Способ и устройство для определения трансмембранного давления при экстракорпоральной обработке крови
Номер патента: 19840
Опубликовано: 30.06.2014
Авторы: Кюльц Михель, Шпиккерманн Райнер, Бальшат Клаус, Гагель Альфред
Формула / Реферат
1. Способ определения трансмембранного давления во время экстракорпоральной обработки крови, при которой кровь с определенной скоростью кровотока по входной кровоподводящей артериальной магистрали экстракорпорального контура крови поступает на вход первой камеры диализатора, разделенного полупроницаемой мембраной на первую и вторую камеры, а с выхода первой камеры диализатора вытекает по обратной кровоотводящей венозной магистрали, а диализирующий раствор по входной магистрали для диализирующего раствора поступает на вход второй камеры диализатора, а по выходной магистрали для диализирующего раствора вытекает с выхода второй камеры диализатора, причем жидкость удаляется из крови с определенной скоростью потока через мембрану диализатора, включающий следующие этапы:
измерение давления со стороны крови на входе или выходе первой камеры диализатора и со стороны диализирующего раствора на входе или выходе второй камеры диализатора и
измерение трансмембранного давления на основе давления, измеренного со стороны крови и со стороны диализирующего раствора,
отличающийся тем, что
определяется величина, коррелирующая с вязкостью крови,
определяется величина коррекции трансмембранного давления, зависящая от величины, коррелирующей с вязкостью крови, и
трансмембранное давление вычисляется на основе давления, измеренного со стороны крови и со стороны диализирующего раствора, а также величины коррекции трансмембранного давления.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что величиной, коррелирующей с вязкостью крови, является гематокрит крови.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что давление со стороны крови в выходной кровоотводящей магистрали измеряется на выходе первой камеры диализатора, а давление со стороны диализирующего раствора - во входной магистрали для диализирующего раствора на входе второй камеры диализатора и в выходной магистрали для диализирующего раствора на выходе второй камеры диализатора.
4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что для определения величины коррекции трансмембранного давления определяется параметр, характеризующий гидравлическое сопротивление диализатора, который зависит от параметра, коррелирующего с вязкостью крови.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что параметр, характеризующий гидравлическое сопротивление диализатора, определяется на основе параметра, коррелирующего с вязкостью крови, и скорости потока жидкости, удаляемой через мембрану диализатора.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что параметр, характеризующий гидравлическое сопротивление диализатора, вычисляется согласно следующему математическому выражению в виде многочлена с параметрами α0, α1, α2, α3, α4:

где Hkt - гематокрит,
Qtm - скорость потока через мембрану диализатора,
Qtm,max - максимальная скорость потока через мембрану диализатора.
7. Способ по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что величина коррекции определяется на основе произведения параметра, характеризующего гидравлическое сопротивление, и скорости кровотока.
8. Способ по одному из пп.3-7, отличающийся тем, что трансмембранное давление рассчитывается по давлению, измеренному со стороны крови и со стороны диализирующего раствора, и по величине коррекции согласно следующему уравнению:

где Rb - продольное сопротивление диализатора со стороны крови,
Qb - кровоток и

9. Способ по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что величина, коррелирующая с вязкостью, во время обработки крови измеряется непрерывно.
10. Способ экстракорпоральной обработки крови, при котором кровь с определенной скоростью кровотока по входной кровоподводящей артериальной магистрали экстракорпорального контура крови поступает на вход первой камеры диализатора, разделенного полупроницаемой мембраной на первую и вторую камеры, а с выхода первой камеры диализатора вытекает по обратной кровоотводящей венозной магистрали, в то время как диализирующий раствор по входной магистрали для диализирующего раствора поступает на вход второй камеры диализатора, а по выходной магистрали для диализирующего раствора вытекает с выхода второй камеры диализатора, причем жидкость удаляется из крови с определенной скоростью потока через мембрану диализатора, отличающийся тем, что трансмембранное давление определяется способом по одному из пп.1-9.
11. Устройство для определения трансмембранного давления для устройства для обработки крови с целью проведения экстракорпоральной обработки крови, при которой кровь с определенной скоростью кровотока по входной кровоподводящей артериальной магистрали экстракорпорального контура крови поступает на вход первой камеры диализатора, разделенного полупроницаемой мембраной на первую и вторую камеры, а с выхода первой камеры диализатора вытекает по обратной кровоотводящей венозной магистрали, в то время как диализирующий раствор по входной магистрали для диализирующего раствора поступает на вход второй камеры диализатора, а по выходной магистрали для диализирующего раствора вытекает с выхода диализатора, причем жидкость удаляется из крови с определенной скоростью потока через мембрану диализатора, причем устройство для определения трансмембранного давления содержит
средства (20, 21, 22) для измерения давления со стороны крови на входе или выходе первой камеры диализатора и со стороны диализирующего раствора на входе или выходе второй камеры диализатора и
средства (19) для вычисления трансмембранного давления на основе давления, измеренного со стороны крови и со стороны диализирующего раствора,
отличающееся тем, что средства (19) для вычисления трансмембранного давления выполнены таким образом, что определяется величина коррекции трансмембранного давления, зависящая от величины, коррелирующей с вязкостью крови, и трансмембранное давление рассчитывается на основе давления, измеренного со стороны крови и со стороны диализирующего раствора, и величины коррекции трансмембранного давления.
12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что величиной, коррелирующей с вязкостью крови, является гематокрит крови.
13. Устройство по п.11 или 12, отличающееся тем, что средства (20, 21, 22) для измерения давления со стороны крови и со стороны диализирующего раствора содержат средства (20) для измерения давления в выходной кровоотводящей магистрали на выходе первой камеры диализатора, средства (21) для измерения давления во входной магистрали для диализирующего раствора на входе второй камеры диализатора и средства (22) для измерения давления в выходной магистрали для диализирующего раствора на выходе второй камеры диализатора.
