WO2000002604A1 - Method for determining dialysance and device for carrying out the method - Google Patents

Method for determining dialysance and device for carrying out the method Download PDF

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Abstract

According to the inventive method for determining the dialysance of a dialysis machine during an extracorporeal blood treatment, the concentration of a particular substance in the dialysis liquid is altered in the channel of the dialysis liquid, upstream of the dialysis machine. The concentration of said substance is altered based on a predetermined starting value and then restored to the starting value. The concentration of the substance in the dialysis liquid is measured with a measuring device (17, 18) located upstream or downstream of the dialysis machine. The quotient from the integral of the difference between the outgoing concentration in the dialysis liquid cdo(t) and the predetermined starting value cdo1 over time and the integral of the difference between the incoming concentration in the dialysis liquid cdi(t) and the starting value cdi1 over time is calculated in an evaluation and arithmetic unit (23) and the dialysance is then determined based on the quotient calculated and the flow rate Qd of the dialysis liquid in the channel of the dialysis liquid.

Description

Verfahren zur Bestimmung der Dialysance und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Method for determining the dialysance and device for carrying out the method
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Dialysance eines Dialysators während einer extrakorporalen Blutbehandlung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for determining the dialysance of a dialyzer during an extracorporeal blood treatment and a device for performing the method.
Eine wesentliche Aufgabe der Nieren des Menschen liegt in der Absonderung harnpflichtiger Stoffe aus dem Blut und der Regelung der Wasser- und Elektrolyt-Ausscheidung. Die Hämodialyse stellt ein Behandlungsverfahren zur Kompensation von Fehlfunktionen der Nieren bezüglich der Entfernung der harnpflichtigen Stoffe und der Einstellung der Elektrolyt-Konzentration im Blut dar.An important task of the kidneys of humans is the secretion of urinary substances from the blood and the regulation of water and electrolyte excretion. Hemodialysis is a treatment method to compensate for kidney malfunctions with regard to the removal of urinary substances and the adjustment of the electrolyte concentration in the blood.
Das Blut wird bei der Hämodialyse in einem extrakorporalen Kreislauf durch die Blutkammer eines Dialysators geleitet, die über eine semipermeable Membran von einer Dialysierflüssigkeitskammer getrennt ist. Die Dialysierflüssigkeitskammer wird von einer die Blutelektrolyte in einer bestimmten Konzentration enthaltenen Dialysierflüssigkeit durchströmt. Die Stoffkonzentration (cd) der Dialysierflüssigkeit entspricht der Konzentration des Blutes eines Gesunden. Während der Behandlung wird das Blut des Patienten und die Dialysierflüssigkeit an beiden Seiten der Membran im allgemeinen im Gegenstrom mit einer vorgegebenen Fluß rate (Qb bzw. Qd) vorbeigeführt. Die harnpflichtigen Stoffe diffundieren durch die Membran von der Blutkammer in die Kammer für Dialysierflüssigkeit, während gleichzeitig im Blut und in der Dialysierflüssigkeit vorhandene Elektrolyte von der Kammer höherer Konzentration zur Kammer niedrigerer Konzentration diffundieren. Durch Anlegen eines Transmembrandrucks kann der Stoffwechsel zusätzlich beeinflußt werden.During hemodialysis, the blood is conducted in an extracorporeal circuit through the blood chamber of a dialyzer, which is separated from a dialysis fluid chamber via a semipermeable membrane. The dialysis fluid chamber is flowed through by a dialysis fluid containing the blood electrolytes in a certain concentration. The substance concentration (c d ) of the dialysis fluid corresponds to the concentration of a healthy person's blood. During the treatment, the patient's blood and the dialysis fluid are generally passed in countercurrent at both sides of the membrane at a predetermined flow rate (Q b and Q d ). The urinary substances diffuse through the membrane from the blood chamber into the chamber for dialysis fluid, while electrolytes present in the blood and in the dialysis fluid diffuse from the chamber of higher concentration to the chamber of lower concentration. By Applying a transmembrane pressure can also influence the metabolism.
Um das Blutbehandlungsverfahren optimieren zu können, ist die Bestimmung von Parametern der Hämodialyse während der extrakoφoralen Blutbehandlung (in-vivo) notwendig. Von Interesse ist insbesondere der Wert für die Austauschleistung des Dialysators, die durch die sogenannte "Clearance" bzw. "Dialysance D" dargestellt wird.In order to optimize the blood treatment process, it is necessary to determine parameters of the hemodialysis during extracorporeal blood treatment (in vivo). Of particular interest is the value for the exchange performance of the dialyzer, which is represented by the so-called "clearance" or "dialysance D".
