DE69330804T2

DE69330804T2 - Hemodialyseüberwachungssystem für Dialyseapparate

Info

Publication number: DE69330804T2
Application number: DE69330804T
Authority: DE
Inventors: James P. Ebben; Paul F. Emerson; Prakash Keshaviah; David A. Luhring
Original assignee: Baxter International Inc
Current assignee: Baxter International Inc
Priority date: 1992-10-13
Filing date: 1993-10-12
Publication date: 2002-07-18
Anticipated expiration: 2013-10-13
Also published as: DE69330804D1; DE69320619T2; JPH07502190A; KR100318579B1; EP0847768A2; EP0847768B1; MX9306336A; WO1994008641A1; JP3547436B2; AU5328394A; TW257681B; BR9305667A; DE69320619D1; US5662806A; EP0616540B1; EP0616540A1; CA2124809A1; US5518623A; AU674177B2; CA2124809C

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft Hämodialysemaschinen im allgemeinen und bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Online-Echtzeit-Überwachung der Wirksamkeit einer Hämodialysebehandlung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Verwendung von Dialysepatronen in Hämodialysemaschinen, um hämatogene Toxine und Nebenprodukte des Metabolismus abzuführen, ist seit vielen Jahren üblich. Typischerweise enthält eine solche Patrone im wesentlichen ein Paar von Kammern, die durch eine semipermeable Membran getrennt sind. Blut wird durch die erste Kammer hindurch perfundiert und zum Patienten zurückgeführt.
Die Dialysatlösung wird gleichzeitig in Gegenrichtung durch die zweite Kammer hindurch zirkuliert. Dadurch wird ein Konzentrationsgradient ausgebildet, der bewirkt, daß in dem Blut mitgeführte Ausscheidungsstoffe durch die semipermeable Membran und in die Dialysatlösung wandern, um den Dialysatabfluß zu bilden.
Das Prinzip der Hämodialyse ist erheblich verfeinert worden. Heutzutage wird eine Anzahl von semipermeablen Hohlfasermembranen in Dialysepatronen verwendet, um die Gesamtmemmbranoberfläche wesentlich zu vergrößern und dadurch die Diffusion über die Membranstruktur zu erleichtern. Die Hohlfasermembranen weisen viele verschiedene Materialien auf, einschließlich beispielsweise Celluloseacetat, Cellulosetriacetat, Polyacrylnitril, Polysulfon und regenerierte Cellulose, wobei letztere am häufigsten verwendet wird.
Eine der grundsätzlichsten Überlegungen bei der Behandlung eines Patienten mit Hämodialyse befaßt sich mit der Angemessenheit der Behandlung. Wie lange soll beispielsweise ein gegebener Patient an einem gegebenen Tag dialysiert werden. Aus einem ungewollten Nichtgelingen, den Patienten ausreichend zu dialysieren, kann eine leihe von medizinisch abträglichen Wirkungen resultieren.
Zur Zeit hat der durchschnittliche Dialysepatient eine Lebenserwartung von nur ca. fünf Jahren. Ein Grund, weshalb diese Patienten dazu neigen, eine kurze Lebenserwartung zu haben, ist die schädliche Wirkung eines chronischen Aufbaus verschiedener Toxine, die entweder überhaupt nicht eliminiert werden, d. h. nicht durch die Hohlfasern hindurchgehen, oder nicht ausreichend auf nichttoxische Pegel verringert werden.
Von vielen dieser vermuteten Toxine ist die Identität unbekannt, obwohl diejenigen Spezies, von denen bekannt ist, daß sie im Urin eliminiert werden, wie etwa Harnstoffkreatinin, Phosphat, Wasserstoffionen usw., mit ernsthaften medizinischen Folgen in Verbindung gebracht werden, wenn zugelassen wird, daß sie sich über Normalpegel hinaus ansammeln.
Eine Reihe von Faktoren kann eine beträchtliche Wirkung auf die Angemessenheit der Behandlung haben. Beispielsweise ist es auf dem Gebiet der Hämodialyse üblich, die Dialysepatronen wiederzuverwenden. Es steht eine Technologie für das Reinigen, Desinfizieren oder Sterilisieren von gebrauchten Dialysepatronen zur Verfügung, wie sie beispielsweise in dem US-Patent Nr. 4 695 385 erläutert ist. Schließlich muß eine einzelne Patrone jedoch entsorgt werden, weil sie ihre Dialysieretauglichkeit verliert.
Zur Zeit ist die Tauglichkeit von Dialysatoren schwer zu beurteilen, und deshalb wird sie häufig nicht streng überwacht, und eine Dialysepatrone wird oft erst dann entsorgt, wenn sie nach erneutem Reinigen sichtbar unsauber erscheint oder wenn Faserbündelvolumen oder Ultrafiltrationsraten unter einen vorbestimmten Schwellenwert sinken.
Es ist heute bekannt, daß eine ernsthafte Dialysatorfehlfunktion selbst dann auftreten kann, wenn das Aussehen, das Faserbündelvolumen und die Ultrafiltrationsraten normal sind, wie von Delmez et al., "Severe dialyzer dysfunction during reuse", Kidney International, 35: 244 (1989), berichtet wird. Es ist ferner bekannt, daß die Dialysatortauglichkeit aufgrund des Alters der Dialysepatrone oder der Anzahl von Einsätzen nicht genau vorhersagbar ist.
Ungeachtet des Zustands des Dialysators wird ein Maß für die Angemessenheit der Dialyse für den einzelnen Patienten während einer gegebenen Behandlung aus der folgenden Gleichung berechnet:
KT/V ≥ 1,0
V ist ein Ausdruck des Harnstoffverteilungsvolumens, das ungefähr gleich dem Gesamtkörperfluidvolumen ist. V wird für jeden einzelnen Patienten aus Daten, wie etwa Größe, Gewicht, Geschlecht abgeleitet. K ist die Harnstoff-Clearance des jeweiligen im Gebrauch befindlichen Dialysators in Millilitern (ml) von pro Minute von Harnstoff gereinigtem Blut. T ist die Behandlungsdauer.
K wird aus dem typischen Beipackzettel, der einem Behälter von Dialysatoren beigefügt ist, erhalten und enthält eine graphische Darstellung der Harnstoff-Clearance gegenüber der Blutdurchflußrate, erhalten durch Zufallstests einer Dialysatorprobe aus einem bestimmten Fertigungslos.
Bei Einsetzen dieser Werte in die obige Gleichung kann die Mindestbehandlungsdauer für einen gegebenen KT/V-Wert berechnet werden. Andere Parameter, die geändert werden können, um eine angemessene Dialyse zu erhalten, umfassen die Blutdurchflußrate, die Dialyselösungsdurchflußrate, die Dialysatortauglichkeit und die Temperatur.
Es ist empirisch festgestellt worden, daß KT/V-Werte von ca. 0,8 oder höher mit niedrigen Morbiditätswerten in Verbindung stehen. Siehe Gotch, L.A., Sargent, J.A. Kidney International, 28: 526-537, 1985. Selbst bei Verwendung neuer Dialysatoren besteht eine gewisse Gefahr, daß eine aus einem bestimmten Los gewählte Einheit einen K-Wert hat, der signifikant niedriger als der in dem Beipackzettel genannte Wert ist.
Für den Patienten, der mit einem solchen Dialysator behandelt wird, besteht also die Gefahr unterdialysiert zu werden. Die Gefahr einer Unterdialyse steigt bei Wiederverwendung der Dialysepatrone wegen des sicheren, aber unquantifizierten Verlusts an Dialysatortauglichkeit mit jedem weiteren Gebrauch.
Eine Unterdialyse kann auch auftreten, weil der Zugang zu dem Kreislauf des Patienten unzureichend ist. Aufgrund des nicht ausreichenden Zugangs zu dem Blut des Patienten können erwünschte Blutdurchflußraten eventuell nicht erzielt werden, was ebenfalls zu einer Unterdialyse führen kann.
Von KT/V verschiedene andere Parameter sind ebenfalls bestimmt worden, um die Angemessenheit der Dialyse zu beurteilen. Dazu gehören das Harnstoffabbauverhältnis (URR) und der Abführungsindex von Gelöstem (SRI). URR ist als 1-(CB)pre/CB)Post definiert.
Eine gute Dialysebehandlung hat ein URR nahe dem Wert Eins (1), während eine schlechte Dialysebehandlung ein URR nahe Null (0) hat. Leider berücksichtigt URR nicht die Erzeugung von Harnstoff während der Dialyse, Ultrafiltration oder die Doppelpoolausführung der Abführung.
Deshalb ist SRI als eine verallgemeinerte Version von URR, die diese Wirkungen berücksichtigt, vorgeschlagen worden. SRI ist definiert als die Harnstoffmenge, die während einer Behandlung als ein Bruchteil des Gesamtkörperspeichers abgeführt wird. Wie bei URR hat eine gute Dialysebehandlung einen SRI-Wert nahe dem Wert Eins (1), während eine schlechte Dialysebehandlung einen SRI-Wert nahe Null (0) hat.
Potentiell kann SRI (im Gegensatz zu KT/V) die Angemessenheit einer Dialysebehandlung anzeigen, ungeachtet der Modalität (d. h. peritoneal oder Hämodialyse) und einer Unterbrechung. Weder URR noch SRI sind jedoch so umfassend wie KT/V als Maß für die Angemessenheit der Dialyse bestätigt worden.
Die KT/V-, URR- und SRI-Indizes zeigen zwar die Harnstoffabführung an und scheinen mit einem Mißerfolg der Therapie zu korrelieren; damit soll jedoch nicht ausgedrückt werden, Harnstoff sei ein toxischer Metabolit. Es gibt frühe Literatur, die nahelegt, daß Harnstoff an sich nicht toxisch ist. Harnstoff ist jedoch ein Hauptmetabolit des Proteinkatabolismus und dient als ein geeigneter Marker, um die Angemessenheit der Behandlung zu überwachen.
Harnstoff hat ein Molekulargewicht von 60 Dalton, während einige der anderen Proteinkataboliten viel größer sein können. Daher ist es strittig, ob die Beziehung zwischen KT/V und Morbidität, die bei dichteren cellulosen Membranen etabliert ist, auf die für Hämofiltration und Hochflußhämodialyse verwendeten offeneren Membranen oder die natürliche peritoneale Membran anwendbar ist.
Es gibt umfangreiche Literatur über das kinetische Harnstoffmodell. Es ist festgestellt worden, daß Computerprogramme, programmierbare Rechner und zeitlich verzahnte DV-Dienste die Harnstoffkinetik für den Dialysekliniker zugänglicher machen.
Kürzlich ist gezeigt worden (Lindsay et al., 1989), daß KT/V-Werte von weniger als 0,8 mit einer niedrigen diätetischen Proteinaufnahme in Verbindung gebracht werden können, die für Ernährungsberatung unzugänglich ist. Eine Erhöhung des KT/V-Werts auf 1,0 oder mehr in Verbindung mit Ernährungsberatung ist jedoch hinsichtlich der Verbesserung der diätetischen Proteinaufnahme wirksam.
Da eine niedrige diätetische Proteinaufnahme mit erhöhter Morbidität in Verbindung gebracht werden kann, ist die Überwachung von KT/V und nPCR eine nützliche Begleitmaßnahme zu anderen klinischen Beurteilungen des Dialysepatienten.
Die traditionelle Harnstoffkinetik macht zahlreiche Messungen erforderlich und wird von Dialyseklinikern als mathematisch komplex angesehen. Die verschiedenen für genaue kinetische Messungen erforderlichen Messungen sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.

