WO2003047656A1 - Verfahren und einrichtung zur überwachung der zufuhr von substitutionsflüssigkeit während einer extrakorporalen blutbehandlung - Google Patents

Verfahren und einrichtung zur überwachung der zufuhr von substitutionsflüssigkeit während einer extrakorporalen blutbehandlung Download PDF

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Wei Zhang
Ralf Wamsiedler
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Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring the supply of substitution fluid during an extracorporeal blood treatment. Furthermore, the invention relates to a device for extracorporeal blood treatment with a device for monitoring the supply of substitution fluid.
  • Various procedures for extracorporeal blood treatment and purification are used in chronic kidney failure to remove urinary substances and to withdraw fluid.
  • the patient's blood is cleaned outside the body in a dialyzer.
  • the dialyzer has a blood chamber and a dialysis fluid chamber, which are separated by a semipermeable membrane.
  • the patient's blood flows through the blood chamber.
  • the dialysis fluid chamber is continuously flowed through by fresh dialysis fluid.
  • hemodialysis While in hemodialysis (HD) the transport of small-molecule substances through the membrane is essentially determined by the concentration differences (diffusion) between the dialysis fluid and the blood, in hemoftrationltration (HF) substances dissolved in plasma water, in particular higher-molecular substances, are caused by a high one Liquid flow (convection) through the membrane of the dialyzer effectively removed.
  • the dialyser acts as a filter during hemofiltration.
  • a combination of both methods is hemodiafiltration (HDF).
  • hemo (dia) filtration part of the serum withdrawn through the membrane is replaced by a sterile substitution fluid, which is supplied to the extracorporeal bloodstream either upstream of the dialyzer (predilution) or downstream of the dialyzer (postdilution).
  • Devices for hemo (dia) filtration are known in which the dialysis liquid is produced online from fresh water and concentrates and the substitution liquid online from the dialysis liquid.
  • the substitution fluid is supplied to the extracorporeal blood circuit from the fluid system of the machine via a substitution fluid line.
  • the substitution fluid line leads to a connection point on the arterial blood line upstream of the dialyzer, while in post-dilution the substitution liquid line leads to a connection point on the venous blood line downstream of the dialyzer.
  • the substitution fluid line has a connector with which it can be connected to either the venous or arterial blood line.
  • a clamp or the like is provided on the substitution fluid line to interrupt the fluid supply.
  • the correct connection of the substitution fluid line is routinely checked in the known haemo (dia) filtration devices at the beginning of the blood treatment.
  • the line leading to the dialysis fluid chamber and departing from the dialysis fluid chamber of the dialyzer and the venous blood line downstream of the connection point for the substitution fluid line are clamped off by means of hose clamps.
  • the arterial blood line is already interrupted by the stationary blood pump upstream of the connection point for the substitution fluid line.
  • the substituate pump for promoting the substitution fluid is then started up and the pressure in the venous blood line is measured by means of a venous pressure sensor. In the event that the substituate pump cannot build up a pressure in the venous blood line which is greater than a predetermined limit value, it is concluded that the connection of the substitution fluid line is incorrect, ie the supply of liquid is interrupted.
  • the substituate pump for conveying the substitution fluid is a pump generating pressure waves, in particular a volumetric occlusion pump (roller pump).
  • the pressure waves emanating from the substituate pump can propagate via the fluid system of the extracorporeal blood treatment device through the dialyzer into the extracorporeal blood circuit. This path is open even when the substitution fluid supply is interrupted. Then the substituate pump works against the closure. This increases the amplitude of the pressure waves that can be detected in the extracorporeal blood circulation.
  • the amplitude of the pressure waves in the extracorporeal blood circuit downstream of the dialyzer or filter is measured. This has the advantage that a pressure sensor can be used, which is already provided in the venous blood line in the known blood treatment devices.
  • the amplitude of the pressure waves in the liquid system is measured upstream of the dialyzer or filter. This has the advantage that monitoring is also possible when the
  • Blood treatment device is possible as a hemofiltration device, in which the pressure waves cannot reach the extracorporeal circuit, since the inlet of the dialyzer or filter is separated from the dialysis fluid supply.
  • the pressure signal is preferably filtered with a bandpass filter in order to eliminate interference pulses, the amplitude of the filtered pressure signal then being compared with the predetermined limit value.
  • An acoustic and / or visual alarm is expediently given when the predetermined limit value is exceeded. However, it is also possible to intervene in the control of the blood treatment device.
  • the monitoring device of the extracorporeal blood treatment device has means for monitoring the amplitude of the pressure waves of the substituate pump in the liquid system, preferably upstream of the dialystor or filter or in the extracorporeal blood circuit, preferably downstream of the dialyzer or filter, and means for evaluating the pressure wave amplitude.
  • the substituate pump generating pressure waves is arranged in the substitution fluid line, which leads from the fluid system to the bloodstream upstream or downstream of the dialyzer or filter.
  • the substitution fluid line can be a single hose line or a hose line system with several branches.
  • the substitution fluid line can be connected directly to the venous or arterial blood line.
  • the line it is also possible for the line to be connected to drip chambers or the like which are provided in the venous or arterial blood line.
  • the fluid system of the blood treatment device can comprise a dialysis fluid supply line leading to the dialysis fluid chamber of the dialyzer and a dialysis fluid discharge line leading away from the dialysis fluid chamber of the dialyzer.
  • One or more filters can be arranged in the liquid system to increase safety. Further lines, for example bypass lines, etc., can also be provided.
  • the only decisive factor is that the fluid system allows pressure waves to propagate; H. is a system completely filled with a medium.