Als Clearance für einen bestimmten Stoff K wird dasjenige virtuelle (errechnete) Blutvolumen bezeichnet, das pro Minute unter definierten Bedingungen im Dialysator vollkommen von einem bestimmten Stoff befreit wird. Die Dialysance ist ein weiterer Begriff zur Bestimmung der Leistungsfähigkeit eines Dialysators, bei dem die Konzentration der eliminierten Substanz in der Dialysierflüssigkeit berücksichtigt wird. Neben diesen Parametern zur Beschreibung der Leistungsfähigkeit des Dialysators sind noch andere Parameter von Bedeutung, wie die Werte des wäßrigen Anteils des Blutes, des Blutvolumens und der Bluteingangskonzentration etc..Clearance for a certain substance K is the virtual (calculated) blood volume that is completely freed from a certain substance per minute under defined conditions in the dialyzer. Dialysance is another term for determining the performance of a dialyzer, in which the concentration of the eliminated substance in the dialysis fluid is taken into account. In addition to these parameters for describing the performance of the dialyzer, other parameters are important, such as the values of the aqueous portion of the blood, the blood volume and the blood inlet concentration etc.
Die meßtechnisch-mathematische Quantifizierung der Blutreinigungsverfahren und die Bestimmung der vorgenannten Parameter der Dialyse ist relativ komplex. Hinsichtlich der Berechnungsgrundlagen wird auf Sargent,, J.A. , Gotch. F.A. ,: Principles and biophysics of dialysis, in: Replacement of Renal Function by Dialysis, W. Drukker, F.M. Parsons, J.F. Mäher (Hrsg). Nijhoff, Den Haag 1983 verwiesen.The metrological-mathematical quantification of the blood purification process and the determination of the aforementioned parameters of dialysis is relatively complex. With regard to the calculation bases, Sargent ,, J.A. , Gotch. FA. ,: Principles and biophysics of dialysis, in: Replacement of Renal Function by Dialysis, W. Drukker, F.M. Parsons, J.F. Mower (ed.). Nijhoff, Den Haag 1983.
Die Dialysance bzw. die Clearance kann für einen gegebenen Elektrolyten, beispielsweise Natrium, bei einer Ultrafiltrationsrate von Null wie folgt bestimmt werden. Die Dialysance D ist gleich dem Verhältnis zwischen dem blutseitigen Massentransport für diesen Elektrolyten (Qb x (cbi - cbo)) und der Konzentrationsdifferenz dieses Elektrolyten zwischen dem Blut und der Dialysierflüssigkeit am jeweiligen Eingang des Dialysators (cbi - cdi).The dialysance or clearance can be determined for a given electrolyte, for example sodium, at an ultrafiltration rate of zero as follows. The dialysance D is equal to the ratio between the blood-side mass transport for this electrolyte (Q b x (cbi - cbo)) and the Concentration difference of this electrolyte between the blood and the dialysis fluid at the respective inlet of the dialyzer (cbi - cdi).
D = Qb cbi- cboD = Qb cbi-cbo
(1) cbi -cdi(1) cbi -cdi
Aus Gründen der Massenbilanz gilt:For mass balance reasons:
Qb • (cbi -cbo) = - Qd ■ (cdi-cdo) (2)Qb • (cbi -cbo) = - Qd ■ (cdi-cdo) (2)
Aus den beiden oben genannten Gleichungen (1) und (2) folgt:It follows from the two equations (1) and (2) above:
D = Qd - Cdi ~cd0 (3) cbi -cdiD = Qd - Cdi ~ cd0 (3) cbi -cdi
Dabei bedeuten in (1) bis (3):In (1) to (3) mean:
Qb = effektiver BlutflußQ b = effective blood flow
Qd = Dialysierflüssigkeitsfluß cb = Stoffkonzentration im Blut cd = Stoffkonzentration in der Dialysierflüssigkeit i = Eingang des Dialysators o = Ausgang des DialysatorsQ d = dialysis fluid flow cb = substance concentration in the blood cd = substance concentration in the dialysis fluid i = inlet of the dialyzer o = outlet of the dialyzer
Der effektive Blutfluß ist der Fluß des Blutanteils, in dem die zu entfernenden Stoffe gelöst sind, d.h. , er bezieht sich auf das (wäßrige) Lösungsvolumen für diesen Stoff. Je nach Stoff kann das der Plasmawasserfluß oder der Blutwasserfluß, d.h. der gesamte Wasseranteil im Vollblut sein.The effective blood flow is the flow of the blood portion in which the substances to be removed are dissolved, ie it refers to the (aqueous) solution volume for this stuff. Depending on the substance, this can be the plasma water flow or the blood water flow, ie the total water content in whole blood.
Die bekannten Verfahren zur in-vivo-Bestimmung von Parametern der Hämodialyse basieren auf den obigen Überlegungen. Dabei besteht das Bestreben, ohne einen direkten Meßeingriff in die Blutseite auszukommen, da dieser nämlich eine nicht unerhebliche Gefahrenquelle darstellt. Die zu bestimmenden Größen müssen daher allein aus dialysatseitigen Messungen abgeleitet werden.The known methods for in-vivo determination of parameters of hemodialysis are based on the above considerations. There is an endeavor to do without a direct measurement intervention in the blood side, since this represents a not inconsiderable source of danger. The quantities to be determined must therefore be derived solely from measurements on the dialysate side.
