WO2002004044A1 - Vorrichtung und verfahren zur detektion arterieller einlaufprobleme während einer extrakorporalen blutbehandlung - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur detektion arterieller einlaufprobleme während einer extrakorporalen blutbehandlung Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for the detection of arterial enema problems during an extracorporeal blood treatment, for example a dialysis treatment, in which the patient's blood is conveyed from the vascular access via the arterial cannula and an arterial blood line by means of a blood pump into a blood treatment unit and from the blood treatment unit via a venous blood line and a venous cannula is returned to the vascular access. Furthermore, the invention relates to a blood treatment device, for example a dialysis device, for carrying out this method.
  • the pressure in the arterial blood line of the extracorporeal circuit is measured in the known dialysis devices.
  • the arterial pressure drops below a predetermined threshold value.
  • the dialysis machine stops the blood pump in order to prevent damage to the vascular access.
  • the venous clamp is closed and an acoustic and visual warning signal is triggered.
  • Another function of arterial pressure measurement is monitoring the connection of the cannula and vascular access. If the connection between patient and machine on the arterial connection is broken, the pressure-based machine-side protection system responds within a few seconds.
  • the known dialysis devices generally have pressure sensors, both in the arterial and in the venous blood line. But also in the dialysis fluid system there are generally pressure sensors intended. In this respect, a protection system based on the arterial pressure measurement can be implemented in the known dialysis devices without great effort.
  • the arterial pressure sensor of the known hemodialysis devices is connected to the arterial blood line via a pressure line. It is disadvantageous that the arterial pressure measurement results in blood-air contact in the pressure line. There is also the risk of air entering the extracorporeal circuit if the pressure line and pressure sensor are connected incorrectly.
  • the structure of the dialysis device could be simplified by dispensing with the arterial pressure measurement. However, this would have the consequence that monitoring of the vascular access would no longer be possible using the known methods.
  • DE-A-199 01 078 describes a method for the early detection of stenoses during extracorporeal blood treatment. To detect a stenosis, it is proposed to monitor the amplitude of the pressure fluctuations in the extracorporeal circuit due to the pulse beat.
  • the invention has for its object to provide a method for the detection of arterial enema problems during an extracorporeal blood treatment that does not make use of an arterial pressure measurement. Another object of the invention is to provide a blood treatment device which allows detection of arterial enema problems but does not make use of an arterial pressure measurement.
  • Arterial enema problems are understood to mean impairments of the blood line upstream of the blood pump in the extracorporeal circuit.
  • the invention relates to the detection of occlusions such as are caused, for example, by suctioning the arterial cannula or by kinking the tube-like blood line.
  • arterial enema problems are detected on the basis of a venous and / or dialysate-side pressure measurement. Analysis of the amplitude variations of the pressure signals suggests arterial enema problems such as aspiration of the arterial cannula or kinking of the arterial blood line.
  • the increase in pressure pulse amplitude downstream of the blood pump results from a partial collapse of the pump tubing segment at low arterial pressures.
  • the partially collapsed hose segment which is under negative pressure, fills up suddenly when the occluding pump roller is opened.
  • the venous pressure downstream of the blood pump is briefly reduced, and the pressure pulse amplitude therefore increases.
  • both the blood treatment unit and that can Hose system can be manufactured particularly inexpensively.
  • Since the venous pressure measurement is already technically implemented in the known dialysis devices, only the implementation of an additional evaluation algorithm and a modification in the machine control are necessary. In this case, the ingress of air by loosening the connection between the patient and the machine can be detected by the air detector which is already present in the venous blood line. Even if an arterial pressure sensor is present, the invention can advantageously be used to increase safety during extracorporeal treatment.
  • a blood treatment unit is understood to mean a device in which the blood is subject to certain influences, for example hemodialyzers, hemofilters, hemodiafilters, plasma filters or hemoadsorbers.
  • a dialysis device that has a dialyzer as a blood treatment device that is divided into a blood and dialysis fluid chamber by a semipermeable membrane, the periodic fluctuations in pressure can be measured not only in the venous blood line, but also in the dialysis fluid system, since the pressure fluctuations Propagate through the membrane and the dialysis fluid chamber into all parts of the dialysis device that are in fluid communication therewith.