  • Figure 1 shows a device for extracorporeal blood treatment with a
  • Figure 2 shows the filtered venous pressure signal as a function of time
  • FIG. 1 shows a simplified schematic illustration of the essential components of a hemo (dia) filtration device together with a device for monitoring the supply of substitution fluid from the fluid system of the hamo (dia) filtration device into the extracorporeal blood circuit.
  • the hemo (dia) filtration device has a dialyzer or filter 1, which is separated by a membrane 2 into a first chamber 3 through which blood flows and a second chamber 4 through which dialysis fluid flows.
  • the first chamber 3 is connected to an extracorporeal blood circuit 5 A, while the second chamber 4 is connected to the liquid system 5B of the hemo (dia) filtration device.
  • the extracorporeal blood circuit 5 A comprises an arterial blood line 6, which leads to the inlet 3a of the blood chamber 3, and a venous blood line 7, which extends from the outlet 3b of the blood chamber 3 of the dialyzer 1.
  • an arterial drip chamber 8 is connected in the arterial blood line 6 and a venous drip chamber 9 in the venous blood line 7.
  • the patient's blood is conveyed through the blood chamber of the dialyzer by means of an arterial blood pump 10, in particular a roller pump, which is arranged on the arterial blood line 6.
  • the fluid system 5B comprises a dialysis fluid supply line 11, which leads to the inlet 4a of the dialysis fluid chamber 4, and a dialysis fluid discharge line 12, which leads from the outlet 4b of the dialysis fluid chamber 4 of the dialyzer 1.
  • Fresh dialysis fluid flows from a dialysis fluid source, not shown, into the dialysis fluid chamber via the dialysis fluid supply line 11. while the used dialysis fluid is discharged from the dialysis fluid chamber via the dialysis fluid discharge line 12 to a drain (not shown).
  • the balancing device generally provided in the haemo (dia) filtration devices for balancing fresh dialysis fluid against used dialysis fluid is not shown for the sake of clarity. Additional devices for cleaning and flushing the system are also not shown.
  • the dialysis fluid supply line 11 comprises a first section 11a leading to the inlet 13a of a first chamber 13 of a sterile filter 16 divided by a membrane 14 into the first chamber and a second chamber 15, and a second section 11b which extends from the outlet 13b of the first Chamber 13 of the filter 16 goes out and leads to the inlet 4a of the dialysis fluid chamber 4.
  • dialysis fluid can be supplied from the fluid system 5B as a substitution fluid via the hose line 17 to the extracorporeal blood circuit 5A.
  • the substitution liquid line 17 has two line sections 17a, 17b, 17c, 17d at both ends.
  • the line section 17a is connected to a first outlet 15a and the line section 17b to a second outlet 15b of the second chamber 15 of the sterile filter 16, while a connector 18a, 18b is connected to each of the line sections 17c and 17d.
  • the substitution fluid line 17 is connected to a connection line 19 leading to the arterial drip chamber 8 and a connection line 20 leading to the venous drip chamber 9.
  • the connecting lines 19, 20 have corresponding connecting pieces 19a, 20a.
  • Hose clamps 35, 36 are provided on the line sections 17c and 17d, by means of which a liquid connection can optionally be made to the connecting line 19 or 20 in order to carry out a pre- or post-dilution.
  • a branch can also be dispensed with if one for disconnecting the substitution fluid line 17 downstream of the substituate pump 22 Hose clamp is provided. But then it is necessary to manually replace the line connections.
  • the substitution fluid is conveyed by means of an occlusion pump, in particular roller pump 22, into which the substitution fluid line 17 is inserted.
  • roller pumps are part of the prior art. They have several rollers 22a, 22b with which the cross section of the hose line for conveying the liquid is reduced. This creates pressure waves that can propagate in both directions via the substitution fluid line.
  • a Hall sensor 23 is provided on the substituate pump 22 and measures the pump rate.
  • a pressure sensor 24 is provided, which is connected to the venous drip chamber 9 via a pressure line 25.
  • the pressure sensor supplies an electrical signal proportional to the pressure in the venous blood line.
  • the hose clamps 35, 36 are closed so that dialysis fluid flows through the dialysis fluid chamber 4 of the dialyzer.
  • the hose clamp 35, 36 is opened so that sterile dialysis fluid 16 flows out of the sterile filter as a substitution fluid into the venous drip chamber 8 (predilution) or arterial drip chamber 9 (postdilution). But it is also an operation of the hemo (dia) filtration device only as
  • a shut-off device 26 is provided upstream of the dialyzer 1.
  • the venous pressure sensor 24 is connected to a signal line 28 with a bandpass filter 29.
  • the bandpass filter 29 is in turn connected to a data line 30 an evaluation unit 31 which receives an electrical signal dependent on the pumping rate of the substituate pump 22 via a further signal line 34 from the Hall sensor 23.
  • the evaluation unit 31 determines the amplitude of the pressure signal filtered with the bandpass filter 29 and compares the amplitude with a predetermined limit value.
  • the predetermined limit value is assumed to be 1.5 to 2.5 times, preferably 1.8 to 2.2 times, in particular 2.0 times, the amplitude of the pressure waves measured during trouble-free operation.
  • FIGS. 2A, 2B and 2C show the filtered venous pressure signal together with the periodic signal from the Hall sensor as a function of time at a submersible pump rate of 20 ml / min for the cases of postdilution (A), disconnection (B) and predilution (C ). Blood and dialysate flow are set to 300 ml / min. The following values result:
  • FIGS. 3A, 3B and 3C show the filtered venous pressure signal and the Hall signal as a function of time at a higher pumping rate of 60 ml / min with postdilution (A), disconnection (B) and predilution (C). Blood and dialysate flow are again 300 ml / min. The following values result:
  • the evaluation unit 31 also receives the signal from the Hall sensor 23.