Die DE 39 38 662 C2 (EP 0 428 927 AI) beschreibt ein Verfahren zur in- vivo-Bestimmung von Parametern der Hämodialyse, bei dem der Dialysat- Elektrolyttransfer jeweils bei zwei unterschiedlichenDE 39 38 662 C2 (EP 0 428 927 AI) describes a method for the in vivo determination of parameters of hemodialysis, in which the dialysate electrolyte transfer is carried out at two different times
Dialysateingangskonzentrationen gemessen wird. Unter der Annahme, daß die Bluteingangskonzentration konstant ist, wird nach dem bekannten Verfahren die Dialysance dadurch bestimmt, daß die Differenz zwischen den Differenzen der Dialysierflüssigkeits-Ionenkonzentration an der Eingangsseite und der Ausgangsseite des Dialysators zum Zeitpunkt der ersten und zweiten Messung bestimmt wird, diese durch die Differenz der Dialysierflüssigkeits- Ionenkonzentration an der Eingangsseite zum Zeitpunkt der ersten Messung und der zweiten Messung geteilt wird und mit dem Dialysierflüssigkeitsfluß multipliziert wird. Bei diesem Verfahren erweist sich die verhältnismäßig lange Meßzeit als nachteilig, die darauf zurückzuführen ist, daß nach dem Einstellen der Dialysierflüssigkeit auf den neuen Eingangskonzentrationswert sich am Dialysatorausgang erst ein stabiler Gleichgewichtszustand einstellen muß, bevor der neue Meßwert aufgenommen werden kann. Es dauert systembedingt einen gewissen Zeitraum, bis ein Leitfähigkeitssprung am Dialysatoreingang zu stabilen Verhältnissen am Dialysatorausgang führt. Darüber hinaus ist auch ein relativ langer Zeitraum erforderlich, um geräteseitig einen konstanten Wert für die Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration einzustellen. Die EP 0 272 414 Bl beschreibt eine Vorrichtung zur Bestimmung der Veränderung des intravasalen Blutvolumens während der Hämodialyse. Neben dem intravasalen Blutvolumen soll auch die Dialysance des Dialysators bestimmt werden. Das Meßverfahren zur Bestimmung der Dialysance wird nicht im einzelnen beschrieben, es wird jedoch vorgeschlagen, zur Bestimmung der Dialysance Leitfähigkeitsmessungen sowohl auf der Blut- als auch auf der Dialysierflüssigkeitsseite vorzunehmen, wobei das Integral über die Leitfähigkeitsveränderung auf der Blut- und Dialysierflüssigkeitsseite gebildet werden soll.Dialysate input concentrations is measured. Assuming that the blood input concentration is constant, the dialysance is determined according to the known method in that the difference between the differences in the dialysis fluid ion concentration on the input side and the output side of the dialyzer at the time of the first and second measurement is determined by this the difference of the dialysis fluid ion concentration at the input side at the time of the first measurement and the second measurement is divided and multiplied by the dialysis fluid flow. With this method, the relatively long measuring time proves to be disadvantageous, which can be attributed to the fact that after the dialysis fluid has been set to the new input concentration value, a stable equilibrium state must first be established at the dialyzer outlet before the new measured value can be recorded. Depending on the system, it takes a certain period of time until a jump in conductivity at the dialyzer inlet leads to stable conditions at the dialyzer outlet. In addition, a relatively long period of time is also required to set a constant value for the dialysis fluid inlet concentration on the device side. EP 0 272 414 B1 describes a device for determining the change in intravascular blood volume during hemodialysis. In addition to the intravascular blood volume, the dialysance of the dialyzer should also be determined. The measuring method for determining the dialysance is not described in detail, but it is proposed to conduct conductivity measurements on the blood as well as on the dialysis fluid side to determine the dialysance, the integral being formed via the conductivity change on the blood and dialysis fluid side.
In dem Aufsatz von Niels A. Lassen, Ole Henriksen, Per Sejrsen in Handbook of Physiology, The Cardiovascular System, Vol. 3, Peripheral Circulation and Organ Blood Flow, Part I, American Physiological Society, 1983, wird die Bolusantwort eines intrakoφoralen Kreislaufs auf eine Injektion und eine anschließende Messung der Konzentration näher behandelt, wobei Fragen der Signalfaltung eine wichtige Rolle spielen.In the essay by Niels A. Lassen, Ole Henriksen, Per Sejrsen in Handbook of Physiology, The Cardiovascular System, Vol. 3, Peripheral Circulation and Organ Blood Flow, Part I, American Physiological Society, 1983, the bolus response of an intracorporeal circuit is revealed an injection and a subsequent measurement of the concentration are dealt with in more detail, with questions of signal folding playing an important role.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, daß eine schnelle Bestimmung der Dialysance während einer extrakoφoralen Blutbehandlung erlaubt. Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.The invention has for its object to provide a method that allows a rapid determination of the dialysance during an extracorporeal blood treatment. In addition, the invention has for its object to provide an apparatus for performing the method.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 bzw. 4 angegebenen Merkmalen.This object is achieved according to the invention with the features specified in claim 1 or 4.