14. Устройство по одному из пп.11-13, отличающееся тем, что средства (19) для вычисления трансмембранного давления выполнены таким образом, что для определения величины коррекции трансмембранного давления определяется параметр, характеризующий гидравлическое сопротивление диализатора, зависящий от параметра, коррелирующего с вязкостью крови.
15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что средства (19) для вычисления трансмембранного давления выполнены таким образом, что параметр, характеризующий гидравлическое сопротивление диализатора, определяется на основе параметра, коррелирующего с вязкостью крови, и скорости потока жидкости, удаляемой через мембрану диализатора.
16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что средства (19) для вычисления трансмембранного давления выполнены таким образом, что параметр, характеризующий гидравлическое сопротивление диализатора, вычисляется согласно следующему математическому выражению в виде многочлена с параметрами α0, α1, α2, α3, α4:

где Hkt - гематокрит,
Qtm - скорость потока через мембрану диализатора,
Qtm,max - максимальная скорость потока через мембрану диализатора.
17. Устройство по одному из пп.11-16, отличающееся тем, что средства (19) для вычисления трансмембранного давления выполнены таким образом, что величина коррекции определяется на основе произведения параметра, характеризующего гидравлическое сопротивление, и скорости кровотока.
18. Устройство по одному из пп.13-17, отличающееся тем, что средства (19) для вычисления трансмембранного давления выполнены таким образом, что трансмембранное давление рассчитывается по давлению, измеренному со стороны крови и со стороны диализирующего раствора, и величине коррекции согласно следующему уравнению:

где Rb - продольное сопротивление диализатора со стороны крови,
Qb - кровоток и

19. Устройство по одному из пп.11-18, отличающееся тем, что устройство для определения трансмембранного давления (23) содержит средства (23) для измерения величины, коррелирующей с вязкостью крови, причем средства (19) для вычисления трансмембранного давления выполнены таким образом, что величина, непрерывно измеряемая во время обработки крови, коррелирующая с вязкостью, берется за основу расчета трансмембранного давления.
20. Устройство для экстракорпоральной обработки крови с устройством по одному из пп.11-19.

Текст
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРАНСМЕМБРАННОГО ДАВЛЕНИЯ ПРИ ЭКСТРАКОРПОРАЛЬНОЙ ОБРАБОТКЕ КРОВИ Изобретение относится к способу определения трансмембранного давления во время экстракорпоральной обработки крови, при которой кровь с определенной скоростью кровотока по кровоподводящей артериальной магистрали 6 экстракорпорального контура 5 А крови поступает на вход первой камеры 3 диализатора 1, разделенного полупроницаемой мембраной 2 на первую и вторую камеру 4, а с выхода первой камеры 3 диализатора 1 вытекает по кровоотводящей венозной магистрали 7, в то время как диализирующий раствор по входной магистрали 10 для диализирующего раствора поступает на вход второй камеры диализатора, а по выходной магистрали 11 для диализирующего раствора вытекает с выхода второй камеры диализатора. Способ и устройство для определения трансмембранного давления согласно изобретению основываются на том, что давление со стороны крови и со стороны диализирующего раствора диализатора измеряется менее чем четырьмя датчиками 20, 21, 22 давления с меньшими затратами на технику и вычисляется предварительная нескорректированная величина трансмембранного давления, которая затем корректируется с помощью поправки, зависящей от величины,коррелирующей с вязкостью крови.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ФРЕЗЕНИУС МЕДИКАЛ КЭР ДОЙЧЛАНД ГМБХ (DE) Изобретение относится к способу определения трансмембранного давления во время экстракорпоральной обработки крови, при которой кровь с определенной скоростью кровотока по входной кровоподводящей артериальной магистрали экстракорпорального контура крови поступает на вход первой камеры диализатора, разделенного полупроницаемой мембраной на первую и вторую камеры, а с выхода первой камеры диализатора вытекает по кровоотводящей венозной магистрали, в то время как диализирующий раствор по входной магистрали для диализирующего раствора поступает на вход второй камеры диализатора, а по выходной магистрали для диализирующего раствора вытекает с выхода второй камеры диализатора, причем жидкость удаляется из крови с определенной скоростью потока через мембрану диализатора. Кроме того, изобретение относится к экстракорпоральной обработке крови, при которой определяется трансмембранное давление. Помимо этого, изобретение относится к устройству для определения трансмембранного давления для устройства для обработки крови с целью проведения экстракорпоральной обработки крови и к экстракорпоральному устройству для обработки крови с устройством для определения трансмембранного давления. Для удаления субстанций, подлежащих выведению с мочой, и для удаления жидкости используются различные способы экстракорпоральной обработки и очищения крови. При гемодиализе кровь пациента очищается вне тела в диализаторе. Диализатор содержит камеру для крови и камеру для диализата,которые разделены полупроницаемой мембраной. Во время обработки кровь пациента протекает через камеру для крови. Для эффективной очистки крови от подлежащих выведению субстанций камера для диализирующего раствора непрерывно промывается свежим диализирующим раствором. В то время как при гемодиализе (HD) транспортировка мелких молекулярных субстанций через мембрану диализатора, по существу, определяется различием концентраций диализирующего раствора и крови (диффузией), при гемофильтрации (HF) субстанции, содержащиеся в воде плазмы, в частности высокомолекулярные вещества, эффективно удаляются мощным потоком жидкости (путем конвекции) через мембрану диализатора. При гемофильтрации диализатор выступает в качестве фильтра, который поэтому в последующем будет также называться диализатором. Комбинация обоих способов - это гемодиафильтрация (HDF). При гемо(диа)фильтрации (HDF) часть сыворотки, удаленной мембраной диализатора, замещается стерильной замещающей жидкостью, подаваемой в контур крови вверх и/или вниз по течению диализатора. Подача замещающей жидкости вверх по течению диализатора называется предилюцией, а подача вниз по течению диализатора - постдилюцией. При экстракорпоральной обработке крови представляет интерес скорость ультрафильтрации (скорость UF), являющаяся