투석에서, 투석 용액은 튜브를 통해 장 주위의 복부 체강인 복막강으로 흐른다. 복막은 혈액에서 폐기물과 과도한 물을 제거하는 막 역할을 한다. 치료법은 투석액 유입, 드웰 (dwell) 및 투석액 유출의 사이클을 포함한다. 자동 시스템은 밤새 일련의 사이클을 실행할 수 있다. 복막 투석은 환자의 집에서 수행될 수 있으며 환자는 일주일에 여러 번 정해진 일정에 따라 투석 클리닉에 가야하는 일상에서 벗어날 수 있다.
자동 시스템 (APD)은 치료를 자동으로, 즉 사용자와의 상호작용 없이 수행하기 위해 단계의 전부 또는 적어도 일부를 수행한다. 그러나, 본 발명은 이러한 시스템에 제한되지 않을 뿐만 아니라 사용자 상호작용을 요구하는 복막 투석기를 포함한다.
또한, 하나 이상의 펌프가 투석액을 이동시키기 위해 사용되는 복막 투석기뿐만 아니라 이러한 펌프가 없는 복막 투석기 및 이러한 유형의 기계의 조합이 있다. 펌프가 없는 복막 투석기는 중력에 의해 구동되며, 즉, 투석액의 이동은 중력에 의해 발생한다. 본 발명은 모든 유형 및 다른 가능한 유형의 복막 투석기를 포함한다.
복막 투석이 혈액 투석보다 덜 효율적이고 시간이 지남에 따라 복막 기능이 저하될 수 있기 때문에 모든 환자가 복막 투석 치료를 받을 자격이 있는 것은 아니거나 무제한의 기간에 걸쳐 복막 투석 치료를 받을 수 있는 것은 아니다. 따라서, 치료 효율을 최대화하고 복막 기능 저하를 최소화할 필요가 있다. 복막 투석액의 조성을 최적화하는 것 외에도, 이는 충전량, 드웰 시간, 유체 교환 횟수 등과 같은 치료 파라미터를 최적화함으로써 달성될 수 있다.
Agne`s Dejardin et al., Nephrol Dial Transplant, Intraperitoneal pressure in PD patients: relationship to intraperitoneal volume, body size and PD-related complications, 2007, 22: 1437-1444
본 발명은 치료 파라미터의 최적화를 지원하고 따라서 치료 효율을 최대화하고 복막 기능 저하를 최소화하는 루틴 (routine)을 구현하는 복막 투석을 수행하기 위한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 배경에 대하여, 본 발명은 복막 투석을 수행하기 위한 장치에 관한 것으로, 이 장치는 투석액을 환자의 복막강으로 전달하기 위한 수단, 전달된 투석액의 유체 압력 및 복막강 내 유체 압력을 측정하기 위한 측정 장치, 및 상기 수단 및 측정 장치에 작동 가능하게 연결된 제어 유닛을 포함하며, 여기서 상기 제어 유닛은 일련의 복강으로 사전 결정된 양의 투석액을 전달하는 충전-및-측정 단계 또는 사전결정된 양의 투석액을 복강에서 배출하는 배출-및-측정 단계를 포함하며, 추가된 투석액의 용적 및 복막 내 투석액의 절대 용적에 의한 복막 내 압력의 함수를 확립하고, 상기 함수의 기울기 및 곡률을 사용하여 적어도 하나의 요법-관련 예측 또는 권고를 생성하고 산출하기 위해, 상기 제어 유닛은 연속적인 주기의 드웰 곡선의 중첩에 의해 복막 내 투석액의 용적의 시간적 변화와 관련하여 평균 드웰 거동(145)을 얻도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 투석액을 전달하는 수단은 하나 이상의 펌프, 호스, 밸브 등을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명은 또한 펌프, 즉 중량 사이클러 (gravimetric cycler)가 없는 투석 장치를 포함한다. 이 경우 상기 수단은 호스, 밸브 등이며, 복막강 내로 및 복막강 밖으로 투석액의 흐름은 중력에 의해 야기된다. 환자의 상기 복막강(91)으로 상기 투석액을 전달하는 상기 수단은 적어도 하나의 펌프를 포함하거나 중력에 의해 구동된 투석액 유동의 경우에 펌프를 포함하지 않는다.
바람직하게는 상기 제어 유닛은 압력 값의 측정 및 기록이 유휴 펌프에서 또는 중량 사이클러의 경우에 유체가 환자로 유입 및 환자 밖으로 유출되지 않을 때 이루어지도록 조정된다.
본 발명에 따르면, 상기 제어 유닛은 첨가된 용적에 의한 압력의 함수를 확립할 수 있고 이 함수를 사용하여 적어도 하나의 환자-특이적 특성을 결정할 수 있는데, 이는 복막 투석 요법에 주어지는 권고 예측의 기초를 형성한다. 첨가된 용적에 의한 압력의 함수는 전형적으로 경사, 즉 볼록한 모양을 증가시키는 비-선형 함수일 것이며, 이는 첨가된 용적당 압력 증가가 전체 충전 용적에 따라 증가할 것임을 의미한다. 경사의 증가는 복막 역압이 증가하기 때문이다. 상기 함수는 환자의 복막강 부피와 복막의 상태에 따라 달라질 것이다. 이는 특정 요법-관련 예측 또는 권고를 산출하기 위해 미리 결정된 경험 값과 함께 사용될 수 있다.
일 구현예에서, 상기 제어 유닛은 IPP (Interperitoneal pressure)와 IPV (Interperitoneal volume)의 관계를 확립하고, 이 관계를 분석하여 적어도 하나의 상기 요법-관련 예측 또는 권고에 대한 예측 파라미터를 획득하도록 구성된다. 상기 요법-관련 권고는 상기 복막강(91) 내 상기 투석액의 최적 충전량, 최적 드웰 시간 또는 유입-드웰-유출 사이클의 최적량 중 적어도 하나이다. 예를 들어, IPP 측정은 다음 평가 중 하나 이상을 기반으로 요법-관련 예측 또는 권고를 산출하는데 사용될 수 있다: UF의 보다 나은 제어를 제공하기 위한 배출 최적화, 유체 상태의 변화를 추적하기 위한 수단, 복막강 배출 문제에 대한 보다 큰 가시성, 복막염의 조기 경보 감지, 복막의 평균 유압 전도도 (UF 계수) 결정 (전달된 UF의 주요 요인), 복막 기능의 빈번한 온라인 추적 및 아쿠아포린 손실 및 EPS 진행의 추적.
투석기 또는 임의의 다른 저장 매체는 환자 개별 IPP (interperitoneal pressure) 허용/안락 (comfort) 값을 저장하도록 조정될 수 있다. 이는 환자가 견딜 수 있는 특정 IPP이다. 이 값은 IPP 측정 내에서 그 값을 초과하지 않도록 IPP의 다음 측정에 사용될 수 있다.
IPP 유도 치료의 경우 이 값을 최대 값으로 사용하는 것도 가능하다. 이 경우 정상적인 치료 중에 IPP가 이 디폴트 값을 초과하지 않는다.
측정 장치는 펌프 또는 투석기의 임의의 부분의 통합된 부분이거나 별도의 장치일 수 있다.
이는 환자 라인 내의 별도의 센서와 같은 센서, 예를 들어, 막 기반 일회용 압력 센서일 수 있다. 이 경우, 특허 라인 (호스)은 유연성이 증가된 영역을 포함하며 영역의 변위는 라인 내 압력을 나타낸다. 특정 막 기반 압력 센서를 이 특정 시험 순서의 일회용 (튜빙)에 연결하는 것이 가능하고 본 발명에 포함된다.
일 구현예에서, 요법-관련 권고는 복막강 내 투석액의 최적 충전량, 최적 드웰 시간 또는 유입-드웰-유출 사이클의 최적량 중 적어도 하나이다. 미리 결정된 경험 값의 도움으로, 추가된 용적에 의한 압력의 함수는 이러한 권고를 산출하는데 사용될 수 있다. 하나의 치료 세션 내에서 충전량, 드웰 시간 및 사이클 양의 파라미터는 치료 효율 및 장기 복막 기능 저하와 관련이 있다.
일 구현예에서, 요법-관련 예측은 전체 요법 시간 또는 한외여과 용적 중 적어도 하나이다. 미리 결정된 경험 값의 도움으로, 첨가된 용적에 의한 압력의 함수는 이러한 예측을 산출하는데 사용될 수 있으며, 이는 요법 제어 및 환자 안락을 개선하는데 유용하다.
일 구현예에서, 상기 제어 유닛은 복막강으로부터 투석액의 완전한 배출 후에 유입 페이즈를 시작하도록 구성된다. 따라서, 상기 제어 유닛은 (초기) 유출 페이즈를 수행한 후 유입 페이즈 및 보다 구체적으로 제1 충전-및-측정 단계를 수행하도록 구성되며, 여기서 사용된 투석액은 환자의 복막강으로부터 배출된다. 이 구현예에서, 유입 페이즈는 따라서 환자의 복막강이 빈 지점, 즉 투석액으로 채워지지 않은 지점에서 시작된다.
일 구현예에서, 상기 제어 유닛은 제1 충전-및-측정 단계 동안 결정된 제1 압력 값을 오프셋으로서 사용하고, 후속적인 충전-및-측정 단계들 또는 루틴 (routine) 동안 결정된 각각 오프셋을 차감함으로써 보정된 모든 후속 압력 값에 기초하여 첨가된 투석액의 용적에 의한 압력의 함수를 확립하도록 구성된다. 따라서, 제1 압력 값 및 제1 용적 증가는 용적별 압력 (pressure-by-volume) 함수의 일부로 사용되지 않는다. 오히려 제1 압력 값은 각각의 후속 압력 값에서 차감되어 보정된 값을 얻는다. 그 다음 보정된 값이 함수의 일부로 사용된다. 이는 측정된 압력이 정수압 (hydrostatic pressure)과 복막내 압력 (IPP)의 합으로 표현되고, 여기서 복막내 압력만이 요법-관련 예측 또는 권고의 생성과 관련이 있기 때문이다. 환자의 복막강이 투석액으로 채워지지 않은 지점, 예를 들어 완전히 배출된 지점에서 유입 페이즈가 시작될 때, 제1 압력 값은 상당한 IPP, 즉 상당한 막 역압을 얻기에 충분한 양이 복막강에 채워지지 않았지만, 유체 수준은 이미 최종 수준에 근접할 것이 때문에 정수압에 매우 가까운 것으로 합리적으로 추정될 수 있다.
일 구현예에서, 충전-및-측정 단계 또는 배출-및-측정 단계를 적용할 때, 상기 제어는 모든 사이클에서 복막강으로 및 복막강으로부터 동일한 양의 투석액을 전달하거나 배출하도록 구성된다. 예시적인 양은 20 내지 200 ml, 바람직하게는 50 내지 150 ml, 더 바람직하게는 80 내지 120 ml이다. 또 다른 구현예에서, 상기 양은 각 사이클에 따라 달라지며, 예를 들어, 각 후속 사이클에서 특정 증분만큼 작아진다.
