WO2003037402A2

WO2003037402A2 - Extrakorporale einrichtung zur behandlung von humanblut

Info

Publication number: WO2003037402A2
Application number: PCT/AT2002/000305
Authority: WO
Inventors: Daniel Schneditz
Original assignee: Daniel Schneditz
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2002-10-30
Publication date: 2003-05-08
Also published as: AT411221B; ATA17242001A; WO2003037402A3; AU2002340619A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung ermöglicht also einen verbesserten Einsatz von extrakorporalen Blutbehandlungs-Systemen durch Vermeidung und frühzeitiges Erkennen von kreislaufbedingten Komplikationen. Im speziellen Fall bezieht sich die Erfindung auf eine neue Vorrichtung, welche zum ersten Mal eine rasche Verschiebung von Blutvolumen zwischen intra- und extrakorporalem Kreislauf in der Grössenordnung von bis maximal etwa 10 % des gesamten Blutvolumens und die vorübergehende Speicherung des verschobenen Volumens in dem dafür vorgesehenen Volumen-veränderlichen extrakorporalen Blutvolumen-Ausgleichsbehälter ermöglicht. Der Zustand des Kreislaufsystems lässt sich mittels der vorgesehenen Sensoren aus Bluteigenschaften und/oder Kreislaufgrössen ermitteln, welche dann zur Steuerung der Volumenbilanz und der Blutdruckstabilität im Zuge der weiteren Behandlung des Blutes dienen. Die durch Einsatz der neuen Einrichtung zur Blutbehandlung erzielte Kreislaufstabilität ist imstande, bisher schwer beherrschbare, behandlungsbedingte Störungen zu vermeiden oder zumindest wesentlich zu verringern und ermöglicht so eine vergleichsweise wesentlich verbesserte und schonende Behandlung mit extrakorporalen Blutbehandlungseinrichtungen.

Description

Extrakorporale Einrichtung zur Behandlung von Humanblut

Hintergrund und Stand der Technik

Zur Einleitung auf den medizinischen und medizin-technologischen Hintergrund und den Stand der Forschung auf dem Gebiet der extrakorporalen Blutbehandlungs-Systeme eingehend, ist Folgendes auszuführen:

Zu den Komplikationen bei der Behandlung mit der künstlichen Niere, bei der auch große

Mengen an Flüssigkeit durch Ultrafiltration von Blut aus dem Körper entfernt werden müssen, zählt die Instabilität des Kreislaufsystems, insbesondere ein plötzlicher

Blutdruckabfall [1]. Blutdruckabfälle sind ist in erster Linie auf die Abnahme des

Blutvolumens zurückzuführen und treten in ca. 20 % der Behandlungen mit der künstlichen Niere auf. Ein Blutdruckabfall erfordert sofortiges Eingreifen in die

Behandlung, z.B. durch eine Reduktion der Ultrafiltrationsrate (UFR) oder die Gabe eines Volumenersatzes. Der Zwischenfall führt meist zu einer Verzögerung oder gar zur vollständigen Unterbrechung der Behandlung. Der Zwischenfall stellt ein akutes

Risiko für den Patienten dar.

Es sind verschiedene Ansätze zur Erkennung und Vermeidung eines

Blutdruckabfalles bekannt. Einige Verfahren beruhen auf der Messung des Blutdruckes und/oder der Herzfrequenz während der Hämodialyse [2, 3]. Andere Verfahren stützen sich auf die Messung relativer Blutvolumenänderungen [4, 5, 6], wobei entweder gewisse

Zielwerte erreicht oder gewisse Grenzwerte nicht unterschritten werden sollen. Die

Bestimmung dieser Ziel- bzw. Grenzwerte erfolgt empirisch aus vorausgegangenen

Behandlungen. Gemeinsam ist diesen Verfahren, dass ein bevorstehender Blutdruckabfall nur in

Einzelfällen und bestenfalls nur kurz vor dem eigentlichen Ereignis erkannt wird. Es bleibt somit oft nicht genügend Zeit für Gegenmaßnahmen, und eine vorausplanende Behandlung ist daher nur beschränkt möglich. Ein Verfahren zur Prognose des Blutdruckverhaltens für die weitere Ultrafiltrationsbehandlung ist nicht bekannt. Bekannte Verfahren zur Untersuchung der Kreislaufregulation unter

Volumenbelastung beruhen auf einer raschen Blutvolumenverschiebung im Kreislaufsystem des Patienten, wie z.B. bei der Lageänderung mittels Kipptisch [7], bei der gezielten

Unterdruckeinwirkung auf Beine und Unterkörper (Iower body negative pressure) [8], oder bei der Anwendung von Druckmanschetten am Oberschenkel [9, 10]. Diese Maßnahmen bewirken die Verlagerung eines Teils des Blutvolumens vom Herzen in die Peripherie des

Kreislaufs und ein vorübergehendes Volumendefizit in zentralen Kreislaufbereichen. Der

Kreislauf reagiert auf diese Verlagerung über eine Abnahme des Schlagvolumens und des

Herzminutenvolumens mit einer kompensatorischen Antwort, z.B. mit einem Anstieg der Herzfrequenz und des peripheren Widerstands.

Die bekannten Verfahren sind in jenen Bereichen, wo die Kenntnis der Blutdruckregulation und der autonomen Kompensationsfähigkeit akut entscheidend ist, wie z.B. bei der Behandlung mit extrakorporalen Systemen während der Hämodialyse, bei der extrakorporalen Leberersatztherapie oder bei der Herz-Lungenmaschine nur begrenzt einsetzbar. Es stellt sich daher die Frage, ob der extrakorporale Kreislauf analog zu den bekannten Verfahren als peripheres Reservoir für eine vorübergehende Verlagerung von ca. 500 ml Blut für die Analyse der Blutdruckregulation genützt werden kann.

Bei Verfahren der Nierenersatztherapie stellt der extrakorporale Kreislauf ein peripheres Blutkompartment mit einem Fassungsvermögen von ca. 300 ml Blut dar. Dieses Volumen unterliegt üblicherweise nur geringen Schwankungen. Die größte Volumenverlagerung tritt beim Befüllen zu Beginn der Behandlung und beim Entleeren am Ende der Behandlung auf. Während der Behandlung selbst werden die Volumenänderungen möglichst klein gehalten. Kleine Schwankungen werden hervorgerufen durch die Wirkung der pulsatilen extrakorporalen Pumpe, durch die Dehnbarkeit der Leitungen und durch die Kompression verfahrensbedingter Luftpolster in Tropfkammern und Blasenfängern infolge von Druckschwankungen im extrakorporalen System. Eine Absenkung oder Anhebung des Flüssigkeitspegels in Tropfkammern und Blasenfängern bewirkt eine hämodynamisch unwesentliche Blutvolumenänderung in der Größenordnung von einigen Prozent des gesamten extrakorporalen Füllvolumens [11 , 12, 13, 14].

Bei einer speziellen Ausführung der Hämodialyse, der sogenannten „single-needle"- Dialyse, die aufeinanderfolgende Füll- und Entleerungszyklen des extrakorporalen Systems benötigt sind die Blutvolumenänderungen im extrakorporalen System allerdings beträchtlich. Während des Füllzyklus wird Blutvolumen vorübergehend in extrakorporalen Vorratsbehältern gespeichert und nach der Behandlung im Filter bzw. Dialysator im Entleerungszyklus in den Patienten zurückgeführt [12, 14]. Bei einem Blutfluss von z.B. 400 ml/min, einer Periodendauer von 0.5 Minuten und bei gleichmäßig verteilter Füll- und Entleerungsdauer variiert das extrakorporale Blutvolumen daher um ca. 100 ml. Da jedoch der mittlere Blutfluss über den gesamten Zyklus in diesem Fall auch nur 200 mL/min beträgt, ist die Effizienz der Behandlung auch nur halb so groß wie bei einer Doppelnadel-Dialyse mit 400 mL/min Blutfluss. Aus diesem Grund kommt die „single-needle"-Dialyse nur mehr vereinzelt zum Einsatz, und zwar wenn am Patienten nur ein einfacher Gefäßzugang möglich ist. Die fortlaufende Blutreinigung mit der „single-needle"-Dialyse ist unmittelbar an die zyklische Befüllung und Entleerung des Vorratsbehälters gebunden. Eine Unterbrechung des Füll- oder Entleerungsvorganges unterbricht notwendigerweise auch die Blutreinigung.

Für die Funktion eines unabhängig von der Funktion der Nierenersatztherapie befüll- und entleerbaren peripheren Behälters kommen daher weder die bekannten Tropfkammern heutiger Schlauchsysteme noch die Puffergefäße der "single-needle"-Dialyse in Betracht. Die Verlagerung von Blutvolumen bewirkt neben den bekannten Änderungen im

Blutdruck und in der Pulsfrequenz charakteristische Flüssigkeitsverschiebungen innerhalb des Körpers [15, 16, 17]. Die Flüssigkeitsverschiebungen erfolgen dabei sowohl zwischen Kapazitätsgefäßen unterschiedlicher Dehnbarkeit innerhalb des Blutkreislaufes, als auch zwischen dem Gewebe und dem Blutkreislauf in der MikroZirkulation. Der Entzug von Blutvolumen aus dem Patienten Kreislauf bewirkt ähnlich wie bei einem Blutverlust (Hämorrhagie) eine mehr oder minder starke Verdünnung der Blutbestandteile (Hämodilution), die über eine Abnahme der Konzentration der roten Blutkörperchen oder der Plasmaproteine mit einem der bekannten Verfahren messbar ist [18, 19, 20]. Größe und Zeitverlauf der Konzentrationsänderungen sind sowohl vom Ausmaß des Blutverlustes als auch vom Volumen- und Kreislaufzustand des Patienten abhängig.

Verschiedene Verfahren beschreiben die technischen Voraussetzungen zur Messung ausgewählter hämodynamischer Variablen sowie die Durchführung dieser Messungen [5, 21]. Die Messungen erfolgen jedoch ohne Kenntnis des Füllungszustands des Kreislaufsystems ist sind ohne Bezug zu einer kontrollierten Änderung dieses Füllungszustands die für die Beurteilung des Kompensationsverhaltens nötig wäre. Diesen Messungen geben daher nur ein momentanes Bild des Kreislaufzustandes wieder und die Frage nach der Kompensationsfähigkeit bei Änderung des Füllungszustandes bleibt offen.

Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung sieht ihre wichtigste Aufgabe darin, eine Einrichtung für eine außerhalb des Körpers einer Person stattfindende, extrakorporale Blutbehandlung zu schaffen, welche es während einer laufenden Blutbehandlung ermöglicht, rechtzeitig vor Auftreten einer Kreislaufkrise die vom Blutvolumen abhängige Kompensationsfähigkeit des Kreislaufs der Person zu ermitteln und durch eine darauf abgestimmte Steuerung für eine Stabilhaltung des Kreislaufes während der Behandlung des Blutes zu sorgen. Es wurde gefunden, dass die Kompensationsfähigkeit des Kreislaufs durch eine gezielte und reversible Verschiebung eines Teils des Blutvolumens zwischen dem Patientenkreislauf und dem Extrakorporalkreislauf beeinflusst werden kann und dass unter Nutzung dieses Faktums eine Messung dieser Kompensationsfähigkeit erfolgen kann, welche als Grundlage für die neue Einrichtung und deren Funktion heranziehbar ist.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine neue extrakorporale Einrichtung für die Behandlung von Humanblut, deren wesentliche Merkmale darin bestehen, - dass diese - insbesondere zur Vermeidung einer möglichen Kreislaufkrise des Patienten während der Blutbehandlung - mindestens einen mit dem extrakorporalen Kreislauf- Leitungssystem in hydraulischer Verbindung stehenden Blutvolumen-Ausgleichsbehälter, mit mindestens einer, bevorzugt unabhängig von der Funktion der Blutbehandlungs- Apparatur mittels eines - durch eine Steuereinheit regelbaren - Antriebs befüll- oder entleerbaren, für den Entzug eines bemessenen Blutvolumens aus dem Patientenkreislauf in das extrakorporale Blutkreislauf-Leitungssystem und/oder für den Eintrag eines bemessenen Blutvolumens aus dem extrakorporalen Leitungssystem in den Patientenkreislauf vorgesehenen, innenvolumen-veränderlichen Blutvolumen-

Ausgleichskammer, sowie weiters mindestens einen am Patienten anordenbaren und/oder mindestens einen am bzw. im extrakorporalen Leitungs-System angeordneten Sensor zur Messung der Kreislaufreaktion des Patienten und/oder zur Ermittlung bzw. Messung physikalisch-chemischer Eigenschaften des die extrakorporale Einrichtung durchströmenden Blutes aufweist, von welchem aus die Sensor-Messdaten an eine dieselben in Steuersignale für den Antrieb der Ausgleichskammer des Ausgleichsbehälters umwandelnde, mit dem genannten Sensor datenfluss-verbundene Sensor-Messdaten- Auswerte- und Steuereinheit abgebbar sind.

Im Zuge der Arbeiten an der Erfindung hat sich gezeigt, dass zwei Arten der Positionierung des Blutvolumen-Ausgleichsbehälters besonders zu bevorzugen sind:

Demgemäß kann in einer ersten Ausführungsform gemäß A n s p r u c h 2 eine Anordnung des Ausgleichsbehälters in einer von dem blutdurchströmten, extrakorporalen Leitungssystem abzweigenden Zweigleitung gemäß Anspruch 2 günstig sein.

In der zweiten Ausführungs-Variante gemäß A n s p r u c h 3 kann eine Anordnung des Blutvolumen-Ausgleichsbehälters direkt im extrakorporalen Leitungssystem selbst von Vorteil sein.

Ein gewisser Unterschied zwischen diesen beiden Varianten besteht darin, dass bei Anordnung des Ausgleichsbehälters direkt im extrakorporalen Blutstrom bei geeigneter Führung der Zu- und Abflüsse eine wesentlich geringere Sedimentation der Blutbestandteile erzielt werden kann, da immer eine Strömungsbewegung herrscht.

Im Fall der Anordnung des Ausgleichsbehälters direkt im extrakorporalen Kreislauf- Leitungssystem hat sich - siehe dazu den A n s p r u c h 4 - dessen Anordnung im venösen Segment des Blutkreislauf-Leitungssystems besonders bewährt.

Es hat sich weiters gezeigt, dass es zu bevorzugen ist, wenn zumindest ein dem extrakorporalen System zugeordneter Sensor der neuen Einrichtung zur Messung einer Blut- und/oder Kreislaufeigenschaft - wie gemäß A n s p r u c h 5 vorgesehen - im arteriellen

Segment des extrakorporalen Leitungssystems angeordnet ist, also dort, wo das Blut direkt aus dem Patientenkreislauf kommt und nicht schon vorher behandelt worden ist.

Was den soeben erwähnten Sensor zur Erfassung der Blut- und/oder Kreislaufeigenschaften betrifft, so sind hier außer technischen praktisch keine sonstigen

Grenzen gesetzt: Dem A n s p r u c h 6 sind die zur Erfassung der Bluteigenschaften und von deren Änderungen im allgemeinen am häufigsten eingesetzten Messprinzipien zu entnehmen. Allgemein ist festzuhalten, dass Sensoren und Messmethoden, bei denen es zu keinem materiellen Direktkontakt zwischen dem Blut und dem Sensor kommt, im Rahmen der Erfindung besonders bevorzugt sind.

Um z.B. für die Kontrolle und Steuerung der erfindungsgemäßen Einrichtung zusätzliche Daten und Informationen, beispielsweise bezüglich der Unterschiede zwischen den Eigenschaften des Blutes vor und nach Durchlaufen der jeweiligen Blutbehandlungs- Apparatur zu gewinnen, kann die Anordnung zumindest eines weiteren Sensors zur Ermittlung der Blut- und/oder Kreislaufeigenschaften im venösen Segment des extrakorporalen Leitungssystems zwischen dem Patienten und dem venösen Ausgleichsbehälter - wie gemäß A n s p r u c h 7 vorgesehen - von Vorteil sein. Was die eigentliche Blutbehandlungs-Apparatur im Gesamtkomplex der erfindungsgemäßen Einrichtung betrifft, so nennen die A n s p r ü c h e 8 und 9 jeweils solche Apparaturen, bei welchen die Erfindung wesentliche Verbesserungen, insbesondere bezüglich Sicherheit, bringt.

Einen weiteren wesentlichen Erfindungsgegenstand bildet eine - im Prinzip in gleicher Weise wie bisher beschrieben arbeitende - Einrichtung zur Ermittlung der individuellen Kreislaufreaktion eines Patienten gemäß A n s p r u c h 10, bei welcher durch eine gezielt herbeigeführte und definierte Verschiebung des Blutvolumens zwischen den beiden genannten Kreisläufen die autonome Kompensationsfähigkeit des Patientenkreislaufs stimuliert und der Arbeitsbereich (Kennlinie) einer stabilen Kreislaufregulation ermittelt wird. Die weitere Behandlung wird dann im Arbeitsbereich der stabilen Kreislaufregulation weitergeführt.

Aufgrund der so gewonnenen Daten kann dann eine von drohenden oder tatsächlich eintretenden Krisen freie Behandlung des Blutes in der extrakorporalen Einrichtung durchgeführt werden. Gegenstand des genannten A n s p r u c h e s 10 ist somit eine wie bisher beschriebene Einrichtung zur Blutbehandlung, welche dadurch gekennzeichnet ist, - dass diese - für die Messung der Kreislaufreaktion eines Patienten auf insbesondere rasche Änderungen des Blutvolumens in dessen Blutkreislauf und deren Verwendung für die Steuerung des Antriebs der Ausgleichskammer des Ausgleichsbehälters - für eine gezielte Stimulation a) der blutvolumen-abhängigen Kreislaufvariablen des Patienten, wie insbesondere Blutdruck, Herzfrequenz, Kontra ktilität und Schlagvolumen des Herzens, Pulswellengeschwindigkeit, peripherer Widerstand, zentraler Venendruck und/oder die lokale Blutströmungsgeschwindigkeit bzw. den lokalen Blutgefäßdurchmesser als Maß der lokalen Durchblutung, und/oder b) der blutvolumen-abhängigen Eigenschaften des Patientenblutes und deren Veränderungen, wie insbesondere dessen optische bzw. mechanische Dichte, Brechungsindex, Wellenlängenabhängigkeit der optischen Streuung, Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der Wechselstromfrequenz, Schallgeschwindigkeit, Kompressibilität,

Viskosität in Abhängigkeit von der Scherrate, Temperatur und/oder Konzentration einzelner Blutbestandteile,

- die in einem der Ansprüche 1 bis 9 genannten sonstigen Systemkomponenten, insbesondere die Ausgleichskammer, sowie mindestens einen Patienten-Sensor zur

Ermittlung der oben unter a) genannten hämodynamischen Variablen und deren Änderungsverhalten bei volumenmäßig vorgegebener Befüllung bzw. Entleerung des Blutvolumen-Ausgleichsbehälters und/oder mindestens einen im extrakorporalen Kreislauf angeordneten bzw. an denselben angekoppelten, Extrakorporal-Kreislauf-Sensor zur Ermittlung der unter b) genannten Bluteigenschaften und von deren Änderungsverhalten bei volumenmäßig vorgebbarer Befüllung bzw. Entleerung des Ausgleichsbehälters umfasst, und

- dass - für die Eingabe einer gewünschten bzw. vorgegebenen Änderung des Blutvolumens in der Blutvolumen-Ausgleichskammer, von deren Zeitpunkt, deren Frequenz und deren Geschwindigkeit und/oder Ausmaß die Steuereinheit für den Antrieb für eine die eben genannten Funktionsparameter wähl- und exakt vorgebbare Einstellung und Steuerung der für die blutvolumen-abhängige Stimulation des Patienten-Kreislaufs vorgesehenen Volumenänderung in der Ausgleichskammer des Ausgleichsbehälters - die mit mindestens einem der Sensoren datenfluss-verbundene Steuereinheit mit einer Eingabeeinheit für die Eingabe dieser Parameter ausgestattet ist.

Für die gezielte Verschiebung eines bekannten Volumens zwischen Patientenkreislauf und Extrakorporalkreislauf ist eine Ausführungsform der neuen Einrichtung mit einer Volums- bzw. Niveaukontrolle im Ausgleichsbehälter, wie sie der A n s p r u c h 11 vorsieht, von Vorteil. Der A n s p r u c h 12 betrifft eine vorteilhafte Ausbildungsvariante der neuen

Einrichtung bei der Nierenersatztherapie, in welcher die verschiedenen Betriebsparameter derselben, insbesondere der Flüssigkeitsentzug durch Ultrafiltration durch die mittels einer wie oben beschriebenen Einrichtung zur Ermittlung der Kreislaufstabilität steuerbar sind.

Gegenstand der Erfindung ist weiters ein neues Verfahren zur Steuerung der neuen extrakorporalen Blutbehandlungs-Einrichtung, die es ermöglicht, dieselbe unter laufender Überwachung und Kontrolle der Kreislaufsituation mit auf den Patienten individuell abgestimmten optimal zu betreiben.