TABELLE 1

FÜR KINETISCHE HARNSTOFFBERECHNUNGEN ERFORDERLICHE MESSUNGEN
Prädialyse BUN (C1)
Postdialyse BUN (C2)
Prädialyse BUN für nächste Dialyse (C3)
Dialysator-Clearance (K)
Blutdurchflußrate
arterieller BUN
venöser BUN
Dialysatdurchflußrate (Abfluß) (QDO)
Rezirkulationszugang
peripherer BUN
Restnierenfunktion
Urinvolumen
Urinkonzentration
Dialysedauer (td)
Dialyseabschaltdauer (tod)
Ultrafiltrationsrate
Gewichtszunahme zwischen Dialysen
Jede dieser Messungen ist mit einem finiten Fehler verbunden, und die kumulative Wirkung dieser Fehler kann zu unrealistischen kinetischen Harnstoffparametern führen.
Bekannte Hämodialysemaschinen besitzen nicht die Fähigkeit der Online-Überwachung der Hämodialysebehandlung. Außerdem erfordern die bekannten Techniken im allgemeinen die Entnahme von Blutproben von dem Hämodialysepatienten.
Die EP-A-0 495 412 gibt ein computerautomatisiertes Hämodialyseverfahren an. Das Verfahren umfaßt die Bestimmung einer bevorzugten Postdialyse-Harnstoffkonzentration für den Patienten, die dazu genutzt wird, einen zeitlichen Endpunkt für die Dialyse vorherzusagen.
Die Harnstoffkonzentration wird dann zu dem vorhergesagten Endpunkt entweder in einer Blut- oder einer Dialysatprobe gemessen, um festzustellen, ob die Dialyse abgeschlossen ist oder bis zu einem revidierten zeitlichen Endpunkt fortgesetzt werden sollte.
Die US-A-4 244 787 beschreibt eine nichtinvasive Online- Echtzeit-Überwachung der Hämodialysebehandlung, während der Patient an die Hämodialysemaschine angeschlossen ist. Wenn die Behandlung auf der Harnstoffkinetik beruht, erfordert sie Messungen von Dialysatabflußkonzentration und - durchfluß, aber nicht von Blutproben.
Es wäre erwünscht, als Ausgangswerte eines nichtinvasiven Echtzeit-Verfahrens zur Überwachung einer Hämodialysebehandlung die KT/V-, URR- und SRI-Indizes der Angemessenheit der Therapie, der Harnstoffabführung und der normierten Proteinkatabolismusrate (nPCR) zu erhalten, die dann genutzt werden könnten, um die Einhaltung von Diätvorschriften und die Angemessenheit der Behandlung in Echtzeit zu beurteilen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Echtzeit-Überwachung einer Hämodialysebehandlung zur Verwendung bei einer Hämodialysemaschine bereitgestellt, die einen Dialysator und eine Dialysatabflußleitung aufweist, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:
eine Einrichtung zur periodischen Entnahme einer Probe eines Ausscheidungsdialysatabflusses, der in der Dialysatabflußleitung fließt;
einen Dialysatabflußbestandteil-Sensor, der so betätigbar ist, daß er in Abhängigkeit von einem erfaßten Dialysatabflußbestandteil ein Signal erzeugt;
eine Einrichtung zum gesonderten Zuführen jeder entnommenen Dialysatabflußprobe zu dem Bestandteil-Sensor während einer Dialysebehandlung;
eine Einrichtung zum Erhalten einer äquilibrierten Bestandteilkonzentrationsmessung vor Beginn der Dialysebehandlung oder nach Beendigung der Dialysebehandlung;
einen Analysator, der mit dem Sensor gekoppelt ist, um jedes von dem Sensor erzeugte Signal zu empfangen und aus diesem Signal die Konzentration des Bestandteils in der Dialysatabflußprobe zu bestimmen;
wobei der Analysator so betätigbar ist, daß er
(a) aufgrund der Bestandteilkonzentrationsmessungen ein Konzentrations-Zeit-Profil des Dialysatabflußbestandteils bestimmt,
(b) aufgrund der äquilibrierten Konzentrationsmessung und des Konzentrations-Zeit-Profils des Bestandteils einen Abführungsindex von Gelöstern (SRI) bestimmt; und
(c) aus dem Konzentrations-Zeit--Profil des Bestandteils eine Anzeige der Angemessenheit der Dialysebehandlung bestimmt, indem er aus dem Konzentrations-Zeit-Profil des Bestandteils zu einem Zeitpunkt signifikant vor Beendigung der Dialysebehandlung eine endgültige Bestandteilkonzentrationsmessung für die Beendigung der Dialysebehandlung projiziert, und aus dem projizierten endgültigen Bestandteilkonzentrationswert mindestens einen von Bestandteilsabführung, KT/V, URR, PCR und einem Abführungsindex von Gelöstem (SRI) projiziert.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist der Analysator so betätigbar, daß er
(a) aufgrund der Bestandteilkonzentrationsmessungen ein Konzentrations-Zeit-Profil des Dialysatabflußbestandteils bestimmt;
(b) aufgrund der äquilibrierten Konzentrationsmessung und des Konzentrations-Zeit-Profils des Bestandteils einen Abführungsindex von Gelöstem (SRI) bestimmt; und
(c) aus dem Konzentrations-Zeit-Profil des Bestandteils eine Anzeige der Angemessenheit der Dialysebehandlung bestimmt, indem er aus dem Konzentrations-Zeit-Profil des Bestandteils zu einem Zeitpunkt signifikant vor Beendigung der Dialysebehandlung mindestens einen von einem endgültigen Bestandteilkonzentrationswert, einer endgültigen Bestandteilsabführung, einem endgültigen KT/V, einem endgültigen PCR, einem endgültigen URR und einem endgültigen Abführungsindex von Gelöstem (SRI) für die Beendigung der Dialysebehandlung projiziert.
Die vorliegende Erfindung gibt ferner ein Verfahren zur Echtzeit-Überwachung einer Hämodialysebehandlung zur Verwendung bei einer Hämodialysemaschine an, die einen Dialysator und eine Dialysatabflußleitung aufweist, durch die ein Ausscheidungsdialysatabfluß fließt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Erhalten einer äquilibrierten Bestandteilkonzentrationsmessung vor Beginn der Dialysebehandlung oder nach Beendigung der Dialysebehandlung;
periodische Entnahme einer Probe des Ausscheidungsdialysatabflusses, der während einer Dialysebehandlung in der Dialyseabflußleitung fließt;
gesondertes Zuführen jeder entnommenen Dialysatabflußprobe zu einem Dialysatabflußbestandteil-Sensor, der in Abhängigkeit von einem erfaßten Dialysatabflußbestandteil ein Signal erzeugt;
Bestimmen der Konzentration des Bestandteils in jeder Dialysatabflußprobe aus jedem Signal;
Bestimmen des Konzentrations-Zeit-Profils des Bestandteils aus den Bestimmungen der Bestandteilkonzentration;