일 구현예에서, 충전-및-측정 단계 또는 배출-및-측정 단계를 적용할 때, 충전-및-측정 단계 또는 배출-및-측정 단계의 수는 5개 초과이다. 이러한 수를 초과하는 복막내 압력 대 전체 충전 용적의 값 쌍의 양은 최종 함수를 확립할 수 있게 한다.
일 구현예에서, 상기 제어 유닛은 연속적인 루틴 동안 유입 또는 유출 페이즈에서 유체 유입 또는 유출 동안 달성되는 동적 압력 측정을 고려하도록 구성되며, 상기 제어 유닛은 상기 동적 압력 측정을 수행할 때 유입 또는 유출 속도를 일시적으로 늦추도록 구성되어 압력 값을 보정하는 동적 압력 효과를 더 포함한다. 복막강을 용적 증분으로 채운 후 정지 상태의 유체로 정수압을 측정함으로써 복막강의 IPP-IPV 특성을 획득하는 정적 IPP 측정은 시간이 오래 걸릴 수 있으며 IPP-IPV 특성의 해상도가 상대적으로 거칠 수 있다. 동적 접근법은 이 문제에 대한 해결책을 제공할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 제어 유닛은 동적 압력 측정을 수행할 때 유입 또는 유출 속도를 일시적으로 늦추도록 구성된다. 이는 압력 효과를 감소시킬 수 있으며, 측정이 최대 유속 또는 2개의 감소된 유속에서 수행되는 경우, 계산이 2개의 상이한 유속에서 수행될 수 있을 때 이러한 효과를 보정할 수 있게 한다.
일 구현예에서, 상기 제어 유닛은 동적 압력 측정 및 정적 압력 측정을 모두 고려하도록 구성된다. 이는 심지어 동적 압력 보상 및 비-층류 보상을 위한 더 넓은 범위를 제공한다.
측정 장치는 적어도 하나의 센서이거나 이를 포함할 수 있다. 또한, 이는 환자 카테터에 연결된 튜브를 포함할 수 있으며, 상기 튜브 내의 투석액의 높이는 복막내 압력에 대한 지표이며, 측정 장치는 상기 높이를 측정하는 수단을 추가로 포함한다.
일 구현예에서, 상기 제어 장치는 복막내 압력이 특정 최대 수준에 도달하는 경우 복막으로의 투석액의 추가 유입을 차단하도록 조정된다.
이러한 배경에 대하여, 본 발명은 복막 투석을 수행하기 위한 장치에 관한 것으로, 이 장치는 투석액을 환자의 복막강으로 전달하기 위한 수단, 전달된 투석액의 유체 압력 및 복막강 내 유체 압력을 측정하기 위한 측정 장치, 및 상기 수단 및 측정 장치에 작동 가능하게 연결된 제어 유닛을 포함하며, 여기서 상기 제어 유닛은 일련의 복강으로 사전 결정된 양의 투석액을 전달하는 충전-및-측정 단계 또는 사전결정된 양의 투석액을 복강에서 배출하는 배출-및-측정 단계를 포함하며, 추가된 투석액의 용적 및 복막 내 투석액의 절대 용적에 의한 복막 내 압력의 함수를 확립하고, 상기 함수의 기울기 및 곡률을 사용하여 적어도 하나의 요법-관련 예측 또는 권고를 생성하고 산출하기 위해, 상기 제어 유닛은 연속적인 주기의 드웰 곡선의 중첩에 의해 복막 내 투석액의 용적의 시간적 변화와 관련하여 평균 드웰 거동(145)을 얻도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 투석액을 전달하는 수단은 하나 이상의 펌프, 호스, 밸브 등을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명은 또한 펌프, 즉 중량 사이클러 (gravimetric cycler)가 없는 투석 장치를 포함한다. 이 경우 상기 수단은 호스, 밸브 등이며, 복막강 내로 및 복막강 밖으로 투석액의 흐름은 중력에 의해 야기된다. 환자의 상기 복막강(91)으로 상기 투석액을 전달하는 상기 수단은 적어도 하나의 펌프를 포함하거나 중력에 의해 구동된 투석액 유동의 경우에 펌프를 포함하지 않는다.
바람직하게는 상기 제어 유닛은 압력 값의 측정 및 기록이 유휴 펌프에서 또는 중량 사이클러의 경우에 유체가 환자로 유입 및 환자 밖으로 유출되지 않을 때 이루어지도록 조정된다.
본 발명에 따르면, 상기 제어 유닛은 첨가된 용적에 의한 압력의 함수를 확립할 수 있고 이 함수를 사용하여 적어도 하나의 환자-특이적 특성을 결정할 수 있는데, 이는 복막 투석 요법에 주어지는 권고 예측의 기초를 형성한다. 첨가된 용적에 의한 압력의 함수는 전형적으로 경사, 즉 볼록한 모양을 증가시키는 비-선형 함수일 것이며, 이는 첨가된 용적당 압력 증가가 전체 충전 용적에 따라 증가할 것임을 의미한다. 경사의 증가는 복막 역압이 증가하기 때문이다. 상기 함수는 환자의 복막강 부피와 복막의 상태에 따라 달라질 것이다. 이는 특정 요법-관련 예측 또는 권고를 산출하기 위해 미리 결정된 경험 값과 함께 사용될 수 있다.
일 구현예에서, 상기 제어 유닛은 IPP (Interperitoneal pressure)와 IPV (Interperitoneal volume)의 관계를 확립하고, 이 관계를 분석하여 적어도 하나의 상기 요법-관련 예측 또는 권고에 대한 예측 파라미터를 획득하도록 구성된다. 상기 요법-관련 권고는 상기 복막강(91) 내 상기 투석액의 최적 충전량, 최적 드웰 시간 또는 유입-드웰-유출 사이클의 최적량 중 적어도 하나이다. 예를 들어, IPP 측정은 다음 평가 중 하나 이상을 기반으로 요법-관련 예측 또는 권고를 산출하는데 사용될 수 있다: UF의 보다 나은 제어를 제공하기 위한 배출 최적화, 유체 상태의 변화를 추적하기 위한 수단, 복막강 배출 문제에 대한 보다 큰 가시성, 복막염의 조기 경보 감지, 복막의 평균 유압 전도도 (UF 계수) 결정 (전달된 UF의 주요 요인), 복막 기능의 빈번한 온라인 추적 및 아쿠아포린 손실 및 EPS 진행의 추적.
투석기 또는 임의의 다른 저장 매체는 환자 개별 IPP (interperitoneal pressure) 허용/안락 (comfort) 값을 저장하도록 조정될 수 있다. 이는 환자가 견딜 수 있는 특정 IPP이다. 이 값은 IPP 측정 내에서 그 값을 초과하지 않도록 IPP의 다음 측정에 사용될 수 있다.
IPP 유도 치료의 경우 이 값을 최대 값으로 사용하는 것도 가능하다. 이 경우 정상적인 치료 중에 IPP가 이 디폴트 값을 초과하지 않는다.
측정 장치는 펌프 또는 투석기의 임의의 부분의 통합된 부분이거나 별도의 장치일 수 있다.
이는 환자 라인 내의 별도의 센서와 같은 센서, 예를 들어, 막 기반 일회용 압력 센서일 수 있다. 이 경우, 특허 라인 (호스)은 유연성이 증가된 영역을 포함하며 영역의 변위는 라인 내 압력을 나타낸다. 특정 막 기반 압력 센서를 이 특정 시험 순서의 일회용 (튜빙)에 연결하는 것이 가능하고 본 발명에 포함된다.
일 구현예에서, 요법-관련 권고는 복막강 내 투석액의 최적 충전량, 최적 드웰 시간 또는 유입-드웰-유출 사이클의 최적량 중 적어도 하나이다. 미리 결정된 경험 값의 도움으로, 추가된 용적에 의한 압력의 함수는 이러한 권고를 산출하는데 사용될 수 있다. 하나의 치료 세션 내에서 충전량, 드웰 시간 및 사이클 양의 파라미터는 치료 효율 및 장기 복막 기능 저하와 관련이 있다.
일 구현예에서, 요법-관련 예측은 전체 요법 시간 또는 한외여과 용적 중 적어도 하나이다. 미리 결정된 경험 값의 도움으로, 첨가된 용적에 의한 압력의 함수는 이러한 예측을 산출하는데 사용될 수 있으며, 이는 요법 제어 및 환자 안락을 개선하는데 유용하다.
일 구현예에서, 상기 제어 유닛은 복막강으로부터 투석액의 완전한 배출 후에 유입 페이즈를 시작하도록 구성된다. 따라서, 상기 제어 유닛은 (초기) 유출 페이즈를 수행한 후 유입 페이즈 및 보다 구체적으로 제1 충전-및-측정 단계를 수행하도록 구성되며, 여기서 사용된 투석액은 환자의 복막강으로부터 배출된다. 이 구현예에서, 유입 페이즈는 따라서 환자의 복막강이 빈 지점, 즉 투석액으로 채워지지 않은 지점에서 시작된다.
일 구현예에서, 상기 제어 유닛은 제1 충전-및-측정 단계 동안 결정된 제1 압력 값을 오프셋으로서 사용하고, 후속적인 충전-및-측정 단계들 또는 루틴 (routine) 동안 결정된 각각 오프셋을 차감함으로써 보정된 모든 후속 압력 값에 기초하여 첨가된 투석액의 용적에 의한 압력의 함수를 확립하도록 구성된다. 따라서, 제1 압력 값 및 제1 용적 증가는 용적별 압력 (pressure-by-volume) 함수의 일부로 사용되지 않는다. 오히려 제1 압력 값은 각각의 후속 압력 값에서 차감되어 보정된 값을 얻는다. 그 다음 보정된 값이 함수의 일부로 사용된다. 이는 측정된 압력이 정수압 (hydrostatic pressure)과 복막내 압력 (IPP)의 합으로 표현되고, 여기서 복막내 압력만이 요법-관련 예측 또는 권고의 생성과 관련이 있기 때문이다. 환자의 복막강이 투석액으로 채워지지 않은 지점, 예를 들어 완전히 배출된 지점에서 유입 페이즈가 시작될 때, 제1 압력 값은 상당한 IPP, 즉 상당한 막 역압을 얻기에 충분한 양이 복막강에 채워지지 않았지만, 유체 수준은 이미 최종 수준에 근접할 것이 때문에 정수압에 매우 가까운 것으로 합리적으로 추정될 수 있다.
일 구현예에서, 충전-및-측정 단계 또는 배출-및-측정 단계를 적용할 때, 상기 제어는 모든 사이클에서 복막강으로 및 복막강으로부터 동일한 양의 투석액을 전달하거나 배출하도록 구성된다. 예시적인 양은 20 내지 200 ml, 바람직하게는 50 내지 150 ml, 더 바람직하게는 80 내지 120 ml이다. 또 다른 구현예에서, 상기 양은 각 사이클에 따라 달라지며, 예를 들어, 각 후속 사이클에서 특정 증분만큼 작아진다.
일 구현예에서, 충전-및-측정 단계 또는 배출-및-측정 단계를 적용할 때, 충전-및-측정 단계 또는 배출-및-측정 단계의 수는 5개 초과이다. 이러한 수를 초과하는 복막내 압력 대 전체 충전 용적의 값 쌍의 양은 최종 함수를 확립할 수 있게 한다.