мерой количества жидкости, удаленной у пациента в течение некоторого интервала времени. Скорость ультрафильтрации при экстракорпоральной обработке крови зависит от трансмембранного давления (ТМР), причем скорость ультрафильтрации с увеличением трансмембранного давления возрастает. Трансмембранное давление ТМР - это разность давлений в диализаторе между средней величиной давления со стороны крови и средней величиной давления со стороны диализирующего раствора. Для точного определения трансмембранного давления в принципе необходимы четыре измерения давления,причем давление измеряется на входе и выходе камеры для крови и камеры для диализирующего раствора диализатора. Для этого необходимы датчики давления, соответственно, на входе и выходе диализатора со стороны крови и со стороны диализата. Однако на практике измерение трансмембранного давления посредством четырех датчиков давления оказывается относительно трудоемким. Поэтому из соображений технического упрощения на практике в общем случае от определения трансмембранного давления с помощью четырех датчиков давления стараются воздерживаться. Известно, что для определения трансмембранного давления достаточно определить давление с помощью только двух датчиков давления, из которых один датчик давления установлен со стороны крови,а другой - со стороны диализата. Из соображений обслуживания и издержек в статье H.D. Polaschegg"Methoden und Geschichte der Ultrafiltrationskontrolle in der Hamodialyse" ("Методы и история контроля ультрафильтрации в гемодиализе") (Aktuelle Nephrologie, Heft 1/1985, S. 135 ff.) предлагается, например,ограничиться измерением обратного венозного давления, а также давления на выходе диализирующего раствора. Наряду с определением трансмембранного давления с помощью двух датчиков давления известно также определение трансмембранного давления с помощью трех датчиков давления. ЕР 0212127 предлагает, например, для определения трансмембранного давления измерять давление во входных и выходных магистралях для диализирующего раствора и давление в выходной кровоотводящей магистрали, в частности в капельной камере, установленной в выходной кровоотводящей магистрали, и вычислять трансмембранное давление на основе измеренных давлений. Вычисленное трансмембранное давление сравнивается с заранее установленным заданным значением среднего трансмембранного давления с тем, чтобы регулировать насос для диализата, установленный в выходной магистрали для диализирующего раствора. Всасывающий насос со стороны диализирующего раствора регулируется таким образом, чтобы трансмембранное давление в диализаторе соответствовало заданному значению. На практике определение трансмембранного давления на основе лишь двух или трех измерений давления, из которых, соответственно, одно измерение происходит со стороны крови, а другое измерение со стороны диализата, рассматривается как достаточно точное. Однако было обнаружено, что при определенных условиях очищения определению трансмембранного давления с большой точностью установлены пределы. В основу изобретения положена задача создания способа определения трансмембранного давления при экстракорпоральной обработке крови, который, с одной стороны, требует лишь относительно незначительных затрат техники на измерение, а, с другой, обеспечивает высокую точность во всех условиях обработки. Кроме того, задачей изобретения является создание устройства для определения трансмембранного давления для экстракорпоральной обработки крови, обеспечивающего определение трансмембранного давления с высокой точностью при всех условиях обработки менее чем четырьмя датчиками давления. Другими задачами изобретения являются способ экстракорпоральной обработки крови и устройство для экстракорпоральной обработки крови, причем определение трансмембранного давления с высокой точностью осуществляется при относительно незначительных затратах на технику. Решение этих задач осуществляется согласно изобретению с помощью признаков пп.1, 10, 11 и 20 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения. Способ и устройство согласно изобретению для определения трансмембранного давления основываются на том, что давление со стороны крови и со стороны диализирующего раствора диализатора измеряется менее чем четырьмя датчиками давления при относительно незначительных затратах на технику и вычисляется предварительная нескорректированная величина трансмембранного давления, которая затем корректируется на величину коррекции, зависящую от величины, коррелирующей с вязкостью крови. Следовательно, при определении трансмембранного давления учитывается величина, коррелирующая с вязкостью крови, в частности гематокрит. Было обнаружено, что, в частности, при сильном загустевании или разжижении крови, которые могут иметь место при гемодиафильтрации или гемофильтрации, между фактическим трансмембранным давлением и величиной трансмембранного давления, являющейся результатом измерения давления менее чем в четырех местах измерения, например, при измерении давления только на входе и выходе, а не на входе и выходе соответствующей камеры диализатора, могут случаться расхождения. Определение трансмембранного давления способом согласно изобретению является особенно точным в том случае, если пациенту дают эритропоэтин (ЕРО), вследствие чего гематокрит увеличивается, и вязкость крови возрастает. В предпочтительном варианте выполнения способа и устройства согласно изобретению измеряется давление со стороны крови в выходной кровоотводящей магистрали на выходе первой камеры диализатора, в то время как со стороны диализирующего раствора измеряется давление во входной магистрали для диализирующего раствора на входе второй камеры и в выходной магистрали для диализирующего раствора на выходе второй камеры диализатора. Таким образом, нет необходимости измерять давление со стороны крови во входной кровоподводящей магистрали на входе первой камеры диализатора, так что измерение давления может производиться только тремя датчиками давления. Однако возможно также, чтобы со стороны крови давление измерялось не на выходе, а на входе первой камеры диализатора. Возможно также, чтобы давление со стороны крови измерялось как на входе, так и на выходе первой камеры диализатора, в то время как давление со стороны диализирующего раствора измеряется или только на входе, или только на выходе второй камеры диализатора. Решающим является то, что по меньшей мере одно измерение давления осуществляется как со стороны крови, так и со стороны диализирующего раствора. Если