  • the pressure pulse amplitude is preferably determined at a plurality of successive points in time in a predetermined time window and in each case compared with a threshold value. Arterial enema problems are concluded when the amplitude exceeds the threshold value at all successive times.
  • the length of the time window is preferably at least as large as the reciprocal of the rotational frequency of the blood pump. This ensures that at least one absolute pressure maximum or minimum is recorded per time window.
  • the suction of the arterial cannula can trigger an alarm and / or an intervention in the extracorporeal blood treatment can be carried out, for example the venous blood clamp can be closed.
  • the blood treatment device preferably has a computing unit for determining the amplitude of the periodic pressure fluctuations and an evaluation unit which compares the amplitude of the pressure fluctuations with a predetermined threshold value and, when the threshold value is exceeded, generates a control signal which, for example, can trigger an alarm or initiate an intervention in the blood treatment ,
  • FIG. 2 shows the venous pressure as a function of time before and after the arterial cannula is aspirated onto the inner wall of the vascular access
  • Fig. 3 is a simplified schematic representation of a second embodiment of the dialysis machine
  • Fig. 4 shows the dialysate pressure as a function of time before and after aspirating the arterial cannula.
  • FIG. 1 shows the dialysis device in a simplified schematic representation.
  • the dialysis device has a dialyzer 1, which is divided by a semipermeable membrane 2 into a blood chamber 3 and a dialysis fluid chamber 4.
  • a first section 7a of a venous blood line 7 leads from the outlet of the blood chamber 3 to the inlet of a drip chamber 8.
  • a second section 7b of the venous blood line 7 is connected to the outlet of the drip chamber 8.
  • the ends of the arterial and venous blood lines 5, 7 are connected to an arterial and venous cannula 9, 10 which are inserted into the arterial and venous part of the patient's fistula, not shown.
  • the dialysis apparatus has a measuring unit 11 for measuring the pressure in the venous blood line 7.
  • the measuring unit 11 can be a pressure sensor provided on the first section 7a of the arterial blood line.
  • a venous hose clamp 12, which can be actuated electromagnetically, is connected in the second section 7b of the arterial blood line 7.
  • the dialysis device further comprises a computing unit 13, an evaluation unit
  • the computing unit 13 is connected to the measuring unit 11 via a first data line 16, while the evaluation unit 14 is connected to the computing unit 13 and the alarm unit via a second data line 17
  • a control line 19 connects the alarm unit 15 to the electromagnetically operable hose clamp 12.
  • the computing unit 13 exchanges data with a storage unit 28 via a data line 27.
  • Computing, evaluation, storage and alarm unit can Be part of the microcomputer that is already present in the known dialysis machines.
  • the extracorporeal blood circuit of the dialysis device is designated with the reference number 25 and the dialysis fluid system with the reference number 26.
  • the extracorporeal blood circuit and the dialysis fluid circuit are exemplarily created with some components in the following. A multitude of embodiments are known to the person skilled in the art for the design of these devices.
  • Fresh dialysis fluid is provided in a dialysis fluid source 20.
  • a dialysis fluid supply line 21 leads from the dialysis fluid source 20 to the entrance of the dialysis fluid chamber 4 of the dialyzer 1, while a dialysis fluid discharge line 22 leads from the outlet of the dialysis fluid chamber to a drain 23.
  • a dialysis fluid pump 24 is connected downstream of the dialyzer 1 into the dialysis fluid discharge line 22.
  • the pressure in the venous blood line 7 is measured by means of the measuring unit 11.
  • Figure 2 shows the time course of the venous pressure P / mbar before and after suctioning the cannula.
  • the amplitude .DELTA.P of the periodic pressure fluctuations, which are attributable to the blood pump 6, increases by approximately 35% after suction and decreases by the same amount after the cannula is free again.
  • the detection of improper vascular access presupposes that the condition is fulfilled for N successive time windows that the in one Time window S measured difference from maximum and minimum pressure value ⁇ P exceeds a threshold value M:
  • the threshold M denotes the sensitivity of the protection system. In general, the larger M, the higher the threshold at which a machine alarm is triggered. The following relationship applies:
  • the parameter x specifies the percentage ⁇ P that must increase before a machine alarm is triggered.
  • the time window S for the calculation of ⁇ P has the size of the reciprocal value of the rotation frequency f of the blood pump:
  • the response time of the protection system x is given by:
  • the values N, S and x to be used for the evaluation are defined. These values can be stored in the storage unit 28 or can also be specified by the user.