Zur Bestimmung der Dialysance D wird die Konzentration eines bestimmten Stoffes in der Dialysierflüssigkeit im Dialysierflussigkeitsweg stromauf des Dialysators (Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration cdi) ausgehend von einem vorgegebenen Anfangswert cdil verändert und wieder auf den Anfangswert eingestellt. Beispielsweise kann dem Dialysierflussigkeitsweg stromauf des Dialysators ein Bolus einer hypertonen NaCl-Lösung zugeführt werden, der auf die Dialysebehandlung keinen Einfluß hat. Dann wird die Konzentration des Stoffes in der Dialysierflüssigkeit stromab des Dialysators (Dialysierflüssigkeitsausgangskonzentration cdo) gemessen, die sich ausgehend von einem vorgegebenen Anfangswert verändert und wieder auf den Anfangswert einstellt. Wenn die Änderung derTo determine the dialysance D, the concentration of a certain substance in the dialysis fluid in the dialysis fluid path upstream of the dialyzer (dialysis fluid inlet concentration cdi) is changed on the basis of a predefined initial value cdil and set again to the initial value. For example, a bolus of a hypertonic NaCl solution can be supplied to the dialysis fluid path upstream of the dialyzer who has no influence on the dialysis treatment. Then the concentration of the substance in the dialysis fluid downstream of the dialyzer (dialysis fluid initial concentration cdo) is measured, which changes from a predetermined initial value and returns to the initial value. If the change of
Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration in ihrem zeitlichen Verlauf nicht bekannt ist, wird die Konzentration des Stoffes auch stromauf des Dialysators gemessen.Dialysis fluid inlet concentration is not known in its time course, the concentration of the substance is also measured upstream of the dialyzer.
Die Bestimmung der Dialysance beruht auf der Berechnung von zwei Integralen, aus denen der Quotient gebildet wird. Es wird der Quotient aus dem Integral der Differenz zwischen derThe dialysance is determined by calculating two integrals from which the quotient is formed. It is the quotient of the integral of the difference between the
Dialysierflüssigkeitsausgangskonzentration cdo und dem Anfangswert cdol über die Zeit und dem Integral der Differenz zwischen der Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration cdi und dem Anfangswert cdil über die Zeit berechnet und die Dialysance wird unter Heranziehung des Quotienten und der vorgegebenen Flußrate der Dialysierflüssigkeit im Dialysierflussigkeitsweg bestimmt. Die Integration kann dabei innerhalb relativ enger Grenzen erfolgen, die sich an der Breite des Konzentratbolus orientieren.Dialysis fluid output concentration cdo and the initial value cdol over time and the integral of the difference between the dialysis fluid inlet concentration cdi and the initial value cdil over time are calculated and the dialysance is determined using the quotient and the predetermined flow rate of the dialysis fluid in the dialysis fluid path. The integration can take place within relatively narrow limits, which are based on the width of the concentrate bolus.
Vorteilhaft ist, daß es nicht erforderlich ist, einen konstanten Wert für die Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration einzustellen. Es genügt, die relativ unkontrollierte Zugabe eines Konzentratbolus in die Dialysierflüssigkeit- zuführleitung.It is advantageous that it is not necessary to set a constant value for the dialysis fluid inlet concentration. All that is needed is the relatively uncontrolled addition of a concentrate bolus to the dialysis fluid supply line.
Die Dialysierflüssigkeitseingangs- bzw. -ausgangskonzentration wird vorzugsweise durch Messung der Leitfähigkeit der Dialysierflüssigkeit bestimmt. Anstelle von Leitfähigkeitssensoren können aber auch optische und andere Sensoren zur Messung der Dialysierflüssigkeitseingangs- bzw. - ausgangskonzentration im Dialysierflussigkeitsweg angeordnet sein. Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.The dialysis fluid inlet or outlet concentration is preferably determined by measuring the conductivity of the dialysis fluid. Instead of conductivity sensors, optical and other sensors for measuring the dialysis fluid inlet or outlet concentration can also be arranged in the dialysis fluid path. The method according to the invention and an apparatus for carrying out the method are explained in more detail below with reference to the figures.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 die Vorrichtung zur Bestimmung der Dialysance zusammen mit den wesentlichen Komponenten einer Hämodialysevorrichtung in schematischer Darstellung undFigure 1 shows the device for determining the dialysance together with the essential components of a hemodialysis device in a schematic representation and
Figur 2 die Dialysierflüssigkeitseingangs- und -ausgangskonzentration alsFigure 2 shows the dialysis fluid inlet and outlet concentration
Funktion der Zeit.Function of time.