речь идет об измерении давления на входе или выходе одной из обеих камер диализатора, то под этим не обязательно следует понимать, что измерение должно осуществляться в той точке, в которой магистрали подключены к диализатору. Более того, измерение можно осуществлять выше или ниже по течению от входа или выхода, причем следует исходить из того, что повышение или понижение давления между собственно точкой измерения и входом или выходом соответствующей камеры диализатора незначительно. В случае величины коррекции трансмембранного давления речь идет предпочтительно о параметре,характеризующем гидравлическое сопротивление диализатора в продольном направлении, зависящем, в свою очередь, от параметра, коррелирующего с вязкостью крови, в частности от гематокрита. Обнаружилось, что расхождения между трансмембранным давлением, рассчитываемым на основе измерения менее чем четырьмя датчиками давления, и фактическим трансмембранным давлением с увеличением гидравлического сопротивления диализатора в продольном направлении увеличиваются. Поскольку гидравлическое сопротивление диализатора в продольном направлении при определении трансмембранного сопротивления по способу и с устройством согласно изобретению учитывается, фактическое трансмембранное давление может быть вычислено с большой точностью. Гидравлическое сопротивление диализатора в продольном направлении, зависящее от параметра,-2 019840 коррелирующего с вязкостью крови, в частности от гематокрита, в принципе может вычисляться в начале или во время обработки крови. Особенно предпочтительный вариант выполнения изобретения предусматривает непрерывное определение параметра, коррелирующего с вязкостью крови, в частности гематокрита, во время обработки крови, причем гематокрит измеряется в оперативном режиме (online). Зависимость продольного сопротивления диализатора от параметра, коррелирующего с вязкостью крови, в частности от гематокрита, предпочтительно математически описывается в виде многочлена, параметры которого определяются по индивидуальным результатам измерений для каждого релевантного типа диализатора при допущении предилюции и постдилюции. Было обнаружено, что гидравлическое сопротивление в продольном направлении диализатора, по существу, зависит от конструкции диализатора, характеризующейся определенной площадью или длиной мембраны и определенным диаметром капилляров, от вида обработки - гемофильтрации (HD) или гемо(диа)фильтрации (H(D)F) с предилюцией или постдилюцией, от скорости замещения, скорости ультрафильтрации и от веществ, содержащихся в крови. Поэтому в предпочтительном варианте выполнения изобретения для определения продольного сопротивления диализатора учитываются вышеупомянутые параметры многочлена. Величина коррекции трансмембранного давления предпочтительно определяется на основе произведения параметра, характеризующего гидравлическое сопротивление в продольном направлении диализатора, и скорости кровотока в экстракорпоральном контуре крови. Поэтому величина коррекции зависит также от кровотока. Таким образом, способ и устройство согласно изобретению исходят из того, что расхождения между трансмембранным давлением, рассчитанным на основе измеренных давлений, и фактическим трансмембранным давлением с увеличением вязкости крови и скорости кровотока возрастают. Устройство согласно изобретению для определения трансмембранного давления, предназначенного для устройства для обработки крови с целью проведения экстракорпоральной обработки крови, располагает средствами для измерения давления со стороны крови и диализирующего раствора и средствами для вычисления трансмембранного давления с учетом величины коррекции. Средства для измерения давления со стороны крови и со стороны диализирующего раствора диализатора в предпочтительном варианте выполнения содержат средства для измерения давления в выходной кровоотводящей магистрали на выходе первой камеры диализатора, а также средства для измерения давления во входной и выходной магистралях для диализирующего раствора на входе и выходе второй камеры диализатора. Таким образом, в средствах для измерения давления во входной кровоподводящей магистрали на входе первой камеры диализатора нет необходимости. Средствами для измерения давления могут быть обычные датчики давления, которые и так присутствуют в известных устройствах для обработки крови. Средствами для вычисления трансмембранного давления могут быть обычный микропроцессор или подобное устройство, которые и без того также присутствуют в известных устройствах для обработки крови. Ниже подробно описывается пример способа согласно изобретению, а также устройства согласно изобретению со ссылкой на прилагаемый чертеж. На фиг. 1 в значительно упрощенной схеме изображены лишь основные компоненты устройства для обработки крови для экстракорпоральной обработки крови вместе с устройством для определения трансмембранного давления. Устройство для измерения трансмембранного давления согласно изобретению может быть составной частью обычного устройства для обработки крови или отдельным приборным блоком, взаимодействующим с устройством для обработки крови. В случае настоящего устройства для обработки крови речь идет об устройстве для гемо(диа)фильтрации, содержащем диализатор 1, разделенный полупроницаемой мембраной 2 на первую камеру 3, на которой протекает кровь и которая в последующем названа камерой 3 для крови, и вторую камеру 4, именуемую камерой для диализирующего раствора, через которую протекает диализирующий раствор. Первая камера 3 включена в экстракорпоральный контур 5 А крови, в то время как вторая камера 4 включена в контур 5 В диализирующего раствора устройства для гемо(диа)фильтрации. Экстракорпоральный контур 5 А крови содержит входную кровоподводящую артериальную магистраль 6, ведущую на вход 3 а камеры 3 для крови, и обратную кровоотводящую венозную магистраль 7,отходящую от выхода 3b камеры 3 для крови диализатора 1. Кровь пациента прокачивается через камеру 3 для крови диализатора 1 посредством артериального кровяного насоса 8, в частности перистальтического насоса, установленного во входной кровоподводящей артериальной магистрали 6. Кровяной насос подает кровь в камеру 3 для крови диализатора с определенной скоростью Qb кровотока. Для исключения пузырьков воздуха во входную артериальную и обратную венозную кровопроводящие магистрали может включаться воздухоотделитель (капельная камера). В случае кровопроводящих магистралей 6, 7 устройства для обработки крови речь идет о шлангопроводах, заправляемых