  • the time window S can be calculated by the computing unit according to equation 3 from the rotational frequency of the blood pump 6 specified by the controller or the user of the dialysis machine.
  • the computing unit 13 determines the amplitude ⁇ P of the periodic pressure fluctuations in the time window S at N successive times. These values are stored in the storage unit 28.
  • the computing unit 13 calculates the threshold value M according to equation 2.
  • the evaluation unit 14 now checks whether the threshold value M is exceeded for the N successive measurements of ⁇ P. In the event that the threshold value M is exceeded, the evaluation unit 14 outputs a control signal to the alarm unit 15.
  • the alarm unit 15 then triggers an acoustic and / or visual alarm and closes the electromagnetically actuated valve 12 in the venous blood line.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the dialysis machine.
  • the dialysis device according to FIG. 3 differs from the device according to FIG. 1 only in that the measuring unit 11 'does not measure the pressure in the venous pressure line, but in the dialysis fluid system 26.
  • the corresponding parts of the dialysis devices according to Figures 1 and 3 are provided with the same reference numerals.
  • FIG. 4 shows the time course of the pressure on the dialysate side before and after suctioning the cannula. The pressure amplitude on the dialysate side also increases after the cannula is aspirated. The analysis of the pressure signal is therefore carried out in the dialysis device according to FIG. 3 in the same way as in the device according to FIG.

Abstract

Zur Detektion von arteriellen Einlaufproblemen während einer extrakorporalen Blutbehandlung wird die Amplitude der periodischen Schwankungen des Drucks, die auf die Umdrehungen der Blutpumpe (6) zurückzuführen sind, in der venösen Blutleitung (7) gemessen und mit einem Schwellenwert verglichen. Auf derartige Probleme wird bei Überschreiten des Schwellenwertes geschlossen. Bei einer Dialysevorrichtung, die über ein Dialysierflüssigkeitssystem verfügt, kann anstelle des Drucks in der venösen Blutleitung auch der Druck im Dialysierflüssigkeitssystem überwacht werden. Von Vorteil ist, dass eine Überwachung des Drucks in der arteriellen Blutleitung (5) nicht erforderlich ist, so dass sich der Aufbau der Dialysevorrichtung vereinfacht.

Description

Verfahren zur Detektion arterieller Einlaufprobleme während einer extrakorporalen Blutbehandlung und extrakorporale Blutbehandlungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion arterieller Einlaufprobleme während einer extrakorporalen Blutbehandlung, beispielsweise einer Dialysebehandlung, bei der Blut des Patienten aus dem Gefäßzugang über die arterielle Kanüle und eine arterielle Blutleitung mittels einer Blutpumpe in eine Blutbehandlungseinheit gefördert wird und aus der Blutbehandlungseinheit über eine venöse Blutleitung und eine venöse Kanüle zurück in den Gefäßzugang geführt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Blutbehandlungsvorrichtung, beispielsweise eine Dialysevorrichtung, zur Durchführung dieses Verfahrens.
Zur Überwachung arterieller Einlaufprobleme wird bei den bekannten Dialysevorrichtungen der Druck in der arteriellen Blutleitung des extrakorporalen Kreislaufs gemessen. Für den Fall, daß am Gefäßzugang Probleme auftreten, beispielsweise durch Ansaugen der Kanüle an der Innenwand des Gefäßzugangs, sinkt der arterielle Druck unter einen vorgegebenen Schwellenwert. Das Dialysegerät stoppt daraufhin die Blutpumpe, um einer Schädigung des Gefäßzugangs vorzubeugen. Zusätzlich wird die venöse Klemme geschlossen, sowie ein akustisches und optisches Warnsignal ausgelöst.
Eine weitere Funktion der arteriellen Druckmessung ist die Überwachung der Konnektion von Kanüle und Gefäßzugang. Falls sich der Anschluß zwischen Patient und Maschine an der arteriellen Verbindung löst, spricht das druckbasierende maschinenseitige Schutzsystem innerhalb von einigen Sekunden an.
