DE69429877T2

DE69429877T2 - Blutströmungsmessmethode in hämodialyseweiche

Info

Publication number: DE69429877T2
Application number: DE69429877T
Authority: DE
Inventors: M. Krivitski; R. Macgibbon
Original assignee: Transonic Systems Inc
Current assignee: Transonic Systems Inc
Priority date: 1994-09-16
Filing date: 1994-11-18
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2014-11-19
Also published as: JPH10505766A; EP0781161A4; EP0781161A1; ES2171524T3; CA2198601A1; WO1996008305A1; DE69429877D1; EP0781161B1; US5685989A; JP3627042B2; CA2198601C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtung und Verfahren zur Messung von arteriovenösem Blutfluss in einem Shunt während einer Hämodialyse.
Die Dialyse ist ein Verfahren, in welchem eine künstliche Niere die Funktion der Niere des Patienten übernimmt. Aus dem Gefäßsystem des Patienten wird über eine Arterie Blut abgenommen, dieses wird durch einen Dialysator geschickt und dem Patienten zur normalen Zirkulation durch das Gefäßsystem des Patienten wieder über eine Vene zugeführt. Eine Mehrzahl der Dialysepatienten hat einen arterio-venösen Shunt an einer Stelle implantiert, die einen starken Blutfluss aufweist, was die Blutabnahme vom näher an der arteriellen Seite des Shunts gelegenen Teil erleichtert und auch die Wiederzufuhr von gereinigtem Blut stromab der Abnahmestelle, welche näher an der venösen Seite des Shunts liegt. In manchen Fällen koaguliert der Shunt oder er stenosiert, was eine Reduzierung des Blutflusses auslöst, wodurch ein chirurgischer Eingriff nötig wird, der kostenintensiv und für den Patienten invasiv ist. Herrscht im Shunt ein geringer Blutfluss oder tritt ein anderes Problem mit dem venösen Ausfluss auf, fließt ein Teil des frisch dialysierten Blutes von der venösen Rückflussleitung in die arterielle Abnahmeleitung und wird erneut gefiltert. Ist das Ausmaß dieser unerwünschten direkten Rezirkulation hoch genug, wird ein gewisser Teil des Blutes wiederholt wiedergefiltert, während das restliche Blut des Patienten nicht ausreichend gefiltert wird, um den Patienten mit einer adäquaten Dialyse zu versorgen.
Ein Verfahren zur Messung des Blutflusses im Shunt greift derzeit auf die farbkodierte Duplexsonographie zurück. Diese ist sehr kostenintensiv und umfasst von hochqualifizierten Fachkräften durchgeführte Operationen. Aus diesem Grund werden diese Messungen auch nur sehr selten durchgeführt, und der Beginn des reduzierten Blutflusses, zu welchem Zeitpunkt eine Behandlung noch ohne operativen Eingriff möglich wäre, wird nicht erkannt.
Der Standardtest für unerwünschte direkte Rezirkulation benötigt drei Blutproben während der Patient auf Dialyse ist. Dieses Verfahren erfordert vom Patient Blutproben, von den Schwestern Zeit sowie hohe Laborkosten. Dialysepatienten haben meist ein niedrigeres Hämatokrit als die normale Bevölkerung und auch ein höheres Risiko, Blut zu verlieren, weshalb dies kein befriedigendes Verfahren darstellt.
Ein weitere Technik umfasst die intravenöse Injektion einer Kochsalzlösung und die Aufzeichnung von Änderungen der Blutmerkmale zur qualitativen Erkennung von Rezirkulation. Diese Technik lässt die Frage offen, ob die Rezirkulation in einem ausreichenden Ausmaß quantitativ reduziert ist, um einen Eingriff zu rechtfertigen.
Die EP-A-590.810 zeigt einen Rezirkulationsmonitor, in welchem die differentielle Leitfähigkeit nach der Injektion einer Markerflüssigkeit mit guter Leitfähigkeit in eine Zirkulationsleitung gemessen wird.
Die vorliegende Erfindung vermeidet die Probleme, auf die man in früheren Methoden und Techniken gestoßen ist, indem eine genaue Bestimmung des Blutflusses im Shunt bei niedrigen Kosten vorgenommen wird. Dies wird erzielt, indem die normalen Anschlüsse der Abnahmeleitung und der Zufuhrleitung umgekehrt werden, so dass sich die Abnahmeleitung stromauf von der Zufuhrleitung im Shunt befindet; der Blutfluss wird daraufhin durch die Verdünnungsmethode (A. C. Guyton Textbook of Medical Physiology, 6. Ausg., 287 (1981)) anhand der Gleichung
Q = V/S (Gl. 1)
berechnet,
worin V die injizierte Indikatormenge ist und S die Fläche unter der Verdünnungskurve und gleich der Durchschnittskonzentration des Indikators im Blut für die Dauer der Kurve, multipliziert mit der Dauer der Kurve ist.