Wie dem A n s p r u c h 13 zu entnehmen ist, ist dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet, - dass periodisch oder zu vorgegebenen Zeitpunkten der genannten Behandlung eine gezielte Verlagerung von Blutvolumen zwischen dem Blutvolumen-Ausgleichsbehälter und dem extrakorporalen Kreislauf-Leitungssystem vorgenommen wird und dass die durch die dadurch induzierte bzw. bewirkte Patienten-Kreislaufreaktion hervorgerufenen messtechnisch der erfassbaren Veränderungen der a) blutvolumen-abhängigen Kreislaufvariablen des Patienten, wie insbesondere Blutdruck, Herzfrequenz, Kontraktilität und Schlagvolumen des Herzens, Pulswellengeschwindigkeit, peripherer Widerstand, zentraler Venendruck und/oder die lokale Blutströmungsgeschwindigkeit bzw. den lokalen Blutgefäßdurchmesser als Maß der lokalen Durchblutung, und/oder der b) blutvolumen-abhängigen Eigenschaften des Patientenblutes, wie insbesondere dessen optische und mechanische Dichte, Brechungsindex, Wellenlängenabhängigkeit der optischen Streuung, Leitfähigkeit in Abhängigkeit der Wechselstromfrequenz, Schallgeschwindigkeit, Kompressibilität, Viskosität in Abhängigkeit der Scherrate,

Temperatur und/oder Konzentration einzelner Blutbestandteile, von jeweils für die Messung der in a) und/oder b) genannten Eigenschaften vorgesehenen Sensoren erfasst und als Kreislaufreaktions-Messdaten abgegeben werden, - dass diese von zumindest einem der Sensoren ermittelten und an die mit dem- bzw. denselben datenfluss-verbundene zentrale Auswerte- und Steuereinheit abgegebenen Kreislaufreaktions-Messdaten in der eben genannten Einheit in Steuersignale für den Antrieb der Blutvolumen-Ausgleichskammer für eine in ihrem Ausmaß und/oder in ihrer Geschwindigkeit wähl- und exakt vorgebbare Änderung des Blutvolumens im Blutvolumen- Ausgleichsbehälter sowie vorzugsweise zusätzlich für eine gegebenenfalls von dieser Blutvolums-Änderung funktional abhängige, Einstellung, Steuerung und Regelung der Funktionsparameter der Blutbehandlungs-Apparatur, wie insbesondere für eine Steuerung und Regelung der Dialysegeschwindigkeit, Dialysedauer, Dialysattemperatur und/oder Dialysatzusammensetzung in einer Dialyseapparatur so wie weiters der Ultrafiltrationsrate einer der Blutbehandlungs-Apparatur gegebenenfalls zugeordneten Ultrafiltrationspumpe und/oder der Infusionsrate einer derselben eventuell zugeordneten Infusionspumpe umgewandelt werden,

- wobei im Fall von aufgrund der von den Sensoren abgegebenen Kreislaufreaktions- Messdaten und deren Auswertung in der Auswerte- und Steuereinheit zu erwartenden oder beginnenden bzw. sich entwickelnden Kreislauf-Instabilität von der genannten Auswerte- und Steuereinheit aus, bevorzugterweise zumindest der Antrieb für eine

Ausbringung von Blutvolumen aus der Blutvolumen-Ausgleichskammer des Blutvolumen- Ausgleichsbehälters in das extrakorporale Blutkreislauf-Leitungssystem aktiviert wird. Der A n s p r u c h 14 betrifft ein bevorzugtes Detail des Messverfahrens gemäß dem A n s p r u c h 13. Dem A n s p r u c h 15 ist schließlich eine bevorzugte, sich am Patientenblutdruck orientierende Ausführungsform des neuen Verfahrens zu entnehmen.

Eine bevorzugte Art der automatischen, mittels entsprechenden Funktionsparameter- Adaptions-Schleifen erfolgenden Selbstregulation der neuen Humanblutbehandlungs- Einrichtung ist im A n s p r u c h 16 beschrieben.

Nicht zuletzt bildet die besonders vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen

Blutbehandlungs-Einrichtung für eine neue Art der Bestimmung des kritischen bzw. unkritischen Blutvolumens nach einer der bisher bekannten Indikatordilutions-Methode entsprechenden "Eigenblutdilution" ohne Einbringung von Indikator-Medien von außen in den Kreislauf den Gegenstand des A n s p r u c h e s 17.

Die im Rahmen der Erfindung wesentliche Verlagerung von Blutvolumen zwischen dem intra- und extrakorporalen Kreislauf für die Beurteilung des Kreislaufzustandes und der Kreislaufregulation kann sinnvoll eingesetzt werden, wenn gleichzeitig eine Messung von Blut- und/oder Kreislaufeigenschaften mittels der Sensoren der neuen Blutbehandlungs- Einrichtung vorgenommen wird.

Einerseits dient die durch die neue Einrichtung ermöglichte Verlagerung von Blut zur Stimulation einer Kreislaufantwort und einer entsprechenden Änderung in den Bluteigenschaften und anderseits erfolgt die Verlagerung von Blut aus dem extrakorporalen Kreislauf zum Zweck der Blutdruckstabilisierung bzw. zur Änderung von Behandlungsparametern eben in Abhängigkeit vom tatsächlich und praktisch immer aktuell gemessenen Kreislaufzustand. Es dient das extrakorporale System quasi selbst als Messfühler und Aktuator für den Kreislaufzustand, der dafür sorgt, dass während des Betriebes der Einrichtung Probleme im Kreislaufsystem nicht auftreten. Das extrakorporale System enthält also neben dem Blutvolumen-Ausgleichsbehälter zumindest noch einen Messfühler entweder zur Messung einer hämodynamischen Variablen, wie der Pulsfrequenz, und/oder zur Messung einer Bluteigenschaft, wie z.B. der Konzentration der roten Blutkörperchen.

Zweck der Erfindung

Die vorliegende Erfindung löst im wesentlichen das Problem der Erhaltung und Verbesserung der Kreislaufstabilität während einer laufenden Behandlung von Humanblut mittels eines extrakorporalen Systems im allgemeinen. Spezielle Anwendungen sind bevorzugt bei der Nierenersatztherapie, bei der Leberersatztherapie oder bei der Überbrückung und/oder Unterstützung der Herzfunktion bei der Herz-Lungenmaschine gegeben.

Die Erfindung stellt also eine Vorrichtung und eine Vorgangsweise zur Verfügung, mit deren Hilfe das intrakorporale Blutvolumen kurzfristig veränderbar ist, um auf das Reaktionsvermögen des Patientenkreislaufes einzuwirken. Die Änderung des Blutvolumens im Patienten erfolgt unter Einsatz des neuen Blutvolumen-Ausgleichbehälters durch eine Verlagerung eines vorgebbaren und messbaren Volumens zwischen dem intra- und dem extrakorporalen Kreislauf unter sterilen Bedingungen. Die intrakorporale Blutvolumenänderung erfolgt ohne Entzug von Blut aus dem geschlossenen Kreislaufsystem nach außen und ohne Eintrag einer körperfremden Flüssigkeit durch Infusion. Als Folge der genannten Volumenänderung im intrakorporalen Kreislauf treten charakteristische Änderungen in der Hämodynamik des Patienten und in den Bluteigenschaften ein, die im extrakorporalen Kreislauf der erfindungsgemäßen Einrichtung messbar und zu deren Steuerung heranziehbar sind. Es können sowohl hämodynamische Variable, wie z.B. Herzfrequenz oder Blutdruck, als auch Bluteigenschaften zur Charakterisierung des Kreislaufsystems und dessen Änderungsverhaltens bei der in Rede stehenden Blutvolumenverschiebung herangezogen werden. Eine wichtige Grundlage für das Funktionieren der erfindungsgemäßen Vorrichtung und für deren Funktion bildet die Messung bzw. Ermittlung optischer, elektrischer, thermischer, mechanischer oder akustischer Bluteigenschafts-Messgrößen, die innerhalb des extrakorporalen Systems vorgenommen wird, wie eben insbesondere der optischen und der mechanischen Dichte, des Brechungsindex, der optischen Streueigenschaften bei unterschiedlicher Wellenlänge, der Leitfähigkeit bei unterschiedlicher Frequenz, der Schallgeschwindigkeit bei unterschiedlicher Frequenz, der Kompressibilität, der Viskosität, der Temperatur sowie der Konzentration einzelner Blutbestandteile mittels entsprechenden Sensoren, vor, während und nach der Verschiebung von Blutvolumina zwischen intra- und extrakorporalem Kreislauf unter Einsatz des neuen Blutvolumen-Ausgleichsbehälters. Eine weitere alternative oder zusätzliche Grundlage stellt die genaue Messung hämodynamischer Variablen mittels dafür geeigneter Sensoren dar, wie z.B. des arteriellen Blutdruckes, der Blutdruckamplitude, der Herzfrequenz, des Schlagvolumens, des Herzminutenvolumens, des peripheren Widerstandes, der Kontraktilität des Herzens, der Pulswellengeschwindigkeit im arteriellen System, des zentralen Venendruckes, der O₂- Sättigung des Blutes oder der lokalen Durchblutung, vor, während und nach einer gezielt vorgenommenen Verschiebung von Blutvolumina zwischen intra- und extrakorporalem Kreislauf.

Weiters ermöglicht die Erfindung die Beurteilung des Patienten-Kreislaufzustandes mit Hilfe der Mess- bzw. Kenndaten, die aus der gezielten Verschiebung von Blutvolumen zwischen intra- und extrakorporalem Kreislauf und aus den gleichzeitig ermittelten Kreislaufund/oder Bluteigenschafts-Daten ableitbar sind.

Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit zur Steuerung des Verlaufes der extrakorporalen Blutbehandlung, wie insbesondere des Flüssigkeitsentzuges aus dem Blut im Falle der Ultrafiltration, der thermischen Energiebilanz über die Dialysattemperatur, der Elektrolytbilanz über die Dialysatzusammensetzung, der Gabe von Infusionslösungen sowie der Warnung bzw. Alarmierung des Bedienungspersonals, abhängig vom jeweils aktuell ermittelten Kreislaufzustand des Patienten.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht in der Möglichkeit der Bestimmung der kompensierbaren, also tolerierbaren Blutvolumenabnahme bzw. des kompensierten Blutvolumens. Während der Ultrafiltration von überschüssigem Körperwasser kommt es je nach Grad der Überwässerung zu einer fortschreitenden Blutvolumenabnahme, die nach bekannten Verfahren messbar ist [18, 19, 20]. Die kompensierbare Blutvolumenabnahme bzw. das kritische Blutvolumen ist für eine gegebene Behandlung allerdings nicht bekannt. Bei Kenntnis des gesamten Blutvolumens kann aus der Kreislauf- bzw. Blutreaktion in Abhängigkeit der genau gesetzten Volumenverschiebung die kompensierbare Blutvolumenabnahme bzw. das kritische Blutvolumen bestimmt und die Steuerung der Ultrafiltration auf dieses Behandlungsziel als Führungsgröße nach einem der an sich bekannten Verfahren abgestimmt werden.

Bevorzugt kann weiters eine Vorgangsweise sein, welche im Anlegen eines Blutvolumen-Vorrates im extrakorporalen Kreislaufsystem zu Beginn der Behandlung besteht, der bei einem Blutdruckabfall zu einem späteren Zeitpunkt rasch und effektiv in den Patienten zurückgeführt werden kann, sodass kein Krisenzustand eintritt. Weiters kann insbesondere bei der Nierenersatztherapie eine vorübergehende

Verschiebung von anfänglich überschüssigem Blutvolumen in den extrakorporalen Kreislauf zum Zweck der Volumen- und Druckentlastung des Kreislaufsystems vorgenommen werden, was auch die Resorption von überschüssiger Körperflüssigkeit aus dem Gewebe in das Blutvolumen und damit das Erreichen eines der wesentlichen Behandlungsziele der extrakorporalen Blutreinigung erleichtert.