Die bekannten Dialysevorrichtungen verfügen im allgemeinen über Drucksensoren, sowohl in der arteriellen als auch der venösen Blutleitung. Aber auch im Dialysierflussigkeitssystem sind im allgemeinen Drucksensoren vorgesehen. Insofern kann ein auf der arteriellen Druckmessung basierendes Schutzsystem ohne größeren Aufwand in die bekannten Dialysevorrichtungen implementiert werden.
Der arterielle Drucksensor der bekannten Hämodialysevorrichtungen ist über eine Druckleitung an die arterielle Blutleitung angeschlossen. Nachteilig ist, daß die arterielle Druckmessung einen Blut-Luft-Kontakt in der Druckleitung zur Folge hat. Auch besteht die Gefahr des Lufteintritts in den extrakorporalen Kreislauf bei fehlerhafter Verbindung von Druckleitung und Drucksensor.
Der Aufbau der Dialysevorrichtung ließe sich dadurch vereinfachen, daß auf die arterielle Druckmessung verzichtet wird. Dies hätte aber zur Folge, daß eine Überwachung des Gefäßzugangs nach den bekannten Verfahren nicht mehr möglich wäre.
Die DE-A-199 01 078 beschreibt ein Verfahren zur Früherkennung von Stenosen während einer extrakorporalen Blutbehandlung. Zur Erkennung einer Stenose wird vorgeschlagen, die Amplitude der auf den Pulsschlag zurückzuführenden Druckschwankungen im extrakorporalen Kreislauf zu überwachen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Detektion arterieller Einlaufprobleme während einer extrakorporalen Blutbehandlung anzugeben, das von einer arteriellen Druckmessung keinen Gebrauch macht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, eine Blutbehandlungsvorrichtung zu schaffen, die eine Detektion arterieller Einlaufprobleme erlaubt, aber von einer arteriellen Druckmessung keinen Gebrauch macht.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 2 bzw. 6 und 7. Unter arteriellen Einlaufproblemen werden Beeinträchtigungen der Blutleitung stromauf der Blutpumpe im extrakorporalen Kreislauf verstanden. Im besonderen betrifft die Erfindung die Detektion von Okklusionen wie sie beispielsweise durch Ansaugen der arteriellen Kanüle oder durch Abknicken der schlauchartigen Blutleitung hervorgerufen werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Detektion arterieller Einlaufprobleme auf der Grundlage einer venösen und/oder dialysatseitigen Druckmessung. Aus der Analyse der Amplitudenvariationen der Drucksignale wird auf arterielle Einlaufprobleme wie das Ansaugen der arteriellen Kanüle oder ein Abknicken der arteriellen Blutleitung geschlossen.
In experimentellen Untersuchungen hat sich gezeigt, daß sich bei derartigen, den Blutfluß stromauf der Blutpumpe beeinträchtigenden Zuständen die Amplitude der periodischen Schwankungen des Drucks in der venösen Blutleitung, die auf die peristaltische Blutpumpe in der arteriellen Blutleitung zurückzuführen sind, deutlich zunimmt. Bei Verwendung von Schlauchrollenpumpen ist die durch die Rotorumdrehung erzeugte venöse Druckpulsamplitude umgekehrt proportional zur Füllung des Pumpschlauchsegments. Die Füllung des Pumpschlauchsegments ist wiederum abhängig vom arteriellen Druck im extrakorporalen Kreislauf. Bei niedrigem arteriellem Druck kollabiert das Pumpschlauchsegment teilweise, wodurch der effektiv geförderte Blutfluss sinkt.
Die Erhöhung der Druckpulsamplitude flussabwärts der Blutpumpe resultiert aus einem partiellen Kollaps des Pumpschlauchsegments bei niedrigen arteriellen Drucken. Das unter negativem Druck stehende, teilkollabierte Schlauchsegment füllt sich im Moment des Öffhens der okkludierenden Pumpenrolle schlagartig auf. Hierdurch wird der venöse Druck flussabwärts der Blutpumpe kurzf istig erniedrigt, die Druckpulsamplitude nimmt daher zu.