Die Verdünnungskurve wird durch Änderung eines physikalischen Merkmals des Bluts in der Zirkulationsleitung, Messung der Änderungen eines unterscheidbaren Blutmerkmals über eine besteimmte Zeitspanne und Aufzeichnen der sich ergebenden Schwankungen. Wenn z. B. das gemessene Blutmerkmal die Schallgeschwindigkeit ist, so wird die Injektion eines Indikators, wie z. B. Kochsalzlösung, die eine andere Schallgeschwindigkeit als Blut aufweist, eine Änderung der Messung verursachen, wenn der Indikator die Sensorstelle passiert. Der Indikator verdünnt das Blut und erzeugt eine Schallgeschwindigkeitskurve, die ein Maß für diese Verdünnung ist. Obwohl die Injektion einer Kochsalzlösung für die Erzeugung einer messbaren Änderung in einem Blutmerkmal wie der Schallgeschwindigkeit zweckdienlich ist, können auch andere Änderungen von Merkmalen geeignet sein. Somit können auch Änderungen der Temperatur, des elektrischen Widerstands, von optischen Merkmalen und dergleichen als Indikatoren für die Erstellung einer Verdünnungskurve herangezogen werden. Für diese Offenbarung wird hingegen in erster Linie nur auf die Verwendung einer Kochsalzlösung als Indikator Bezug genommen, wobei die sich ergebenden Änderungen der Schallgeschwindigkeit im Blut gemessen wurden, um eine Verdünnungskurve aufzunehmen.
Um Messungen des Blutflusses im Shunt gemäß der vorliegenden Erfindung ausführen zu können, wird der Anschluss der Blutleitung gegenüber dem normalen umgekehrt, d. h. der arterielle Einlass, über den dem Patienten für die Dialyse Blut abgenommen wird, wird stromab (nicht stromauf, wie dies normalerweise der Fall ist) des venösen Auslasses im Shunt positioniert. Ein Indikatorvolumen, wie etwa eine Kochsalzlösung, wird in die venöse Leitung (Vven) injiziert, wo es sich mit dem Blutfluss des Dialysators Qdial vermischt, und das Gemisch wird zum Shunt geleitet, wo es sich mit dem Blutfluss im Shunt (Qshunt) vereinigt. Der Blutfluss im Shunt (Qshunt) kann anhand der Gleichung 1 berechnet werden, indem die Verdünnungsfläche in der arteriellen Leitung Sart gemessen wird:
Qshunt + Qdial = Vven/Sart (Gl. 2)
oder
Qshunt = Vven/Sart - Qdial (Gl. 3)
Gleichung 3 zeigt, dass der Blutfluss durch den Shunt Qshunt berechnet werden kann, wenn der Blutfluss durch den Dialysator Qdial gemessen und die absolute Konzentration des Indikators in der arteriellen Blutleitung Sart aufgezeichnet wird.
In einigen Methoden, die in der Hämodialyse angewendet werden können, werden Sensoren an die Außenseite der arteriellen oder venösen Leitung oder des Schlauchs geklemmt. Es ist jedoch schwierig, die absolute Indikatorkonzentration im Blut durch den Hämodialyseschlauch hindurch zu messen. Wenn z. B. ein Schallgeschwindigkeits-Sensor zur Aufzeichnung der Änderungen in der Proteinkonzentration im Blut aufgrund einer Kochsalz-Indikatorinjektion verwendet wird, so muss der Schallstrahl sowohl den Schlauch als auch das Blut passieren. Aufgezeichnete Messungen der absoluten Schallgeschwindigkeit werden nicht nur durch das Blut beeinflusst, sondern auch durch die unbekannten Schallcharakteristiken des Schlauchs. Das gleiche Problem tritt auch auf, wenn ein optischer Sensor an den Schlauch geklemmt wird, d. h. die aufgezeichnete Amplitude eines Lichtstrahls ist nicht nur von der Hämoglobinkonzentration sondern auch von den Schlaucheigenschaften abhängig.