в перистальтические насосы для одноразового использования. Поэтому шлангопроводы в принципе не являются составной частью устройства для обработки крови. Даже диализатор в принципе не является составной частью устройства для обработки крови, а подключается к шлангопроводам для одноразового использования. Свежий диализирующий раствор приготавливается в источнике 9 диализирующего раствора. От источника 9 диализирующего раствора на вход 4 а камеры 4 для диализирующего раствора диализатора 1 идет входная магистраль 10 для диализирующего раствора. С выхода 4b камеры 4 для диализирующего раствора выходная магистраль 11 для диализирующего раствора ведет на слив 12. Во входную магистраль 10 для диализирующего раствора включен первый насос 13 для диализирующего раствора, а в выходную магистраль 11 для диализирующего раствора включен второй насос 14 для диализирующего раствора. Первый насос 13 для диализирующего раствора с определенной скоростью Qdi подает диализирующий раствор из первого источника диализирующего раствора на вход 4 а камеры 4 для диализирующего раствора, в то время как второй насос 14 для диализирующего раствора с определенной скоростьюQd0 прокачивает диализирующий раствор с выхода 4b камеры 4 для диализирующего раствора на слив 12. Во время диализной обработки диализирующий раствор из контура 5 В диализирующего раствора в качестве замещающей жидкости может подаваться в экстракорпоральный контур 5 А крови по магистрали 15 для замещающей жидкости, ответвляющейся от входной магистрали 10 для диализирующего раствора по течению выше первого насоса 13 для диализирующего раствора. Магистраль 15 для замещающей жидкости имеет два магистральных участка 15 а и 15b, из которых один магистральный участок 15 а ведет в кровоподводящую артериальную магистраль 6, а другой магистральный участок 15b - в кровоотводящую венозную магистраль 7. Замещающая жидкость прокачивается посредством насоса 16 для заменителя, в частности перистальтического насоса, в который заправлена магистраль 15 для замещающей жидкости. В магистраль 15 для замещающей жидкости по течению выше насоса для заменителя включен стерилизующий фильтр 17,разделенный на две камеры 17 а, 17b. Насос для заменителя вместе с соответствующими магистралями и стерилизующим фильтром образуют замещающее устройство для диализного устройства. Для отсоединения обоих магистральных участков 15 а, 15b магистрали 15 для замещающей жидкости могут быть предусмотрены запорные органы, например зажимы для трубок, которые для большей наглядности не показаны. Кровяной насос 8, первый и второй насосы 13 и 14 для диализирующего раствора, а также насос 16 для заменителя посредством линий 8', 13', 14', 16' управления соединены с центральным управляющим и вычислительным устройством 18, которое управляет насосами с учетом заданных параметров обработки. Управляющее и вычислительное устройство 18 управляет также не показанными запорными органами для проведения обработки крови с помощью предилюции или постделюции. Для эксплуатации устройства для гемо(диа)фильтрации в качестве устройства для гемодиализа приводятся в действие кровяной насос 8, а также первый и второй насосы 13 и 14 для диализирующего раствора, причем диализирующий раствор протекает через камеру 4 для диализирующего раствора диализатора 1. Для эксплуатации устройства для гемо(диа)фильтрации в качестве устройства для гемодиафильтрации приводится в действие насос 16 для заменителя, так что через стерилизующий фильтр 17 протекает стерильный диализирующий раствор по выбору к артериальному месту 24 подачи по течению ниже кровяного насоса 8 и по течению выше камеры 3 для крови (предилюция) или к венозному месту 25 подачи по течению ниже камеры для крови (постдилюция). Однако в принципе эксплуатация устройства для гемо(диа)фильтрации возможна также только в качестве устройства для гемофильтрации, если первый насос 13 для диализирующего раствора не эксплуатируется и, тем самым, приток диализирующего раствора в камеру для диализирующего раствора диализатора прерывается. В центральном управляющем и вычислительном устройстве 18 устройства для обработки крови происходит обработка параметров, характеризующих обработку крови. Эти характеристические параметры могут или задаваться оператором машины, измеряться во время обработки, и/или вычисляться по измеренным и/или заданным параметрам. В последующем исходят из того, что все из релевантных здесь величин предоставляются центральным управляющим и вычислительным устройством, поскольку они вводятся оператором с не показанной клавиатуры и/или измеряются посредством не показанных измерительных узлов, и/или вычисляются по введенным и/или измеренным величинам. Устройство для определения трансмембранного давления согласно изобретению может образовывать самостоятельный узел или быть составной частью центрального управляющего и вычислительного устройства 18 устройства для обработки крови. В настоящем примере выполнения релевантные компоненты устройства для определения трансмембранного давления образуют отдельный узел, который ниже будет описан подробно. Устройство для определения трансмембранного давления располагает центральным вычислительным устройством 19, например микропроцессором, в случае которого речь может идти о микропроцессоре, предусмотренном в управляющем и вычислительном устройстве 18 устройства для обработки крови. Кроме того, устройство для определения трансмембранного давления располагает в общей сложности тремя датчиками 20, 21, 22 давления, из которых первый датчик 20 давления измеряет давление на выходе 3b первой камеры 3 диализатора, второй датчик 21 давления - давление на входе 4 а второй камеры 4, а третий датчик 22 давления - давление на выходе 4b второй камеры 4 диализатора 1. Эти датчики давления не обязательно должны устанавливаться непосредственно на входе или выходе диализатора. Решающим является то, что давление на выходе со стороны крови и на входе и выходе диализатора измеряется с достаточной точностью. Вычислительное устройство 19 принимает результаты измерений датчиков 20, 21, 22 давления по шинам 20', 21' и 22' данных. Кроме того, вычислительное устройство 19 по дополнительной шине 19' данных сообщается с центральным управляющим и вычислительным устройством 18 устройства для обработки крови для приема важных здесь величин, задаваемых оператором и/или измеряемых не показанными датчиками, и/или вычисляемых. В предпочтительном варианте выполнения устройство для определения трансмембранного давления располагает также