  • the evaluation unit assumes that an increase in the pressure amplitude is a result of an interruption of the substitution liquid inflow. For example, the limit value amplitude after / amplitude before > 1.5 can be assumed.
  • the threshold value must be corrected accordingly for higher pumping rates. This can be done take place that different threshold values are assumed for different pump rate ranges.
  • the increase in pressure amplitude is due to the following. If the flow of substitution fluid is blocked, the spring forces of the rotor of the roller pump 22 are no longer able to compress the substitution fluid hose 17, so that the maximum system pressure is reached. This pressure, which is also known as the occlusion pressure, is significantly higher than the normal system pressure. The rotor thus promotes a blockage of substitution fluid against the higher occlusion pressure. Because of the closed hose clamp 35 or 36, the transmission path of the pressure waves via the substitution fluid hose 17 to the venous pressure sensor 24 is completely blocked.
  • the pressure waves generated by the substituate pump 22 reach the venous pressure sensor 24 via the sterile filter 16, the second section 11b of the dialysis fluid supply line, the dialyzer 1, the venous blood line 7, the venous drip chamber 9 and finally the pressure line 25.
  • the amplitude of the pressure signal when disconnected due to the increased occlusion pressure Like FIGS. 2 to 4 show, the amplitude of the pressure signal when disconnected due to the increased occlusion pressure.
  • the pressure waves are not monitored in the extracorporeal blood circuit (5 A), but in the liquid system (5B) of the blood treatment device upstream of the dialyzer 1 or filter.
  • This embodiment differs from the exemplary embodiment described above in that it is not the pressure sensor 24 in the venous blood line 7 but a pressure sensor 24 'is provided in the second section 11b of the dialysis fluid supply line.
  • This pressure sensor 24 ' is indicated in FIG. 1 in dashed lines as an alternative embodiment. It is connected to the low-pass filter 29 via the signal line 28 ', also indicated in broken lines.
  • the pressure waves can also be measured at another point in the liquid system.

Abstract

Es werden ein Verfahren zur Überwachung der Zufuhr von Substitutionsflüssigkeit während einer extrakorporalen Blutbehandlung und eine extrakorporale Blutbehandlungsvorrichtung mit einer Einrichtung zur Überwachung der Zufuhr von Substitutionsflüssigkeit beschrieben. Die Überwachung der Zufuhr von Substitutionsflüssigkeit beruht darauf, dass von der Substituatpumpe erzeugte Druckwellen im extrakorporalen Blutkreislauf gemessen werden. Auf eine Störung der Substitutionsflüssigkeitszufuhr wird dann geschlossen, wenn die Amplitude der Druckwellen einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Vorzugsweise wird die Amplitude der Druckwellen in der venösen Blutleitung überwacht.

Description

Verfahren und Einrichtung zur Überwachung der Zufuhr von Substitutionsflussigkeit während einer extrakorporalen Blutbehandlung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Zufuhr von Substitutionsflussigkeit während einer extrakorporalen Blutbehandlung. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur extrakorporalen Blutbehandlung mit einer Einrichtung zur Überwachung der Zufuhr von Substitutionsflussigkeit.
Zur Entfernung von harnpflichtigen Substanzen und zum Flüssigkeitsentzug werden beim chronischen Nierenversagen verschiedene Verfahren zur extrakorporalen Blutbehandlung bzw. -reinigung eingesetzt. Bei der Hämodialyse wird das Blut des Patienten außerhalb des Körpers in einem Dialysator gereinigt. Der Dialysator weist eine Blutkammer und eine Dialysierflüssigkeitskammer auf, die von einer semipermeablen Membran getrennt sind. Während der Behandlung strömt das Blut des Patienten durch die Blutkammer. Um das Blut effektiv von den harnpflichtigen Substanzen zu reinigen, wird die Dialysierflüssigkeitskammer kontinuierlich von frischer Dialysierflüssigkeit durchströmt.
Während bei der Hämodialyse (HD) der Transport der kleinmolekularen Substanzen durch die Membran im Wesentlichen durch die Konzentrationsunterschiede (Diffusion) zwischen der Dialysierflüssigkeit und dem Blut bestimmt wird, werden bei der Hämofϊltration (HF) im Plasmawasser gelöste Substanzen, insbesondere höhermolekulare Stoffe durch einen hohen Flüssigkeitsstrom (Konvektion) durch die Membran des Dialysators effektiv entfernt. Bei der Hämofiltration fungiert der Dialysator als Filter. Eine Kombination aus beiden Verfahren ist die Hämodiafϊltration (HDF). Bei der Hämo(dia)fιltration wird ein Teil des durch die Membran abgezogenen Serums durch eine sterile Substitutionsflussigkeit ersetzt, die entweder stromauf des Dialysators (Prädilution) oder stromab des Dialysators (Postdilution) dem extrakorporalen Blutkreislauf zugeführt wird.
Es sind Vorrichtungen zur Hämo(dia)filtration bekannt, bei denen die Dialysierflüssigkeit online aus Frischwasser und Konzentraten und die Substitutionsflussigkeit online aus der Dialysierflüssigkeit hergestellt werden.
Bei den bekannten Hämo(dia)fιltrationsvorrichtungen wird die Substitutionsflussigkeit dem extrakorporalen Blutkreislauf von dem Flüssigkeitssystem der Maschine über eine Substitutionsflüssigkeitsleitung zugeführt. Bei der Prädilution fuhrt die Substitutionsflüssigkeitsleitung zu einer Anschlußstelle an der arteriellen Blutleitung stromauf des Dialysators, während bei der Postdilution die Substitutionsflüssigkeitsleitung zu einer Anschlußstelle an der venösen Blutleitung stromab des Dialysators führt. Die Substitutionsflüssigkeitsleitung weist einen Konnektor auf, mit dem sie entweder an die venöse oder arterielle Blutleitung angeschlossen werden kann. Zum Unterbrechen der Flüssigkeitszufuhr ist an der Substitutionsflüssigkeitsleitung eine Klemme oder dgl. vorgesehen.