Die Vorrichtung zur Bestimmung der Dialysance D des Dialysators einer Dialysevorrichtung kann eine separate Baugruppe bilden. Sie kann aber auch Bestandteil der Dialysevorrichtung sein, zumal einige Komponenten der Vorrichtung zur Bestimmung der Dialysance in den bekannten Dialysevorrichtungen bereits vorhanden sind. Nachfolgend wird die Vorrichtung zur Bestimmung der Dialysance zusammen mit den wesentlichen Komponenten der Dialysevorrichtung beschrieben.The device for determining the dialysance D of the dialyzer of a dialysis device can form a separate assembly. However, it can also be part of the dialysis device, especially since some components of the device for determining the dialysance are already present in the known dialysis devices. The device for determining the dialysance is described below together with the essential components of the dialysis device.
Die Dialysevorrichtung weist einen Dialysator 1 auf, der durch eine semipermeable Membran 2 in eine Blutkammer 3 und eine Dialysierflüssigkeitskammer 4 unterteilt ist. Von dem Patienten führt eine Blutzuführleitung 5 zu dem Einlaß der Blutkammer 3 und eine Blutabführleitung 6 führt von dem Auslaß der Blutkammer 3 zurück zum Patienten. In die Blutzuführleitung 5 ist eine die Flußrate des Blutes im extrakorporalen Kreislauf vorgebende Blutpumpe 7 geschaltet.The dialysis device has a dialyzer 1, which is divided by a semipermeable membrane 2 into a blood chamber 3 and a dialysis fluid chamber 4. A blood supply line 5 leads from the patient to the inlet of the blood chamber 3 and a blood discharge line 6 leads back to the patient from the outlet of the blood chamber 3. A blood pump 7 which specifies the flow rate of the blood in the extracorporeal circuit is connected to the blood supply line 5.
Der Einlaß der Dialysierflüssigkeitskammer 4 ist über eine Dialysierflüssigkeitszuführleitung 8 mit einer Dialysierflüssigkeitsquelle 9 und der Auslaß der Dialysierflüssigkeitskammer ist über eine Dialysierflüssigkeitsabführleitung 10 mit einem Abfluß 11 verbunden. In die Dialysierflüssigkeitsabführleitung 10 ist eine die Flußrate der Dialysierflüssigkeit im Dialysierflussigkeitsweg vorgebende Dialysierflüssigkeitspumpe 12 geschaltet.The inlet of the dialysis fluid chamber 4 is via a dialysis fluid supply line 8 with a dialysis fluid source 9 and the outlet of the dialysis fluid chamber is connected to a drain 11 via a dialysis fluid discharge line 10. A dialysis fluid pump 12, which specifies the flow rate of the dialysis fluid in the dialysis fluid path, is connected into the dialysis fluid discharge line 10.
Die Blutpumpe 7 und die Dialysierflüssigkeitspumpe 12 werden über Steuerleitungen 13, 14 von einer zentralen Steuereinheit 15 der Dialysevorrichtung angesteuert, die über eine Eingabeeinheit 16 verfügt, mit der die Fördermengen der Pumpen vorgegeben werden können.The blood pump 7 and the dialysis fluid pump 12 are controlled via control lines 13, 14 by a central control unit 15 of the dialysis device, which has an input unit 16 with which the delivery rates of the pumps can be specified.
In der Dialysierflüssigkeitszuführleitung 8 und derIn the dialysis fluid supply line 8 and
Dialysierflüsssigkeitsabführleitung 10 ist jeweils eine Meßeinrichtung 17, 18 zur Bestimmung der Stoffkonzentration der Dialysierflüssigkeit am Eingang des Dialysators 1 und der Stoffkonzentration der Dialysierflüssigkeit am Ausgang des Dialysators angeordnet. Die Meßeinrichtungen 17, 18 zur Bestimmung der Dialysierflüssigkeitseingangs- und -ausgangskonzentration cdi, cdo weisen stromauf und stromab des Dialysators 1 angeordnete Leitfähigkeitssensoren auf, die vorzugsweise die temperaturkorrigierte Leitfähigkeit der Dialysierflüssigkeit auf der Basis der Na-Konzentration messen. Die Leitfähigkeitssensoren sind über Datenleitungen 19, 20 mit einer Speichereinheit 21 verbunden. Die Speichereinheit 21 empfängt die Meßwerte der Sensoren und speichert diese in zeitlicher Abfolge ab. Über eine Datenleitung 22 werden die Meßwerte einer Rechen- und Auswerteinheit 23 zugeführt. Von der zentralen Steuereinheit 15 der Dialysevorrichtung empfängt die Rechen- und Auswerteinheit über die Datenleitung 24 die von der Dialysierflüssigkeitspumpe 12 vorgegebene Fluß rate der Dialysierflüssigkeit im Dialysierflussigkeitsweg. An der Rechen- und Auswerteinheit ist über eine Datenleitung 25 eine Anzeigeeinheit 26 angeschlossen, auf der die Dialysance D des Dialysators 1 und ggf. weitere Parameter der Hämodialyse zur Anzeige gebracht werden. Zur Veränderung der Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration cdi ist stromauf des Dialysators 1 eine Einrichtung 27 vorgesehen. Mit der Einrichtung 27 kann der in den Dialysator 1 fließenden Dialysierflüssigkeit ein Konzentratbolus aufgegeben werden, so daß sich die Na-Konzentration der Dialysierflüssigkeit im Dialysierflussigkeitsweg stromauf des Dialysators kurzzeitig erhöht.Dialysis fluid discharge line 10 each has a measuring device 17, 18 for determining the substance concentration of the dialysis fluid at the inlet of the dialyzer 1 and the substance concentration of the dialysis fluid at the outlet of the dialyzer. The measuring devices 17, 18 for determining the dialysis fluid inlet and outlet concentration cdi, cdo have conductivity sensors arranged upstream and downstream of the dialyzer 1, which preferably measure the temperature-corrected conductivity of the dialysis fluid based on the Na concentration. The conductivity sensors are connected to a memory unit 21 via data lines 19, 20. The memory unit 21 receives the measured values from the sensors and stores them in chronological order. The measured values are fed to a computing and evaluation unit 23 via a data line 22. From the central control unit 15 of the dialysis device, the computing and evaluation unit receives, via the data line 24, the flow rate of the dialysis fluid in the dialysis fluid path predetermined by the dialysis fluid pump 12. A display unit 26 is connected to the computing and evaluation unit via a data line 25, on which the dialysance D of the dialyzer 1 and possibly further parameters of the hemodialysis are displayed. A device 27 is provided upstream of the dialyzer 1 for changing the dialysis fluid inlet concentration cdi. The device 27 can be used to apply a concentrate bolus to the dialysis fluid flowing into the dialyzer 1, so that the Na concentration of the dialysis fluid in the dialysis fluid path upstream of the dialyzer increases briefly.