Bestimmen eines Abführungsindex von Gelöstem (SRI) aus der äquilibrierten Konzentrationsmessung und dem Konzentrations- Zeit-Profil des Bestandteils; und
Bestimmen einer Anzeige der Angemessenheit der Dialysebehandlung aus dem Konzentrations-Zeit-Profil des Bestandteils, indem aus dem Konzentrations-Zeit-Profil des Bestandteils zu einem Zeitpunkt signifikant vor Beendigung der Dialysebehandlung ein endgültiger Bestandteilkonzentrationswert für die Beendigung der Dialysebehandlung projiziert wird, und
Projizieren von mindestens einem von Bestandteilabführung, KT/V, URR, PCR und Abführungsindex von Gelöstem (SRI) aus dem projizierten endgültigen Bestandteilkonzentrationswert.
Bei einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Echtzeit-Überwachung einer Hämodialysebehandlung zur Verwendung bei einer Hämodialysemaschine angegeben, die einen Dialysator und eine Dialysatabflußleitung aufweist, durch die ein Ausscheidungsdialysatabfluß fließt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Erhalten einer äquilibrierten Bestandteilkonzentrationsmessung vor Beginn der Dialysebehandlung oder nach Beendigung der Dialysebehandlung;
periodische Entnahme einer Probe des Ausscheidungsdialysatabflusses, der während einer Dialysebehandlung in der Dialysatabflußleitung fließt;
gesondertes Zuführen jeder entnommenen Dialysatabflußprobe zu einem Dialysatabflußbestandteil-Sensor, der in Abhängigkeit von einem erfaßten Dialysatabflußbestandteil ein Signal erzeugt;
Bestimmen der Konzentration des Bestandteils in jeder Dialysatabflußprobe aus jedem Signal;
Bestimmen eines Konzentrations-Zeit-Profils des Bestandteils aus den Bestandteilkonzentrationsbestimmungen;
Bestimmen eines Abführungsindex von Gelöstem (SRI) aus der äquilibrierten Konzentrationsmessung und dem Konzentrations- Zeit-Profil des Bestandteils; und
Bestimmen einer Anzeige der Angemessenheit der Dialysebehandlung aus dem Konzentrations-Zeit-Profil des Bestandteils, indem aus dem Konzentrations-Zeit-Profil des Bestandteils zu einem Zeitpunkt signifikant vor Beendigung der Dialysebehandlung mindestens einer von einem endgültigen Bestandteilkonzentrationswert, einer endgültigen Bestandteilsabführung, einem endgültigen KT/V, einem endgültigen PCR, einem endgültigen URR und einem endgültigen Abführungsindex von Gelöstem (SRI) für die Beendigung der Dialysebehandlung projiziert wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung folgendes auf: eine Einrichtung zum Erhalten einer äquilibrierten Harnstoffkonzentrationsmessung vor Beginn der Dialysebehandlung oder nach Beendigung der Dialysebehandlung und eine Einrichtung zum Bestimmen eines Abführungsindex von Gelöstem (SRI) aus der äquilibrierten Konzentrationsmessung und dem Harnstoffkonzentrations-Zeit-Profil.
Die Vorrichtung weist bevorzugt eine Einrichtung auf, um aus dem Harnstoffkonzentrations-Zeit-Profil zu einem Zeitpunkt signifikant vor Beendigung der Dialysebehandlung eine endgültige Konzentrationsmessung für die Beendigung der Dialysebehandlung zu projizieren und um aus dem projizierten endgültigen Harnstoffkonzentrationswert mindestens einen von Harnstoffabführung, KT/V, URR, POR und einem Abführungsindex von Gelöstem (SRI) zu projizieren.
Die Vorrichtung weist ferner bevorzugt eine Einrichtung auf, um aus dem Harnstoffkonzentrations-Zeit-Profil zu einem Zeitpunkt signifikant vor Beendigung der Dialysebehandlung mindestens einen von einem endgültigen Harnstoffkonzentrationswert, einer endgültigen Harnstoffabführung, einem endgültigen KT/V, einem endgültigen PCR, einem endgültigen URR und einem endgültigen Abführungsindex von Gelöstem (SRI) für die Beendigung der Dialysebehandlung zu projizieren.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung folgendes auf: eine Einrichtung, um mindestens eine Doppelpoolanalyse durchzuführen, um die Unterschiede der Harnstoffkonzentration in den extrazellulären und den intrazellulären Räumen in einem Patienten während der Dialysebehandlung zu berücksichtigen, und eine Einrichtung zum Berechnen von mindestens einem von KT/V, PCR und URR aus der Doppelpoolanalyse.
Bei dieser Ausführungsform weist die Vorrichtung bevorzugt eine Einrichtung zur Bildung von zwei getrennten exponentiellen Anpassungen der Harnstoffkonzentrationsmessungen auf, um das Harnstoffkonzentrations-Zeit-Profil zu bestimmen. Die Vorrichtung weist ferner bevorzugt eine Einrichtung zum Anpassen der Harnstoffkonzentrationsmessungen an eine nichtlineare Funktion auf, um das Harnstoffkonzentrations-Zeit- Profil zu beschreiben.
Die vorliegende Erfindung gibt ferner ein Verfahren zur Verwendung der Vorrichtung nach jeder der oben bevorzugten Ausführungsformen an.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform quantifiziert die Hämodialyseüberwachungsvorrichtung die Rate und die Menge an Harnstoff, die während der Hämodialysebehandlung abgeführt wird, durch Messen der Harnstoffkonzentration in dem verbrauchten oder erschöpften Dialysatabfluß als Funktion der Zeit.
Aus der Dialysatabflußleitung von der Hämodialysemaschine wird periodisch eine Probe entnommen, um ein kleines Volumen an erschöpftem Dialysatabfluß abzuführen, wenn ein ausreichender Fluiddurchfluß erfaßt wird.
Das Harnstoffkonzentrations-Zeit-Profil wird bestimmt und analysiert, um die Harnstoffabführung, KT/V, URR und die normierte Proteinkatabolismusrate (nPCR) zu bestimmen. Die Konfiguration der Vorrichtung kann so geändert werden, daß ein Äquilibrium an Blut in dem Dialysatabfluß vor Beginn und am Ende einer Dialysebehandlung ermöglicht wird.
Die Hämodialyseüberwachungsvorrichtung kann auch eine Doppelpoolanalyse durchführen, wobei der unterschiedliche Grad an Harnstoffentzug aus den extrazellulären und intrazellulären Räumen in dem Hämodialysepatienten während der Behandlung berücksichtigt wird. Dies ermöglicht die Berechnung des Abführungsindex von Gelöstem (SRL).
Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich im einzelnen aus der nachfolgenden Beschreibung einer beispielhaften bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockbild einer Ausführungsform der Hämodialyseüberwachungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Bereichs der Hämodialyseüberwachungsvorrichtung in Fig. 1;