Der korrekte Anschluß der Substitutionsflüssigkeitsleitung wird bei den bekannten Hämo(dia)fιltrationsvorrichtungen zu Beginn der Blutbehandlung routinemäßig überprüft. Hierzu werden die zu der Dialysierflüssigkeitskammer führende und von der Dialysierflüssigkeitskammer des Dialysators abgehende Leitung sowie die venöse Blutleitung stromab der Anschlußstelle für die Substitutionsflüssigkeitsleitung mittels Schlauchklemmen abgeklemmt. Die arterielle Blutleitung ist bereits durch die stillstehende Blutpumpe stromauf der Anschlußstelle für die Substitutionsflüssigkeitsleitung unterbrochen. Daraufhin wird die Substituatpumpe zur Förderung der Substitutionsflussigkeit in Betrieb gesetzt, und der Druck in der venösen Blutleitung wird mittels eines venösen Drucksensors gemessen. Für den Fall, daß sich mit der Substituatpumpe kein Druck in der venösen Blutleitung aufbauen läßt, der größer als ein vorgegebener Grenzwert ist, wird daraufgeschlossen, daß der Anschluß der Substitutionsflüssigkeitsleirung nicht korrekt, d. h. die Zufuhr von Flüssigkeit unterbrochen ist.
Während der Blutbehandlung kann es in der Dialysepraxis vorkommen, daß das Behandlungsverfahren zwischen Post- und Prädilution gewechselt wird. Hierzu wird die Klemme an der Substitutionsflüssigkeitsleitung geschlossen, und die Substitutionsflüssigkeitsleitung wird von der venösen bzw. arteriellen Blutleitung abgetrennt und an die arterielle bzw. venöse Blutleitung angeschlossen. Dabei ist in der Praxis nicht auszuschließen, daß das Öffnen der Schlauchklemme vergessen wird. Falls die Substituatpumpe nicht gestoppt und der zuvor beschriebene Drucktest nicht durchgeführt werden, wird dieser Zustand nicht erkannt. Nachteilig ist, daß bei den bekannten Hämo(dia)fιltrationsvorrichtungen die Zufuhr von Substitutionsflussigkeit während der Behandlung nicht überwacht wird. Daher bleibt eine Unterbrechung der Substitutatzufuhr unerkannt. In diesem Fall kann während einer HDF-Behandlung nur eine wenig effektive Hämodialyse durchgeführt werden. Während einer HF-Behandlung wird der Patient dann im Extremfall gar nicht behandelt. Dies kann für den Patienten mehr oder weniger schwere Folgen haben, obwohl er nicht unmittelbar gefährdet ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, daß die Überwachung der Zufuhr von Substitutionsflussigkeit während einer extrakorporalen Blutbehandlung auch beim Wechsel des Behandlungsverfahrens erlaubt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Vorrichtung bereit zu stellen, die eine Überwachung der Substitutionsflüssigkeitszufuhr auch beim Wechsel des Behandlungsverfahrens ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. 9. Die Überwachung der Zufuhr von Substitutionsflussigkeit beruht darauf, daß die Amplitude der Druckwellen der Substituatpumpe im Flüssigkeitssystem oder extrakorporalen Blutkreislauf überwacht wird. Es hat sich gezeigt, daß eine Störung der Substitutionsflüssigkeitszufuhr dann vorliegt, wenn die Amplitude der Druckwellen einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung setzt voraus, daß die Substituatpumpe zum Fördern der Substitutionsflussigkeit eine Druckwellen erzeugende Pumpe, insbesondere eine volumetrische Okklusionspumpe (Rollenpumpe) ist.
Die von der Substituatpumpe ausgehenden Druckwellen können sich über das Flüssigkeitssystem der extrakorporalen Blutbehandlungsvorrichtung durch den Dialysator bis in den extrakorporalen Blutkreislauf fortpflanzen. Dieser Weg ist selbst dann offen, wenn die Substitutionsflüssigkeitszufuhr unterbrochen ist. Dann arbeitet die Substituatpumpe gegen den Verschluß an. Dadurch steigt die Amplitude der Druckwellen, die im extrakorporalen Blutkreislauf detektiert werden können.
Bei einer ersten Ausführungsform wird die Amplitude der Druckwellen im extrakorporalen Blutkreislauf stromab des Dialysators oder Filters gemessen. Dies hat den Vorteil, daß ein Drucksensor verwendet werden kann, der bei den bekannten Blutbehandlungsvorrichtungen ohnehin in der venösen Blutleitung vorgesehen ist.
Bei einer alternativen Ausfuhrungsform wird die Amplitude der Druckwellen im Flüssigkeitssystem stromauf des Dialysators oder Filters gemessen. Dies hat den Vorteil, daß eine Überwachung auch beim Betrieb der
Blutbehandlungsvorrichtung als Hamofiltrationsvorrichtung möglich ist, bei dem die Druckwellen den extrakorporalen Kreislauf nicht erreichen können, da der Einlaß des Dialysator bzw. Filters von der Dialysierflüssigkeitszufuhr abgetrennt ist. Das Drucksignal wird vorzugsweise zur Eliminierung von Störimpulsen mit einem Bandpaß gefiltert, wobei die Amplitude des gefilterten Drucksignals dann mit dem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird.