Da ein arterieller Drucksensor zusammen mit einer Druckleitung nicht erforderlich ist, können sowohl die Blutbehandlungseinheit als auch das Schlauchsystem besonders kostengünstig gefertigt werden. Darüber hinaus ergeben sich beim Auf- bzw. Abrüsten der Blutbehandlungsvorrichtung Handlingsvorteile. Ein Blut-Luft-Kontakt als Folge der arteriellen Druckmessung ist nicht gegeben. Auch besteht nicht die Gefahr eines Lufteintritts in den extrakorporalen Kreislauf aufgrund einer fehlerhaften Konnektion von arteriellem Drucksensor und Druckleitung. Da die venöse Druckmessung bei den bekannten Dialysevorrichtungen bereits technisch realisiert ist, ist lediglich die Implementierung eines zusätzlichen Auswertealgorithmus sowie eine Modifikation in der Maschinensteuerung notwendig. Das Eindringen von Luft durch ein Lösen des Anschlusses zwischen Patient und Maschine kann in diesem Fall durch den ohnehin vorhandenen Luftdetektor in der venösen Blutleitung erkannt werden. Selbst wenn ein arterieller Drucksensor vorhanden ist, kann die Erfindung vorteilhaft eingesetzt werden, um die Sicherheit während einer extrakorporalen Behandlung zu erhöhen.
Unter einer Blutbehandlungseinheit wird eine Einrichtung verstanden, in der das Blut bestimmten Einwirkungen unterliegt, beispielsweise Hämodialysatoren, Hämofilter, Hämodiafilter, Plasmafilter oder Hämoadsorber. Bei einer Dialysevorrichtung, die über einen Dialysator als Blutbehandlungseinrichtung verfügt, der durch eine semipermeable Membran in eine Blut- und Dialysierflüssigkeitskammer unterteilt ist, können die periodischen Schwankungen des Drucks nicht nur in der venösen Blutleitung, sondern auch im Dialysierflussigkeitssystem gemessen werden, da sich die Druckschwankungen über die Membran und die Dialysierflüssigkeitskammer in alle damit in Fluidverbindung stehenden Teile der Dialysevorrichtung fortpflanzen.
Zur Reduzierung der Störanfälligkeit bei einmalig auftretenden Amplitudenschwankungen wird die Druckpulsamplitude vorzugsweise zu mehreren aufeinanderfolgenden Zeitpunkten in einem vorgegebenen Zeitfenster ermittelt und jeweils mit einem Schwellenwert verglichen. Auf arterielle Einlaufprobleme wird dann geschlossen, wenn die Amplitude zu allen aufeinanderfolgenden Zeitpunkten den Schwellenwert überschreitet. Die Länge des Zeitfensters ist vorzugsweise mindestens so groß wie der Reziprokwert der Umdrehungsfrequenz der Blutpumpe. Dadurch ist gewährleistet, daß mindestens ein absolutes Druckmaximum bzw. -minimum pro Zeitfenster erfaßt wird.
Bei der Detektion z. B. des Ansaugens der arteriellen Kanüle kann Alarm ausgelöst und/oder ein Eingriff in die extrakorporale Blutbehandlung vorgenommen werden, beispielsweise die venöse Blutklemme geschlossen werden.
Die Blutbehandlungsvorrichtung verfügt vorzugsweise über eine Recheneinheit zum Bestimmen der Amplitude der periodischen Druckschwankungen und eine Auswerteinheit, die die Amplitude der Druckschwankungen mit einem vorgegebenen Schwellenwert vergleicht und bei Überschreiten des Schwellenwerts ein Steuersignal erzeugt, das beispielsweise einen Alarm auslösen oder einen Eingriff in die Blutbehandlung einleiten kann.
Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Dialysevorrichtung,
Fig. 2 den venösen Druck als Funktion der Zeit vor und nach dem Ansaugen der arteriellen Kanüle an die Innenwand des Gefäßzugangs,
Fig. 3 eine vereinfachte schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Dialysevorrichtung, und Fig. 4 den Dialysatdruck als Funktion der Zeit vor und nach dem Ansaugen der arteriellen Kanüle.
Figur 1 zeigt die Dialysevorrichtung in vereinfachter schematischer Darstellung. Die Dialysevorrichtung weist einen Dialysator 1 auf, der durch eine semipermeable Membran 2 in eine Blutkammer 3 und eine Dialysierflüssigkeitskammer 4 unterteilt ist. An dem Einlaß der Blutkammer 3 ist eine arterielle Blutleitung 5 angeschlossen, in die eine okkludierende Blutpumpe 6, beispielsweise eine Rollenpumpe, geschaltet ist. Von dem Auslaß der Blutkammer 3 führt ein erster Abschnitt 7a einer venösen Blutleitung 7 zu dem Einlaß einer Tropfkammer 8. An dem Auslaß der Tropfkammer 8 ist ein zweiter Abschnitt 7b der venösen Blutleitung 7 angeschlossen. Die Enden der arteriellen und venösen Blutleitung 5, 7 sind mit einer arteriellen bzw. venösen Kanüle 9, 10 verbunden, die in den arteriellen bzw. venösen Teil der nicht dargestellten Fistel des Patienten gestochen werden.