Fig. 3 ist ein teilweises Blockbild und eine teilweise schematische Darstellung der Fluidfunktionen der Hämodialyseüberwachungsvorrichtung;
Fig. 4 ist ein Harnstoffkonzent rations-Zeit-Profil eines typischen Patienten, das eine Doppelpoolanalyse des Patienten zeigt;
Fig. 5 ist ein Funktionsblockbild, das die Äquilibrierung der Hämodialyseüberwachungsvorrichtung zeigt;
Fig. 6 ist ein Flußdiagramm der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Die Erfindung wird zwar in Verbindung mit bestimmten bevorzugten Ausführungsformen und Verfahren beschrieben und offenbart; dies soll jedoch die Erfindung nicht auf diese speziellen Ausführungsformen beschränken.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Wie Fig. 1 zeigt, ist eine Ausführungsform einer Hämodialyseüberwachungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung allgemein mit 10 bezeichnet. Der Monitor 10 weist ein Eingangsmodul 12 auf, das bei der bevorzugten Ausführungsform ein Harnstoffsensor oder ein geeigneter Sensor zum Erfassen eines abzuführenden anderen Moleküls oder Bestandteils sein kann.
Das Modul 12 entnimmt nach Wunsch intermittierend eine Probe aus einem Volumen des Dialysatabflusses. Das Modul 12 führt das Dialysatprobenvolumen durch eine Leitung 16 einem Sensor 14 zu. Der Sensor 14 erzeugt ein Signal, das zu der überwachten Bestandteilkonzentration proportional ist, und führt dieses Signal durch eine Leitung 20 einem Bestandteilsignalanalysator 18 zu.
Das Modul 12 kann jeder Typ von Probenahmeeinrichtung sein, die bevorzugt permanent mit der (nicht gezeigten) Dialysatabflußleitung verbunden ist. Ein bevorzugtes Eingangsmodul 12 ist in der WO-94/09351 offenbart und beschrieben. Der Harnstoffsensor 14 kann ein Sensor sein, wie er beispielsweise in dem US-Patent Nr. 4 686 479 mit dem Titel APPARATUS AND CONTROL KIT FOR ANALYZING BL00D SAMPLE VALUES INCLUDING HEMATOCRIT beschrieben ist.
Die flüssige Probe wird mit einem Harnstoffsensor in Kontakt gebracht, der eine Ureaseschicht aufweist, die einer Elektrode zugeordnet ist, die so ausgebildet ist, daß sie in Abhängigkeit von Ammoniumionen ein Ausgangssignal erzeugt. Die Ureaseschicht wandelt einen Teil des Harnstoffs in der Probe in Ammoniumionen um, und die Ionen gelangen mit der Elektrode in Kontakt, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das von der Harnstoffkonzentration in der Probe abhängt.
Der Sensor 14 ist hier beispielhaft als Harnstoffsensor beschrieben. Es gibt aber auch andere Vorgehensweisen der Harnstofferfassung, und jeder Harnstoffsensor, der die Harnstoffkonzentration in der Dialysatabflußleitung messen kann, kann für diesen Zweck verwendet werden. Die Erfindung ist also nicht speziell auf einen bestimmten Typ von Harnstoffsensor ausgerichtet.
Jedoch ist Harnstoff nur einer von einer Reihe von identifizierbaren Bestandteilen, die im allgemeinen mit Urämie im Blut eines Patienten zusammenhängen und als Marker oder Maß für die Wirksamkeit der Hämodialysebehandlung, d. h. das Abführen von Toxinen, verwendet werden können.
Derartige andere Bestandteile sind beispielsweise unter anderen Kreatinin, Harnsäure, Phosphat, Calcium, Natrium, Kalium, Glukose, beta-2-Mikroglobulin. Es können auch andere Sensortypen, die den gewünschten Fluidbestandteil (die Fluidbestandteile) direkt oder indirekt erfassen, in der Hämodialyseüberwachungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Es gibt auch andere Vorgehensweisen für die Durchflußkonfiguration des Harnstoffsensors. Die direkteste Konfiguration ist die Anordnung des Harnstoffsensors im abfließenden Dialysatstrom. Eine andere direkte Konfiguration besteht darin, aus dem Fluidstrom ein Probenvolumen zu entnehmen und das Probenvolumen an dem Sensor vorbeiströmen zu lassen. Andere Konfigurationen könnten folgendes umfassen:
1. Anordnen des Sensors in dem frischen einströmenden Dialysatstrom, wobei an der Aufstromseite des Sensors in einem Strömungsinjektionsmodus abfließendes Dialysat zugefördert wird.
2. Fördern von zu- und abfließenden Strömen in den für eine Verdünnung gewünschten Anteilen an dem Harnstoffsensor vorbei.
3. Ein Strominjektionsschema, bei dem ein Trägerpufferstrom mit Injektion von abfließendem Dialysat in diesen Pufferstrom an dem Harnstoffsensor vorbei gefördert wird.
Eine Harnstoffeingangs-/Sensormodul-Ausführungsform des Harnstoffeingangsmoduls 12 und des Harnstoffsensors 14 der Hämodialyseüberwachungsvorrichtung 10 ist in Fig. 2 allgemein mit 30 bezeichnet. Das Modul 30 weist eine Probenöffnung 32 auf, die bevorzugt einen Teil einer Abgabe- oder Dialysatabflußleitung 34 bildet. Das Modul 30 zapft über eine Verbindungsstelle 36, die mit einer Probenahmeleitung 38 verbunden ist, die Dialysatabflußleitung 34 an.
Das Modul 30 entnimmt eine Probe des Dialysatabflusses, indem es eine selbstokkludierende peristaltische oder Rollenpumpe 40 aktiviert. Die Leitung 38 ist mit einer Verbindungsstelle 42 und einem normalerweise geschlossenen Ventil 44 verbunden. Die Verbindungsstelle 42 ist auch mit einer Leitung 46 verbunden, die eine Speicherungsspule 48 aufweist.
Die Speicherungsspule 48 wird zuerst mit dem Dialysatabfluß gefüllt, wobei der überschüssige Dialysatabfluß weiterhin durch die Leitung 46 zu einem Abscheider 50 fließt. Der Abscheider 50 weist einen Luftspalt auf, der einen Rückstau des Dialysatabflusses und außerdem einen elektrischen Kurzschluß durch die Leitung 52 verhindert.
Wenn die Speicherungsspule 48 gefüllt ist, wird die Pumpe 40 angehalten, so daß die Leitung 38 gegenüber der Verbindungsstelle 36 geschlossen wird. Das Ventil 44 wird dann geöffnet, so daß das Probendialysat durch das Ventil in eine Leitung 54 und dann zu und an dem Harnstoffsensor 14 vorbei fließen kann. Das Probendialysat wird von einer Probenpumpe 56, die durch eine Leitung 58 zwischen den Harnstoffsensor 14 und den Abgabeabscheider 50 gekoppelt ist, zum Fließen gebracht.