Ferner ist es möglich, zu einer verbesserten Analyse der Vorgänge bei der angesprochenen Flüssigkeitsverschiebung zwischen Blut und Gewebe im Patienten zu gelangen. Der Entzug von Blutvolumen aus dem intrakorporalen Kreislauf kann um mindestens eine Größenordnung schneller erfolgen (bis etwa 500 ml/min) als mit Hilfe eines bekannten Ultrafiltrationsverfahrens (ca. 50 ml/min) [22]. Im Unterschied zum bekannten Ultrafiltrationsverfahren, welches in erster Linie den plasma-kolloidosmotischen Druck beeinflusst, trifft die Verschiebung von Blut aus dem Patientenkreislauf in den extrakorporalen Kreislauf vorerst den hydrostatischen Druck und somit eine andere Komponente der sogenannten Starling-Kräfte, die für die Flüssigkeitsverteilung zwischen Patientenblut und Patientengewebe ausschlaggebend sind. Eine Kombination des bekannten Ultrafiltrationsverfahrens mit der neuen Einrichtung zur Blutvolumenverschiebung ermöglicht somit auch eine verbesserte Analyse der Flüssigkeitsbewegungen zwischen dem Patientenkreislauf und dem Patientengewebe, da die entscheidenden Kräfte unabhängig voneinander beeinflusst werden können.

Beispiel für eine bevorzugte Vorgangsweise

Die Verschiebung von Blutvolumen, im Folgenden als "Testvolumen" (Vt) bezeichnet, aus dem Patientenkreislauf in den Ausgleichsbehälter führt zu einem unmittelbaren Abfall des zentralen Venendrucks und zu einem Anstieg der Herzfrequenz sowie zu einer verzögerten Abnahme der Blutdruckamplitude und des arteriellen Mitteldrucks. Der Entzug des Testvolumens erfolgt typischerweise über einen Zeitraum von ein bis zwei Minuten mit einer Rate von ca. 200-400 mUmin. Gleichzeitig mit dem Entzug werden Daten aus mindestens einem der im extrakorporalen Kreislauf oder am Patienten angeordneten Sensoren, also beispielsweise mittels eines Blutdruck-Sensors, erfasst. Zur Bewertung der Kreislaufstabilität dienen die Phasen vor (Referenzphase, R), während (Störphase, S), und nach (Adaptationsphase, A) dem Volumenentzug sowie die Phase der Volumenrückführung (Rückführphase, Rü), die unter anderem nach den Methoden der Zeitreihenanalyse untersucht werden. Zur Erläuterung der Vorgangsweise wird insbesondere auch auf das Ablaufschema der Fig. 7 verwiesen:

R e f e r e n z p h a s e , R : Die während dieser Phase aus mindestens einem der Sensoren erhobenen Mess-

Daten dienen als Referenzwerte.

S t ö r p h a s e , S :

Für Änderungen während der Phase der Blutvolumenverschiebung sind jeweils Über- bzw. Unterschreitungen eines aus den genannten Referenzwerten patienten-individuell errechneten Grenzwerts als Ausdruck einer labilen Kreislaufsituation aufzufassen.

Zu den Anzeichen für eine labile Kreislaufsituation zählen zum Beispiel ein Absinken des arteriellen Mitteldrucks um mehr als 30 mm Hg bzw. auf unter 90 mm Hg, eine Reduktion der Blutdruckamplitude um mehr als 20 mm Hg bzw. auf unter 20 mm Hg, eine Erhöhung der Herzfrequenz um mehr als 30 Schläge/min bzw. eine Frequenz von über 110 Schlägen/min. Zu den Anzeichen für eine erschöpfte Blutvolumenkapazität zählen ferner Änderungen in der Blutzusammensetzung, wie z.B. eine Änderung der gemischt venösen O₂-Sättigung auf Werte von unter 50 % oder die Abnahme der Konzentration der roten Blutkörperchen um mehr als 5 %, verbunden mit einer entsprechenden Änderung der physikalisch-chemischen Bluteigenschaften, wie z.B. der Viskosität, die mit entsprechenden Messmethoden unter Einsatz entsprechender Sensoren und Auswerteeinheiten im extrakorporalen Kreislauf gemessen werden können.

A d a p t a t i o n s p h a s e , A : Stellt sich nach Beendigung des Volumenentzuges (Störphase), vorzugsweise ca. ab fünf Minuten danach ein stabiler Zustand der relevanten Messgrößen ein, dann kann von einer weitgehenden Kompensation der Störung ausgegangen werden. Eine fortlaufende, also etwa wesentlich länger als 5 min dauernde Änderung der Messgrößen über die Dauer des Volumenentzuges hinaus ist hingegen als Ausdruck einer labilen Kreislaufsituation aufzufassen.

Bei labiler Kreislaufsituation wird umgehend unter gleichzeitiger Aufzeichnung und

Analyse der Daten aus mindestens einem der Sensoren, gegebenenfalls das gesamte, vorher dem Kreislauf entzogene und im Blutvolumen-Ausgleichsbehälter befindliche

Testvolumen in den Patientenkreislauf zurückgeführt.

Rückführphase, Rü:

Nach Beendigung der Adaptationsphase wird unter gleichzeitiger Aufzeichnung und Analyse der Daten aus mindestens einem der Sensoren vorzugsweise das gesamte Testvolumen in den Patientenkreislauf zurückgeführt.

Wiederholung bei K re i s I a uf I a b i I i tä t

Wurde für ein gegebenes Testvolumen Kreislauflabilität während der Störphase festgestellt, dann wird der Test in Abständen weniger Minuten mit jeweils um ca. 100 ml niedrigerem Testvolumen so lange wiederholt, bis Kreislaufstabilität gegeben ist.

Wiederholung bei Kreislaufstabilität

Wurde für ein gegebenes Testvolumen Kreislaufstabilität festgestellt, dann wird der Test in Abständen von vorzugsweise 30 Minuten wiederholt, wobei das Testvolumen günstigerweise auf eine beispielsweise infolge Flüssigkeitsentzuges durch die Blutbehandlungsapparatur zwischenzeitlich stattgefundene Blutvolumenänderung angepaßt wird.

Bei stabiler Kreislaufsituation stellt das im Patienten verbliebene Blutvolumen 3 eine wichtige Zielgröße für die Behandlung des Blutes durch Ultrafiltration dar. Bei Flüssigkeitsentzug kann bis zu diesem Blutvolumen (unkritisches Blutvolumen) von Kreislaufstabilität ausgegangen werden. Es ist also im voraus erkennbar, bis zu welchem Blutvolumen Flüssigkeit aus dem Blutkreislauf entzogen werden darf.

Figurenbeschreibung

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert: Es zeigen die Fig.1 schematisch den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Blutbehandlungs-Einrichtung, die Fig. 2 eine erste vorteilhafte Ausführungsform derselben, die Fig.3 eine zweite im Rahmen der Erfindung bevorzugte Ausbildungsvariante der neuen Einrichtung, die Fig.4 schematisch ein Diagramm einer typischen Kreislauf- bzw. Bluteigenschaft, die Fig. 5 und 6 jeweils ein Diagramm, welches das Änderungsverhalten einer Kreislaufvariablen bei Blutvolumenentzug bei stabilem und bei instabilem Kreislauf illustriert, die Fig.7 ein Schema für die Steuerung der neuen Blutbehandlungs-Einrichtung und die Fig. 8 eine weitere vorteilhafte Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Die Fig. 1 zeigt schematisch den intra- und den extrakorporalen Kreislauf 2 und 6 mit dem extrakorporalen Behälter 16 mit volumsveränderlicher Blutvolumen-Ausgleichskammer 161 für die Aufnahme des aus dem Patienten 1 in den extrakorporalen Kreislauf 5 verlagerten Blutvolumens 8, sie zeigt weiters die extrakorporale Behandlungseinrichtung 13, die Messfühler bzw. Sensoren 4, 9 zur Messung bzw. Ermittlung von - die akute Kreislaufreaktion im- oder explizit widerspiegelnden - Messdaten sowie die zentrale Eingabe- , Auswerte- und Steuereinheit 10 zur Steuerung und Kontrolle des extrakorporalen Systems 5 über eine - mit unterbrochener Linie angedeutete - Steuerleitung. Weiters ist dort noch ein Messdatenfluss-Verbund zwischen Ausgleichskammer 161 , z.B. mit Blut-Niveaukontroll- Sensor, und Steuereinheit 10 vorgesehen.

Die Fig. 1 vermittelt also eine Übersicht über die Anordnung der miteinander verbundenen intra- und extrakorporalen Kreisläufe 2 und 6. Der Patient 1 mit dem intrakorporalen Kreislauf 2 und das intrakorporale Blutvolumen 3 werden durch den Messfühler bzw. Sensor 4 überwacht. Das extrakorporale System 5, bestehend aus dem extrakorporalen Kreislauf 6, mit der Pumpe 7 und dem extrakorporalen Blutvolumen 8 wird durch den Messfühler 9 überwacht. Die Information bzw. Meßdaten aus mindestens einem der beiden Messfühler bzw. Sensoren 4 am Patienten und 9 im extrakorporalen Kreislauf 6 und aus dem jeweils gemessenen extrakorporalen Blutvolumen 8 wird bzw. werden in der zentralen Steuereinheit 10 verarbeitet und dient bzw. dienen zur Steuerung der extrakorporalen Einrichtung 5, siehe dazu die entsprechende, mit unterbrochener Linie gezeigte Datenfluss- bzw. Steuersignalleitung.

Die Fig. 2 zeigt die Anordnung des Blutvolumen-Ausgleichsbehälters 16, 161 für die Aufnahme des jeweils zu verschiebenden bzw. verschobenen Blutvolumens 8 in Bezug zu den sonstigen Komponenten einer erfindungsgemäßen extrakorporalen Einrichtung 5 für die Durchführung einer Nierenersatztherapie:

Das extrakorporale Kreislauf-Leitungssystem 6 besteht aus einem arteriellen Segment 11 , einem venösen Segment 12 und der eigentlichen Blutbehandlungsapparatur, im gezeigten Fall einer künstlichen Niere 13, in der der Stoffaustausch und die Blutwäsche mit Hilfe des Dialysates 14 stattfindet. Über das arterielle Segment 11 wird Blut über einen Gefäßzugang aus dem Kreislauf 2 des Patienten 1 entnommen, mittels der Blutpumpe 7 zum Dialysator 13 gepumpt und über das venöse Segment 12 zum anderen Gefäßzugang des Patienten 1 zurückgeführt. Am bzw. im venösen Segment 12, bevor das dialysierte Blut in den Körperkreislauf 2 zurückgeführt wird, befindet sich ein Strömungsregelungs- bzw. Sperrorgan, hier eine Schlauchklemme 15, um die Flüssigkeitsverbindung zwischen extra- 6 und intrakorporalem 2 Kreislauf im Bedarfsfall zu drosseln oder zu unterbrechen.

Der Blutvolumen-Ausgleichsbehälter 16 ist ein erfindungswesentlicher Teil des extrakorporalen Kreislaufes 6 und steht mit dem Blut im extrakorporalen Kreislauf 6 über eine Flüssigkeits(Zweig-)leitung 17 in hydraulischer Verbindung, über die er befüllt und entleert werden kann. Innerhalb der gesamten extrakorporalen Einrichtung 5 bzw. des Leitungssystems 6 derselben sind prinzipiell alle Positionen für diesen Behälter 16 möglich, allerdings erweisen sich für die Füllung und Entleerung desselben Positionen zwischen der Pumpe 7 und dem Sperrorgan bzw. der Sicherheitsklemme 15 als besonders günstig.