Zum Messen des Drucks in der venösen Blutleitung 7 verfügt die Dialysevorrichtung über eine Messeinheit 11. Die Meßeinheit 11 kann ein an dem ersten Abschnitt 7a der arteriellen Blutleitung vorgesehener Drucksensor sein. In den zweiten Abschnitt 7b der arteriellen Blutleitung 7 ist eine venöse Schlauchklemme 12 geschaltet, die elektromagnetisch betätigbar ist.
Die Dialysevorrichtung umfaßt ferner eine Recheneinheit 13, eine Auswerteinheit
14 und eine Alarmeinheit 15. Die Recheneinheit 13 ist über eine erste Datenleitung 16 mit der Meßeinheit 11 verbunden, während die Auswerteinlieit 14 über eine zweite Datenleitung 17 mit der Recheneinheit 13 und die Alarmeinheit
15 über eine dritte Datenleitung 18 mit der Auswerteinlieit 14 verbunden ist. Eine Steuerleitung 19 verbindet die Alarmeinheit 15 mit der elektromagnetisch betätigbaren Schlauchklemme 12.
Die Recheneinheit 13 tauscht über eine Datenleitung 27 Daten mit einer Speichereinheit 28 aus. Rechen-, Auswert, Speicher- und Alarmeinheit können Bestandteil des Mikrocomputers sein, der in den bekannten Dialysevorrichtungen ohnehin vorhanden ist.
In Figur 1 ist der extrakorporale Blutkreislauf der Dialysevorrichtung mit dem Bezugszeichen 25 und das Dialysierflussigkeitssystem mit dem Bezugszeichen 26 bezeichnet. Der extrakorporale Blutkreislaufund der Dialysierflüssigkeitskreislaufs wird im folgenden exemplarisch mit einigen Komponenten eschaffen. Dem Fachmann sind zur Gestaltung dieser Vorrichtungen eine Vielzahl von Ausführungsformen bekannt.
In einer Dialysierflüssigkeitsquelle 20 wird frische Dialysierflüssigkeit bereitgestellt. Von der Dialysierflüssigkeitsquelle 20 führt eine Dialysierflüssigkeitszuleirung 21 zu dem Eingang der Dialysierflüssigkeitskammer 4 des Dialysators 1, während eine Dialysierflüssigkeitsabführleitung 22 von dem Ausgang der Dialysierflüssigkeitskammer zu einem Abfluß 23 führt. Eine Dialysierflüssigkeitspumpe 24 ist stromab des Dialysators 1 in die Dialysierflüssigkeitsabführleitung 22 geschaltet.
Nachfolgend wird das Verfahren zur Detektion des Ansaugens der arteriellen Kanüle 9 im einzelnen beschrieben, nach dem die Dialysevorrichtung arbeitet.
Während der extrakorpolaren Blutbehandlung wird der Druck in der venösen Blutleitung 7 mittels der Meßeinheit 11 gemessen.
Figur 2 zeigt den zeitlichen Lauf des venösen Drucks P/mbar vor und nach dem Ansaugen der Kanüle. Die Amplitude ΔP der periodischen Druckschwankungen, die auf die Blutpumpe 6 zurückzuführen sind, steigt nach dem Ansaugen um circa 35 % an und fällt um den gleichen Betrag ab, nachdem die Kanüle wieder frei ist.