Der Ablauf der Messung zur Bestimmung der Dialysance D wird von einer Steuereinheit 28 gesteuert, an der die Einrichtung 27 zur Veränderung der Na- Konzentration der Dialysierflüssigkeit und die Rechen- und Auswerteinheit 23 über Datenleitungen 29, 30 angeschlossen sind.The sequence of the measurement for determining the dialysance D is controlled by a control unit 28, to which the device 27 for changing the Na concentration of the dialysis liquid and the computing and evaluation unit 23 are connected via data lines 29, 30.
Nachfolgend wird der in der Steuereinheit 28 festgelegte Programmablauf zur Messung der Dialysance D im einzelnen erläutert.The program sequence for measuring dialysance D defined in control unit 28 is explained in detail below.
Zu Beginn der Messung strömt die Dialysierflüssigkeit, die eine vorgegebene Na-Konzentration aufweist, durch die Dialysierflüssigkeitskammer 4, des Dialysators 1 mit einer von der Dialysierflüssigkeitspumpe 12 vorgegebenen Fluß rate Qd. Die Einrichtung 27 erhöht nun die Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration cdi innerhalb eines kurzen Zeitintervalls (Konzentratbolus), die mittels des stromauf des Dialysators angeordneten Leitfähigkeitssensors 17 erfaßt wird. Die sich bei der Dialyse einstellende Dialysierflüssigkeitsausgangskonzentration cdo wird mittels des stromab des Dialysators angeordneten Leitfähigkeitssensors 18 erfaßt.At the start of the measurement, the dialysis fluid, which has a predetermined Na concentration, flows through the dialysis fluid chamber 4 of the dialyzer 1 at a flow rate Q d predetermined by the dialysis fluid pump 12. The device 27 now increases the dialysis fluid inlet concentration cdi within a short time interval (concentrate bolus), which is detected by means of the conductivity sensor 17 arranged upstream of the dialyzer. The dialysis fluid outlet concentration cdo which arises during dialysis is detected by means of the conductivity sensor 18 arranged downstream of the dialyzer.
Figur 2 zeigt den seitlichen Verlauf der Dialysierflüssigkeitseingangs- und - ausgangskonzentration cdi, cdo stromauf bzw. stromab des Dialysators. Aus der vorgegebenen Dialysierflüssigkeitsflußrate Qd, dem Anfangswert der Dialysierflüssigkeitsausgangs-cdol und -eingangskonzentration cdil und dem zeitlichen Verlauf der Dialysierflüssigkeitseingangs- und -ausgangskonzentration cdi(t), cdo(t) berechnet die Rechen- und Auswerteinheit die Dialysance D nach der folgenden Gleichung:FIG. 2 shows the lateral profile of the dialysis fluid inlet and outlet concentration cdi, cdo upstream and downstream of the dialyzer. From the predetermined dialysis fluid flow rate Qd, the initial value of the dialysis fluid outlet cdol and inlet concentration cdil and the time course of the dialysis fluid inlet and output concentration cdi (t), cdo (t), the computing and evaluation unit calculates the dialysance D according to the following equation:
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000012_0001
Die berechnete Dialysance D wird dann auf der Anzeigeeinheit 26 zur Anzeige gebracht. Wenn die Dialysance D bekannt ist, können noch weitere hämodynamische Parameter, beispielsweise die Bluteingangskonzentration cbi nach Gleichung (3) berechnet und angezeigt werden.The calculated dialysance D is then displayed on the display unit 26. If the dialysance D is known, further hemodynamic parameters, for example the blood inlet concentration cbi, can be calculated and displayed according to equation (3).