In einer besonders vorteilhaften Variante ist der Ausgleichsbehälter 16 durch einen starren Hohlzylinder mit einem darin beweglichen Kolben 18 gebildet, etwa vergleichbar mit einer großen Injektionsspritze. In dem Ausgleichsbehälter 16 kann das zwischen intra- und extrakorporalem Kreislauf 2, 6 verschiebbare Blutvolumen 8 steril aufgenommen und dort aufbewahrt werden.

Im Unterschied zu bekannten Puffergefäßen der "single-needle"-Technik kann das Blutvolumen 8 unabhängig von der Funktion der Dialyse 13 und unabhängig vom Zustand des extrakorporalen Kreislaufes 5 auf einen gewünschten Wert eingestellt und auf diesem Wert gehalten werden.

Im Unterschied zu bekannten Tropfkammern und Blasenfängern, welche nur einen Messfühler zur Messung des Flüssigkeitspegels besitzen, der zur sicheren Funktion des extrakorporalen Kreislaufes nicht unterschritten werden darf, verfügt der Behälter 16 bzw. dessen Ausgleichskammer 161 über eine gleich weiter unten näher erläuterte Vorrichtung zur genauen Messung und Einstellung des sich aktuell darin befindlichen Blutvolumens 19, 20, 21. Es sind bezüglich der Blutvolumenmessung verschiedene Ausführungsarten möglich: Eine bekannte, relativ einfache Ausführungsvariante bedient sich z.B. zweier Messfühler zur Bestimmung eines oberen und eines unteren Flüssigkeitspegels [14].

Das Befüllen des Behälters 16, wenn dieser als mit einem beweglichen Kolben 18 verschlossener Zylinder ausgebildet ist, erfolgt in einer bevorzugten Ausführung mit Hilfe der Vorrichtung 19, 20, 21. Dieselbe besteht aus einem Antriebsmotor 20 für die Verschiebung des Kolbens 18, aus einer Vorrichtung, z.B. Niveau-Sensor, 19 zur Ermittlung der Kolbenlage, einer lokalen Steuer- und Messeinheit 21 sowie aus der übergeordneten Steuerungseinheit 10. Die Blutvolumen-Füllmenge 8 im Behälter 16 ist durch die mittels Sensor(en) 19 gemessene Lage des Kolbens 18 jederzeit bekannt. Die Befüllung des Behälters 16 auf ein bestimmtes Volumen 8 wird durch entsprechende Steuersignale aus der Steuerungs-Einheit 10 gestartet, worauf der Motor 20 den Kolben 18 so lange in eine Richtung verschiebt, bis ein gewünschtes Füllvolumen erreicht ist.

Beim Befüllen und Entleeren eines - wie gezeigt - der Pumpe 7 nachgeschalteten Behälters 16 ändert sich der Blutstrom in stromabwärts gelegenen Abschnitten des extrakorporalen Kreislaufes 6, was zu einer Absenkung des Blutspiegels in der Tropfkammer -22 bzw. zu einem übermäßigen Druckanstieg im venösen Blutleitungsabschnitt 12 führen kann. In Anlehnung an eine bekannte Anordnung wird hier das Absinken des Blutspiegels in der Tropfkammer 22 beim Befüllen des Ausgleichsbehälters 16 durch einen Messfühler 23 registriert. Eine mit diesem Messfühler 23 verbundene weitere Steuerungseinrichtung 24 - die auch in die Steuereinheit 10 integriert sein kann - schließt daraufhin die Sicherheitsklemme 15, bis durch den durch die Aktivität der Pumpe 7 geförderten Blutstrom der vorgegebene Blutspiegel im Ausgleichsbehälter 16 wieder erreicht ist. Beim Entleeren des Behälters 16 über den venösen Abschnitt 12 des extrakorporalen Kreislauf- Leitungssystems 6 wird gemäß einer besonders günstigen Ausführungsform der Einrichtung der Druckanstieg im venösen Segment 12 durch eine von der Steuerungseinheit 10 kontrollierte Drosselung der Pumpe 7 - siehe die unterbrochen gezeichnete Steuerleitung - gedämpft.

Der Blutvolumen-Ausgleichsbehälter 16 kann auch ohne Aktivierung des Kolben- Antriebsmotors 20 durch Erhöhung des Druckes im extrakorporalen Kreislauf- Leitungssystem 6, z.B. durch Schließen der Sicherheitsklemme 15 im venösen Abschnitt 12, gefüllt werden. Eine weitere vorteilhafte Anordnung der einzelnen Bauteile bzw. Komponenten der neuen Blutbehandlungseinrichtung 5 findet sich in der Fig. 3. In dieser Ausführungsform umfasst die Antriebs-Einrichtung 20 für die Veränderung des Blutvolumens 8 in der Ausgleichskammer 161 eine Luftpumpe zum Absaugen oder Einpressen von Luft in den Ausgleichsbehälter 16, vergleichbar mit der bekannten Lösung zur Anhebung oder Absenkung des Flüssigkeitsspiegels in venösen Tropfkammern. Die Füllhöhe und Füllmenge kann dann über einen Messfühler 19 zur Pegelbestimmung ermittelt werden.

Die Messung der Kreislaufreaktion erfolgt dann folgendermaßen: Die kontrollierte Befüllung und Entleerung des Behälters 16 in der extrakorporalen Einrichtung 5 dient der Verschiebung einer bekannten Blutmenge zwischen dem intra- und extrakorporalen Kreislauf 2 und 6 unter sterilen Bedingungen. Die dadurch hervorgerufene Abnahme bzw. Zunahme des intrakorporalen Blutvolumens 3 aktiviert die physiologischen Regelmechanismen, die zu Änderungen der hämodynamischen Variablen und der Blutzusammensetzung führen. Die Reaktion des Patienten-Kreislaufsystems 2 wird durch bekannte Messfühler 4, 9 zur Messung einzelner oder mehrerer Kreislaufvariabler, wie z.B. der Herzfrequenz, des Blutdrucks, des zentralen Venendrucks und der Pulswellengeschwindigkeit erfasst. Die Messung der Herzfrequenz erfolgt z.B. auf Basis eines Elektrokardiogramms, durch Pulsaufzeichnungen oder durch Analyse der im extrakorporalen Leitungssystem 6 gemessenen Druckschwankungen [23]. Die Messung des Blutdruckes erfolgt günstigerweise nach der Manschettenmethode intermittierend oder kontinuierlich und zwar entweder nicht invasiv unter Beiziehung von an sich bekannten plethysmographischen oder tonometrischen Verfahren, oder aber invasiv mittels Sensoren, die über die extrakorporale arterielle Zuführungsleitung 11 in das Patienten-Kreislaufsystem 2 eingeführt werden [24].

Die Verschiebung von Blutvolumen zwischen intra- und extrakorporalem Kreislauf 2, 6 beeinflusst nicht nur den Kreislauf des Patienten, sondern auch charakteristische

Bluteigenschaften, die im arteriellen Segment 11 des arteriellen Abschnittes des extrakorporalen Leitungssystems 6 mit verschiedenen Messfühlern 9 für optische, mechanische, thermische, elektrische, chemische und akustische Eigenschaften ermittelt bzw. gemessen werden können.

Die Messung einer jeweiligen Bluteigenschaft erfolgt dabei entweder diskontinuierlich und blutig durch Entnahme einer Probe aus dem Kreislaufsystem 2 oder durch Einführen des Sensors 4 in den Patienten-Kreislauf 2, z.B. mittels Katheter. Besonders günstig ist eine unblutige Messung der Bluteigenschaften mittels eines Sensors 9 oder 25 durch die Wand einer der Leitungen des extrakorporalen Kreislaufes 6 [18, 19, 20] hindurch. Mindestens ein Sensor 9 wird dabei auf einem Segment des extrakorporalen Kreislaufes 6 angebracht, wobei dieses Segment unter Umständen für die Messung speziell adaptiert ist. Die genaue Messung der Schallgeschwindigkeit oder der optischen Dichte benötigt zur Zeit z.B. noch eine Küvette mit entsprechend günstigen optischen oder akustischen Materialeigenschaften. Eine bevorzugte Stelle für einen "arteriellen" Sensor 9 befindet sich bezüglich des Ausgleichsbehälters 16 im stromaufwärts gelegenen Abschnitt des extrakorporalen Kreislaufsystems 6, also z.B. im arteriellen Segment 11 desselben, wo berührungslose Konzentrationsmessungen durchgeführt werden können. Die Messstelle für einen etwaigen "venösen" Messfühler 25 befindet sich günstigerweise im venösen Segment 12 des extrakorporalen Kreislaufsystems 6.

Während des Vorganges der Befüllung des Ausgleichsbehälters 16 wird mindestens eine Eigenschaft des dorthin verbrachten Blutes durch Messungen mit dem "arteriellen" Messfühler 9 erfasst. Beim Entleeren fließt der Inhalt des Behälters 16 durch den von ihm stromabwärts gelegenen Abschnitt 12 des extrakorporalen Kreislaufes 6, in dem sich in der Ausführungsform gemäß der Fig. 3 ein weiterer Messfühler 25 zur Bestimmung der Materialeigenschaften der vorübergehend im Behälter 16 gespeicherten und dann wieder von dort ausgebrachten Blutmenge 8 befindet.

Im entscheidenden Unterschied zu bisher bekannten Anwendungen der Indikatordilution, bei der eine körperfremde Substanz in den extrakorporalen Kreislauf 6 eingebracht wird, und deren Verteilung und Verdünnung durch die Blutströmung im intrakorporalen Kreislauf 2 mit Hilfe eines Messfühlers gemessen wird [5, 25], braucht gemäß der vorliegenden Erfindung dafür kein körperfremder Stoff von außen in den Blutkreislauf eingebracht zu werden. Es wird erfindungsgemäß alleine die Auswirkung bzw. Reaktion von körpereigenem Blut ausgenützt. Da aber auch die Eigenschaften des körpereigenen Blutes im Ausgleichsbehälter 16 Änderungen unterliegen, z.B. aufgrund von Sedimentation, kann bei Rückführung des im Behälter 16 befindlichen Blutes die infolgedessen geänderte Bluteigenschaft für eine Eigenblutdilution herangezogen werden:

Das im Ausgleichsbehälter 16 befindliche Blutvolumen 8 ist nur in Grenzen eine makroskopisch homogene und stabile Flüssigkeit. Für deren Instabilität ist bzw. sind die Sedimentation der Blutbestandteile mit einer höheren Dichte als das Blutplasma, also im wesentlichen die roten Blutkörperchen verantwortlich.

Die Sedimentation ist an sich reversibel und stellt keine wesentliche Beeinträchtigung der Qualität des Blutes dar. Diese mehr oder minder weitgehende Trennung des Blutes in seine Bestandteile mit unterschiedlichen physikalisch-chemischen Eigenschaften, wie z.B.