일 구현예에서, 상기 제어 유닛은 연속적인 루틴 동안 유입 또는 유출 페이즈에서 유체 유입 또는 유출 동안 달성되는 동적 압력 측정을 고려하도록 구성되며, 상기 제어 유닛은 상기 동적 압력 측정을 수행할 때 유입 또는 유출 속도를 일시적으로 늦추도록 구성되어 압력 값을 보정하는 동적 압력 효과를 더 포함한다. 복막강을 용적 증분으로 채운 후 정지 상태의 유체로 정수압을 측정함으로써 복막강의 IPP-IPV 특성을 획득하는 정적 IPP 측정은 시간이 오래 걸릴 수 있으며 IPP-IPV 특성의 해상도가 상대적으로 거칠 수 있다. 동적 접근법은 이 문제에 대한 해결책을 제공할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 제어 유닛은 동적 압력 측정을 수행할 때 유입 또는 유출 속도를 일시적으로 늦추도록 구성된다. 이는 압력 효과를 감소시킬 수 있으며, 측정이 최대 유속 또는 2개의 감소된 유속에서 수행되는 경우, 계산이 2개의 상이한 유속에서 수행될 수 있을 때 이러한 효과를 보정할 수 있게 한다.
일 구현예에서, 상기 제어 유닛은 동적 압력 측정 및 정적 압력 측정을 모두 고려하도록 구성된다. 이는 심지어 동적 압력 보상 및 비-층류 보상을 위한 더 넓은 범위를 제공한다.
측정 장치는 적어도 하나의 센서이거나 이를 포함할 수 있다. 또한, 이는 환자 카테터에 연결된 튜브를 포함할 수 있으며, 상기 튜브 내의 투석액의 높이는 복막내 압력에 대한 지표이며, 측정 장치는 상기 높이를 측정하는 수단을 추가로 포함한다.
일 구현예에서, 상기 제어 장치는 복막내 압력이 특정 최대 수준에 도달하는 경우 복막으로의 투석액의 추가 유입을 차단하도록 조정된다.
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본 발명의 추가 세부 사항 및 이점은 실시예를 참조하여 설명된다. 도면은 다음을 나타낸다:
도 1: 일반적인 투석 치료 중 충전량 대 시간의 관계;
도 2: 상기 관계의 확대된 섹션;
도 3: 첨가된 용적에 의한 복막내 압력의 상응하는 함수와 관련된 도 2의 섹션;
도 4: IPP 측정의 도식적 표현;
도 5: IPP (Pip)와 제어 유동 시스템에 위치한 압력 센서 사이의 관계를 고려할 때 관련 압력의 위치의 실례;
도 6: 정지 유동, 연속 느린 유동 및 감속 유동 프로파일;
도 7: 하이브리드 및 연속 최대 속도 유동 프로파일;
도 8: 유동 전이 경계의 좌우 조건을 나타내는 실례;
도 9: 관련 정수압 헤드 및 유동 저항을 포함하는 단일 로드 셀 중량 사이클러의 도식적 실례;
도 10: 드웰 기간 동안 IPP가 일정한 간격으로 결정될 수 있게 하는 배출 및 충전 클램프의 순간적인 전환의 실례;
도 11: IPP-IPV 특성의 비-선형 거동의 실례;
도 12: 개별 환자에서 임의의 압력-용적 특성의 실례;
도 13: 특정 페이즈에 대한 연속 IPP-IPV 특성의 중첩된 도면. 그리고 평균 특성은 최소 제곱 피팅으로 결정될 수 있음;
도 14: 연속 사이클의 중첩에 의해 얻어진 IPV의 시간 변화 및 평균 드웰 거동의 그래픽 표현;
도 15: 호흡에 의한 IPP의 평균값에 중첩된 IPP의 작은 편차의 실례;
도 16: 복막내 용적의 초기 변화율 결정의 실례;
도 17: IPP의 단계 변화를 초래하는 자세 변화가 IPV의 명백한 변화를 초래할 것임을 나타내는 실례;
도 18: 유체 상태가 감소됨에 따라 각각의 연속 사이클에서 복막내 용적의 초기 변화율의 점진적인 감소의 실례;
도 19: 다양한 임상 상태의 진단을 뒷받침하기 위한 정보를 제공하는 복막내 용적의 초기 변화율의 변화를 설명하는 실례
도 20: 아쿠아포린 또는 피막성 경화 복막염 (Encapsulating Peritoneal Sclerosis; EPS)의 발전으로 인한 복막내 용적의 초기 변화율의 장기적인 감소의 실례; 및
도 21: 림프액 유동이 동일한 조건을 암시하는 등용성 (isovolumetric) (등압 (isobaric) IPP) 샘플링의 실례.
도 1: 일반적인 투석 치료 중 충전량 대 시간의 관계;
도 2: 상기 관계의 확대된 섹션;
도 3: 첨가된 용적에 의한 복막내 압력의 상응하는 함수와 관련된 도 2의 섹션;
도 4: IPP 측정의 도식적 표현;
도 5: IPP (Pip)와 제어 유동 시스템에 위치한 압력 센서 사이의 관계를 고려할 때 관련 압력의 위치의 실례;
도 6: 정지 유동, 연속 느린 유동 및 감속 유동 프로파일;
도 7: 하이브리드 및 연속 최대 속도 유동 프로파일;
도 8: 유동 전이 경계의 좌우 조건을 나타내는 실례;
도 9: 관련 정수압 헤드 및 유동 저항을 포함하는 단일 로드 셀 중량 사이클러의 도식적 실례;
도 10: 드웰 기간 동안 IPP가 일정한 간격으로 결정될 수 있게 하는 배출 및 충전 클램프의 순간적인 전환의 실례;
도 11: IPP-IPV 특성의 비-선형 거동의 실례;
도 12: 개별 환자에서 임의의 압력-용적 특성의 실례;
도 13: 특정 페이즈에 대한 연속 IPP-IPV 특성의 중첩된 도면. 그리고 평균 특성은 최소 제곱 피팅으로 결정될 수 있음;
도 14: 연속 사이클의 중첩에 의해 얻어진 IPV의 시간 변화 및 평균 드웰 거동의 그래픽 표현;
도 15: 호흡에 의한 IPP의 평균값에 중첩된 IPP의 작은 편차의 실례;
도 16: 복막내 용적의 초기 변화율 결정의 실례;
도 17: IPP의 단계 변화를 초래하는 자세 변화가 IPV의 명백한 변화를 초래할 것임을 나타내는 실례;
도 18: 유체 상태가 감소됨에 따라 각각의 연속 사이클에서 복막내 용적의 초기 변화율의 점진적인 감소의 실례;
도 19: 다양한 임상 상태의 진단을 뒷받침하기 위한 정보를 제공하는 복막내 용적의 초기 변화율의 변화를 설명하는 실례
도 20: 아쿠아포린 또는 피막성 경화 복막염 (Encapsulating Peritoneal Sclerosis; EPS)의 발전으로 인한 복막내 용적의 초기 변화율의 장기적인 감소의 실례; 및
도 21: 림프액 유동이 동일한 조건을 암시하는 등용성 (isovolumetric) (등압 (isobaric) IPP) 샘플링의 실례.
본 발명은 복막 투석을 수행하는 장치로서, 상기 장치는 환자의 복막강(91)으로 투석액을 전달하는 수단, 전달된 투석액의 유체 압력 및 상기 복막강(91) 내 유체 압력을 측정하는 측정 장치, 및 상기 수단 및 상기 측정 장치에 작동 가능하게 연결된 제어 유닛을 포함하고, 상기 제어 유닛은 일련의 복강으로 사전 결정된 양의 투석액을 전달하는 충전-및-측정 단계 또는 사전결정된 양의 투석액을 복강에서 배출하는 배출-및-측정 단계를 포함하며, 추가된 투석액의 용적 및 복막 내 투석액의 절대 용적에 의한 복막 내 압력의 함수를 확립하고, 상기 함수의 기울기 및 곡률을 사용하여 적어도 하나의 요법-관련 예측 또는 권고를 생성하고 산출하기 위해, 상기 제어 유닛은 연속적인 주기의 드웰 곡선의 중첩에 의해 복막 내 투석액의 용적의 시간적 변화와 관련하여 평균 드웰 거동(145)을 얻도록 구성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제어 유닛은 IPP (Interperitoneal pressure)와 IPV (Interperitoneal volume)의 관계를 확립하고, 상기 관계를 분석하여 적어도 하나의 상기 요법-관련 예측 또는 권고에 대한 예측 파라미터를 획득하도록 구성된다. 또한, 상기 요법-관련 권고는 상기 복막강(91) 내 상기 투석액의 최적 충전량, 최적 드웰 시간 또는 유입-드웰-유출 사이클의 최적량 중 적어도 하나이다. 또한, 상기 요법-관련 예측은 전체 요법 시간 또는 한외여과 용적 중 적어도 하나이다. 또한, 상기 제어 유닛은 상기 복막강(91)으로부터 상기 투석액의 완전한 배출 후에 유입 페이즈를 시작하도록 구성된다. 또한, 상기 환자의 상기 복막강(91)으로 상기 투석액을 전달하는 상기 수단은 적어도 하나의 펌프를 포함하거나 중력에 의해 구동된 투석액 유동의 경우에 펌프를 포함하지 않는다. 또한, 상기 제어 유닛은 제1 충전-및-측정 단계 동안 결정된 제1 압력 값을 오프셋으로서 사용하고, 후속적인 충전-및-측정 단계들 또는 루틴 (routine) 동안 결정된 각각 오프셋을 차감함으로써 보정된 모든 후속 압력 값에 기초하여 첨가된 투석액의 용적에 의한 압력의 함수를 확립하도록 구성된다. 또한,상기 충전-및-측정 단계 또는 상기 배출-및-측정 단계를 적용할 때, 상기 제어 유닛은 모든 사이클에서 상기 복막강(91)으로 동일한 양의 상기 투석액을 전달 또는 배출하도록 구성된다. 또한, 상기 충전-및-측정 단계 또는 상기 배출-및-측정 단계를 적용할 때, 상기 충전-및-측정 단계 또는 상기 배출-및-측정 단계의 수는 5개 를 초과한다. 또한,상기 제어 유닛은 연속적인 루틴 동안 유입 또는 유출 페이즈에서 유체 유입 또는 유출 동안 달성되는 동적 압력 측정을 고려하도록 구성되며, 상기 제어 유닛은 상기 동적 압력 측정을 수행할 때 유입 또는 유출 속도를 일시적으로 늦추도록 구성되어 압력 값을 보정하는 동적 압력 효과를 더 포함한다. 또한, 상기 제어 유닛은 상기 동적 압력 측정을 수행할 때 유입 또는 유출 속도를 일시적으로 늦추도록 구성된다. 또한, 상기 제어 유닛은 동적 압력 측정 및 정적 압력 측정을 모두 고려하도록 구성된다. 또한, 상기 측정 장치는 적어도 하나의 센서이거나 이를 포함한다. 또한, 상기 측정 장치는 환자 카테터(200)에 연결된 튜브(100)를 포함하고, 상기 튜브(100) 내의 투석액의 높이는 상기 복막내 압력에 대한 지표이며, 상기 측정 장치는 상기 높이를 측정하는 수단을 추가로 포함한다. 또한, 상기 제어 유닛은 상기 복막내 압력이 특정 최대 수준에 도달하는 경우 복막으로의 투석액의 추가 유입을 차단하도록 조정된다.