Die Erkennung eines nicht ordnungsgemäßen Gefäßzugangs setzt voraus, daß für N aufeinanderfolgende Zeitfenster die Bedingung erfüllt ist, daß die in einem Zeitfenster S gemessene Differenz aus maximalem und minimalem Druckwert ΔP einen Schwellenwert M überschreitet:
ΔP(S) = PMaxlmum (S) - PMinimum (S) > M (Gleichung 1)
Durch die Auswertung von N aufeinanderfolgenden Datensätzen wird die Störanfälligkeit des Schutzsystems bei einmalig auftretenden Amplitudenschwankungen reduziert. Der Schwellenwert M kennzeichnet die Empfindlichkeit des Schutzsystems. Generell gilt: Je größer M, desto höher liegt die Schwelle, bei welcher ein Maschinenalarm ausgelöst wird. Es gilt folgender Zusammenhang :
M = ΔP • ( 1 +X/100 ) (Gleichung 2)
Hierbei gibt der Parameter x an, um wieviel Prozent ΔP zunehmen muß, bevor ein Maschinenalarm ausgelöst wird. Das Zeitfenster S für die Berechnung von ΔP hat die Größe des reziproken Wertes der Umdrehungsfrequenz f der Blutpumpe:
S = 1/f (Gleichung 3)
Hierdurch ist gewährleistet, daß mindestens ein absolutes Druckmaximum bzw. Druckminimum pro Zeitfenster erfaßt wird. Die Ansprechzeit des Schutzsystems x ist gegeben durch:
τ = N - S (Gleichung 4)
Es sei angenommen, daß die Umdrehungsfrequenz der Blutpumpe ca. 0,8 s"1 beträgt. Folglich ergibt sich laut Gleichung 3 ein für die Auswertung des Maximal- bzw. Minimaldrucks notwendiges Zeitfenster S von ca. 1,25 s. Innerhalb von 1,25 s beträgt ΔP(S) vor dem Festsaugen der Kanüle ca. 66 mbar (Fig.2). Zur Reduktion der Störanfälligkeit wählt man =2 und x=20%, d.h. für 2 aufeinanderfolgende Werte darf ΔP(S) maximal um 20 % zunehmen. Nach Gleichung 2 ergibt sich für M ein Wert von 79,2 mbar (Fig. 2). Nach dem Ansaugen der Kanüle erhöht sich ΔP auf ca. 92 mbar. Daraus folgt, daß das Schutzsystem nach τ=2,5s Maschinenalarm auslöst.
Zunächst werden die für die Auswertung heranzuziehenden Werte N, S und x festgelegt. Diese Werte können in der Speichereinheit 28 abgelegt sein oder auch vom Benutzer vorgegeben werden. Das Zeitfenster S kann von der Recheneinheit nach Gleichung 3 aus der von der Steuerung oder dem Benutzer der die Dialysevorrichtung vorgegebenen Umdrehungsfrequenz der Blutpumpe 6 berechnet werden.
Während der extrakorporalen Blutbehandlung ermittelt die Recheneinheit 13 zu N aufeinanderfolgenden Zeitpunkten die Amplitude ΔP der periodischen Druckschwankungen in dem Zeitfenster S. Diese Werte werden in der Speichereinheit 28 gespeichert. Den Schwellenwert M berechnet die Recheneinheit 13 nach Gleichung 2. Die Auswerteinheit 14 überprüft nun, ob für die N aufeinanderfolgenden Messungen von ΔP der Schwellenwert M überschritten wird. Für den Fall, daß der Schwellwert M überschritten wird, gibt die Auswerteinheit 14 ein Steuersignal an die Alarmeinheit 15 ab. Die Alarmeinheit 15 löst dann einen akustischen und/oder optischen Alarm aus und schließt das elektromagnetisch betätigbare Ventil 12 in der venösen Blutleitung.
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Dialysevorrichtung. Die Dialysevorrichtung gemäß Figur 3 unterscheidet sich von der Vorrichtung gemäß Figur 1 nur dadurch, daß die Meßeinheit 11 ' nicht den Druck in der venösen Druckleitung, sondern im Dialysierflussigkeitssystem 26 mißt. Die Meßeinheit 11 ' kann beispielsweise ein an der Dialysierflüssigkeitsabführleitung 22 vorgesehener Drucksensor sein. Die einander entsprechenden Teile der Dialysevorrichtungen gemäß der Figuren 1 und 3 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Figur 4 zeigt den zeitlichen Verlauf des dialysatseitigen Drucks vor und nach dem Ansaugen der Kanüle. Auch die dialysatseitige Druckamplitude nimmt nach dem Ansaugen der Kanüle zu. Die Analyse des Drucksignals erfolgt daher bei der Dialysevomchtung nach Figur 3 entsprechend wie bei der Vorrichtung nach Figur 1.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Detektion arterieller Einlaufprobleme während einer extrakorpolaren Blutbehandlung, bei der Blut des Patienten aus dem Gefäßzugang über die arterielle Kanüle und eine arterielle Blutleitung mittels einer Blutpumpe in eine Blutbehandlungseinheit gefördert wird und aus der Blutbehandlungseinheit über eine venöse Blutleitung und eine venöse Kanüle zurück in den Gefäßzugang geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der periodischen Schwankungen des Drucks ΔP in der venösen Blutleitung gemessen und mit einem Schwellenwert verglichen wird, wobei bei Überschreiten des Schwellenwertes M auf arterielle Einlaufprobleme geschlossen wird.