Dichte und Kompressibilität bietet folgende weitere vorteilhafte Nutzung der neuen

Einrichtung und von deren Funktion:

In der ruhenden Blutmenge reichern sich im Laufe der Zeit am Boden des Behälters 16 rote Blutkörperchen an, während der Überstand an roten Blutkörperchen verarmt. Über die Behälter-Füllhöhe hinweg entwickelt sich daher ein Gradient der physikalischchemischen Bluteigenschaften. Erfolgt die Rückführung und Entleerung des im Behälter 16 befindlichen Blutes, z.B. durch eine im Boden des Behälters 16 befindliche Öffnung, dann strömt zuerst Blut mit höherer Dichte und höherem Hämoglobingehalt, als der mittleren Dichte und dem mittleren Hämoglobingehalt der gesamten im Ausgleichsbehälter 16 befindlichen Blutmenge entspricht, aus demselben. Gegen Ende des Entleerens hingegen strömt Blut mit einer niedrigeren Dichte und einem niedrigeren Hämoglobingehalt aus dem Ausgleichsbehälter 16, als der mittleren Dichte und dem mittleren Hämoglobingehalt der gesamten im Behälter befindlichen Blutmenge entspricht. Die sich auf diese Weise innerhalb der erfindungsgemäßen Einrichtung einstellenden, unterschiedlichen physikalisch-chemischen Eigenschaften des rückgeführten Blutes stellen daher im Vergleich zum gerade im Kreislauf zirkulierenden Blut einen körpereigenen, endogenen Indikator dar, der nicht von außen zugeführt wurde, wie das bisher für die Indikatordilution notwendig war. Diese unterschiedlichen Eigenschaften des der Sedimentation unterworfenen Blutes während dessen Ausbringung aus dem Ausgleichsbehälter können somit zur Messung bzw. Ermittlung von Transporteigenschaften und Verteilungsvolumina im Herz-Kreislaufsystem des Patienten nach den an sich bekannten Prinzipien der Indikatordilution ausgenützt werden, ohne dass deren Nachteile in Kauf genommen werden müssen, wie z.B. die Injektion einer körperfremden Substanz oder die Verabreichung von zusätzlichem Volumen von außen.

Die Messung kann in neuer Weise dabei so erfolgen, dass Blut aus dem Blutvolumen-Ausgleichsbehälter 16 mit dem, wie oben beschriebenen, sedimentationsbedingten Gradienten in den Patientenkreislauf 2 zurückgeführt wird, wobei die Inhomogenität z.B. als veränderliche Konzentration der roten Blutkörperchen an einer Messstelle, z.B. mittels Sensor 25, zwischen dem Behälter 16 und dem Patientenkreislauf 2 gemessen wird. Im Patientenkreislauf 2 verteilt sich das zurückgeführte Blut gemäß den bekannten Prinzipien der Indikatordilution. Aus der venös verabreichten und am Messfühler 25 gemessenen Inhomogenität des aus dem extrakorporalen Kreislauf 6 ausgebrachten Blutes bzw. deren Gradienten, dem arteriell am Messfühler 9 gemessenen Transienten der Inhomogenität, dem Volumen 8 der verlagerten Blutmenge, sowie aus der durch die Pumpe 7 definierten Blutströmungsrate können mittels der zentralen Auswerte- und Steuereinheit 10 nach der bekannten Theorie der Indikatordilution das Herzminutenvolumen, die mittlere Transitzeit der Inhomogenität durch das Kreislaufsystem sowie verschiedene Verteilungsvolumina, wie z.B. das zentrale Blutvolumen oder das absolute Blutvolumen im gesamten Kreislaufsystem 2 des Patienten 1 berechnet werden.

Es sei hier bemerkt, dass eine vollständige Sedimentation und Trennung in die Bestandteile des Blutes für die durch die erfindungsgemäße Blutbehandlungs-Einrichtung zum ersten Mal ermöglichte neue Methode der endogenen Indikatordilution nicht unbedingt nötig ist. Spezielle Ausformungen des Behälters 16, wie z.B. mit nach unten hin nach innen geneigten Wänden, begünstigen die Sedimentation der roten Blutkörperchen infolge des bekannten Boycott-Effekts.

Bei Anwendungen in der Nierenersatztherapie steht die zentrale Auswerte- und

Steuerungseinheit 10 mit der extrakorporalen Einrichtung 5 in Mess- und Steuerdatenfluss- und -austausch-Verbindung. Zum Funktionsablauf wird - auch unter Hinweis auf die Fig. 7 und 8 - folgendes ausgeführt: Nach einer kurzen Referenzphase R beginnt die Füllung des Behälters 16 vorzugsweise bereits zu oder bald nach Beginn der Blutbehandlung (Zyklus 1) bzw. Funktionsparameter-Änderungsschleife I. Die Kreislaufreaktion wird durch mindestens einen der Messfühler 4, 9 erfasst und von der Auswerteeinheit 10 mit Daten einer vorangehenden Referenzphase R verglichen und analysiert. Danach wird in einem wählbaren Zeitabstand Blutvolumen aus dem Ausgleichsbehälter 16 in den Kreislauf zurück verschoben (Zyklus 2). Die jeweils ermittelte Kreislaufantwort dient zur sofortigen Abschätzung der aktuellen Patienten-Kreislaufstabilität, die ihrerseits zur Steuerung der Funktionsparameter der extrakorporalen Einrichtung 5 verwendet werden, wie z.B. zur Steuerung der Ultrafiltrationsrate mittels entsprechender Einstellung der Ultrafiltrationspumpe 26, zur Steuerung der Infusionsrate mittels Einstellung der Infusionspumpe 27, der Dialysatzusammensetzung und der Dialysattemperatur 14, siehe Fig. 8. Ist Kreislaufstabilität gegeben, wird der Zyklus 1 wiederholt und es erfolgt wieder eine

Abschätzung der Kreislaufstabilität und ein Abgleich der Funktions-Parameter. Kündigt sich in einem Zyklus das Risiko einer Kreislaufinstabilität an oder wird während der extrakorporalen Blutbehandlung der Kreislauf unvorhergesehen instabil, dann kann das im Behälter 16 befindliche Volumen 8 rasch als Volumenersatz in den Patientenkreislauf 2 zu dessen Stabilisierung zurückgeführt werden (Zyklus 2). Weiters kann die Ultrafiltrationspumpe 26 gestoppt und nötigenfalls die Infusionspumpe 27 für einen Volumenersatz aktiviert werden. Bei Kreislaufstabilität wird der Zyklus 2 erst nach einer bestimmten Zeit für eine erneute Identifikation und Abschätzung der Stabilität des Patienten- Kreislaufsystems 2 und zum Abgleich der extrakorporalen Blut-Funktionsparameter aktiviert. Die Zyklen können mit beliebiger Unterbrechung und beliebig oft wiederholt werden. Als günstig erweist es sich, die Füllung des Behälters 16 während der Behandlung auf die gleichzeitig durch den Messfühler 9 nach bekannten Verfahren bemessenen Blutvolumenänderungen abzustimmen, wobei bei einer relativen Abnahme des Blutvolumens infolge von Flüssigkeitsentzug aus dem Blut, z.B. durch die Ultrafiltration, die Füllung des Behälters 16 um einen gewichteten Anteil reduziert wird.

Die Fig. 4 zeigt schematisch und beispielhaft, die - letztlich für eine Steuerung der neuen Blutbehandlungs-Einrichtung heranziehbaren - Änderungen einer an einem Messfühler bzw. -Sensor 9 im extrakorporalen System 6 gemessenen Bluteigenschaft, im vorliegenden Fall des Wassergehalts, bzw. den praktisch analogen Änderungs-Verlauf einer hämodynamischen Eigenschaft, nämlich der Herzfrequenz, jeweils bei Füllung bzw. Entleerung des Behälters 16, also einen etwa logarithmischen Anstieg der Werte bzw. einen ebensolchen Abfall derselben. Die Fig. 5 zeigt schematisch die Änderung von am Messfühler 4 am Patienten 1 gemessenen hämodynamischen Eigenschaften, nämlich des arteriellen Blutdruckes bzw. der Blutdruckamplitude, bei Füllung F bzw. Entleerung E des Ausgleichs-Behälters 16 mit 500 ml Blut bei einem Blutfluss von 250 ml/min für den Fall einer stabilen Kreislaufsituation. Zur besseren Darstellung ist schematisch nur jeder zwanzigste Druckpuls aufgezeichnet. Arterieller Blutdruck und Blutdruckamplitude stabilisieren sich bereits am Ende der Füllung des Behälters 16 auf Werte die auch in der darauffolgenden Anpassungsphase A beibehalten werden. Am Ende der Anpassungsphase A wird Blut unter gleichen Bedingungen aus dem Behälter 16 und dem extrakorporalen Kreislauf 6 in den Patientenkreislauf 2 zurückgeführt und es stellt sich schon während der Rückführung von Blutvolumen ein Blutdruck-Zustand, wie er vor dem Blutvolumens-Entzug geherrscht hat, ein. Es ist deutlich die Gleichmäßigkeit der Blutdruck-Amplituden vor dem Füllen des Ausgleichsbehälters 16 bzw. vor dem so bewerkstelligten Blutvolumens-Entzug und nach der Rückführung des Blutvolumens in den Patienten-Kreislauf 2 zu erkennen und diese Konstanz bleibt auch in der Anpassungsphase A, wenn auch bei wesentlich geringerer Amplitude, erhalten. Bei stabilem Kreislauf ist jene Linie Im, welche die Mittelwerte zwischen den positiven und den negativen Druck-Amplituden verbindet, praktisch eine zur Zeitachse parallele Gerade, hier etwa bei 93 mm Hg liegend.

Die Fig. 6 zeigt die Änderungen des arteriellen Blutdrucks und der Blutdruckamplitude bei Füllung bzw. Entleerung des Behälters 16 ähnlich wie in Fig. 5, allerdings bei Befüllung des Behälters mit bloß 300 ml Blut bei einem Blutfluss von 150 ml/min für den Fall einer labilen Kreislaufsituation. Arterieller Blutdruck und Blutdruckamplitude nehmen während der Füllphase F und auch während der darauffolgenden Anpassungsphase A fortlaufend ab. Bei Unterschreiten der vorgegebenen Grenzwerte bzw. eines Grenzwert-Bandes, in der Fig. 6 angedeutet durch Schraffur zwischen zwei voneinander beabstandeten, unterbrochen gezeichneten zeitachsen-parallelen Geraden bei etwa 92 und bei etwa 102 mm Hg praktisch über die gesamte Adaptionsphase A hinweg massiv unterschritten, wird das vorher dem

Kreislauf entzogene und in den Ausgleichsbehälter 16 verbrachte Blutvolumen aus dem Behälter 16 in den Patientenkreislauf 2 zurückgeführt.