본 명세서에 기재된 예에서, 본 발명의 장치는 투석액을 환자의 복막강으로 전달하기 위한 펌프 및 전달된 투석액의 유체 압력을 측정하기 위한 측정 장치를 포함하는 일반적인 자동 복막 투석기에 기초한다. 상기 장치는 또한 펌프 및 측정 장치에 작동 가능하게 연결된 제어 유닛을 포함한다.
본 명세서에 기재된 예에서, 본 발명의 장치는 투석액을 환자의 복막강으로 전달하기 위한 펌프 및 전달된 투석액의 유체 압력을 측정하기 위한 측정 장치를 포함하는 일반적인 자동 복막 투석기에 기초한다. 상기 장치는 또한 펌프 및 측정 장치에 작동 가능하게 연결된 제어 유닛을 포함한다.
그러나, 본 구현예는 중량 사이클러에도 적용된다.
도 1은 이러한 유형의 기계를 사용하여 수행될 수 있고, 또한 본 발명의 구현의 기초를 형성하는 일반적인 투석 치료 동안 충전량 대 시간의 함수를 도시한다.
치료는 환자의 복막강으로부터 유체를 배출하기 위해 초기 유출로 시간 t0에 시작한다. 사용된 투석 용액이 완전히 배출되고 나면, 유입-드웰-유출 사이클이 시간 t1에 개시된다. 상기 사이클은 유입 페이즈로 시작하는데, 여기서 미리 결정된 양의 새로운 투석액이 복막강으로 흐른다. 시간 t2에서 전량이 전달되면, 투석액은 드웰 기간 중에 미리 결정된 시간 (t3 - t2) 동안 복막강 내에서 유지되며, 이 동안 용질은 복막을 통해 혈액과 투석 용액 사이에서 교환된다. 시간 t3에서 드웰 기간이 끝나면, 현재 사용되는 투석 용액을 환자의 복막강으로부터 다시 배출시킨다. 그 다음, 시간 t4 등에서 또 다른 유입-드웰-유출 사이클이 개시된다.
도 2는 시간 t1 주위의 함수의 확대된 섹션을 도시한다. 본 발명에 따르면, 투석기의 제어 유닛은 유체 압력 측정 및 기록의 구현을 아래와 같이 실현하도록 구성된다.
1. 불연속 압력 측정:
제1 단계에서, 상기 제어 유닛은 측정 장치로부터 획득되며, 시간 t0에서 초기 유출 전에 초기 압력 p초기를 저장하고 이를 기준점, 즉 p초기 = 0으로 사용한다. 또 다른 압력 값 p페이즈는 시간 t1에서 초기 유출 페이즈의 종료시, 또는 환언하면 제1 사이클의 유입 페이즈를 시작하기 전에 저장된다. 압력이 초기 유출 전보다 낮아질 수 있기 때문에 이 값은 음수이다. 주어진 예에서 이는 - 80 mbar이다. p페이즈의 값이 매우 낮아 제어 유닛에 저장된 - 50 mbar의 경계 값보다 더 낮음을 의미하기 때문에, 제어 유닛은 100 ml의 미리 결정된 양의 투석액의 복막강으로의 전달을 가져온 후 보정 값 p1을 측정하고 저장한다. 실시예에서 보정 값은 - 5 mbar이다. 이는 낮은 충전량으로 인해 정수압에 매우 가까운 것으로 추정된다. p1 값은 복막내 압력에 대한 기준점 역할을 하며, 즉, p1에서 복막내 압력이 0, IPP = 0인 것으로 추정된다. 이는 IPPn = pn - p1의 의미에서 정수압 오프셋에 대한 모든 후속 압력 측정을 보정하는데 사용된다.
오프셋이 결정되면, 제어 유닛은 유입을 계속하고 일련의 충전-및-측정 단계를 수행하며, 각 단계는 복막강으로 미리 결정된 양의 투석액을 전달하고 이어서 유휴 펌프에서 압력 값 p2, p3, p4 등을 측정 및 기록하는 것을 포함한다. 투석액의 미리 결정된 양은 100 ml이며, 모든 단계에서 동일하다. 복막내 압력은 루틴 IPP2 = p2 - p1, IPP3 = p3 - p1, IPP4 = p4 - p1 등을 사용하여 각 단계에서 결정된다. 따라서 환자에서 투석액의 충전량에 대한 IPP의 함수가 확립된다.
이는 함수의 비-선형 및 볼록한 특성을 보여주는 도 3에서 설명된다. 따라서 첨가된 용적당 압력 증가는 복막 역압의 증가로 인해 전체 충전량에 따라 증가한다.
함수의 모양, 즉 기울기와 곡률은 환자의 복막강과 복막의 특성에 따라 달라진다. 이는 미리 결정된 경험 값과 함께, 복막강 내 투석액의 최적 충전량, 최적의 드웰 시간 또는 최적 양의 유입-드웰-유출 사이클과 같은 특정 요법-관련 권고, 또는 전체 치료 시간 또는 한외여과 용적과 같은 요법-관련 예측을 산출하는데 사용될 수 있다.
따라서 IPP 또는 임의의 대표적인 압력이 센서로 측정될 수 있다.
도 4는 (필요한 경우 튜브 클램프를 사용하여 폐쇄될 수 있는) 튜브(100)가 환자 카테터(200)와 연결되고, 환자 카테터(200)는 튜브가 연결된 환자의 공동으로 연장되는 구현예를 도시한다.
참조 번호(300)는 바람직하게는 수직으로 배향된 튜브(100) 내의 투석액의 수준을 사용자가 읽을 수 있게 하는 스케일을 나타낸다. 참조 번호(400)는 컴플라이언스 (compliance)를 갖는 백 또는 소수성 막을 갖는 튜브이다.
P는 환자이고 A는 APD 사이클러, 즉 자동 복막 투석기이다.
도 4의 오른쪽에 있는 작은 그림에서 나타낸 바와 같이, IPP의 제로 수준은 환자의 겨드랑이 높이에서 정의된다.
튜브(100)에서 투석액의 수준은 IPP에 해당한다. 이 값은 두 번, 즉 환자에 의한 흡기 후 한 번 및 호기 후 한 번 취해지고, 산술 평균은 IPP 값이다.
2. 연속 압력 측정:
상기 설명한 바와 같이, IPP 측정의 기초는 유체가 정지 상태일 때 압력을 측정하는 과정으로 구상된다. 복막강의 IPP-IPV (복막내 압력 - 복막내 용적) 특성은 복막강을 용적 증분으로 채운 다음 정지 상태의 유체로 정수압을 측정함으로써 획득할 수 있다. 이러한 접근법의 결점은 시간이 오래 걸리고 IPP-IPV 특성의 해상도가 상대적으로 거칠다는 것이다. 더 신속한 충전 및 배출 지속시간을 허용하는 동적 압력과 관련된 보다 정교한 접근법은 하기에 기재되어 있다.
2.1. 유속이 제어된 (공지된) 시스템:
유속이 제어된 시스템은 특히 펌핑된 사이클러와 관련이 있다. 도 5는 복막, 제어된 유동을 제공하는 시스템에서 멀리 위치한 압력 센서를 나타내며, 관련 압력이 표시된다.
베르누이 (Bernoulli) 관계를 도 5에 표시된 변수에 적용하면 아래의 식이 유도된다:
방정식 1
여기서 Psen은 측정 센서에서의 압력이고; Vsen은 센서에서의 유체 속도이고; Vcath는 카테터 팁에서의 유체 속도이고; Pip는 주입된 복막 투석액의 정수압과 복막강 벽의 반동의 합인 복막내 압력이고; Pf(Q)는 유속에 따라 측정 센서와 카테터 팁 사이에서 움직이는 유체의 점성 마찰로 인한 압력 강하이고; ρ는 복막 투석액의 밀도이고; g는 중력 상수이고; h2는 측정 센서와 카테터 팁 사이의 높이 차이이고; hsen은 기준점에 대한 측정 센서의 높이이며, 이 경우에 0이다.
도 5에서, 복막강(51) 및 카테터(52)의 팁(52a)을 알 수 있다. 스프링(53)은 복막강 벽의 탄성 반동을 예시한다. 카테터 팁은 Pip 측정을 위한 센서(54)를 포함한다. 제어된 유동 시스템(55)은 Psen 측정을 위한 센서를 포함한다. 기준 압력(56)은 기준선 화살표로 도시되어 있다.
압력 센서가 기준 압력 지점에 위치한 것으로 간주되면, 방정식 1은 다음과 같이 축소된다:
방정식 2
제로 유동 조건 하에서는 다음과 같다:
방정식 3
초기 유출과 제1 유입이 종료된 후, 카테터가 접근할 수 없는 작은 잔류 용적을 제외하고는 복막강은 빈 상태이다. 이 상태에서, 유속이 0인 조건 하에서 IPP (Pip)는 0으로 간주되며 측정 센서는 방정식 3에서 용어 ρgh2인 센서와 카테터 팁 사이의 정수압 차를 기록한다.
IPP를 재배열하면, Pip는 다음과 같다:
방정식 4
충전 및 배출 페이즈 동안 100 - 300 mL/분의 범위의 전형적인 용적 유속에서, 그리고 라인 세트와 카테터의 단면적에서의 작은 변화에서 운동 에너지 밀도 (압력)의 차이는 무시할 수 있을 것이다. 따라서 방정식 4는 다음과 같이 더 축소될 수 있다:
방정식 5
2.2. 점성 마찰:
투석액이 300 mL/분의 용적 속도로 0.5 cm 직경의 튜브를 통과하는 경우, 속도는 약 0.25 m/초일 것이다. 이는 층류에 대한 조건을 만족시키는 1250의 레이놀즈 수 (Reynolds number)를 초래한다. 결과적으로, 투석액이 원형 보어 튜빙으로 운송될 때, 주어진 유속 Q에 대한 길이 L과 반지름 r의 튜빙 섹션에 대한 압력 강하는 하겐-푸아죄유 (Hagen-Poiseuille) 법칙에 의해 설명될 수 있다:
방정식 6
Rf는 유동에 대한 유압 저항을 나타내며 카테터 팁과 압력 센서 사이의 튜빙 길이에 대해 통상적으로 일정할 것이다. 그러나 Rf는 튜브 반경의 작은 변화에 매우 민감하기 때문에 점성 마찰 Rf와 결과적인 압력 강하를 증가시킬 것이다. 이는 카테터 루멘에 바이오필름의 임의의 축적이 Rf를 증가시킬 것이므로 좋은 효과를 내기 위해 카테터를 매일 모니터링하는데 사용될 수 있다.
2.2.1. 유동 프로파일:
정적 및 동적 압력 효과를 정량화할 수 있도록 충전 및 배출 페이즈 중에 여러 가지 다른 유동 프로파일이 적용될 수 있다.
- 도 6a의 "정지 유동". 이점은 제로 유동 조건에서 IPP를 측정할 때 동적 압력 효과가 관찰되지 않는다는 것이다. 그러나, 이러한 유형의 측정을 적용할 때 충전 및 배출은 시간이 오래 걸린다.