Für jede Messung wird bevorzugt Probendialysat in den Harnstoffsensor 14 eingebracht und mehrmals durch den Abscheider 50 gespült, um einen guten Probenwert zu gewährleisten. Gleichzeitig mit dem Fördern des Probendialysats durch den Harnstoffsensor 14 wird ein Referenzfluid von einer Quelle 60 durch eine Leitung 62 und eine zweite Pumpe 64 ebenfalls in den Harnstoffsensor 14 gefördert.
Die zweite Pumpe 64 kann bevorzugt ein zweiter Rollenkopf an der Probenpumpe 56 sein, könnte jedoch auch eine zweite Pumpe sein, die so verbunden ist, daß sie zur gleichen Zeit wie die Probenpumpe 56 wirksam ist.
Wie in dem US-Patent Nr. 4 686 479 im einzelnen gezeigt ist, weist der Harnstoffsensor 14 einen Luftdetektor 66 auf, um zu bestimmen, ob das Probendialysat in dem Harnstoffsensor 14 anwesend ist. Der Sensor 14 verwendet eine Elektrode 68 mit einer (nicht gezeigten) Membran, die für Ammonium spezifisch ist.
Die Elektrode 68 erfaßt Dialysat-Harnstoffstickstoff (DUN) und wird mit einer Referenzelektrode 70 verglichen. Das von dem Sensor 14 erzeugte Signal wird dann dem Signalanalysator 18 zugeführt, wie nachstehend im einzelnen beschrieben wird.
Zu Beginn der Hämodialysebehandlung eines Patienten, die nach Wunsch periodisch durchgeführt wird, wird das Modul 30 sowohl mit einem niedrigen Bezugsnormal als auch mit einem hohen Bezugsnormal kalibriert. Um das Modul 30 mit dem niedrigen Bezugsnormal zu kalibrieren, bleibt das Ventil 44 geschlossen, und ein Ventil 72 wird geöffnet, so daß die zweite Pumpe 64 das niedrige Bezugsnormalfluid durch eine Leitung 76 aus einer Quelle 74 ansaugen kann.
Der Harnstoffsensor 14 mißt das niedrige Bezugsnormal, das mit einem erwarteten Wertebereich verglichen wird, um sicherzustellen, daß der Harnstoffsensor 14 richtig kalibriert ist. Das niedrige Bezugsnormal kann auch dazu verwendet werden, die Integrität der Vorrichtung während einer Behandlung zu prüfen.
Ein ähnlicher Betrieb erfolgt mit einem hohen Bezugsnormal. Zur Durchführung eines Tests mit hohem Bezugsnormal werden sämtliche Ventile mit Ausnahme eines Ventils 78 für hohes Bezugsnormal geschlossen. Das offene Ventil 78 ermöglicht es der zweiten Pumpe 64, ein hohes Bezugsnormalfluid durch eine Leitung 82 aus einer Quelle 80 anzusaugen.
Das hohe Bezugsnormalfluid wird in dem Harnstoffsensor 14 gemessen und mit einem erwarteten Wertebereich verglichen, um sicherzustellen, daß der Harnstoffsensor in dem Bereich mit hohem Bezugsnormal ebenfalls ordnungsgemäß arbeitet.
Am Ende des Prüfzyklus mit niedrigem Bezugsnormal schließt das Modul 30 die Ventile 44, 72 und 78 und öffnet ein Luftventil 84 für einen Zeitraum, was es der Probenpumpe 64 ermöglicht, Luft durch das Ventil 84 und den Harnstoffsensor 14 in eine Leitung 86 zu saugen und aus der Abgabeleitung 52 abzugeben.
Dieses Luftsegment zwischen jedem Fluidsegment trägt dazu bei sicherzustellen, daß der Harnstoffsensor 14 und die Leitungen 54 und 58 sauber und frei von jeder erheblichen Restfluidmenge sind.
Wie nun Fig. 3 zeigt, ist ein schematisches Beispiel des Betriebs der Hämodialyseüberwachungsvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung allgemein mit 90 bezeichnet. Die Vorrichtung 90 ist schematisch so gezeigt, daß sie einen intrazellulären Raum (ICW) 92 und einen extrazellulären Raum (ECW) 94 aufweist, wobei die Räume die Körperpools in einem Hämodialysepatienten darstellen.
Die kinetischen Hämodialyseparameter in der Vorrichtung 90 werden aufgrund des erschöpften Dialysats eines Patienten, der eine typische Dialysebehandlung erfährt, berechnet. Der Harnstoff wird in der Leber erzeugt, die als ein Bereich des ECW 94 gezeigt ist.
Es kann sein, daß ein Teil des Harnstoffs durch die Nieren des Patienten abgeführt wird, wenn eine Restnierenfunktion vorhanden ist, wie ein Pfeil 96 zeigt. Der größte Teil des Harnstoffs wird jedoch durch die Hämodialysebehandlung nach einem ersten Kontakt mit dem Blut 98 in dem ECW 94 abgeführt, wie ein Pfeil 100 zeigt. Harnstoff tritt auch aus dem ICW 92 in den ECW 94 ein, wie ein Pfeil 102 zeigt.
Das Blut wird während der Hämodialysebehandlung abgeleitet, indem es durch eine Leitung 104 in eine Dialysepatrone 106 fließt. Die Dialysepatrone 106 weist, wie schematisch gezeigt ist, eine Dialysatormembran 108 auf, über die Harnstoff in das Dialysat diffundiert. Ein Probenvolumen des Dialysatabflusses wird durch die Leitung 38 entnommen und dann von dem Harnstoffsensor 14 erfaßt, wie oben beschrieben wurde. Das Blut kehrt durch eine Leitung 110 zu dem Patienten zurück.
Im stationären Gleichgewichtszustand ist die Gesamtharnstoffmenge, die während der Hämodialysebehandlung abgeführt und von dem Harnstoffsensor 14 erfaßt wird, gleich der Harnstofferzeugungsrate im Körper des Patienten in dem ECW 94. Dies ermöglicht die Berechnung der normierten Proteinkatabolismusrate (nPCR) oder der Anzahl von Gramm Harnstoff, die pro Kilogramm Körpermasse in einem Zeitraum von vierundzwanzig Stunden erzeugt werden.
Außerdem können dann, wenn das Harnstoffkonzentrations-Zeit- Profil bekannt ist, Schlüsse über die Clearance der Dialysepatrone 106 gezogen werden, und der Clearance- Zeit/Körperwasser-Index (KT/V), der ein Maß für Angemessenheit der Dialyse ist, kann dann berechnet werden.
Fig. 4 zeigt ein Harnstoffkonzentrations-Zeit-Profil eines typischen Patienten, das von dem Harnstoffsensor 14 detektiert wurde. Die Anmelderin hat erkannt, daß das Harnstoffkonzentrations-Zeit-Profil an eine eine frühe Anpassung darstellende Exponentialkurve 112 und an eine eine späte Anpassung darstellende Exponentialkurve 114 gut angepaßt werden kann.
Die zwei Kurven 112 und 114 sind exponentielle Anpassungen der Harnstoffkonzentrationsdaten jeweils vor und nach dreißig (30) Minuten an die Hämodialysebehandlung. Ein empirisch bestimmter "Inflexions"-Punkt 115 zeigt die Differenz der Anpassungen 112 und 114 an, die eine allmähliche Verschiebung ist, die durch die Doppelpoolausbildung der Harnstoffabführung aus dem ICW 92 und dem ECW 94 des Patienten verursacht ist.