2. Verfahren zur Detektion arterieller Einlaufprobleme während einer extrakorporalen Dialysebehandlung, bei der Blut des Patienten aus dem Gefäßzugang über die arterielle Kanüle und eine arterielle Blutleitung mittels einer Blutpumpe in die Blutkammer einer durch eine semipermeable Membran in die Blutkammer und eine Dialysierflüssigkeitskammer unterteilten Dialysators gefördert wird, wobei die Dialysierflüssigkeitskammer Teil eines Dialysierflüssigkeitssystems ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der periodischen Schwankungen des Drucks ΔP im Dialysierflussigkeitssystem gemessen und mit einem Schwellenwert M verglichen wird, wobei bei Überschreiten des Schwellenwertes auf arterielle Einlaufprobleme geschlossen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der periodischen Druckschwankungen ΔP während N aufeinanderfolgender Zeitfenster S bestimmt und jeweils mit dem Schwellenwert M verglichen wird, und auf arterielle Einlaufprobleme dann geschlossen wird, wenn die Amplituden in den N aufeinanderfolgenden Zeitfenstern den Schwellenwert überschreiten.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Zeitfensters S der Reziprokwert der Umdrehungsfrequenz f der Blutpumpe ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeiclinet, daß bei arteriellen Einlaufproblemen ein Alarm ausgelöst und/oder ein Eingriff in die extrakorporale Blutbehandlung vorgenommen wird.
6. Blutbehandlungsvorrichtung mit
einer arteriellen Kanüle (9), die über eine arterielle Blutleitung (5), in die eine Blutpumpe (6) geschaltet ist, mit dem Eingang einer Blutbehandlungseinheit (1) verbunden ist,
einer venösen Kanüle (10), die über eine venöse Blutleitung (7) mit dem Ausgang der Blutbehandlungseinheit verbunden ist,
einer Meßeinheit (10) zum Messen des Drucks in der arteriellen Blutleitung,
einer Recheneinheit (13) zum Bestimmen der Amplitude der periodischen Drackschwankungen ΔP in der arteriellen Blutleitung, und
einer Auswerteinheit (14), die die Amplitude der Druckschwankungen mit einem Schwellenwert M vergleicht und bei Überschreiten des Schwellenwertes ein Steuersignal erzeugt.
7. Dialysevorrichtung mit einer arteriellen Kanüle (9), die über eine arterielle Blutleitung (5), in die eine Blutpumpe (6) geschaltet ist, mit dem Eingang einer Blutkammer (3) einer durch eine semipermeable Membran (2) in die Blutkammer und eine Dialysierflüssigkeitskammer (4) unterteilten Dialysators (1) verbunden ist,
einer venösen Kanüle (10), die über eine venöse Blutleitung (5) mit dem Ausgang der Blutkammer verbunden ist, wobei die Dialysierflüssigkeitskammer Teil eines Dialysierflüssigkeitsystems (26) ist,
einer Meßeinheit (11 ') zum Messen des Drucks in dem Dialysierflüssigkeitsystem,
einer Recheneinheit (13) zum Bestimmen der Amplitude der periodischen Druckschwankungen ΔP im Dialysierflussigkeitssystem, und
einer Auswerteinheit (14), die die Amplitude der Druckschwankungen mit einem Schwellenwert M vergleicht und bei Überschreiten des Schwellenwertes ein Steuersignal erzeugt.
8. Blutbehandlungs orrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteinheit (14) ein Steuersignal erzeugt, wenn die Amplitude der Druckschwankungen ΔP in N aufeinanderfolgenden Zeitfenstern S den Schwellenwert M überschreitet.
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