измерительным узлом 23 для измерения гематокрита крови, протекающей в экстракорпоральном контуре 5 А крови, который может изменяться в ходе экстракорпоральной обработки крови. В результате ультрафильтрации гематокрит во время изменения кровотока в общем случае возрастает. Вычислительное устройство 19 соединено шиной 23' данных с измерительным узлом 23 для определения гематокрита. Измерительные узлы для определения гематокрита известны специалисту из уровня техники. Ниже теоретические основы определения трансмембранного давления, а также устройство для определения трансмембранного давления согласно изобретению и способ согласно изобретению, по которому работает устройство для определения трансмембранного давления, описываются подробно. Для точного определения средней величины трансмембранного давления ТМР в принципе необходимы четыре датчика давления. После измерения давления на входе Pb,in со стороны крови, давления на выходе Pb,out со стороны крови, давления Pd,in на входе со стороны диализата и давления Pd,out на выходе со стороны диализата трансмембранное давление Ртм (ТМР) рассчитывается согласно следующему уравнению: где Ртм - трансмембранное давление ТМР,Pb,in - давление на входе со стороны крови диализатора,Pb,out - давление на выходе со стороны крови диализатора (венозное давление Pven),Pd,in - давление на входе со стороны диализата диализатора,Pd,out - давление на выходе со стороны диализата диализатора. Однако в настоящем примере выполнения давление измеряется не четырьмя датчиками давления в вышеуказанных местах измерения, а лишь тремя датчиками 20, 21, 22 давления, измеряющими давлениеPb,out на выходе 3b камеры 3 для крови со стороны крови диализатора 1, давление Pd,in на входе 4 а и давление Pd,out на выходе 4b камеры 4 для диализирующего раствора со стороны диализата диализатора 1. Различия между определением трансмембранного давления на основе измерения в трех местах измерения и измерения в четырех местах измерения вытекают из падения Pb давления со стороны крови диализатора, возрастающего с увеличением вязкости крови, кровотока Qb и с уменьшением диаметра капилляров при той же площади мембраны. В соответствии с возможными комбинациями краевых условий могут появиться меньшие или большие расхождения между обоими измерениями. Кроме того, в ходе осуществления способа может изменяться вязкость крови в диализаторе. При гемо(диа)фильтрации H(D)F, например, средняя величина вязкости крови в диализаторе (фильтре) при предилюции уменьшается, в то время как средняя величина вязкости крови при постдилюции повышается. Поэтому постдилюция ведет к большим различиям в обоих измерениях. Это объясняется различием трансмембранных потоков через мембрану диализатора, удаляемых из кровотока Qb. Суммарный трансмембранный поток Qm=Quf+Qsub состоит из скорости Quf ультрафильтрации и скорости Qsub замещения. Однако на практике скоростью Quf часто можно пренебречь. Изобретение строится на вычислении трансмембранного давления на основе давления, измеренного тремя датчиками 20, 21, 22 давления, и определении величины коррекции для вычисленного трансмембранного давления для получения фактического РТМ=ТМР. В результате преобразования уравнения (1) получается следующее: Здесь содержится нескорректированное трансмембранное давление РТМ 3 Поправочный член получается в результате сравнения уравнения (3) с уравнением (2) из последнего члена уравнения (2). Он отображает падение давления на продольной стороне камеры 3 диализатора 1 где Pb - падение давления на продольной стороне (стороне крови) диализатора. Падение давления на стороне крови диализатора, по существу, зависит от кровотока Qb. Эта зависимость в общем виде может быть описана в виде многочлена На практике между падением Pb давления и кровотоком Qb с достаточной точностью, как правило,получаются линейные зависимости. Таким образом, падение Pb давления на стороне крови может быть разделено на гидравлическое сопротивление Rb в продольном направлении диализатора, не зависящее от кровотока Qb, и на текущее значение кровотока Qb. В результате получается где Rb - продольное сопротивление диализатора на стороне крови,Qb - кровоток. В настоящем примере выполнения для вычисления гидравлического сопротивления Rb в продольном направлении камеры 3 для крови диализатора 1 используется математическое выражение в виде многочлена с параметрами 0, 1, 2, 3, 4,. Примером возможной записи в виде многочлена является следующая: При этом Qtm,max для случая постдилюции или предилюции могут быть определены следующим образом: или где k является коэффициентом, например, k=7,Hkt - гематокрит [0,10-0,69];TP - полное содержание протеина [5,0-9, Ог/дл];Qm - текущая скорость потока через мембрану диализатора [мл/мин]; где Qtm=Qsub+Quf;Qtm,max - максимальная скорость потока [мл/мин] при постдилюции - Qtm, post,max согласно уравнению(8) или при предилюции - Qtm,prae,max согласно уравнению (9). Вместо математического выражения в виде многочлена согласно уравнению (7) возможна также общая запись, учитывающая более высокие степени для гематокрита Hkt, для трансмембранного потока Устройство согласно изобретению определяет трансмембранное давление ТМР следующим образом. Вычислительное устройство 19 для определения гематокрита сначала вычисляет согласно уравнению (7) продольное сопротивление Rb диализатора в функции гематокрита Hkt и скорости Qtm потока жидкости, удаляемой через мембрану 2 диализатора 1. Для этого вычислительное устройство обращается к запоминающему устройству 19 А, в котором хранятся параметры многочлена 0, 1, 2, 3, 4, полученные посредством уравнительного вычисления из индивидуальных результатов измерений для определенного типа диализатора. В запоминающем устройстве 19 А вычислительного устройства 19 могут храниться параметры различных типов диализаторов, причем вычислительное устройство в этом случае обращается к параметрам, относящимся к типу диализатора, используемому в данный момент. Вычислительное устройство 19 для обмена релевантными данными сообщается с центральным управляющим и вычислительным устройством 18 устройства для обработки крови. Вычислительное устройство может, например, получить файл с данными, указывающими тип диализатора, ранее введенный оператором, например, с клавиатуры. Кроме того, вычислительное устройство 19 получает от центрального управляющего и вычислительного устройства 18 скорость Qsub замещения и скорость Quf ультрафильтрации с тем, чтобы по сумме скоростей замещения и ультрафильтрации вычислить скоростьQtm=Qsub+Quf