- 도 6b의 "연속 느린 유동". 이러한 유형의 측정의 이점은 IPP-IPV 특성 획득시 높은 해상도가 포함된다. 또한, 유속은 동적 압력 효과를 최소화하기 위해 충분히 감소된다. 그러나, 다시, 충전 및 배출은 여전히 시간이 오래 걸린다.
- 도 6c의 "감속". 여기서, 유속은 동적 압력 효과가 최소화되도록 데이터를 획득하기 위해 간헐적으로 감속된다. IPP-IPV 특성을 획득할 때 간헐적으로 높은 해상도가 존재한다. 다음 사이클에서 인터리빙 (interleaving)함으로써 더 많은 데이터를 얻을 수 있다. 전이 경계에서 2개의 상이한 유속으로 관련 방정식을 풀 수 있어 동적 압력 효과를 보정할 수 있다. 그러나, 충전 및 배출 페이즈는 여전히 더 길다.
- 도 7a의 "하이브리드 유동". 이점은 동적 압력 생성을 위한 훨씬 더 넓은 범위를 포함한다. 이러한 유형의 측정은 또한 임의의 비-층류/방해된 유동을 보상할 수 있도록 하며, 예를 들어, 점성 마찰이 유속과 선형이 아님을 고려할 수 있도록 한다. 이는 충전 및 배출 시간을 거의 손상시키지 않는다.
- 도 7b의 "연속 최대 속도". 여기서, 충전 및 배출 시간은 전혀 줄어들지 않는다. 그러나, 동적 압력 효과를 보상하려면 정확한 계산이 필요하다. 따라서 라인 세트 및 카테터의 특성을 미리 알아야 한다.
RfQ라는 용어로 기재된 점성 마찰로 인한 압력 강하에 대한 보상은 튜브의 기하학적 구조와 방정식 6을 적용하여 Rf를 신중하게 계산함으로써 얻을 수 있다. 보다 신뢰할 수 있는 대안은 원위치 (in situ)에서 Rf를 결정하는 것이다. 이는 유동 전이 경계의 좌우 조건을 보여주는 도 8에 도시된 바와 같이 유동 전이 경계의 좌우 조건을 비교함으로써 얻을 수 있다.
방정식 5 및 6을 결합하면 다음과 같이 된다:
방정식 7
시간 T에서 방정식 7이 유동 전이 경계의 좌우에 적용되면, 다음과 같이 된다:
방정식 8
및
방정식 9
유동 전이 경계에서 IPP, (Pip)에는 변화가 없다. 따라서 방정식 8 및 9는 Rf에 대해 등식화되고 해결되어 다음과 같이 될 수 있다:
방정식 10
방정식 10은 유동 전이의 부호에 관계없이 유동의 변화, 즉 ΔQ가 있을 때마다 충전 및 배출 페이즈 중 언제라도 적용될 수 있다. 압력 강하가 유동과 선형인 경우 방정식 10은 Rf에 대해 동일한 결과를 돌려줄 것이다. 작은 비-선형 효과가 작용하기 시작하면 방정식 10은 방정식 5에 의해 정의된 IPP 측정을 위해 시스템에 적합한 보상을 적용할 수 있는 수단을 제공한다. 일반적으로 유동 전이의 크기가 더 크면, ΔQ는 Rf의 정확도를 개선시킬 것이지만 그 절차는 더 작은 값의 ΔQ에서 반복되고 Rf 결과는 평균될 수 있다.
2.3. 일정한 구동 압력을 갖는 시스템:
일정한 구동 압력을 갖는 시스템은 특히 CAPD 또는 중량 APD 사이클러와 같은 중력 기반 접근법에 적용된다. CAPD에는 전용 추가 하드웨어가 없으면 압력 또는 유동 모니터링이 없다. 중량 APD 사이클러의 경우, 로드 셀은 투석액 및 투석 유출액의 유속을 측정할 수 있게 한다. 관련 정수압 헤드 및 유동 저항을 포함하는 단일 로드 셀 중량 사이클러의 도식적 실례를 보여주는 도 9를 참조한다.
도 9에서, 복막강(91) 및 카테터(92)의 팁(92a)을 알 수 있다. 스프링(93)은 복막강 벽의 탄성 반동을 보여준다. 로드 셀(95)은 도면의 상단에 도시된 백(95-1, 95-2), ... 마지막 백(95-9)까지를 포함하며, 여기서 접촉은 접촉 면적 A에 의해 형성된다. 배출 백(96)이 도면의 하단에 도시되어 있다. 카테터 라인은 충전용 클램프(97-1 및 97-2) 및 배출용 클램프(98)를 포함하며, 측정 지점은 A-H로 표시된다.
압력 측정이 없는 중력 시스템을 통한 IPP의 결정은 다음에 설명된 바와 같이 동적 압력과 튜빙 섹션의 유동 저항의 정확한 값의 계산에 의존한다. 관련 변수 및 상수는 다음과 같이 정의된다.
변수: hfb = 카테터 팁 위의 첫 번째 백의 높이; hlb = 카테터 팁 위의 마지막 백의 높이; hPDF = 카테터 팁 위의 복막 투석액의 높이; Pip = 복막내 압력 (IPP); P반동 = 복막강의 탄성 반동으로 인한 압력; Δm셀 = 충전 또는 배출 페이즈 중 로드 셀에 의해 측정된 질량 변화; Vlb = 마지막 백의 용적; Qf = 충전 / 배출 페이즈 중 유속.
상수: Ac = 충전 백의 접촉 면적; g = 중력; ρ = PD 유체의 밀도.
2.3.1 투석액의 유입으로부터 IPP의 계산:
충전 또는 배출 중 유속은 로드 셀에 의해 측정된 질량의 속도, 즉 하기로부터 얻을 수 있다:
방정식 11
충전 페이즈 중 클램프(97-1)가 열려있을 때 (클램프(97-2) 및 배출 클램프가 닫혀있을 때), 첫 번째 백 (도 9에 표시된 백 (95-1 및 95-2))이 비워지기 때문에 첫 번째 백의 높이, hfb가 변한다. 시간 t에서 임의의 지점에서 첫 번째 백의 높이 변화 Δhfb는 다음과 같으며:
방정식 12
여기서 Δm셀(t)은 로드 셀에 의해 측정된 초기 질량, M셀(0) 및 시간 t에서의 질량, M셀(t) 간의 질량 차이다. 첫 번째 백의 압력 헤드는 상기 마지막 백의 질량에 의해 가해지는 압력으로 인해 상승한다. 따라서 동적 압력은 하기와 같이 표현될 수 있다:
방정식 13
운동 에너지 밀도의 차이는 상기 논증된 바와 같이 무시될 수 있다는 점에 주목한다. T=0일 때, 즉, 치료 시작시 충전이 시작될 때, 초기 동적 압력은 다음과 같다:
방정식 14
여기서 튜빙의 관련 섹션을 통한 전체 유동 저항 Rf1은 하기로 주어진다:
방정식 15
방정식 14에서 방정식 13을 빼면 하기가 되고:
재배열하면 하기가 된다:
방정식 16
복막강이 비어 있으면 초기 복막내 압력 Pip는 0이고, 방정식 16은 다음과 같이 더 간소화된다:
방정식 17
IPP는 전적으로 로드 셀 측정과 유동 저항 및 백 접촉 면적에 대한 지식으로부터 얻어진다는 것이 방정식 17로부터 명백하다. 방정식 17은 유속 값이 관찰되는 짧은 시간 동안 IPP가 일정하다고 가정할 때 유효하다. 첫 번째 백에 대한 카테터 팁의 높이, hfb (0) 및 마지막 백에 의해 가해지는 압력은 이들이 작용 중에 상쇄되기 때문에 필요하지 않다. 그러나, 이는 hfb (0)가 일정하게 유지되는 경우에만 유효하며, 이는 투석액 백에 대한 높이상 환자의 위치가 변하지 않음을 의미한다.
2.3.2. 유출로부터 IPP 계산:
배출 직전 IPP의 초기 조건을 알 수 없으므로 유출 동안 배출 백보다 위인 환자 (카테터 팁)의 높이가 공급되어야 한다는 추가적인 제한이 있다. 명백하게, IPP=0이 초기 유입 직전에 기준으로 가정되는 경우, 충전 페이즈에서는 이러한 제한이 발생하지 않는다.
배출 클램프가 열리면, 상기 기재된 바와 유사한 원리에 따라 배출 측의 동적 압력 강하에 대한 관련 표현은 다음과 같다:
방정식 18
IPP, Pip(t)는 방정식 18로부터 결정될 수 있으며, 셀 질량의 변화 ΔM셀은 배출 페이즈의 시작 직전에 셀 질량에 대한 변화라는 점에 주목한다. 흐름 저항 Rd를 알아야 한다는 점을 감안할 때, 유출로부터 IPP의 계산은 유입 측정에서 결정된 IPP와 비교하여 임의의 추가 값이 추가되지 않는다.
2.3.3. 드웰 기간 동안 IPP 측정:
충전 및 배출 클램프가 순차적으로 전환되면, 스위칭 간격으로 IPP를 측정할 기회가 존재한다. 배출 클램프는 순간적으로 개방되어 투석 유출액의 분취량을 방출하고, 이어서 충전 클램프를 순간적으로 개방함으로써 새로운 투석액 유체를 재주입한다. 이상적으로는 투석액 및 투석 유출액의 용적이 일치하여 현재 IPV에 변화가 없다. 드웰 기간 동안 일정한 간격으로 IPP가 결정되게 할 수 있는 배출 및 충전 클램프의 순간 전환을 보여주는 도 10을 참조한다. 이 도면에서, 충전 페이즈(101), 드웰 페이즈(102) 및 배출 페이즈(103)를 알 수 있다. 충전 및 배출 클램프의 순간 전환은 참조 번호(104)로 표시된다. 배출 클램프가 열린 짧은 간격 동안 방정식 17을 적용하여 IPP를 결정할 수 있다.
3. 복막강의 개별 압력-용적 특성:
충전 페이즈 중 PD 유체가 복막강 내로 도입될 때 정수압이 발생된다. 복막내 용적과 복막내 압력 사이의 관계를 정량화하려는 시도가 있었지만, 환자간 및 환자내 편차가 상당히 존재한다. 막의 탄성은 예측될 수 없으며 또한 복막강의 고도로 복잡한 해부학으로 인해 압력-용적 특성의 불연속성 및 비선형성을 초래할 수 있다.
복막에 대한 정보, 특히 드웰 거동에 대한 정보를 도출하기 위해, 거의 틀림없이 가장 좋은 접근법은 개별 환자의 측정에 의해 압력-용량 특성을 식별하는 것이다. 이는 적절한 방법 (초기 IPP 제출에서 앞서 기재됨)을 통해 달성될 수 있으며, IPP-IPV 특성의 비선형 거동을 보여주는 도 11에 도시된 것과 같은 특성을 초래할 수 있다. 도면에서, 참조 번호(111)는 복막강을 나타낸다. 도시된 바와 같이 복막의 복잡한 접힌 구조는 유체 포켓으로서 나타나는 공동을 초래한다. 참조 번호(112)는 공동이 채워질 때 발생하는 정수압을 나타낸다. 참조 번호(113)는 복막강의 응력이 가해지지 않은(unstressed) 용적을 나타낸다. 참조 번호(114)는 복막강의 반동 / 탄성 변화, 즉 응력이 가해진 용적을 나타낸다. 1차 비선형성(115)은 응력이 가해진 - 응력이 가해지지 않은 용적 계면으로부터 발생한다. 이 시점에서 PD 유체는 막의 표면적과 완전히 접촉한다. 2차 비선형성(116)은 복막강의 복잡한 해부학으로부터 발생한다. 추가 비선형성(117)은 복막강의 복잡한 해부학으로 인해 지점(115) 이후에 발생한다.