Der Nenner (cdi(t)-cdil)dt entspricht der in Figur 2 mit A bezeichneten Fläche unter der Kurve I, die den zeitlichen Verlauf der Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration cdi angibt. Der Zähler j (cdo(t)- cdol)dt entspricht der Fläche B unter der den zeitlichen Verlauf der Dialysierflüssigkeitsausgangskonzentration cdo angebenden Kurve II.The denominator (cdi (t) -cdil) dt corresponds to the area labeled A in FIG. 2 under curve I, which indicates the time course of the dialysis fluid inlet concentration cdi. The counter j (cdo (t) - cdol) dt corresponds to the area B under the curve II indicating the time course of the dialysis solution starting concentration cdo.
Die Integrationsgrenzen können so bestimmt werden, daß sich die Dialysance D mit ausreichender Genauigkeit ermitteln läßt. Dabei orientieren sich die Integrationsgrenzen an der Breite des Konzentratbolus.The integration limits can be determined so that the dialysance D can be determined with sufficient accuracy. The integration limits are based on the width of the concentrate bolus.
Zur Vereinfachung des Verfahrens können auch empirische Skalierungsfaktoren für den Quotienten oder getrennt für einzelne Integrale Verwendung finden, um systematische Abweichungen durch z.B. zu kleine Integrationsgrenzen zu berücksichtigen. Des weiteren kann anstelle der Formel (4) die nachfolgende Formel (5) Verwendung finden, falls eine Ultrafiltrationsrate UF 0 und UF < < QB angewendet wird.To simplify the method, empirical scaling factors can also be used for the quotient or separately for individual integrals in order to take systematic deviations into account, for example due to integration limits that are too small. Furthermore, the following formula (5) can be used instead of the formula (4) if an ultrafiltration rate UF 0 and UF <<Q B is used.
[J(cdi(t) - cdil)dt - f(cdo(t) - cdol)dt]Qd - UF(f(cdo(t) - cdol)dt)[J (cdi (t) - cdil) dt - f (cdo (t) - cdol) dt] Qd - UF (f (cdo (t) - cdol) dt)
D f(cdi(t) - cdil)dt (1 -— UF^ ) D f (cdi (t) - cdil) dt (1 -— UF ^ )

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Bestimmung der Dialysance eines Dialysators während einer extrakorporalen Blutbehandlung, bei der das zu behandelnde Blut in einem extrakoφoralen Kreislauf die Blutkammer des durch eine semipermeable Membran in die Blutkammer und eine Dialysierflüssigkeitskammer unterteilten Dialysators durchströmt und Dialysierflüssigkeit in einem Dialysierflussigkeitsweg die Dialysierflüssigkeitskammer des Dialysator mit einer vorgegebenen Flußrate durchströmt, wobei1. A method for determining the dialysance of a dialyzer during an extracorporeal blood treatment, in which the blood to be treated flows in an extracorporeal circuit through the blood chamber of the dialyzer divided by a semipermeable membrane into the blood chamber and a dialysis fluid chamber, and dialysis fluid in a dialysis fluid path with the dialysis fluid chamber of the dialyzer flows through a predetermined flow rate, wherein
die Konzentration eines bestimmten Stoffes in der Dialysierflüssigkeit im Dialysierflussigkeitsweg stromauf des Dialysators (Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration cdi(t)) ausgehend von einem vorgegebenen Anfangswert cdil verändert und wieder auf den Anfangswert eingestellt wird, so daß sich die Konzentration des Stoffes in der Dialysierflüssigkeit stromab des Dialysators (Dialysierflüssigkeitsausgangskonzentration cdo(t)) ausgehend von einem vorgegebenen Anfangswert cdol verändert und wieder auf den Anfangswert einstellt,the concentration of a particular substance in the dialysis fluid in the dialysis fluid path upstream of the dialyzer (dialysis fluid inlet concentration cdi (t)) is changed starting from a predetermined initial value cdil and is reset to the initial value, so that the concentration of the substance in the dialysis fluid downstream of the dialyzer (dialysis fluid initial concentration cdo (t)) changed from a given initial value cdol and reset to the initial value,
die Dialysierflüssigkeitsausgangskonzentration cdo(t) gemessen wird undthe dialysis fluid initial concentration cdo (t) is measured and
aus der Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration und der Dialysierflüssigkeitsausgangskonzentration die Dialysance D bestimmt wird,the dialysance D is determined from the dialysis fluid inlet concentration and the dialysis fluid outlet concentration,
dadurch gekennzeichnet, daß der Quotient aus dem Integral der Differenz zwischen der Dialysierflüssigkeitsausgangskonzentration cdo(t) und dem Anfangswert cdol über die Zeit t und dem Integral der Differenz zwischen der Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration cdi(t) und dem Anfangswert cdil über die Zeit t berechnet und die Dialysance D auf der Grundlage des ermittelten Quotienten und der vorgegebenen Flußrate Qd der Dialysierflüssigkeit im Dialysierflussigkeitsweg bestimmt wird.characterized, that the quotient is calculated from the integral of the difference between the dialysis fluid concentration cdo (t) and the initial value cdol over time t and the integral of the difference between the dialysis fluid concentration cdi (t) and the initial value cdil over time t and the dialysance D on the Basis of the determined quotient and the predetermined flow rate Qd of the dialysis fluid in the dialysis fluid path is determined.