потока жидкости, удаляемой через мембрану 2 диализатора 1. Кроме того, вычислительное устройство 19 получает от центрального и управляющего устройства 18 гематокрит Hkt, могущий располагаться в интервале 0,10-0,69 г/дл, и общее содержание ТР протеина, могущее располагаться в интервале 5,0-9,0 г/дл. Кроме того, вычислительное устройство получает от центрального управляющего и вычислительного устройства сигнал, указывающий наличие предилюции или постдилюции. С помощью уравнений (8) и (9) вычислительное устройство 19 по гематокриту Hkt и общему содержанию ТР протеина рассчитывает максимальную скорость Qtm,max потока на случай проведения предилюции или постдилюции. В упрощенном варианте выполнения продольное сопротивление Rb диализатора вычисляется лишь один раз до или во время проведения диализа. Однако усовершенствованный вариант выполнения предусматривает, чтобы продольное сопротивление Rb диализатора в определенные моменты обработки крови вычислялось несколько раз или во время обработки крови даже непрерывно. В этом случае усовершенствованный вариант выполнения оказывается особенно предпочтительным, если одна из релевантных здесь величин, например скорость замещения или ультрафильтрации, да и гематокрит крови пациента во время проведения диализа изменяется. В случае перехода от предилюции к постдилюции или, наоборот, может встать вопрос о перерасчете продольного сопротивления Rb. Еще одна альтернатива варианта выполнения предусматривает вычисление продольного сопротивления Rb не по уравнению (7), а по уравнению (10), описывающему более общий подход к многочлену. Однако возможны и другие подходы к многочлену. Один из особенно предпочтительных вариантов выполнения предусматривает, чтобы отправным моментом не являлась постоянная величина гематокрита Hkt, вводимая, например, с клавиатуры или измеряемая лишь один раз. В этом варианте выполнения гематокрит с помощью измерительного узла 23 измеряется во время обработки крови непрерывно. На фиг. 1 шина 23' данных для передачи результатов измерений гематокрита изображена пунктиром, поскольку измерение гематокрита во время обработки крови не является строго обязательным и предусмотрено лишь в особенно предпочтительном варианте выполнения. Кроме того, во время обработки крови предпочтительно, чтобы непрерывно, или, по меньшей мере,в разные моменты времени с помощью датчиков 20, 21 и 22 измерялись давление Pb,out на выходе со стороны крови, давление Pb,out на входе со стороны диализата и давление Pd,out на выходе со стороны диализата. Вычислительное устройство 19, получающее измеренные величины давлений по шинам 20', 21', 22' данных, рассчитывает затем по давлениям согласно уравнению (3) нескорректированное трансмембранное давление РТМ 3. В качестве другой величины вычислительное устройство 19 получает от управляющего и вычислительного устройства 18 скорость Qb кровотока, которую может задавать оператор. По скорости Qb кровотока, вычисленному продольному сопротивлению Rb диализатора и по нескорректированному трансмембранному давлению РТМз вычислительное устройство 19 вычисляет затем согласно уравнению (6) скорректированную величину трансмембранного давления PTM=ТМР. Скорректированное трансмембранное давление ТМР может быть визуализировано на не показанном индикаторном устройстве и/или использовано для управления или регулирования устройства для обработки крови. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ определения трансмембранного давления во время экстракорпоральной обработки крови,при которой кровь с определенной скоростью кровотока по входной кровоподводящей артериальной магистрали экстракорпорального контура крови поступает на вход первой камеры диализатора, разделенного полупроницаемой мембраной на первую и вторую камеры, а с выхода первой камеры диализатора вытекает по обратной кровоотводящей венозной магистрали, а диализирующий раствор по входной магистрали для диализирующего раствора поступает на вход второй камеры диализатора, а по выходной магистрали для диализирующего раствора вытекает с выхода второй камеры диализатора, причем жидкость удаляется из крови с определенной скоростью потока через мембрану диализатора, включающий следующие этапы: измерение давления со стороны крови на входе или выходе первой камеры диализатора и со стороны диализирующего раствора на входе или выходе второй камеры диализатора и измерение трансмембранного давления на основе давления, измеренного со стороны крови и со стороны диализирующего раствора,отличающийся тем, что определяется величина, коррелирующая с вязкостью крови,определяется величина коррекции трансмембранного давления, зависящая от величины, коррелирующей с вязкостью крови, и трансмембранное давление вычисляется на основе давления, измеренного со стороны крови и со стороны диализирующего раствора, а также величины коррекции трансмембранного давления. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что величиной, коррелирующей с вязкостью крови, является гематокрит крови. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что давление со стороны крови в выходной кровоотводящей магистрали измеряется на выходе первой камеры диализатора, а давление со стороны диализирующего раствора - во входной магистрали для диализирующего раствора на входе второй камеры диализатора и в выходной магистрали для диализирующего раствора на выходе второй камеры диализатора. 4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что для определения величины коррекции трансмембранного давления определяется параметр, характеризующий гидравлическое сопротивление диализатора, который зависит от параметра, коррелирующего с вязкостью крови. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что параметр, характеризующий гидравлическое сопротивле-7 019840 ние диализатора, определяется на основе параметра, коррелирующего с вязкостью крови, и скорости потока жидкости, удаляемой через мембрану диализатора. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что параметр, характеризующий гидравлическое сопротивление диализатора, вычисляется согласно следующему математическому выражению в виде многочлена с параметрами 0, 1, 2, 3, 4: где Hkt - гематокрит,Qtm - скорость потока через мембрану диализатора,Qtm,max - максимальная скорость потока через мембрану диализатора. 7. Способ по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что величина коррекции определяется на основе произведения параметра, характеризующего гидравлическое сопротивление, и скорости кровотока. 