IPP-IPV 특성에서 비선형성의 2가지 소스가 식별될 수 있다. 환자에 따라, 응력이 가해진 용적에서 응력이 가해지지 않은 용적의 전이 (S-U 전이)에서 1차 비선형성이 발생할 수 있다. S-U 전이는 응력이 가해지지 않은 용적과 응력이 가해진 용적 조건 사이의 기울기 변화를 반영한다. S-U 전이에서, 복막강은 완전히 채워지고 주입된 PD 유체는 사용 가능한 막 영역과 완전히 접촉한다. 1차의 S-U 전이 지점을 넘어서 용적의 추가 증가는 복막 용적에 가해지는 탄성 압력을 초래한다.
주어진 환자에서 S-U 전이가 발생할 것이라는 보장은 없으며, 즉, 응력이 가해진 용적 및 응력이 가해지지 않은 용적 상태에서의 압력 거동이 유사할 수 있으며 S-U 전이는 해결될 수 없다. 막이 섬유증을 겪고 이것이 막의 탄성을 감소시키는 경우, S-U 전이가 보다 명백할 수 있다.
S-U 전이는 환자의 개별 충전량 설정에 대한 가능한 기준을 제공하지만, 환자가 허용하는 최대 충전량과는 완전히 다를 수 있다. 어쨌든 IPP는 팽창 페이즈 동안 한외여과로 인해 S-U 지점을 넘어서 더 증가할 것이다.
복막의 고도로 복잡하고 접힌 해부학적 구조로 인해 임의의 환자에서 2차 비선형 거동이 예상될 수 있다. 충전 페이즈 동안, 복막강의 포켓은 IPP 변화에 반드시 기여하지 않고 접근 가능한 격리 유체가 된다.
이상적으로 IPP-IPV 특성은 충전, 드웰 및 배출 페이즈에서 IPP-IPV 특성을 완전히 사용할 수 있기 때문에 지시된 대로 환자가 허용하는 최대 IPP (최대 충전량)까지 측정되어야 한다. IPP 측정 데이터가 수집되면, IPP-IPV 특성은 적절한 다항식 또는 일련의 부분 선형 근사치로 표현될 수 있다.
압력-용적 특성을 결정할 때 측정된 최대 IPP를 넘어서 기울기는 선형인 것으로 추정된다. 신체 자세의 변화, 카테터-팁의 이동, 장 폐색 등과 같이 단기적으로 압력-용적 특성의 환자내 편차를 유발하는 요인이 감안되어야 한다. 다른 신체 자세는 IPP 축에 오프셋을 도입할 수 있지만 불완전한 배출로 인한 잔류 용적의 변화는 압력-용적 특성을 식별할 때 IPV 원점의 이동을 초래할 것이다. 개별 환자에서 임의의 압력-용적 특성을 보여주는 도 12를 참조한다.
도면에서, 사이클의 개시시 IPV원점(121)은 복막강으로부터의 불완전한 배출이 잔류 용적의 변화를 초래하므로 변동될 수 있다. 마찬가지로, 다른 자세는 IPP 축(122)에서 오프셋을 도입할 수 있다. 충전 페이즈 또는 배출 페이즈는 참조 번호(123)로 표시되고, 충전량 (처방)은 참조 번호(124)로 표시된다. 초기 충전 페이즈 동안의 IPP-IPV 특성은 참조 번호(125)로 표시된다. 배출 페이즈 동안의 IPP-IPV 특성은 참조 번호(126)로 표시된다. 드웰 동안 관련 작동 범위는 참조 번호(127)로 표시된다. 측정에 의해 결정된 IPP-IPV 특성의 임의의 한계, 즉 최대 충전량은 참조 번호(128)로 표시된다. 참조 번호(129)는 IPP-IPV 특성을 결정할 때 측정된 최대 IPP를 넘어서 추정될 수 있는 선형 관계를 나타낸다.
일련의 압력-용적 특성이 얻어지고 상호 연관되면, IPV 원점의 이동은 잔류 복막 용적의 변화를 식별할 것이다.
복막이 복잡한 탄성 거동을 가지고 있음을 고려할 때, 충전-배출 사이클에 대한 히스테리시스 루프가 추가로 감안되어야 한다. 충전 단계와 같은 특정 방향에서, 압력 용적 특성은 연속 사이클에 걸쳐 획득될 수 있고 특정 페이즈에 대한 연속 IPP-IPV 특성의 중첩을 도시하는 도 13에 나타낸 바와 같이 중첩될 수 있으며, 평균 특성은 최소 제곱 피팅으로 결정될 수 있다. 구체적으로, 연속 사이클로부터의 압력-용적 특성은 참조 번호(131)로 표시되고, 중첩에 의해 얻어진 평균 특성은 참조 번호(132)로 표시된다. 또한 각 사이클 동안, IPV-IPP 데이터 쌍은 상이한 IPV 간격에서 얻어질 수 있으며, 따라서 치료에 대한 해상도를 증가시킨다.
동일한 절차가 배출 페이즈에 적용되어 배출 페이즈에 대한 IPP-IPV 특성을 제공할 수 있다. 후속 루틴 치료 중에 배출 경보가 발생하면, IPP-IPV 특성은 기준으로 사용되어 배출 경보의 원인을 진단하는데 도움을 줄 수 있다.
도 13에서 IPP는 종속 변수, 즉 주어진 (알려진) IPV에 대해 발생된 압력으로 간주된다. 드웰 기간 동안 한외여과로 인한 IPV 변화는 직접 측정될 수 없다. 그러나, 압력-용적 특성에 대한 사전 지식으로, IPV는, IPV가 측정된 IPP의 종속 변수가 되도록 압력-용적 특성을 반전시켜 추정될 수 있다. 이러한 접근법을 통해 IPV는 드웰 페이즈 동안 IPP의 임의의 측정된 값에 대해 추정될 수 있으며, 따라서 드웰 거동은 IPV의 시간적 변동의 관점에서 얻어질 수 있다. 연속 사이클의 중첩에 의해 얻어진 평균 드웰 거동 및 IPV의 시간적 변동의 그래픽 표현이 도 14에 도시되어 있다.
구체적으로, 충전 페이즈(141), 드웰 페이즈(142) 및 배출 페이즈(143)는 그래프의 x-축에 표시된다. 참조 번호(144)는 연속 사이클에 대한 IPV의 시간적 변동을 나타낸다. 참조 번호(145)는 연속 사이클로부터 유도된 평균 드웰 거동을 나타낸다. UFV는 참조 번호(147)로 표시되며, 146으로 나타낸 연속 사이클 사이에 UFV의 변동이 있다. 이 그래프는 연속 사이클 횟수 동안 처방이 변경되지 않은 조건에서만 적용된다.
처방이 변경되지 않은 상태로 유지되는 경우 (환자는 동일한 글루코스 조성과 충전량으로 치료됨) 중첩에 의해 평균 IPV 거동을 얻을 수 있다.
3.1. 호흡:
호흡 동안, 다이어프램 상의 압력이 복막강으로 전달된다. 호기로 인해 IPP가 감소하지만 흡기로 인해 IPP가 상승한다. 호흡으로 인한 IPP의 변동, δPip_Resp는 전형적으로 4cm H2O 정도이며, 호흡에 의해 IPP의 평균값에 중첩된 IPP의 작은 변동을 보여주는 도 15에 지시된 바와 같이 평균값에 부과된다. 참조 번호(151)는 호흡으로 인한 IPP의 변동성, δPip_Resp를 나타낸다.
호흡의 결과로, IPP-IPV 특성의 평균값을 획득하려면 δPip_Resp를 보상하여 공동 벽 폴딩/언폴딩의 2차 비선형 효과로부터 호흡을 구별하는 알고리즘이 필요하다. 여러 보상 옵션이 가능한데, 예를 들어, 카테터 유동이 짧은 시간 동안 중단될 때 δPip_Resp의 진폭 측정 및 IPP 신호의 주파수 분석에 의한 호흡수 결정이 있다.
어쨌든 드웰 페이즈 동안 호흡에 대한 보상도 드웰 거동을 획득하기 위해 필요할 것이다. 그럼에도 불구하고, 호흡으로 인한 변동 δPip_Resp는 δPip_Resp가 평균 IPP 및 의식 상태에 의해 진폭 및 주파수에서 변형될 가능성이 있기 때문에 추가로 처리될 수 있다.
3.2. 배출 최적화에 의한 UFV의 영향:
연속적인 사이클에 걸쳐 IPP 데이터를 중첩하고 (IPP-IPV 특성을 통한) IPV로의 변환에 의해, 평균 드웰 거동은 복막강 내로의 임의의 정교한 유체 수송 모델을 사용할 필요 없이 얻을 수 있다. 이러한 데이터는 임의의 사용자 개입 없이 또는 치료 시간에 큰 영향을 주지 않고 매 사이클 및 매 치료 동안 자동으로 수집될 수 있다. 몇 주 및 몇 개월의 기간에 걸쳐 복막강의 기계적 성질의 미묘한 변화를 추적할 수 있다.
평균 드웰 거동이 획득되면, 더 짧거나 더 긴 드웰 지속시간을 통해 배출을 단순히 최적화함으로써 한외여과에 영향을 주는 옵션이 이제 더 분명해진다. 이는 글루코스 조성을 변경할 필요 없이 어느 정도의 한외여과 제어가 가능하다는 이점을 갖는다. 이 접근법은 처방이 변경되지 않은 경우에만 유효하다. 그럼에도 불구하고, 예를 들어 새로운 충전량 또는 글루코스 조성으로 처방이 수정되면, 평균 드웰 거동의 업데이트를 얻기 위해 상기 프로세스가 반복될 수 있다.
4. IPV의 초기 상승률:
PD 유체가 주입되면, IPV의 초기 변화율은 복막을 통한 유체 전달에 대한 유용한 정보를 제공한다. IPP, (Pip)의 주어진 값에 대해 평가된 압력-용적 특성의 국부 기울기는 IPP 측정으로부터 도출된 IPV, (Vip)의 변화율을 추정하기 위한 기초를 제공한다. 이는 하기와 같이 표현될 수 있다:
방정식 19
여기서
Vip = IPV,
Pip = IPP, t0은 PD 유체의 주입 직후 드웰 시작 시간임;
은 t=0일 때 관찰된 압력에서 평가된 압력에 대한 복막내 용적의 국부 기울기임. 이는 IPP-IPV 특성으로부터 유도됨;
은 드웰의 초기 간격 (Δt) 동안 IPP 측정으로부터 도출된 복막내 압력의 초기 변화율임. 이는 간격 Δt에 대한 IPP 측정의 선형 피팅 또는 IPP의 변화율이 간격 Δt에 비해 더 빠르게 감소하는 경우 단순 1차 피팅일 수 있음;
은 복막내 용적의 초기 변화율을 계산한 것으로, Jv_net(0)으로 재기록될 수 있음; 및
Jv_net(0)은, IPV의 초기 상승률 결정 Jv_net(0)을 보여주는 도 16에 도시된 바와 같이 결정질 삼투압 구배가 가장 높은 조건 하에서 IPV의 가장 빠른 변화를 나타낸다.