Es hat sich gezeigt, daß die Vergrößerung der Amplitude der Druckwellen abhängig von der Pumprate (Drehzahl) der Substituatpumpe ist. Ein Fehlalarm kann dadurch ausgeschlossen werden, daß bei Überschreiten des vorgegebenen Grenzwertes nur dann auf einen Störfall geschlossen wird, wenn die Pumprate zwischen vorgegebenen Grenzwerten liegt. Diese Grenzwerte sollten so bemessen sein, daß die auf die Änderungen der Pumprate zurückzuführende Amplitudenänderung geringer als die Amplitudenänderung infolge einer Unterbrechung der Substitutionsflüssigkeitszufuhr ist.
Zweckmäßigerweise wird bei Überschreiten des vorgegebenen Grenzwertes ein akustischer und/oder optischer Alarm gegeben. Es kann aber auch ein Eingriff in die Steuerung der Blutbehandlungsvorrichtung vorgenommen werden.
Die Überwachungseinrichtung der extrakorporalen Blutbehandlungsvorrichtung weist Mittel zur Überwachung der Amplitude der Druckwellen der Substituatpumpe im Flüssigkeitssystem, vorzugsweise stromauf des Dialystors oder Filters oder im extrakorporalen Blutkreislauf, vorzugsweise stromab des Dialysators oder Filters, und Mittel zum Auswerten der Druckwellenamplitude auf. Die Druckwellen erzeugende Substituatpumpe ist in der Substitutionsflüssigkeitsleitung angeordnet, die von dem Flüssigkeitssystem zu dem Blutkreislauf stromauf oder stromab des Dialysators oder Filters führt. Die Substitutionsflüssigkeitsleitung kann eine einzige Schlauchleitung oder auch ein Schlauchleitungssystem mit mehreren Zweigen sein.
Allein entscheidend ist, daß eine Strömungsverbindung zwischen dem Flüssigkeitssystem und dem Blutkreislauf der Blutbehandlungsvorrichtung hergestellt wird. Die Substitutionsflüssigkeitsleitung kann direkt an der venösen oder arteriellen Blutleitung angeschlossen werden. Es ist aber auch möglich, daß die Leitung an Tropfkammern oder dgl. angeschlossen wird, die in der venösen bzw. arteriellen Blutleitung vorgesehen sind.
Das Flüssigkeitssystem der Blutbehandlungsvorrichtung kann eine zu der Dialysierflüssigkeitskammer des Dialysators führende Dialysierflüssigkeitszufuhr- und eine von der Dialysierflüssigkeitskammer des Dialysators abgehende Dialysierflüssigkeitsabfuhrleitung umfassen. In dem Flüssigkeitssystem können ein oder mehrere Filter zur Erhöhung der Sicherheit angeordnet sein. Auch können weitere Leitungen, beispielsweise Bypass-Leitungen etc. vorgesehen sein. Allein entscheidend ist, daß das Flüssigkeitssystem eine Fortpflanzung von Druckwellen erlaubt, d. h. ein vollständig mit einem Medium gefülltes System ist.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Vorrichtung zur extrakorporalen Blutbehandlung mit einer
Einrichtung zur Überwachung der Zufuhr von Substitutionsflussigkeit in stark vereinfachter schematischer Darstellung,
Figur 2 das gefilterte venöse Drucksignal als Funktion der Zeit bei
(A) - (C) Postdilution (A), Diskonnektion (B) und Prädilution (C), wenn die Pumpenrate der Substituatpumpe 20 ml/min beträgt,
Figuren 3 das gefilterte venöse Drucksignal bei einer Substituatpumpenrate (A) - (C) von 60 ml/min., und Figuren 4 das gefilterte venöse Drucksignal bei einer Substituatpumpenrate (A) - ( C ) von 100 ml/min.
Figur 1 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung der wesentlichen Komponenten einer Hämo(dia)filtrationsvorrichtung zusammen mit einer Einrichtung zur Überwachung der Zufuhr von Substitutionsflussigkeit aus dem Flüssigkeitssystem der Hamö(dia)fιltrationsvorrichtung in den extrakorporalen Blutkreislauf.
Die Hämo(dia)fιltrationsvorrichtung weist einen Dialysator oder Filter 1 auf, der durch eine Membran 2 in eine von Blut durchflossene erste Kammer 3 und eine von Dialysierflüssigkeit durchflossene zweite Kammer 4 getrennt ist. Die erste Kammer 3 ist in einen extrakorporalen Blutkreislauf 5 A geschaltet, während die zweite Kammer 4 in das Flüssigkeitssystem 5B der Hämo(dia)filtrationsvorrichtung geschaltet ist.
Der extrakorporale Blutkreislauf 5 A umfaßt eine arterielle Blutleitung 6, die zu dem Einlaß 3a der Blutkammer 3 führt, und eine venöse Blutleitung 7, die von dem Auslaß 3b der Blutkammer 3 des Dialysators 1 abgeht. Zur Eliminierung von Luftblasen sind in die arterielle Blutleitung 6 eine arterielle Tropfkammer 8 und in die venöse Blutleitung 7 eine venöse Tropfkammer 9 geschaltet. Das Blut des Patienten wird durch die Blutkammer des Dialysators mittels einer arteriellen Blutpumpe 10, insbesondere Rollenpumpe gefördert, die an der arteriellen Blutleitung 6 angeordnet ist.