8. Способ по одному из пп.3-7, отличающийся тем, что трансмембранное давление рассчитывается по давлению, измеренному со стороны крови и со стороны диализирующего раствора, и по величине коррекции согласно следующему уравнению: где Rb - продольное сопротивление диализатора со стороны крови,Qb - кровоток и 9. Способ по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что величина, коррелирующая с вязкостью, во время обработки крови измеряется непрерывно. 10. Способ экстракорпоральной обработки крови, при котором кровь с определенной скоростью кровотока по входной кровоподводящей артериальной магистрали экстракорпорального контура крови поступает на вход первой камеры диализатора, разделенного полупроницаемой мембраной на первую и вторую камеры, а с выхода первой камеры диализатора вытекает по обратной кровоотводящей венозной магистрали, в то время как диализирующий раствор по входной магистрали для диализирующего раствора поступает на вход второй камеры диализатора, а по выходной магистрали для диализирующего раствора вытекает с выхода второй камеры диализатора, причем жидкость удаляется из крови с определенной скоростью потока через мембрану диализатора, отличающийся тем, что трансмембранное давление определяется способом по одному из пп.1-9. 11. Устройство для определения трансмембранного давления для устройства для обработки крови с целью проведения экстракорпоральной обработки крови, при которой кровь с определенной скоростью кровотока по входной кровоподводящей артериальной магистрали экстракорпорального контура крови поступает на вход первой камеры диализатора, разделенного полупроницаемой мембраной на первую и вторую камеры, а с выхода первой камеры диализатора вытекает по обратной кровоотводящей венозной магистрали, в то время как диализирующий раствор по входной магистрали для диализирующего раствора поступает на вход второй камеры диализатора, а по выходной магистрали для диализирующего раствора вытекает с выхода диализатора, причем жидкость удаляется из крови с определенной скоростью потока через мембрану диализатора, причем устройство для определения трансмембранного давления содержит средства (20, 21, 22) для измерения давления со стороны крови на входе или выходе первой камеры диализатора и со стороны диализирующего раствора на входе или выходе второй камеры диализатора и средства (19) для вычисления трансмембранного давления на основе давления, измеренного со стороны крови и со стороны диализирующего раствора,отличающееся тем, что средства (19) для вычисления трансмембранного давления выполнены таким образом, что определяется величина коррекции трансмембранного давления, зависящая от величины, коррелирующей с вязкостью крови, и трансмембранное давление рассчитывается на основе давления, измеренного со стороны крови и со стороны диализирующего раствора, и величины коррекции трансмембранного давления. 12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что величиной, коррелирующей с вязкостью крови, является гематокрит крови. 13. Устройство по п.11 или 12, отличающееся тем, что средства (20, 21, 22) для измерения давления со стороны крови и со стороны диализирующего раствора содержат средства (20) для измерения давления в выходной кровоотводящей магистрали на выходе первой камеры диализатора, средства (21) для измерения давления во входной магистрали для диализирующего раствора на входе второй камеры диализатора и средства (22) для измерения давления в выходной магистрали для диализирующего раствора на выходе второй камеры диализатора. 14. Устройство по одному из пп.11-13, отличающееся тем, что средства (19) для вычисления трансмембранного давления выполнены таким образом, что для определения величины коррекции трансмембранного давления определяется параметр, характеризующий гидравлическое сопротивление диализато-8 019840 ра, зависящий от параметра, коррелирующего с вязкостью крови. 15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что средства (19) для вычисления трансмембранного давления выполнены таким образом, что параметр, характеризующий гидравлическое сопротивление диализатора, определяется на основе параметра, коррелирующего с вязкостью крови, и скорости потока жидкости, удаляемой через мембрану диализатора. 16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что средства (19) для вычисления трансмембранного давления выполнены таким образом, что параметр, характеризующий гидравлическое сопротивление диализатора, вычисляется согласно следующему математическому выражению в виде многочлена с параметрами 0, 1, 2, 3, 4: где Hkt - гематокрит,Qtm - скорость потока через мембрану диализатора,Qtm,max - максимальная скорость потока через мембрану диализатора. 17. Устройство по одному из пп.11-16, отличающееся тем, что средства (19) для вычисления трансмембранного давления выполнены таким образом, что величина коррекции определяется на основе произведения параметра, характеризующего гидравлическое сопротивление, и скорости кровотока. 18. Устройство по одному из пп.13-17, отличающееся тем, что средства (19) для вычисления трансмембранного давления выполнены таким образом, что трансмембранное давление рассчитывается по давлению, измеренному со стороны крови и со стороны диализирующего раствора, и величине коррекции согласно следующему уравнению: где Rb - продольное сопротивление диализатора со стороны крови,Qb - кровоток и 19. Устройство по одному из пп.11-18, отличающееся тем, что устройство для определения трансмембранного давления (23) содержит средства (23) для измерения величины, коррелирующей с вязкостью крови, причем средства (19) для вычисления трансмембранного давления выполнены таким образом, что величина, непрерывно измеряемая во время обработки крови, коррелирующая с вязкостью, берется за основу расчета трансмембранного давления. 20. Устройство для экстракорпоральной обработки крови с устройством по одному из пп.11-19.
МПК / Метки
Метки: устройство, крови, обработке, трансмембранного, определения, способ, экстракорпоральной, давления
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/10-19840-sposob-i-ustrojjstvo-dlya-opredeleniya-transmembrannogo-davleniya-pri-ekstrakorporalnojj-obrabotke-krovi.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и устройство для определения трансмембранного давления при экстракорпоральной обработке крови</a>
Предыдущий патент: Способ бурения и скважинный флюид
Следующий патент: Система перегрузки сельскохозяйственной продукции и способ перегрузки
Случайный патент: Способы и составы для борьбы с эктопаразитами