Zu Beginn der Hämodialysebehandlung führt die Vorrichtung 90 Harnstoff recht rasch aus dem Blut des Patienten und dem ECW 94 ab, mit dem das Blut 98 in innigem Kontakt ist. Die anfängliche Anpassung 112 vor dem Punkt 116 hat also einen ziemlich steilen Verlauf. Nach einem Zeitraum von ungefähr dreißig (30) Minuten ist ausreichend Harnstoff aus dem ECW 94 abgeführt, um einen Harnstoffgradienten zwischen dem ICW 92 und dem ECW 94 auszubilden.
An dem Punkt 116 sinkt die Harnstoffabführungsrate aus dem ECW 94, und die Harnstoffabführungsrate aus den Zellen in dem ICW 92 steigt. Letzteres resultiert aus einer zunehmenden Konzentrationsdifferenz zwischen dem ECW 94 und dem ICW 92.
Die Harnstoffabführung aus dem Köper des Patienten ist abhängig von dem Zwischenkammer-Stoffübergangskoeffizienten(iMTAC) (der den Stoffübergang zwischen dem ICW 92 und dem ECW 94 steuert) und dem Dialysator-Stoffübergangskoeffizienten (dMTAC) (der den Stoffübergang zwischen dem ECW 94 und dem Dialysatstrom steuert).
Der iMTAC ist typischerweise kleiner als der dMTAC, was die Konzentrationsdifferenz zwischen dem ECW 94 und dem ICW 92 verursacht. Die Anpassung 114 nach dem Punkt 116 hat deshalb einen flacheren Verlauf als die frühe Anpassung 112. Es ist also ersichtlich, daß eine Einzelpoolanalyse weit weniger genau als das Doppelpoolverhalten ist.
Die Berechnung von KT/V, URR und SRI unter Anwendung der Doppelpoolanalyse nach entweder dem System 10 oder 30 ist wie folgt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird beispielsweise die Hämodialyseüberwachungsvorrichtung 10 oder 30 vor dem Einleiten der Hämodialysebehandlung mit dem Blut des Patienten äquilibriert, wie Fig. 5 zeigt.
Das Blut wird durch die Leitung 104 beispielsweise durch eine Rollenpumpe 118 zu der Dialysepatrone 106 gefördert. Die Dialysepatrone 106 ist mit einer herkömmlichen Dialysemaschine 120 verbunden und bildet einen Bereich davon.
Um die äquilibrierte Harnstoffprobenanalyse zu erhalten, wird der Dialysatstrom nach dem anfänglichen Füllen des Dialysators mit Dialysat an der Dialysepatrone 106 vorbei geleitet oder angehalten, während gleichzeitig Blut durch die Dialysepatrone 106 gefördert wird. Zwischen der Dialysepatrohe 106 und der Dialysemachine 120 ist kein Dialysatstrom zulässig, eine Ultrafiltration existiert jedoch auch bei umgeleitetem Dialysatstrom.
Nach Ablauf einer Zeitdauer, wie etwa fünf (5) Minuten, während der man die Harnstoffkonzentrationen des Bluts und des Dialysats über die Membran äquilibrieren läßt, wird eine Äquilibrierungsprobe erhalten und von dem Harnstoffsensor 14 erfaßt. Die Äquilibrierungsprobe liefert die Harnstoffkonzentration im Blut des Patienten vor der Dialysebehandlung.
Die äquilibrierte Konzentration wird in Verbindung mit den typischen Dialysatorprofilen, der Dialysat-Clearance (K) und dem Gesamtkörperwasser (V) verwendet, um KT/V, URR, nPCR und den Abführungsindex von Gelöstem (SRI) zu berechnen.
Unter Verwendung einer bevorzugten Ausführungsform der Hämodialyseüberwachungsvorrichtung 10 werden, nachdem zunächst eine äquilibrierte Probe erhalten wird, die folgenden Schritte durchgeführt, die auch in Fig. 6 gezeigt sind: Die Dialysatprobe ist mit Blut vor der Dialysebehandlung (wie an anderen Stellen beschrieben) äquilibriert worden (Cbequü), wie Block 136 zeigt:
1. Zwei Exponentialregressionen des Konzentrations-Zeit- Profils werden durchgeführt! wobei die erste Regressionsanpassung das Segment von null bis dreißig (0-30) Minuten und die zweite Regressionsanpassung das Segment von dreißig (30) Minuten bis zum aktuellen Zeitpunkt abdeckt, wie Block 122 zeigt.
2. Die Dialysatharnstoffkonzentrationen am Anfang (CDi), nach dreißig (30) Minuten (CD&sub3;&sub0;), zur aktuellen Minute (CD&sub1;) und am Ende (CD&sub2;) werden aus diesen Regressionen projiziert, und die logarithmische mittlere Dialysatkonzentration wird für jedes Segment berechnet, wie Block 124 zeigt.
3. Dann wird die Harnstoffabführung für jedes Segment als Produkt der logarithmischen mittleren Dialysatkonzentrationen, des Dialysatabflusses (QDo) und der Segmentdauer berechnet. Diese Produkte werden addiert, um die projizierte Harnstoffabführung (R) für die Dialysebehandlung zu erhalten, wie Block 126 zeigt.
4. Aufgrund der typischen ungleichen Abstände von Dialysebehandlungen über einen Zeitraum von sieben (7) Tagen hängt die Harnstoffabführung bei einer gegebenen Behandlung von dem Wochentag ab. Ein Faktor (F) wurde aus einem kinetischen Harnstoffmodell mit veränderlichem Volumen unter Anwendung eines Bereichs von Clearances (K), Harnstoffverteilungsvolumen (V), Harnstofferzeugungsraten (G), Ultrafiltrationsraten (Qu) und Behandlungszeiten (T) abgeleitet. Die projizierte wöchentliche Abführung (Rwk) wird unter Verwendung von F und R berechnet.
5. G (in mg/min) wird dann aus Rwk berechnet.
6. Qu Wird aus der Gesamtultrafiltration und Behandlungsdauer berechnet.
7. Die Clearance (K) wird direkt aus Cbequii, QDO und CD&sub1; berechnet, wie Block 138 zeigt.
8. KT/V wird unter Verwendung einer Formel berechnet, wie Block 140 zeigt.
9. Das kinetische Harnstoffverteilungsvolumen (V2) wird berechnet aus KT/V (Schritt 3), wie Block 126' zeigt, und K (Schritt 2), wie Block 138 zeigt.
10. Der Abführungsindex von Gelöstem (SRI) stellt den Bruchteil von Gelöstem (Harnstoff) dar, der durch Hämodialyse aus den Gesamtkörperspeichern abgeführt worden ist, und wird, wie Block 140 zeigt, berechnet aus:
SRI = [R - G*T (Dialyse)] /V&sub1;*Cbeqil)
wobei V&sub1; = V&sub2; + Ultrafiltration.
11. Die normierte Proteinkatabolismusrate (nPCR) wird dann unter Anwendung von G und V wie vorher berechnet, wie Block 134' zeigt.
12. Anstelle von KT/V kann URR auch als 1-CD&sub1;/CD&sub2; angegeben werden.
Die Hämodialyseüberwachungsvorrichtung 10 kann bevorzugt verwendet werden, wenn die Vorrichtung 10 mit der Hämodialysemaschine integriert ist oder diese automatisch steuern kann, um die äquilibrierte Probe ohne Bedienereingriff automatisch zu erhalten.