Die Fig. 7 zeigt an Hand eines Flussdiagramms ein bevorzugtes Beispiel für die Steuerung der neuen Blutbehandlungs-Einrichtung und des mit derselben durchführbaren Flüssigkeitsentzuges bei der Nierenersatztherapie: Behandlungsdauer: td, geplanter Volumenentzug: Vt (durch Füllung des Ausgleichsbehälters 16) sowie geplanter Gesamt- Flüssigkeitsvolumenentzug während der Blutbehandlungsdauer, Ultrafiltrationsvolumen: UFV, zur Untersuchung der Kreislaufsituation werden vorgegeben. Zu Beginn der Behandlung erfolgt ein Volumenentzug Vt, mit der standardmäßig bestimmten Ultrafiltrationsrate (UFR=UFV/td). Nach einer kurzen Referenzphase R erfolgt die erste Messung der Kreislaufsituation. Bei unmittelbarer Kreislaufinstabilität wird der Kreislauftest mit z.B. um 100 ml verkleinertem Volumenentzug Vt₂ wiederholt, nachdem auch die Ultafiltrationsrate UFR verringert und das Testvolumen Vt in den Patienten zurückgeführt wurde (Funktionsparameter-Schleife I, Zyklus 1 ).

Bei unmittelbarer Kreislaufstabilität wird die Blut-/Kreislaufmessung bei entzogenem Testvolumen während der Adaptationsphase wie in Fig. 5 an hand eines Beispiels dargestellt weitergeführt. Bei Kreislaufinstabilität während der Adaptationsphase A wird vorhandenes Vt zurückgeführt und die Ultrafunktionsrate UFR bleibt auf dem ursprünglich eingestellten Wert unverändert. Der nächste Test erfolgt nach einer Pause von 15 min. Bei Kreislaufstabilität auch während der Adaptationsphase A wird entzogenes Blutvolumen Vt zurückgeführt, die Ultrafunktionsrate UFR allerdings wird erhöht. Der nächste Test erfolgt 15 Minuten später. Ein Testzyklus inklusive Pause dauert ca. 30 Minuten. Der tatsächliche Volumenentzug muss mit dem geplanten Volumenentzug nicht übereinstimmen. Bei Erhalt der Kreislaufstabilität während der Blutbehandlung ist der tatsächliche Gesamt-Flüssigkeits- Volumenentzug am Ende der Behandlung größer als der geplante Gesamt-Flüssigkeits- Volumenentzug. Bei Kreislaufinstabilität ist dieser während der Blutbehandlung eingetretene, tatsächliche Volumenentzug kleiner als der geplante Volumenentzug.

Die Fig. 8 zeigt schließlich die Steuersignalfluss-Verbindungen bzw. -Verknüpfungen der Eingabe- und Steuereinheit 10 der extrakorporalen Einrichtung mit einer der eigentlichen Blutbehandlungsapparatur 13 zugeordneten Ultrafiltrationspumpe 26 und einer einer ebensolchen Infusionspumpe 27. In der Fig. 8 angedeutet sind die entsprechenden Signalfluss-Leitungen zwischen

Steuereinheit 10 und das Flüssigkeitsvolumen - verringender Ultrafiltrationspumpe 26 und das Flüssigkeitsvolumen im extrakorporalen Kreislaufsystem 6 steigernder Infusionspumpe 27 - durch unterbrochene Linien. Auf Grundlage der von den Kreislauf- bzw. Blutparameter- Mess-Sensoren 4 und 9 über Messdatenflussleitungen - gezeichnet mit durchgehenden Linien, sowie der von den Pegelstands-Sensoren 19 des Blutvolumen-Ausgleichsbehälters 16 gelieferten Messdaten kann unter Einsatz eines entsprechenden Auswerte- und Signalwandlungsprogramm von der Steuereinheit 10 aus eine jeweils gegenseitig abgestimmte Aktivierung des Ausgleichsbehälters 16 für die Aufnahme von Blutvolumen aus dem extrakorporalen Kreislaufsystem 6 bzw. zur Abgabe von Blutvolumen in dasselbe, und/oder der Ultrafiltrationspumpe 26 und/oder der Infusionspumpe 27 in der extrakorporalen Blutbehandlungs-Einrichtung 5 erfolgen.

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Claims

Patentansprüche

1. Extrakorporale Einrichtung (5) für die Behandlung von Humanblut mit einem mindestens eine an den intrakorporalen Blutkreislauf (1 ) eines Patienten anschließbare, das arterielle Segment (11 ) der extrakorporalen Einrichtung (5) bildende Zuführungsleitung, mindestens eine Blutbehandlungs-Apparatur (13) und mindestens eine, das venöse Segment (12) bildende Leitung zur Rückführung des behandelten Blutes aus der Apparatur (13) in den Blutkreislauf (2) des Patienten (1 ) sowie einem mindestens eine Blutförderpumpe (7) umfassenden, extrakorporalen Blutkreislauf-Leitungssystem (6), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

- dass die Einrichtung (5) - insbesondere zur Vermeidung einer möglichen Kreislaufkrise des Patienten während der Blutbehandlung - mindestens einen mit dem extrakorporalen Kreislauf-Leitungssystem (6) in hydraulischer Verbindung stehenden Blutvolumen-Ausgleichsbehälter (16), mit mindestens einer, bevorzugt unabhängig von der Funktion der Blutbehandlungs-Apparatur (13) mittels eines - durch eine

Steuereinheit (10) regelbaren - Antriebs (20) befüll- oder entleerbaren, für den Entzug eines bemessenen Blutvolumens (8) aus dem Patientenkreislauf (2) in das extrakorporale Blutkreislauf-Leitungssystem (6) und/oder für den Eintrag eines bemessenen Blutvolumens (8) aus dem extrakorporalen Leitungssystem (6) in den Patientenkreislauf (2) vorgesehenen, innenvolumen-veränderlichen Blutvolumen-

Ausgleichskammer (161 ), sowie weiters mindestens einen am Patienten (1) anordenbaren und/oder mindestens einen am bzw. im extrakorporalen Leitungs- System (6) angeordneten Sensor (4; 9) zur Ermittlung bzw. Messung der Kreislaufreaktion des Patienten (1 ) und/oder zur Messung physikalisch-chemischer Eigenschaften des die extrakorporale Einrichtung (5) durchströmenden Blutes aufweist, von welchem aus die Sensor-Messdaten an eine dieselben in Steuersignale für den Antrieb (20) der Ausgleichskammer (161) des Ausgleichsbehälters (16) umwandelnde, mit dem genannten Sensor (4; 9) datenfluss-verbundene Sensormessdaten-Auswerte- und Steuereinheit (10) abgebbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsbehälter (16) bzw. dessen Ausgleichskammer (161 ) über eine Zweigleitung (17) mit dem extrakorporalen Kreislauf-Leitungssystem (6), bevorzugt mit dessen arteriellem Segment (11 ), in hydraulischer Verbindung steht. (Fig. 1 , 2, 8)

3. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsbehälter (16) bzw. dessen Ausgleichskammer (161 ) direkt im extrakorporalen Blutkreislauf-Leitungssystem (6) angeordnet ist und direkt vom durch dasselbe geförderten Blut durchströmbar ist. (Fig. 3)

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsbehälter (16) bzw. dessen Ausgleichskammer (161) innerhalb des venösen Segments (12) des extrakorporalen Blutkreislauf-Leitungssystems (6) angeordnet und direkt der Blutbehandlungs-Apparatur (13) nachgeschaltet ist und vom dort behandelten und von dort abströmenden Blut durchströmbar ist. (Fig. 3)

5. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (9) zur Messung einer physikalisch-chemischen Bluteigenschaft und/oder einer

Kreislaufeigenschaft bzw. Kreislaufreaktion, bevorzugt im arteriellen Segment (11) des extrakorporalen Blutkreislauf-Leitungssystems (5) - bezogen auf die Blutströmungs- Richtung - vor dem Ausgleichsbehälter (16) bzw. dessen Ausgleichskammer (161 ) und vorzugsweise vor der Blutförderpumpe (7) angeordnet ist. (Fig. 1 bis 3, 8)

6. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (9) für die Erfassung mindestens einer optischen, mechanischen, elektrischen, thermischen, chemischen und/oder hämodynamischen Eigenschaft des Blutes ausgebildet ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass außer dem Sensor (4) und/oder dem Sensor (9) mindestens ein weiterer, mit der Steuereinheit (10) datenfluss-verbundener Sensor (25) zur Messung einer physikalisch-chemischen Bluteigenschaft, bevorzugt im venösen Segment (12) des extrakorporalen Kreislauf- Leitungssystems (6) - bezogen auf die Blutströmungs-Richtung - nach dem Ausgleichsbehälter (16) bzw. dessen Ausgleichskammer (161 ) angeordnet ist, wobei die

Steuereinheit (10) für einen Vergleich bzw. für eine Verknüpfung der von den Sensoren (4 und/oder 9, 25) an sie abgegebenen Messdaten und deren bevorzugterweise vorzunehmenden Umwandlung in Steuersignale zumindest für den Antrieb (20) der Ausgleichskammer 161 ausgebildet ist. (Fig. 3)

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Blutbehandlungs-Apparatur (13) ein Dialysator und/oder eine Ultrafiltrations-Einrichtung für die Nierenersatztherapie ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Blutbehandlungs-Apparatur (13) der Oxygenator einer Herz-Lungenmaschine ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

- dass diese - für die Ermittlung der Kreislaufreaktion eines Patienten auf insbesondere rasche Änderungen des Blutvolumens (3) in dessen Blutkreislauf und deren

Verwendung für die Steuerung des Antriebs (20) der Ausgleichskammer (161 ) des

Ausgleichsbehälters (3) - für eine gezielte Stimulation a) der blutvolumen-abhängigen Kreislaufvariablen des Patienten, wie insbesondere Blutdruck, Herzfrequenz, Kontraktilität und Schlagvolumen des Herzens,

Pulswellengeschwindigkeit, peripherer Widerstand, zentraler Venendruck und/oder die lokale Blutströmungsgeschwindigkeit bzw. den lokalen Blutgefäßdurchmesser als Maß der lokalen Durchblutung, und/oder b) der blutvolumen-abhängigen Eigenschaften des Patientenblutes, wie insbesondere dessen optische bzw. mechanische Dichte, Brechungsindex,

Wellenlängenabhängigkeit der optischen Streuung, Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der Wechselstromfrequenz, Schallgeschwindigkeit, Kompressibilität, Viskosität in Abhängigkeit von der Scherrate, Temperatur und/oder Konzentration einzelner Blutbestandteile,

- die in einem der Ansprüche 1 bis 9 genannten sonstigen Systemkomponenten, insbesondere die Ausgleichskammer (16), sowie mindestens einen Patienten-Sensor

(4) zur Ermittlung der oben unter a) genannten hämodynamischen bzw.

Kreislaufvariablen und deren Änderungsverhalten und/oder mindestens einen im extrakorporalen Kreislauf angeordneten bzw. an denselben angekoppelten,

Extrakorporal-Kreislauf-Sensor (9) zur Ermittlung der unter b) genannten

Bluteigenschaften und deren Änderungsverhalten bei volumenmäßig vorgebbarer

Befüllung bzw. Entleerung des Ausgleichsbehälters (13) umfasst, und

- dass - für die Eingabe einer gewünschten bzw. vorgegebenen Änderung des Blutvolumens in der Blutvolumen-Ausgleichskammer (161 ), von deren Zeitpunkt, deren

Frequenz und deren Geschwindigkeit und/oder Ausmaß die Steuereinheit (10) für den

Antrieb (20) für eine die eben genannten Funktionsparameter wähl- und exakt vorgebbare Einstellung und Steuerung der für die blutvolumen-abhängige Stimulation des Patienten-Kreislaufs (2) vorgesehenen Volumenänderung in der Ausgleichskammer (161 ) des Ausgleichsbehälters (16) - die mit mindestens einem der

Sensoren (4; 9) datenfluss-verbundene Steuereinheit (10) mit einer Eingabeeinheit

(101 ) für die Eingabe dieser Parameter ausgestattet ist.