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration stromauf des Dialysators gemessen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the dialysis fluid inlet concentration is measured upstream of the dialyzer.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Dialysierflüssigkeitseingangs- bzw. -ausgangskonzentration die Leitfähigkeit der Dialysierflüssigkeit gemessen wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the conductivity of the dialysis fluid is measured to determine the dialysis fluid inlet or outlet concentration.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in Verbindung mit einer Blutbehandlungsvorrichtung, bei der das zu behandelnde Blut in einem extrakoφoralen Kreislauf die Blutkammer des durch eine semipermeable Membran in die Blutkammer und eine Dialysierflüssigkeitskammer unterteilten Dialysators durchströmt und Dialysierflüssigkeit in einem Dialysierflussigkeitsweg die Dialysierflüssigkeitskammer des Dialysators durchströmt, wobei in den Dialysierflussigkeitsweg eine die Flußrate Qd der Dialysierflüssigkeit vorgebende Dialysierflüssigkeitspumpe geschaltet ist, mit4. Device for performing the method according to one of claims 1 to 3 in connection with a blood treatment device, in which the blood to be treated flows in an extracorporeal circuit, the blood chamber of the dialyzer divided by a semipermeable membrane into the blood chamber and a dialysis fluid chamber and dialysis fluid in one Flows through the dialysing fluid chamber of the dialyzer, a dialysing fluid pump specifying the flow rate Qd of the dialysing fluid being connected in the dialysing fluid path
einer Einrichtung (27) zum Verändern der Konzentration eines bestimmten Stoffes in der Dialysierflüssigkeit im Dialysierflussigkeitsweg stromauf des Dialysators (Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration cdi(t)) ausgehend von einem vorgegebenen Anfangswert cdil und zum Einstellen der Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration wieder auf den Anfangswert,means (27) for changing the concentration of a particular substance in the dialysis fluid in the dialysis fluid path upstream of the dialyzer (Dialysis fluid inlet concentration cdi (t)) starting from a predetermined initial value cdil and for setting the dialysis fluid inlet concentration back to the initial value,
einer Meßeinrichtung (18) zum Messen der Konzentration des Stoffes in der Dialysierflüssigkeit stromab des Dialysators (Dialysierflüssigkeitsausgangskonzentration cdo(t)) unda measuring device (18) for measuring the concentration of the substance in the dialysis fluid downstream of the dialyzer (dialysis fluid initial concentration cdo (t)) and
einer Rechen- und Auswerteinheit (23) zum Bestimmen der Dialysance D aus der Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration cdi(t) und der Dialysierflüssigkeitsausgangskonzentration cdo(t) ,a computing and evaluation unit (23) for determining the dialysance D from the dialysis fluid inlet concentration cdi (t) and the dialysis fluid outlet concentration cdo (t),
dadurch gekennzeichnet,characterized,
daß die Rechen- und Auswerteinheit (23) derart ausgebildet ist, daß der Quotient aus dem Integral der Differenz zwischen der Dialysierflüssigkeitsausgangskonzentration cdo(t) und dem vorgegebenen Anfangswert cdol über die Zeit t und dem Integral der Differenz zwischen der Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration cdi(t) und dem Anfangswert cdil über die Zeit t berechnet und die Dialysance D auf der Grundlage des ermittelten Quotienten und der vorgegebenen Flußrate Qd der Dialysierflüssigkeit im Dialysierflussigkeitsweg bestimmt werden kann.that the computing and evaluation unit (23) is designed such that the quotient from the integral of the difference between the dialysis fluid output concentration cdo (t) and the predetermined initial value cdol over time t and the integral of the difference between the dialysis fluid input concentration cdi (t) and the initial value cdil is calculated over the time t and the dialysance D can be determined on the basis of the determined quotient and the predetermined flow rate Qd of the dialysis fluid in the dialysis fluid path.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßeinrichtung (17) zum Messen der Dialysierflüssigkeitseingangskonzentration cdi(t) stromauf des Dialysators vorgesehen ist.5. The device according to claim 4, characterized in that a measuring device (17) for measuring the dialysis fluid inlet concentration cdi (t) is provided upstream of the dialyzer.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung zum Messen der Dialysierflüssigkeitseingangs- bzw. -ausgangskonzentration cdi(t), cdo(t) einen im Dialysierflussigkeitsweg stromauf bzw. stromab des Dialysators angeordneten Leitfähigkeitssensor (17, 18) aufweist. 6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the measuring device for measuring the dialysis fluid input or - Output concentration cdi (t), cdo (t) has a conductivity sensor (17, 18) arranged in the dialysis fluid path upstream or downstream of the dialyzer.
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