Das Flüssigkeitssystem 5B umfaßt eine Dialysierflüssigkeitszuführleitung 11, die zu dem Einlaß 4a der Dialysierflüssigkeitskammer 4 führt, und eine Dialysierflüssigkeitsabführleitung 12, die von dem Auslaß 4b der Dialysierflüssigkeitskammer 4 des Dialysators 1 abgeht. Über die Dialysierflüssigkeitszuführleitung 11 strömt frische Dialysierflüssigkeit aus einer nicht dargestellten Dialysierflüssigkeitsquelle in die Dialysierflüssigkeitskammer, während die verbrauchte Dialysierflüssigkeit aus der Dialysierflüssigkeitskammer über die Dialysierflüssigkeitsabführleitung 12 zu einem nicht dargestellten Abfluß abgeführt wird. Die in den Hämo(dia)filtrationsvorrichtungen im allgemeinen vorgesehene Bilanziereinrichtung zur Bilanzierung frischer gegen verbrauchte Dialysierflüssigkeit ist der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Auch sind zusätzliche Einrichtungen zum Reimgen und Spülen des Systems nicht dargestellt.
Die Dialysierflüssigkeitszuführleitung 11 umfaßt einen ersten Abschnitt 11a, der zu dem Einlaß 13a einer ersten Kammer 13 eines durch eine Membran 14 in die erste Kammer und eine zweite Kammer 15 unterteilten Sterilfilters 16 führt und einen zweiten Abschnitt 1 lb, der von dem Auslaß 13b der ersten Kammer 13 des Filters 16 abgeht und zu dem Einlaß 4a der Dialysierflüssigkeitskammer 4 führt.
Während der Dialysebehandlung kann Dialysierflüssigkeit aus dem Flüssigkeitssystem 5B als Substitutionsflussigkeit über die Schlauchleitung 17 dem extrakorporalen Blutkreislauf 5 A zugeführt werden. Die Substitutionsflüssigkeitsleitung 17 weist an beiden Enden jeweils zwei Leitungsabschnitte 17a, 17b, 17c, 17d auf. Der Leitungsabschnitt 17a ist mit dem einem ersten Auslaß 15a und der Leitungsabschnitt 17b mit einem zweiten Auslaß 15b der zweiten Kammer 15 des Sterilfilters 16 verbunden, während an den Leitungsabschnitten 17c und 17d jeweils ein Konnektor 18a, 18b angeschlossen sind. Mit den beiden Konnektoren 18a, 18b wird die Substitutionsflüssigkeitsleitung 17 an eine zu der arteriellen Tropfkammer 8 führende Anschlußleitung 19 und eine zu der venösen Tropfkammer 9 führende Anschlußleitung 20 angeschlossen. Die Anschlußleitungen 19, 20 verfügen dafür über entsprechende Anschlußstücke 19a, 20a. An den Leitungsabschnitten 17c und 17d sind Schlauchklemmen 35, 36 vorgesehen, mit denen wahlweise eine Flüssigkeitsverbindung mit der Anschlußleitung 19 oder 20 hergestellt werden kann, um eine Prä- oder Postdilution vorzunehmen. Auf eine Abzweigung kann aber auch verzichtet werden, wenn zum Abklemmen der Substitutionsflüssigkeitsleirung 17 stromab der Substituatpumpe 22 eine Schlauchklemme vorgesehen ist. Dann ist es aber erforderlich, die Leitungsanschlüsse manuell zu tauschen.
Die Substitutionsflussigkeit wird mittels einer Okklusionspumpe, insbesondere Rollenpumpe 22 gefördert, in die die Substitutionsflüssigkeitsleitung 17 eingelegt ist. Derartige Rollenpumpen gehören zum Stand der Technik. Sie verfugen über mehrere Rollen 22a, 22b, mit denen der Querschnitt der Schlauchleitung zur Förderung der Flüssigkeit verringert wird. Dadurch entstehen Druckwellen, die sich in beiden Richtungen über die Substitutionsflüssigkeitsleitung fortpflanzen können. An der Substituatpumpe 22 ist ein Hall-Sensor 23 vorgesehen, der die Pumpenrate mißt.
Zur Messung des Drucks in der venösen Blutleitung 7 ist ein Drucksensor 24 vorgesehen, der über eine Druckleitung 25 an der venösen Tropfkammer 9 angeschlossen ist. Der Drucksensor liefert ein dem Druck in der venösen Blutleitung proportionales elektrisches Signal.
Zum Betrieb der Hämo(dia)filtrationsvorrichtung als Hämodialysevorrichtung werden die Schlauchklemmen 35, 36 geschlossen, so daß Dialysierflüssigkeit durch die Dialysierflüssigkeitskammer 4 des Dialysators strömt. Zum Betrieb der Hämo(dia)fιltrationsvorrichtung als Hämodiafiltrationsvorrichtung wird die Schlauchklemme 35, 36 geöffnet, so daß aus dem Sterilfilter 16 sterile Dialysierflüssigkeit als Substitutionsflussigkeit in die venöse Tropfkammer 8 (Prädilution) oder arterielle Tropfkammer 9 (Postdilution) strömt. Es ist aber auch ein Betrieb der Hämo(dia)filtrationsvorrichtung nur als
Hämofiltrationsvorrichtung möglich, wenn der Zufluß von Dialysierflüssigkeit in die Dialysierflüssigkeitskammer 4 des Dialysators 1 unterbrochen wird. Zur Unterbrechung der Flüssigkeitszufuhr ist stromauf des Dialysators 1 ein Absperrorgan 26 vorgesehen.
Der venöse Drucksensor 24 ist mit einer Signalleitung 28 mit einem Bandpaßfilter 29 verbunden. Der Bandpaßfilter 29 wiederum ist mit einer Datenleitung 30 mit einer Auswerteinheit 31 verbunden, die über eine weitere Signalleitung 34 von dem Hall-Sensor 23 ein von der Pumprate der Substituatpumpe 22 abhängiges elektrisches Signal empfängt.