1 1. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) für die Steuerung der Blutvolumen-Verschiebung mit mindestens einem weiteren Sensor (19) zur Ermittlung und Kontrolle des sich im Blutvolumen- Ausgleichsbehälter (16) aktuell befindlichen Blutvolumens (8), vorzugsweise mit einem Niveaukontroll-Sensor, datenfluss-verbunden ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass sie für Dialyse und/oder Ultrafiltration vorgesehen ist, mittels der mit den Messdaten mindestens eines der Sensoren (4, 9 und/oder 25) versorgten Auswerte- und Steuereinheit (10) die Gesamt- Behandlungsdauer, Dialysattemperatur (14),

Dialysatzusammensetzung (14), die Ultrafiltrationsrate einer Ultrafiltrationspumpe (26) und/oder die Infusionsrate einer Infusionspumpe (27) der Blutbehandlungs-Apparatur (13), zusammen oder einzeln, in Abhängigkeit von der in der Einrichtung gemäß Anspruch 10, vorzugsweise periodisch ermittelten, aktuellen Kreislaufstabilität steuerbar ist bzw. sind.

13. Verfahren zur Steuerung einer extrakorporalen Einrichtung zur Behandlung von Humanblut mit innerhalb des extrakorporalen Bluttkreislaufes (5) angeordneter Blutbehandlungs-Apparatur (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,

- dass periodisch oder zu vorgegebenen Zeitpunkten der genannten Behandlung eine gezielte Verlagerung von Blutvolumen zwischen dem Blutvolumen- Ausgleichsbehälter (16) und dem intrakorporalen Kreislauf (2, 3) vorgenommen wird und dass die durch die dadurch induzierte bzw. bewirkte Patienten- Kreislaufreaktion hervorgerufenen messtechnisch der erfassbaren Veränderungen der a) blutvolumen-abhängigen Kreislaufvariablen des Patienten, wie insbesondere Blutdruck, Herzfrequenz, Kontraktilität und Schlagvolumen des Herzens, Pulswellengeschwindigkeit, peripherer Widerstand, zentraler Venendruck und/oder die lokale Blutströmungsgeschwindigkeit bzw. den lokalen Blutgefäßdurchmesser als Maß der lokalen Durchblutung, und/oder der b) blutvolumen-abhängigen Eigenschaften des Patientenblutes, wie insbesondere dessen optische und mechanische Dichte, Brechungsindex, Wellenlängenabhängigkeit der optischen Streuung, Leitfähigkeit in Abhängigkeit der Wechselstromfrequenz, Schallgeschwindigkeit, Kompressibilität, Viskosität in

Abhängigkeit der Scherrate, Temperatur und/oder Konzentration einzelner Blutbestandteile, von jeweils für die Messung der in a) und/oder b) genannten Eigenschaftswerte vorgesehenen Sensoren (4; 9) erfasst und als Kreislaufreaktions-Messdaten abgegeben werden,

- dass diese von zumindest einem der Sensoren (4; 9) ermittelten und an die mit de - bzw. denselben datenfluss-verbundene zentrale Auswerte- und Steuereinheit (10) abgegebenen Kreislaufreaktions-Messdaten in der eben genannten Einheit (10) in

Steuersignale für den Antrieb (20) der Blutvolumen-Ausgleichskammer (161 ) für eine in ihrem Ausmaß und/oder in ihrer Geschwindigkeit wähl- und exakt vorgebbare Änderung des Blutvolumens (8) im Blutvolumen-Ausgleichsbehälter (16) sowie vorzugsweise zusätzlich für eine, gegebenenfalls von dieser Blutvolumens-Änderung funktional abhängige, Einstellung, Steuerung und Regelung der Funktionsparameter der

Blutbehandlungs-Apparatur (13), wie insbesondere für eine Steuerung und Regelung der Dialysegeschwindigkeit, Dialysedauer, Dialysattemperatur und/oder

Dialysatzusammensetzung in einer Dialyseapparatur so wie weiters der

Ultrafiltrationsrate einer der Blutbehandlungs-Apparatur (13) gegebenenfalls zugeordneten Ultrafiltrationspumpe (26) und/oder der Infusionsrate einer derselben eventuell zugeordneten Infusionspumpe (27) umgewandelt werden,

- wobei im Fall von aufgrund der von den Sensoren (4; 9) abgegebenen Kreislaufreaktions-Messdaten und deren Auswertung in der Auswerte- und Steuereinheit (10) zu erwartenden oder beginnenden bzw. sich entwickelnden Kreislauf-Instabilität von der genannten Auswerte- und Steuereinheit (10) aus, bevorzugterweise zumindest der Antrieb (20) für eine Ausbringung von Blutvolumen aus der Blutvolumen-Ausgleichskammer (161) des Blutvolumen-Ausgleichsbehälter (16) in das extrakorporale Blutkreislauf-Leitungssystem (6) aktiviert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Füllung oder Entleerung des Ausgleichs-Behälters (16) bewirkte Blutvolumen-Verschiebung zwischen Patienten-Blutkreislauf (2) und extrakorporalem Kreislauf-Leitungssystem (6) nach entsprechender Eingabe in die Auswerte- und Steuereinheit (10) in bestimmten und frei wählbaren Zeitabständen ausgelöste Steuersignale vorgenommen wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei von einem Patienten-Sensor, insbesondere Bluttdruck-Sensor (4), an die Steuereinheit (10) abgegebenen, unterhalb eines jeweils vorgegebenen oder aufgrund von Sensor- Messdaten und deren Auswertung erhaltenen Schwellenwertes, insbesondere Schwellen-Blutdruckes, liegenden Messdaten von der Steuereinheit (10) aus automatisch eine Ausbringung von Blutvolumen aus dem Ausgleichsbehälter (16) in das extrakorporale Blutkreislauf-Leitungssystem (6) vorgenommen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet,

- dass nach Eingabe der Blutbehandlungs-Basisparameter, wie insbesondere Behandlungsdauer (td) und Ultrafiltrationsrate (UFR) sowie nach Eingabe der Volumenmenge des in die Ausgleichskammer (161 ) zu verbringenden Blutes (= Testvolumen (Vt)) in einer Referenzphase (R) mittels zumindest der Sensoren 4 und/oder 9 eine der im Anspruch 10 unter a) und/oder b) genannten Patienten- und/oder Bluteigenschafts-Variablen ermittelt wird

- wonach in einer ersten Störphase (S) der Entzug eines vorgegebenen Blutvolumens (Vt; 8) in die Ausgleichskammer (161 ) vorgenommen wird, - dass danach - im Falle einer aus den von den Sensoren (4) und/oder (9) gelieferten und in der Auswerte- und Steuereinheit (10) ausgewerteten Messdaten ermittelten - akuten bzw. zumindest drohenden Kreislauf-Instabilität im Rahmen einer Funktionsparameter-Änderungsschleife I zumindest ein Teil des Testvolumens (Vt) aus der Ausgleichskammer (161 ) ausgebracht wird, wobei gleichzeitig zumindest einer der Funktionsparameter der Blutbehandlungs-Apparatur (13) geändert, beispielsweise die

Ultrafiltrationsrate (UFR) reduziert wird,

- dass nach nochmaligem Durchlaufen der Referenzphase (R) in einer nochmaligen bzw. zweiten Störphase (S) eine im Vergleich zum Blutvolumensentzug (V^) der ersten Störphase (S) geringere Blutvolumensmenge (Vt₂) in die Ausgleichskammer (16) verbracht wird und danach wieder die Kreislaufstabilität geprüft wird,

- dass für den Fall immer noch auftretender Kreislauf-Instabilität unter weiterer Änderung der Parameter der Blutbehandlungs-Apparatur (13), insbesondere unter weiterer Reduktion der Ultrafiltrationsrate, eine Rückführung zumindest eines Teiles des im Ausgleichsbehälter (16) noch vorhandenen Blutvolumens (Vt₂) in den Kreislauf die Schleife I von jeweils weiter reduziertem Entzug von Blutvolumen und Veränderung der Parameter der Blutbehandlungs-Apparatur entweder unter Rückführung des gesamten noch vorhandenen Blutvolumens aus dem Ausgleichsbehälter (16), die Blutbehandlung abgebrochen wird oder die Schleife I solange durchlaufen wird, bis Kreislaufstabilität erreicht ist, und - dass weiters im Falle des Vorliegens von Kreislaufstabilität die Schleife I verlassen wird, und

- nach Ablauf einer Adaptationsphase (A) wieder die Kreislaufstabilität ermittelt wird,

- dass im Fall von Instabilität in einer zweiten Funktionsparameter-Änderungsschleife II unter Rückführung zumindest eines Teiles des vorher entzogenen Blutvolumens aus dem Ausgleichsbehälter unter gleichzeitiger Erhöhung oder Wieder-Erhöhung der

Ultrafiltrationsrate (UFR) wieder in die Referenzphase (R) und in die Störphase (S) der ersten Schleife I zurückgekehrt wird,

- dass im Falle einer nach Ablauf der Adaptionsphase (A) aufrecht gebliebenen oder nach zumindest einmaligem Durchlaufen der ersten Funktionsparameter-

Änderungsschleife eingetretener Kreislaufstabilität die Funktionsparameter der Blutbehandlungs-Apparatur (13) wieder verändert, insbesondere die Ultrafiltrationsrate (UFR) erhöht wird, und - bevorzugt unter Rückführung des gesamten, im bzw. noch im Ausgleichsbehälter (16) vorhandenen Blutvolumens so oft wieder in die Referenzphase

(R) der ersten Funktionsparameter-Änderungsschleife I zurückgeführt wird, und der beschriebene Vorgang so oft wiederholt wird, bis die eingestellte Behandlungsdauer abgelaufen ist. (Fig. 7)

17. Verwendung einer Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 für die Ermittlung eines kritischen oder unkritischen Blutvolumens mit der Maßgabe, dass nach Befüllung des Ausgleichsbehälters (16) mit einem vorgegebenen Blutvolumen (8) und nachfolgender Sedimentation des Blutes in demselben, das genannte Blutvolumen (8) wieder in das extrakorporale Kreislaufleitungs-System (6) eingebracht wird und mittels entsprechenden Sensors (25) die aktuelle Konzentration bzw. der Konzentrations-

Gradient im nach erfolgter Sedimentation aus dem Ausgleichsbehälter (16) kommenden Blutstrom ermittelt wird und die dabei erhaltenen Sensor-Messdaten an die - dieselben mit den Konzentrations(-Mittel)werten des Patientenblutes vergleichend und gemäß der Theorie der Indikatordilution zu Blutvolumens-Werten algorithmisch verknüpfende - Auswerte- und Steuereinheit (10) liefert.