Weitere Ausführungsformen:

1. Das Konzentrations-Zeit-Profil könnte auch mit einer einzigen Exponentialregression angepaßt werden, um CD1, CD&sub2; und R zu projizieren.
2. Das Konzentrations-Zeit-Profil könnte mit einer nichtlinearen Regression (beispielsweise der Summe von zwei Exponentialen) angepaßt werden. Die aus diesen Regressionen resultierenden Exponenten würden dann genutzt werden, um K, G und V unter Anwendung der für Blutharnstoffkonzentrations-Zeit-Profile bestimmten Doppelpool- Standardharnstoffkinetik zu berechnen.
3. Ferner könnte ein für Blutharnstoffkonzentrationen angewandtes prozentuales Harnstoffreduktionsverfahren (beispielsweise eine Formel von - KT/V = - LN [Cpost/Cpre -008*Zeit - Ultrafiltration/Gewicht]) angewandt werden, um KT/V unter Nutzung von Dialysatharnstoffkonzentrationen zu berechnen.
Bei den weiteren Ausführungsformen führen Nummer 1 und 3 zu einem KT/V, der die Einzelpool-Harnstoffkinetik darstellt, während die vorher beschriebene bevorzugte Ausführungsform 1 und die weitere Ausführungsform 2 zu einem KT/V führen, der die Doppelpool-Harnstoffkinetik darstellt.
Die Hämodialyseüberwachungsvorrichtung 10 kann in jedem vorbestimmten Zeitraum ein Probenvolumen entnehmen. Es ist empirisch festgestellt worden, daß ein Zeitraum in der Größenordnung von alle zehn (10) Minuten für die Hämodialysebehandlung ausreicht, da sich die Harnstoffkonzentrationswerte mit einer relativ langsamen Rate ändern.
Die Ratenänderung ist ausreichend langsam, so daß eine kontinuierliche Probenahme nicht erforderlich ist und eine intermittierende Probenahme ausreichend genau ist, um die Echtzeit darzustellen. Die Entnahme einer Probe des Dialysatabflusses alle fünf (5) bis zehn (10) Minuten liefert also ein Echtzeit-Harnstoffkonzentrationsprofil.
Ein angemessenes Probenvolumen unter Verwendung des Harnstoffsensors 14 ist in der Größenordnung von zwei (2) Millilitern (ml) Dialysatabfluß. Die Hämodialyseüberwachungsvorrichtung 10 kann am Ende der Hämodialysebehandlung auch einen äquilibrierten Harnstoffkonzentrationswert liefern.
Aufgrund der Technik der Hämodialyseüberwachungsvorrichtung 10 kann der endgültige Harnstoffkonzentrationswert nach ca. sechzig (60) bis neunzig (90) Minuten einer Hämodialysebehandlung von drei (3) bis vier (4) Stunden projiziert werden. Diese Projektion mitten in der Behandlung kann dann dazu genutzt werden, Fehler in der Hämodialysebehandlung zu suchen, wenn das endgültige projizierte KT/V-Ergebnis zu niedrig ist.
Wenn bei einem typischen Patienten die Hämodialysebehandlung eingeleitet wird, enthält das Blut des Patienten Harnstoff in der Größenordnung von siebzig (70) Milligramm (mg) in einhundert (100) ml Blut. Nach vier (4) Stunden Hämodialysebehandlung enthält das Blut des Patienten Harnstoff in der Größenordnung von dreißig (30) mg in einhundert (100) ml Blut.
Auf der Dialysatseite der Dialysepatrone 106 enthält das Dialysat nach Einleiten der Behandlung anfangs Harnstoff in der Größenordnung von fünfundzwanzig (25) mg in einhundert (100) ml Dialysat. Nach vier (4) Stunden Hämodialysebehandlung enthält das Dialysat Harnstoff in der Größenordnung von fünf (5) bis sieben (7) mg in einhundert (100) ml Dialysat, da die Clearance während der Hämodialysebehandlung abnimmt.
Die Änderung des Harnstoffs ist exponentiell, so daß etwa die Hälfte des Harnstoffs in etwa einem Drittel der gesamten Hämodialysebehandlungsdauer abgeführt wird. Da die Änderung des Harnstoffs exponentiell ist, ist es zweckmäßig, im Anfangsteil der Hämodialysebehandlungsdauer häufiger eine Probe zu entnehmen.
Beispielsweise kann bei einer Hämodialysebehandlung von Vier (4) Stunden die Hämodialyseüberwachungsvorrichtung 10 so eingestellt werden, daß in der ersten Stunde alle fünf (5) Minuten und dann während der restlichen Hämodialysebehandlung alle zehn (10) Minuten eine Probe entnommen wird.
Die Anmelderin hat empirisch festgestellt, daß die Doppelpoolanalyse der Hämodialyseüberwachungsvorrichtung 10, wie sie unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben ist, zwölf (12) bis achtzehn (18) Prozent genauer ist als die herkömmlichen Einzelpoolanalysen.
Die Hämodialyseüberwachungsvorrichtung 10 wird ferner so eingestellt, daß sie den Dialysatabfluß nur dann überwacht, wenn die Hämodialysemaschine 120 in Betrieb ist. Einige bekannte Systeme machen ungeachtet von Dialyseabschaltzeiten aufgrund von Systemalarmen von einer Gesamttaktperiode Gebrauch.
Außerdem wird verhindert, daß die Hämodialyseüberwachungsvorrichtung 10 während einer Periode keiner oder einer sehr geringen Dialysatabflußströmung eine Probe des Dialysatabflusses entnimmt. Eine Probenahme während einer Periode keiner oder einer instabilen Strömung kann auch Fehler in die Analysebehandlung einführen.
Harnstoff ist ein angemessener Marker zur Verwendung bei der Hämodialysebehandlung, da er mit anderen urämischen Toxinwerten in Beziehung steht, es können jedoch auch andere wohlbekannte Marker verwendet werden.
Bei der bekannten Hämodialyseüberwachungsbehandlung wird dem Patienten typischerweise eine Blutprobe entnommen (eine invasive Behandlung), und zwar typischerweise einmal pro Monat. Der Harnstoffkonzentrationswert wird dann als anfänglicher Hämodialysebehandlungswert genutzt. Der endgültige oder Post-Hämodialysebehandlungswert wird aus der Blutprobe erhalten, die nach dem Ende der Hämodialysebehandlung entnommen wird.
Das Harnstoffkonzentrationsverhältnis aus diesen zwei Blutproben wird dann genutzt, um die Wirksamkeit der Hämodialysebehandlung zu bestimmen, so daß ein KT/V-Wert erhalten wird, der nicht so genau wie der unter Anwendung der vorliegenden Erfindung erhaltene ist.
Die bekannte Analyse ist ferner ungenau, weil es zu einer erheblichen Zeitverzögerung kommt, obwohl die Harnstoffkonzentration in dem ICW 92 versucht, sich an die in dem ECW 94 anzugleichen. Der Harnstoff wird rasch aus dem Blut abgeführt, was zu einer signifikante Differenz zwischen der Harnstoffkonzentration in dem ICW 92 und in dem ECW 94 am Ende der Hämodialysebehandlung führt. Am Ende einer typischen Hämodialysebehandlung können Harnstoffkonzentrationen ca. vierzig (40) mg/dl in dem ICW 92 und ca. dreißig (30) mg/dl in dem ECW 94 betragen.
Da der ICW 92 ein Gesamtnennvolumen hat, das größer als das Gesamtnennvolumen des ECW 94 ist, kann der endgültige Harnstoffkonzentrationswert des MW ECW 94 von ca. dreißig (30) mg/dl also sehr ungenau sein. Die Einzel- oder Doppelpoolanalyse berücksichtigt die Differenz zwischen der endgültigen Harnstoffkonzentration in dem. ICW 92 und dem ECW 94 nicht.
Da die Einzelpoolanalyse im allgemeinen auf der Harnstoffkonzentration in dem ECW 94 beruht, überschätzt die Analyse den wahren KT/V, wenn eine Angleichungs- oder Überschießperiode von dreißig (30) bis sechzig (60) Minuten nicht berücksichtigt wird. Eine fortgesetzte Diffusion aus dem ICW 92 in den ECW 94 bewirkt, daß die Konzentration des ECW 94 mit der Zeit überschießt oder steigt.
Die Hämodialyseüberwachungsvorrichtung 10 ist als separate Einheit beschrieben, die an die Leitungen der Dialysepatrone 106 angeschlossen ist, die Teil der Dialysemaschine 120 ist. Die Dialysemaschine 120 kann auch bei der Hämodialyseüberwachungsvorrichtung nachgerüstet werden, oder die Hämodialyseüberwachungsvorrichtung kann vollständig in die Dialysemaschine 120 integriert sein.