Dieses Problem kann durch eine zusätzliche Eichinjektion desselben Indikators gelöst werden, die in die arterielle Leitung stromauf von der Stelle, an der die Messungen durchgeführt werden, eingespritzt wird. Die Gleichung für diesen Fall lautet:
Qshunt - Vcal/Scal (Gl. 4)
worin Vcal die bekannte Indikatormenge in der Eichinjektion und Scal die Fläche unter der erhaltenen Verdünnungskurve ist. Diese Fläche ist die Durchschnittskonzentration des Indikators im Blut für die Dauer der Kurve, multipliziert mit der Dauer der Kurve.
Aus den Gleichungen 2 und 4 kann die Formel für den Blutfluss im Shunt abgeleitet werden:
oder
Die Gleichung 5 trifft zu, wenn der Blutfluss im Schlauch genau gemessen werden kann. Das Verhältnis Scal/Sart zeigt, dass die aufgezeichnete Verdünnungsfläche nur proportional zu den Konzentrationsänderungen in diesem Fall sein muss. Geht man davon aus, dass die Schlaucheigenschaften während der Messung konstant bleiben, kann der Wert dieses Verhältnisses mit hoher Genauigkeit für die meisten Sensorarten, einschließlich jener für Schallgeschwindigkeit, optische Merkmale usw., berechnet werden.
Gleichung 6 kann angewandt werden, wenn der Blutfluss im Blut unbekannt ist aber absolute Konzentrationen gemessen wurden, z. B. durch Blutabnahme aus der arteriellen Blutleitung und unter Verwendung eines optischen Densitometers für optische Farbstoff- Verdünnungsmessungen.
Um die Erfordernis einer Eichinjektion zu umgehen, wird ein zusätzlicher Sensor, der an den Sensor der arteriellen Leitung angepasst ist, stromab der Stelle der intravenösen Indikatorinjektion an der venösen Leitung angeordnet. In diesem Fall vermischt sich der injizierte Indikator mit der Schlauchströmung der venösen Leitung, analog zur Eichinjektion gemäß Gleichung 4:
Qdial = Vven/Sven (Gl. 7)
worin Sven die Fläche unter der Verdünnungskurve ist und als Durchschnittskonzentration des Indikators im Blut für die Dauer der Kurve, multipliziert mit der Dauer der Kurve, berechnet wird. Aus derselben Injektion wird auch die Fläche Sart erhalten. Die Formel für den Blutfluss durch Einsetzen in Gleichung 5 lautet:
Qshunt = Qdial (Sven/Sart - 1) (Gl. 8)
Zusammenfassend kann der Blutfluss im Shunt dadurch gemessen werden, dass die arteriellen und venösen Blutleitungen umgedreht werden. Ein arterieller Einlass, der Blut aus dem Gefäßsystem des Patienten entnimmt, wird im Shunt stromab des venösen Auslasses positioniert, welcher das behandelte Blut wieder dem Gefäßsystem des Patienten zuführt. Indikatormaterial wird in die Injektionsöffnung im venösen Schlauch injiziert und die Änderungen der physikalischen Merkmale des Blutes werden in der arteriellen Leitung überwacht. Diese Änderungen werden aufgezeichnet, wobei die Fläche unter der sich ergebenden Verdünnungskurve ein Maß für den Blutfluss im Shunt und in der Schlauchleitung liefert. Der für diesen Zweck verwendete Indikator kann jede(s) beliebige Material oder Blutbehandlung sein, das/die die physikalischen Merkmale des Bluts ändert. So kann dies z. B. eine Kochsalzlösung, bevorzugterweise in bekannter Konzentration, oder die Erwärmung oder Abkühlung einer Blutmenge darstellen. Die Änderung der Merkmale wird durch bekannte Sensoren gemessen, wie etwa Schallgeschwindigkeits-Senoren, Sensoren für elektrischen Widerstand, optische, thermische oder Isotopen-Sensoren, und die Beziehungen des Blutflusses werden gemäß den zuvor angeführten Gleichungen berechnet.
Da die Schlauchleitung, die das Blut vom Patienten zur Dialysevorrichtung transportiert, Fehler in die Messungen des Blutflusses einbringt, können Eichmessungen mittels Eichinjektion sowie Blutkonzentrationsmessungen, wenn der Blutfluss nicht bekannt ist, erforderlich sein. Um die Erfordernis einer Eichinjektion zu umgehen, wird ein zusätzlicher Sensor stromab der venösen Injektionsöffnung an der venösen Leitung vorgesehen.