도 16에서, 충전 페이즈(161), 드웰 페이즈(162) 및 배출 페이즈(163)는 그래프의 x-축에 표시된다. 참조 번호(164)는 연속 사이클로부터 유도된 평균 드웰 거동을 나타내는 곡선을 나타낸다.
Jv_net(0)의 크기는 막을 가로지르는 삼투압 구배 및 막의 유압 전도도와 같은 요인에 따라 달라진다. 유압 전도도는 기공 밀도, 기공 유형, 막 표면적 및 모세관 채용과 같은 복막의 많은 해부학적 변화를 반영한다. 관심있는 관찰 기간 동안 처방이 변경되지 않는 조건 하에서, 연속적인 치료에 대해 모니터링된 Jv_net(0)은 광범위한 임상적으로 중요한 문제에 대한 귀중한 진단 통찰을 제공한다. 이러한 임상 적용은 다음 하위 섹션에 개괄되어 있다. 처방은 특히 글루코스 농도의 변화와 관련이 있는 경우 시간별로 바뀔 것으로 예상되며, 이는 Jv_net(0)에 영향을 줄 것이다. 유사하게 단일 치료 내에서도 일부 PD 시스템은 사이클이 상이한 글루코스 조성으로 수행될 수 있게 한다.
글루코스 조성의 변화는 임상 적용을 방해하지 않는다. 적용해야 할 관련 조건은 상이한 사이클 및 치료로부터의 Jv_net(0)을 동일한 글루코스 조성과 비교하여 삼투압 구배의 영향을 제거하여 Jv_net(0)에 대한 다른 영향이 노출될 수 있도록 하는 것이다. Jv_net(0)은 환자가 움직임을 제한해야 하는 몇 분의 시간 내에 획득할 수 있다. 국부 기울기
는 Jv_net(0)이 자세 변화에 비교적 둔감한 IPP (Pip)에서 비교적 일정하다.
4.1 IPV 아티팩트 (artefact) 거부:
환자의 움직임, 특히 자세의 변화는 IPP의 즉각적인 변화를 유발한다. IPP의 크기는 IPP 측정 시스템과 관련된 카테터 팁의 위치와 복막강 내 카테터 팁 위의 유체의 정수압 헤드에 따라 달라진다. IPP는 순간적으로 변경될 수 있지만, 그에 반해 IPV는 복막강 내로의 순 용적 유동에 의해서만 변경된다.
IPV는 IPP-IPV 특성과 측정된 IPP에 대한 지식을 통해 계산된다. 이는 IPP의 단계 변화를 초래하는 자세의 변화가 IPV의 명백한 전환을 초래한다는 것을 보여주는 도 17에 도시된 바와 같이 IPP의 모든 단계 변화가 IPV로 직접 변환되어 측정 아티팩트 (measurement artefact)로 이어짐을 의미한다.
도 17에서, 충전 페이즈(171), 드웰 페이즈(172) 및 배출 페이즈(173)는 그래프의 x-축에 표시된다. 참조 번호(174)는 측정 아티팩트, 즉 자세 변화로 인한 IPV의 명백한 전환(175)을 나타낸다.
복막강 및 복막의 유체 수송 모델을 적용하여 막 파라미터를 얻을 수 있다. 따라서 측정된 IPV의 시간적 변동은 파라미터 결정을 위한 특히 유용한 입력이다. 단일 드웰 또는 일련의 드웰의 거동이 상기 모델에서 획득될 수 있으면, 상이한 처방 및 치료 요법의 거동을 예측할 수 있다. 실제 적용에서 이러한 값을 도출하기 위해서는 모델이 IPV 아티팩트에 로버스트(robust)해야 한다.
드웰 페이즈 동안 IPV의 변동률이 Jv_net(0)의 값을 초과하지 않을 것이다. 또한 자세 변화 (횡와에서 기립)로 인한 ΔIPP는 앞서 기재된 바와 같이 카테터 이동을 식별하는데 사용되는 절차에서 알려져 있다. 이러한 기준은 IPV 아티팩트 거부를 위한 알고리즘에 내장될 수 있다.
4.2 연속 사이클에 대한 유체 상태 추적:
환자의 유체 상태는 모세관 압력과 모세관 채용 모두에 영향을 준다. 복막강을 둘러싸는 혈관 층은 복막의 해부학적 구조의 일부를 형성한다. 유체 상태의 감소로 인한 모세관 채용 정도의 감소는 복막의 평균 유압 전도도를 감소시킬 수 있다. 또한 유체 상태가 감소된 조건 하에서, 모세관 압력이 추가로 감소할 수 있다. 복막에 걸친 압력 구배가 감소되거나 유압 전도도가 감소하면, 용적 유동, Jv_net은 감소할 것이다.
특히 밤새 사이클링 중에는 환자의 유체 섭취량이 매우 제한적이거나 전혀 없을 것이다. 따라서 순 한외여과를 초래하는 각각의 연속 사이클에서, 유체 상태는 감소될 것이다. 환자의 유체 상태가 모세관 채용 또는 모세관 압력의 변형을 일으키기에 충분히 영향을 받는 경우, 이는 유체 상태가 감소함에 따라 각 연속 사이클에서 Jv_net(0)의 점진적인 감소를 보여주는 도 18에 나타낸 바와 같이 용적 유동 Jv_net(0)의 점진적인 감소로 반영될 것이다. 연속 사이클에 대해 Jv_net(0)의 변화가 없다면, 이는 더 심각한 유체 과부하를 나타낼 수 있다.
이 접근법은 연속 사이클 사이의 처방이 불변하고 (동일한 충전량 및 동일한 글루코스 함량) 복막강이 각 사이클의 종료시 완전히 배출되는 경우에 유효하다.
독립적으로 적용되는 이 접근법은 유체 상태 추적에 특히 적합하다. 유체 상태 측정 또는 잔류 신장 용적 평가와 함께 사용되는 경우 추가 진단 능력이 제공된다. 하나의 특정한 이점은 Jv_net(0)의 크기가 세포외 유체 상태와 구별될 수 있는 혈관내 유체 상태의 척도를 제공한다는 것이다.
현재까지 개발된 복막 수송 동역학의 수학적 모델은 전형적으로 단일 사이클만 고려한다. 입력 데이터로서 특히 Jv_net(0)을 사용하는 여러 연속적인 사이클에 대한 모델링은 UF 예측을 위한 모델의 능력을 확장시킬 기회를 제공한다. 모델 기반 방법의 적용은 또한 유체 상태의 변화를 추적할 기회를 제공할 수 있지만 불완전한 배출 또는 타이달 (tidal) 처방의 맥락에서 제공할 수 있다.
4.3 Jv_net (0)의 증가:
며칠에 걸쳐 Jv_net (0)의 일시적인 상승은 예를 들어 복막염 에피소드에 의해 야기되는 복막의 급성 염증 반응을 나타낼 수 있다. 이로 인해 특히 큰 기공 유체 및 단백질 수송과 관련하여 막 누출이 생긴다 (유압 전도도가 증가함). 따라서 Jv_net(0)의 급격한 증가는 복막염의 가능한 발병을 조기에 경고하는 역할을 할 수 있다. 또한, Jv_net(0)의 빠른 회복은 복막염 에피소드에 대한 치료 중재가 성공적이라는 피드백을 제공한다. Jv_net(0)의 변화를 보여주는 도 19를 참조하면 다양한 임상 상태의 진단을 뒷받침하는 정보가 제공된다.
도 19에 도시된 바와 같이, 수 일의 기간(191) 내에, Jv_net(0)의 급격한 상승(193)이 관찰될 수 있으며, 이는 복막염 기간의 개시와 관련될 수 있다. 수 주에서 수 개월의 기간 (192) 내에, Jv_net(0)의 장기간 상승(194)이 관찰될 수 있으며, 이는 유압 전도도 증가와 관련될 수 있다.
Jv_net(0)의 급격한 변화는 또한 환자의 유체 상태의 변화를 반영할 수 있다. 복막 혈관 층의 혈관형성은 PD 환자에서 공지된 현상이며 연장된 기간 (수 주 내지 수 개월)에 걸쳐 기공 면적을 증가시키는 효과가 있다. 이는 유압 전도도의 증가로 나타난다.
증가된 유체 상태는 Jv_net(0)에도 영향을 줄 수 있다. Jv_net(0)의 상승 원인을 밝히기 위해, 유체 상태 측정, 요배설량(urine output) 또는 감염 징후에 대한 투석 유출액 샘플 분석과 같은 추가 조사가 이후 정당화될 수 있다. 유압 전도도와 관련된 요인을 조사하기 위해 적절한 막 시험을 수행할 수 있다.
4.4 Jv_net (0)의 감소:
Jv_net(0)의 감소는 덜 일반적일 수 있으며, 아쿠아포린 또는 EPS의 발달로 인한 Jv_net(0)의 장기간 감소를 보여주는 도 20에 도시된 바와 같이 더 오랜 기간 (수 개월에서 몇 년)에 걸쳐 관찰될 수 있는 가장 가능성 있는 유일한 효과일 수 있다. 아쿠아포린 기능의 점진적인 손실은 복막의 평균 유압 전도도의 감소를 초래하고 따라서 Jv_net(0)의 감소를 초래한다. 피막성 경화 복막염 (EPS)은 일부 PD 환자에서 발생할 수 있는 상태이며 복막 기능을 변화시키는 다양한 상태를 설명한다. 이러한 상태는 예를 들어 모두 유압 전도도를 감소시키는 효과가 있는 막의 비후화인, 복막 섬유증을 포함한다.
도 20에 도시된 바와 같이, 수 개월에서 몇 년의 기간(201) 내에, Jv_net(0)의 장기간 감소(202)가 관찰될 수 있으며, 이는 아쿠아포린의 손실 또는 EPS의 발달과 관련될 수 있다.
Jv_net(0)의 장기간 감소를 해석할 때, 상당한 탈수로 인해 요배설량이 감소되는 것과 똑같은 방식으로 Jv_net(0)이 감소할 것이므로 유체 상태의 변화가 감안되어야 한다. 유체 상태가 제거되면 복막의 일부 해부학적 변화가 여전히 비가역적인 한 Jv_net(0)의 하락은 회복되지 않을 것이다. 따라서 Jv_net(0)의 장기간 하락은 복막의 악화로 인한 기술 실패 시간을 예측하는데 유용한 예후 도구를 제공한다.