Die Auswerteinheit 31 bestimmt die Amplitude des mit dem Bandpaßfilter 29 gefilterten Drucksignals und vergleicht die Amplitude mit einem vorgegebenen Grenzwert. Als vorgegebener Grenzwert wird das 1,5- bis 2,5-fache, vorzugsweise das 1,8- bis 2,2-fache, insbesondere das 2,0-fache der bei störungsfreiem Betrieb gemessenen Amplitude der Druckwellen angenommen.
Für den Fall, daß nach einem Wechsel der Behandlung beispielsweise von Präauf Postdilution das Öffnen der Schlauchklemme 35, 36 vergessen wird, d. h. die Substitutionsflüssigkeitsleitung 17 abgeklemmt ist, steigt die Amplitude des Drucksignals stark an.
Die Figuren 2A, 2B und 2C zeigen das gefilterte venöse Drucksignal zusammen mit dem periodischen Signal des Hall-Sensors als Funktion der Zeit bei einer Subs ituatpumpenrate von 20 ml/min für die Fälle Postdilution (A), Diskonnektion (B) und Prädilution ( C ). Blut- und Dialysatfluß sind auf 300 ml/min eingestellt. Es ergeben sich folgende Werte:
Amplposl = 1,5 V; Ampldk∞D = 3,0 V; Amplpκ = 1,5 V. A pldkcon I Amplpost = 2,0; Ampldis∞n I Amplpte = 2,0
Es zeigt sich, daß bei einer Unterbrechung des Substitutionsflüssigkeitsfmsses die Amplitude der Druckwelle verdoppelt ist. Wenn also die Auswerteinheit feststellt, daß die Druckamplitude größer als der vorgegebene Grenzwert ist, beispielsweise das 2,0-fache des Normalwertes, erzeugt die Auswerteinheit ein Alarmsignal, das eine Alarmeinheit 32 über eine Alarmleitung 33 empfängt. Die Alarmeinheit 32 gibt dann einen akustischen und/oder optischen Alarm. Die Figuren 3A, 3B und 3C zeigen das gefilterte venöse Drucksignal und das Hall-Signal als Funktion der Zeit bei einer höheren Pumprate von 60 ml/min bei Postdilution (A), Diskonnektion (B) und Prädilution ( C ). Blut- und Dialysatfluß sind wieder 300 ml/min. Es ergeben sich folgende Werte:
Amplposi = 1,9 V; Ampldiscon = 3,6 V; Amplpκ = 1,8 V. Ampldh∞ Amplpost = 1,9; Ampldiscon I Amplpκ = 2,0
Das gefilterte venöse Drucksignal und das Hall-Signal bei einer noch höheren Pumpenrate von 100 ml/min. bei Postdilution (A), Diskonnektion (B) und Prädilution ( C ) zeigen die Figuren 4A, 4B und 4C. Blut- und Dialysatfluß sind wieder 300 ml/min. Es ergeben sich folgende Werte:
Λmplposl = 1,7 V; Ampldis∞n = 3,2 V; Atnplpκ = 1,7 V. Ampldk∞n I Amplposi = 1,9; Ampldh∞n I Amplprs = 1 ,9
Zu den Amplitudenwerten der Figuren 2 und 3 sei bemerkt, daß die Meßwerte angepaßt worden sind, um vergleichbare Größen zu haben. In der Praxis ist der Anstieg der Druckamplitude bei Unterbrechung des Zuflusses von Substitutionsflussigkeit von der Pumprate nicht unabhängig.
Zur Erhöhung der Sicherheit kann ein Fehlalarm dadurch ausgeschlossen werden, daß auch die Pumprate bei dem Vergleich des gemessenen Drucksignals mit dem vorgegebenen Grenzwert berücksichtigt wird. Hierzu empfängt die Auswerteinheit 31 auch das Signal des Hall-Sensores 23.
Solange die Pumprate zwischen vorgegebenen Grenzen liegt, nimmt die Auswerteinheit an, daß ein Anstieg der Druckamplitude eine Folge einer Unterbrechung des Substitutionsflüssigkeitszuflusses ist. Beispielsweise kann als Grenzwert Amplitudenachhe/Amplitudevorher > 1,5 angenommen werden. Für höhere Pumpraten ist der Schwellwert entspechend zu korrigieren. Dies kann dadurch erfolgen, daß für verschiedene Pumpratenbereiche unterschiedliche Schwellwerte angenommen werden.
Der Anstieg der Druckamplitude ist auf folgendes zurückzuführen. Bei einer Blockierung des Zuflusses von Substitutionsflussigkeit sind die Federkräfte des Rotors der Rollenpumpe 22 nicht mehr in der Lage, den Substitutionsflüssigkeitsschlauch 17 zusammenzudrücken, so daß der maximale Systemdruck erreicht ist. Dieser Druck, der auch als Okklusionsdruck bezeichnet wird, ist wesentlich höher als der normale Systemdruck. Der Rotor fördert somit bei einer Substitutionsflüssigkeitsblockade gegen den höheren Okklusionsdruck an. Wegen der geschlossenen Schlauchklemme 35 bzw. 36 ist der Übertragungsweg der Druckwellen über den Substitutionsflüssigkeitsschlauch 17 zum venösen Drucksensor 24 zwar vollständig blockiert. Die von der Substituatpumpe 22 erzeugten Druckwellen erreichen den venösen Drucksensor 24 aber über den Sterilfilter 16, den zweiten Abschnitt 11b der Dialysierflüssigkeitszuführleitung, den Dialysator 1, die venöse Blutleitung 7, die venöse Tropfkammer 9 und schließlich die Druckleitung 25. Wie die Figuren 2 bis 4 zeigen, verdoppelt sich die Amplitude des Drucksignals bei Diskonnektion aufgrund des erhöhten Okklusionsdrucks.