Claims

1. Vorrichtung zur Echtzeit-Überwachung einer Hämodialysebehandlung zur Verwendung bei einer Hämodialysemaschine, die einen Dialysator und eine Dialysatabflußleitung aufweist, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:

- eine Einrichtung zur periodischen Entnahme einer Probe eines Ausscheidungsdialysatabflusses, der in der Dialysatabflußleitung fließt;

- einen Dialysatabflußbestandteil-Sensor (14), der so betätigbar ist, daß er in Abhängigkeit von einem erfaßten Dialysatabflußbestandteil ein Signal erzeugt;

- eine Einrichtung zum gesonderten Zuführen jeder entnommenen Dialysatabflußprobe zu dem Bestandteil-Sensor während einer Dialysebehandlung;

- eine Einrichtung zum Erhalten einer äquilibrierten Bestandteilkonzentrationsmessung vor Beginn der Dialysebehandlung oder nach Beendigung der Dialysebehandlung;

- einen Analysator (18), der mit dem Sensor (14) gekoppelt ist, um jedes von dem Sensor erzeugte Signal zu empfangen und aus diesem Signal die Konzentration des Bestandteils in der Dialysatabflußprobe zu bestimmen;

- wobei der Analysator (18) so betätigbar ist, daß er

(a) aufgrund der Bestandteilkonzentrationsmessungen ein Konzentrations-Zeit-Profil des Dialysatabflußbestandteils bestimmt,

(b) aufgrund der äquilibrierten Konzentrationsmessung und des Konzentrations-Zeit-Profils des Bestandteils einen Abführungsindex von Gelöstem (SRI) bestimmt und

(c) aus dem Konzentrations-Zeit-Profil des Bestandteils eine Anzeige der Angemessenheit der Dialysebehandlung bestimmt, indem er aus dem Konzentrations-Zeit-Profil des Bestandteils zu einem Zeitpunkt signifikant vor Beendigung der Dialysebehandlung eine endgültige Bestandteilkonzentrationsmessung für die Beendigung der Dialysebehandlung projiziert und aus dem projizierten endgültigen Bestandteilkonzentrationswert mindestens einen von Bestandteilsabführung, KT/V, URR, PCR und einem Abführungsindex von Gelöstem (SRI) projiziert.

2. Vorrichtung zur Echtzeit-Überwachung einer Hämodialysebehandlung zur Verwendung bei einer Hämodialysemaschine, die einen Dialysator und eine Dialysatabflußleitung aufweist, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:

- wobei der Analysator (18), so betätigbar ist, daß er

(a) aufgrund der Bestandteilkonzentrationsmessungen ein Konzentrations-Zeit-Profil des Dialysatabflußbestandteils bestimmt;

(c) aus dem Konzentrations-Zeit-Profil des Bestandteils eine Anzeige der Angemessenheit der Dialysebehandlung bestimmt, indem er aus dem Konzentrations-Zeit-Profil des Bestandteils zu einem Zeitpunkt signifikant vor Beendigung der Dialysebehandlung mindestens einen von einem endgültigen Bestandteilkonzentrationswert, einer endgültigen Bestandteilsabführung, einem endgültigen KT/V, einem endgültigen PCR, einem endgültigen URR und einem endgültigen Abführungsindex von Gelöstem (SRI) für die Beendigung der Dialysebehandlung projiziert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Bestandteil Harnstoff ist oder mit Harnstoff zusammenhängt und der Bestandteil-Sensor (14) ein Harnstoff-Sensor ist.

4. Verfahren zur Echtzeit-Überwachung einer Hämodialysebehandlung zur Verwendung bei einer Hämodialysemaschine, die einen Dialysator und eine Dialysatabflußleitung aufweist, durch die ein Ausscheidungsdialysatabfluß fließt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

- Erhalten einer äquilibrierten Bestandteilkonzentrationsmessung vor Beginn der Dialysebehandlung oder nach Beendigung der Dialysebehandlung;

- periodische Entnahme einer Probe des Ausscheidungsdialysatabflusses, der während einer Dialysebehandlung in der Dialysatabflußleitung fließt;

- gesondertes Zuführen jeder entnommenen Dialysatabflußprobe zu einem Dialysatabflußbestandteil- Sensor (14), der in Abhängigkeit von einem erfaßten Dialysatabflußbestandteil ein Signal erzeugt;

- Bestimmen der Konzentration des Bestandteils in · jeder Dialysatabflußprobe aus jedem Signal;

- Bestimmen eines Konzentrations-Zeit-Profils des Bestandteils aus den Bestimmungen der Bestandteilkonzentration;

- Bestimmen eines Abführungsindex von Gelöstem (SRI) aus der äquilibrierten Konzentrationsmessung und dem Konzentratons-Zeit-Profil des Bestanteils; und

- Bestimmen einer Anzeige der Angemessenheit der Dialysebehandlung aus dem Konzentratioris-Zeit- Profil des Bestandteils, indem aus dem Konzentrations-Zeit-Profil des Bestandteils zu einem Zeitpunkt signifikant vor Beendigung der Dialysebehandlung ein endgültiger Bestandteilkonzentrationswert für die Beendigung der Dialysebehandlung projiziert wird, und Projizieren von mindestens einem von Bestandteilsabführung, KT/V, URR, PCR und Abführungsindex von Gelöstem (SRI) aus dem projizierten endgültigen Bestandteilkonzentrationswert.

5. Verfahren zur Echtzeit-Überwachung einer Hämodialysebehandlung zur Verwendung bei einer Hämodialysemaschine, die einen Dialysator und eine Dialysatabflußleitung aufweist, durch die ein Ausscheidungsdialysatabfluß fließt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

- Bestimmen der Konzentration des Bestandtiels in jeder Dialysatabflußprobe aus jedem Signal;

- Bestimmen eines Konzentrations-Zeit-Profils des Bestandteils aus den Bestandteilkonzentrationsbestimmungen;

- Bestimmen eines Abführungsindexes von Gelöstem (SRI) aus der äquilibrierten Konzentrationsmessung und dem Konzentrations--Zeit-Profil des Bestandteils; und

- Bestimmen einer Anzeige der Angemessenheit der Dialysebehandlung aus dem Konzentrations-Zeit-Profil des Bestandteils, indem aus dem Konzentrations-Zeit-Profil des Bestandteils zu einem Zeitpunkt signifikant vor Beendigung der Dialysebehandlung mindestens einer von einem endgültigen Bestandteilkonzentrationswert, einer endgültigen Bestandteilsabführung, einem endgültigen KT/V, einem endgültigen PCR, einem endgültigen URR und einem endgültigen Abführungsindex von Gelöstem (SRI) für die Beendigung der Dialysebehandlung projiziert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Bestandteil Harnstoff ist oder mit Harnstoff zusammenhängt.

7. Hämodialysemaschine, die mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 versehen ist.