5. 유압 전도도의 결정:
글루코스로 인한 삼투 전도도를 결정하는 방법은 문헌(참조: Rippe B 'Fluid and electrolyte transport across the peritoneal membrane during CAPD according to the three-pore model' Perit Dial Int 2004; 24: 10-12)에 기재되어 있으며, 문헌(참조: La Milia et al. 'Simultaneous measurement of peritoneal glucose and free water osmotic conductances', Kidney International (2007) 72, 643-650)에 기재된 '이중 미니-복막 평형 시험(Double Mini-Peritoneal Equilibrium Test)'의 기초이다. 이 절차에는 두 사이클에서 글루코스 조성이 각각 1.36% 및 3.86%인 투석액을 주입하는 것이 포함된다. 각 사이클에서, 복막은 1시간 후에 배출되고 투석액의 글루코스 함량이 결정된다. 복막의 평균 유압 전도도 (UF 계수)의 식별을 목표로 하는 다음 방법은 유사한 접근법을 나타내지만, 결정적인 차이는 다음과 같다: 특정 글루코스 함량의 두 가지 PD 유체 주입으로 두 사이클의 PD 유체가 필요하지 않다는 점; 1시간 후 투석액을 배출할 필요가 없다는 점; 복막 내 임의의 잔류 용적으로 인한 글루코스 희석 효과를 설명하기 위해 보정 계수를 적용할 필요가 없다는 점; 드웰 동안 투석액 샘플 내 글루코스 드웰 동안 IPP의 측정이 필요하다는 점; 및 단일 사이클만 필요하다는 점.
방정식 20으로 주어진 복막내 용적의 변화는 문헌(참조: Rippe B, Stelin G Haraldson B. 'Computer simulations of peritoneal fluid transport in CAPD', Kidney Int 1991; 40: 315-325)에 기재되어 있으며:
방정식 20
여기서 LpS는 각 기공 경로에 대한 부분 유압 전도도의 합으로 인한 총 유압 전도도 또는 UF 계수이고; Δ는 복막강 및 복막내강을 둘러싸는 모세관 층에 대한 차이를 나타내고; σ는 작은 및 큰 기공의 아쿠아포린의 비율에 따른 평균 반사 계수를 나타내고; ΔP는 평균 차등 유압이고; σg Δπg는 글루코스의 평균 반사 계수 σg에 의해 감쇠된, 글루코스로 인한 차등 삼투압이고; σprot Δπprot는 단백질의 평균 반사 계수 σprot에 의해 감쇠된, 단백질로 인한 차등 교질 삼투압 (oncotic pressure)이고; σi Δπg는 i번째 용질에 대한 평균 반사 계수 σi에 의해 감쇠된, 다른 모든 삼투 활성 용질로 인한 차등 삼투압을 나타내고; JvLymph는 림프액의 용적 유동이고; Jv_net는 복막강 내로의 순 용적 유속이다.
차등 정수압은 평균 모세관 압력 Pcap과 평균 복막내 압력 Pip의 차이며, 하기와 같이 표현된다:
방정식 21
방정식 20은 차이 발현이 진전될 수 있는 드웰 동안 서로 다른 두 지점인 시간 t1 및 t2에서 고려될 수 있다. 모세관 측 혈장 단백질, 림프 유동의 불변성을 가정하고 다른 삼투 활성 용질의 기여 (σi Δπi)는 무시할 만하다고 가정하면, 복막내 용적의 변화율에 영향을 미치는 많은 요인이 상쇄된다. 이러한 가정을 적용하면, 방정식 20을 드웰 동안 두 개의 다른 시점, t1 및 t2에 대한 계차 방정식으로 작성하여 다음과 같은 식이 생성될 수 있다:
방정식 22
반트 호프의 법칙 (Van't Hoff's law)에 의해
방정식 23
모세관 층의 글루코스 농도, Cg_cap (혈장 글루코스)도 단일 드웰의 맥락에서 일정하다고 간주되므로 방정식 22는 다음과 같이 더 축소된다:
방정식 24
방정식 19의 형태를 치환하고 평균 유압 전도도 LpS에 대해 재배열하여 다음과 같은 식이 생성된다:
방정식 25
LpS를 정확하게 결정하기 위해서는 IPP의 변화율 (|dPip/dt|)의 크기의 차이가 큰 경우 t1 및 t2를 선택해야 한다. 드웰 동안 2개 이상의 시점에서의 조건을 고려하여 정확도를 개선시킬 수 있다.
5.1 등용성 IPV 및 등압 IPP 조건에서의 특성:
드웰 페이즈 동안, 드웰 지속시간이 충분한 길이인 경우 IPV의 특징적 초기 상승이 발생하고 이후에 IPV가 하락한다. 이는 동일한 IPP 값으로 변환되는 연속적인 2개의 동일한 IPV 값이 만나는 드웰 기간이 있음을 의미한다. IPP가 림프 유동 크기의 주요 결정인자라는 가정하에, 연속적인 2개의 동일한 림프 유속이 생기게 하는 드웰 기간이 있다는 것은 당연하다. 림프 유동이 동일한 조건을 나타내는 등용성 (등압 IPP) 샘플링을 보여주는 도 21을 참조한다. 림프 유속과 IPP의 관계가 비선형인지 여부는 중요하지 않다.
도 21에서, 충전 페이즈(211), 드웰 페이즈(212) 및 배출 페이즈(213)는 그래프의 x-축에 표시된다. 참조 번호(174)는 등용성 샘플링 지점을 나타낸다. 곡선(215)은 연속적인 이상적 림프 유속을 보여준다.
방정식 25에 의한 평균 유압 전도도, LpS의 결정은 복막내 유체의 2개의 글루코스 샘플을 필요로 한다. 이러한 샘플의 타이밍이 등압 IPP 조건 하에 배열되면 림프 유동의 영향이 완전히 제거된다. 이는 방정식 22의 근사치를 향상시키며, 이는 평균 유압 전도도, LpS가 더 정확하게 결정될 수 있음을 의미한다.
이는 글루코스의 초기 교질 삼투압 구배에 이어 림프계를 통한 유체의 재흡수 및 작은 기공을 통한 글루코스의 흡수에 의한 교질 삼투압 구배의 소실로 인한 IPP의 추후 하락으로 인한 것이다.
6. 림프 유속 추정:
평균 유압 전도도 LpS에 대한 지식은 혈장 및 투석액 측 측정 모두로부터 총 단백질 및 글루코스에 관한 정보가 제공되는 경우 림프 유속의 추정치를 얻을 수 있게 한다. 따라서 모세관 압력이 약 25 mmHg로 가정되면, IPP, Pip 및 IPV의 변화율, Jv_net가 샘플링시 결정된 다음 림프 유속, JvLymph가 방정식 20의 재배열에 의해 다음과 같이 얻어질 수 있다:
방정식 26
요약하면, 본 발명은 IPP 측정을 사용하여 요법-관련 예측 또는 권고를 산출하고, UF의 보다 나은 제어를 제공하기 위한 배출 최적화를 수행하는 수단, 유체 상태의 변화를 추적하는 수단, 복막강 배출 문제에 대한 보다 큰 가시성, 복막염의 조기 경보 감지, 복막의 평균 유압 전도도 (UF 계수) 결정 (전달된 UF의 주요 요인), 복막 기능의 빈번한 온라인 추적 및 아쿠아포린 손실 및 EPS 진행의 추적을 제공한다고 언급할 수 있다.
Claims (15)
- 복막 투석을 수행하는 장치로서, 상기 장치는 환자의 복막강(91)으로 투석액을 전달하는 수단, 전달된 투석액의 유체 압력 및 상기 복막강(91) 내 유체 압력을 측정하는 측정 장치, 및 상기 수단 및 상기 측정 장치에 작동 가능하게 연결된 제어 유닛을 포함하고,
상기 제어 유닛은 일련의 복강으로 사전 결정된 양의 투석액을 전달하는 충전-및-측정 단계 또는 사전결정된 양의 투석액을 복강에서 배출하는 배출-및-측정 단계를 포함하며, 추가된 투석액의 용적 및 복막 내 투석액의 절대 용적에 의한 복막 내 압력의 함수를 확립하고, 상기 함수의 기울기 및 곡률을 사용하여 적어도 하나의 요법-관련 예측 또는 권고를 생성하고 산출하기 위해,
상기 제어 유닛은 연속적인 주기의 드웰 곡선의 중첩에 의해 복막 내 투석액의 용적의 시간적 변화와 관련하여 평균 드웰 거동(145)을 얻도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 복막 투석을 수행하는 장치. - 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛은 IPP (Interperitoneal pressure)와 IPV (Interperitoneal volume)의 관계를 확립하고, 상기 관계를 분석하여 적어도 하나의 상기 요법-관련 예측 또는 권고에 대한 예측 파라미터를 획득하도록 구성되는, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 요법-관련 권고는 상기 복막강(91) 내 상기 투석액의 최적 충전량, 최적 드웰 시간 또는 유입-드웰-유출 사이클의 최적량 중 적어도 하나인, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 요법-관련 예측은 전체 요법 시간 또는 한외여과 용적 중 적어도 하나인, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 복막강(91)으로부터 상기 투석액의 완전한 배출 후에 유입 페이즈를 시작하도록 구성되는, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 환자의 상기 복막강(91)으로 상기 투석액을 전달하는 상기 수단은 적어도 하나의 펌프를 포함하거나 중력에 의해 구동된 투석액 유동의 경우에 펌프를 포함하지 않는, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛은 제1 충전-및-측정 단계 동안 결정된 제1 압력 값을 오프셋으로서 사용하고, 후속적인 충전-및-측정 단계들 또는 루틴 (routine) 동안 결정된 각각 오프셋을 차감함으로써 보정된 모든 후속 압력 값에 기초하여 첨가된 투석액의 용적에 의한 압력의 함수를 확립하도록 구성되는, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 충전-및-측정 단계 또는 상기 배출-및-측정 단계를 적용할 때, 상기 제어 유닛은 모든 사이클에서 상기 복막강(91)으로 동일한 양의 상기 투석액을 전달 또는 배출하도록 구성되는, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 충전-및-측정 단계 또는 상기 배출-및-측정 단계를 적용할 때, 상기 충전-및-측정 단계 또는 상기 배출-및-측정 단계의 수는 5개 초과 인, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛은 연속적인 루틴 동안 유입 또는 유출 페이즈에서 유체 유입 또는 유출 동안 달성되는 동적 압력 측정을 고려하도록 구성되며, 상기 제어 유닛은 상기 동적 압력 측정을 수행할 때 유입 또는 유출 속도를 일시적으로 늦추도록 구성되어 압력 값을 보정하는 동적 압력 효과를 더 포함하는, 장치.
- 제10항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 동적 압력 측정을 수행할 때 유입 또는 유출 속도를 일시적으로 늦추도록 구성되는, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛은 동적 압력 측정 및 정적 압력 측정을 모두 고려하도록 구성되는, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 측정 장치는 적어도 하나의 센서이거나 이를 포함하는, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 측정 장치는 환자 카테터(200)에 연결된 튜브(100)를 포함하고, 상기 튜브(100) 내의 투석액의 높이는 상기 복막내 압력에 대한 지표이며, 상기 측정 장치는 상기 높이를 측정하는 수단을 추가로 포함하는, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 복막내 압력이 특정 최대 수준에 도달하는 경우 복막으로의 투석액의 추가 유입을 차단하도록 조정되는, 장치.
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