Bei einer alternativen Ausführungsform werden die Druckwellen nicht im extrakorporalen Blutkreislauf (5 A), sondern im Flüssigkeitssystem (5B) der Blutbehandlungsvorrichtung stromauf des Dialysators 1 oder Filters überwacht. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel dadurch, daß nicht der Drucksensor 24 in der venösen Blutleitung 7, sondern ein Drucksensor 24' in dem zweiten Abschnitt 1 lb der Dialysierflüssigkeitszuführleitung vorgesehen ist. Dieser Drucksensor 24' ist in Fig. 1 in gestrichelten Linien als alternative Ausführungsform angedeutet. Er ist über die ebenfalls in gestrichelten Linien angedeutete Signalleitung 28' mit dem Tiefpaßfilter 29 verbunden. Die Druckwellen können aber auch an einer anderen Stelle des Flüssigkeitssystem gemessen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Überwachung der Zufuhr von Substitutionsflussigkeit während einer extrakorporalen Blutbehandlung mit einem extrakorporalen Blutkreislauf, der eine erste Kammer eines durch eine semipermeable Membran in die erste Kammer und eine zweite Kammer unterteilten , Dialysators oder Filters einschließt, und einem Flüssigkeitssystem, das die zweite Kammer des Dialysators oder Filters einschließt, wobei Substitutionsflussigkeit aus dem Flüssigkeitssystem dem Blutkreislauf stromauf oder stromab des Dialysators oder Filters mittels einer Druckwellen erzeugenden Substituatpumpe zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Druckwellen der Substituatpumpe im Flüssigkeitssystem oder extrakorporalen Blutkreislaufs überwacht wird, wobei auf eine Störung der Substitutionsflüssigkeitszufuhr dann geschlossen wird, wenn die Amplitude der Druckwellen einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Druckwellen im extrakorporalen Kreislauf stromab des Dialysators oder Filters überwacht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Druckwellen im Flüssigkeitssystem stromauf des Dialysators oder Filters überwacht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumprate der Substituatpumpe überwacht wird, wobei auf eine Störung bei Überschreiten des Grenzwertes nur dann geschlossen wird, wenn die Pumprate zwischen vorgegebenen Grenzwerten liegt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im extrakorporalen Blutkreislauf gemessen und das Drucksignal mit einem Bandpaß gefiltert wird, wobei die Amplitude des gefilterten Drucksignals mit dem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten des vorgegebenen Grenzwertes ein akustischer und/oder optischer Alarm gegeben wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Substituatpumpe eine Rollenpumpe ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachung der Zufuhr von Substitutionsflussigkeit während der extrakorporalen Blutbehandlung kontinuierlich erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachung der Zufuhr von Substitutionsflussigkeit während des Betriebs der Substituatpumpe kontinuierlich erfolgt.
10. Vorrichtung zur extrakorporalen B lutbehandlung mit
einem extrakorporalen Blutkreislauf (5 A), der eine erste Kammer (3) eines durch eine semipermeable Membran (2) in die erste Kammer und eine zweite Kammer (4) unterteilten Dialysators (1) oder Filters einschließt, und einem Flüssigkeitssystem (5B), das die zweite Kammer des Dialysators oder Filters einschließt, wobei eine
Substitutionsflüssigkeitsleitung (17) von dem Flüssigkeitssystem zu dem Blutkreislauf stromauf oder stromab des Dialysators oder Filters führt, in der eine Druckwellen erzeugende Substituatpumpe (22) angeordnet ist, und
einer Einrichtung zur Überwachung der Zufuhr von Substitutionsflussigkeit aus dem Flüssigkeitssystem in den Blutkreislauf, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung Mittel (24), (29) zum Überwachen der Amplitude der Druckwellen der Substituatpumpe (22) im Flüssigkeitssystem (5B) oder extrakorporalen Blutkreislauf (5 A) und Mittel (31) zum Auswerten der Druckwellenamplitude aufweist, die derart ausgebildet sind, daß auf eine Störung der Substitutionsflüssigkeitszufuhr dann geschlossen wird, wenn die Amplitude der Druckwellen einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (24), (29) zum Überwachen der Amplitude der Druckwellen der Substituatpumpe (22) Mittel zum Überwachen der Druckwellen im extrakorporalen Blutkreislauf (5 A) stromab des Dialysators (1) oder Filters sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (24'), (29) zum Überwachen der Amplitude der Druckwellen der Substituatpumpe (22) Mittel zum Überwachen der Druckwellen im Flüssigkeitssystem (5B) stromauf des Dialysators (1) oder Filters sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (23) zum Überwachen der Pumprate der Substituatpumpe (22) vorgesehen sind, wobei die Mittel (31) zum Auswerten der Druckwellenamplitude derart ausgebildet sind, daß auf eine Störung bei Überschreiten des Grenzwertes nur dann geschlossen wird, wenn die Pumprate zwischen vorgegebenen Grenzwerten liegt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (24), (29) zum Überwachen der Amplitude der Druckwellen einen Drucksensor (29) zum Messen des Drucks im extrakorporalen Kreislauf (5 A) stromab des Dialysators (1) oder Filters aufweisen, wobei der Drucksensor (24) ein von dem Druck abhängiges Signal erzeugt, und einen Bandpaßfilter (29) zum Filtern des Drucksignals aufweisen.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Alarmeinheit (32) zum Erzeugen eines akustischen und/oder optischen Alarms bei Überschreiten des vorgegebenen Grenzwertes vorgesehen ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 - 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Substituatpumpe eine Rollenpumpe (22) ist.
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