Die vorangegangenen sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind für Fachleute auf dem Gebiet der Technik aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich, wovon:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines arterio-venösen Shunts ist, der über arterielle und venöse Schläuche an einen Dialysator angeschlossen ist, mit einem arteriellen Schlaucheinlass im Shunt stromab von einem venösen Schlauchauslass, einer Injektionsöffnung im venösen Schlauch und einem Sensor für den arteriellen Schlauch;
Fig. 1A eine Verdünnungskurve für die Vorrichtung aus Fig. 1 zeigt;
Fig. 2 eine Modifikation von Fig. 1 ist, wobei ein zweiter Sensor für den arteriellen Schlauch hinzugefügt wurde;
Fig. 3 eine zweite Modifikation von Fig. 1 ist, wobei eine Injektionsöffnung im arteriellen Schlauch, stromauf des arteriellen Sensors, hinzugefügt wurde;
Fig. 3A eine Verdünnungskurve für die Vorrichtung aus Fig. 3 veranschaulicht;
Fig. 4 eine dritte Modifikation von Fig. 1 ist, wobei der Vorrichtung aus Fig. 3 ein zweiter arterieller Sensor des in Fig. 2 dargestellten Typs hinzugefügt wurde;
Fig. 5 eine vierte Modifikation von Fig. 1 ist, welche zwei weitere Sensoren umfasst, jeweils einen für den venösen und den arteriellen Schlauch; und
die Fig. 5A und 5B Verdünnungskurven für die Vorrichtung aus Fig. 5 zeigen.
Wendet man sich nun einer detaillierteren Betrachtung der Verfahren zur Bestimmung des Blutflusses in einem Dialyse-Shunt in Einklang mit der vorliegenden Erfindung zu, so ist in Fig. 1 ein Blutdialysesystem 10 für einen Patienten abgebildet, welches einen umgekehrten Anschluss der arteriellen und venösen Leitungen an ein Blutgefäß 12 benutzt, dargestellt als arterio-venöser Shunt, welcher an seinem Ende stromauf 14 mit der Arterie 16 eines Patienten und an seinem anderen Ende stromab 18 mit der Blutvene 20 eines Patienten verbunden ist. Die Strömungsrichtung des Blutes im Blutgefäß 12 wird durch einen Pfeil 22 angezeigt, es handelt sich dabei um den Blutfluss, den es zu bestimmen gilt. Zwischen Blutgefäß 12 und konventioneller Blutdialysevorrichtung 24 verbunden ist eine arterielle Leitung oder ein Schlauch 26, welche(r) einen Einlass 28 in den Shunt 12 aufweist, durch den Blut für die Behandlung mit der Dialysevorrichtung entnommen wird. Die Strömungsrichtung des Blutes in der arteriellen Leitung wird durch Pfeil 30 dargestellt.
Zwischen der Dialysevorrichtung 24 und dem Shunt 12 verbunden ist auch eine venöse Leitung oder ein Schlauch 32, welche(r) das behandelte Blut von der Dialysevorrichtung 24 zurück in den Shunt befördert. Die venöse Leitung 32 verfügt über einen Auslass 34, der im Shunt 12 stromauf vom arteriellen Leitungsauslass 28 positioniert ist. Die Strömungsrichtung des behandelten Blutes in der venösen Leitung 32 ist durch den Pfeil 36 gekennzeichnet. Wie durch Pfeil 38 angezeigt fließt das behandelte Blut vom Auslass 34 stromab in der Richtung des Hauptflusses 22 zum Einlass 28, wo ein Teil des behandelten Blutes 38 von der arteriellen Leitung 26 aufgenommen wird.
Die Messung des Blutflusses im Shunt erfolgt gemäß der Erfindung durch Injektion eines Indikatormaterials mit einem ausgewählten physikalischen Merkmal, das sich von dem des zu behandelnden Blutes unterscheidet, in die venöse Leitung 32 über die Injektionsöffnung 40. In der bevorzugten Ausführungsform ist dieses Material, das durch Pfeil 42 angegeben ist, eine Kochsalzlösung, die mit dem Blut isotonisch ist, aber über unterschiedliche Schallgeschwindigkeits-Merkmale verfügt. Ein anderes Indikatormerkmal kann z. B. erwärmtes oder gekühltes Blut sein. Der injizierte Indikator wird in der venösen Leitung mit dem Blutfluss 36 vermischt und kehrt in den Shunt 12 zurück, wo er sich mit dem Shuntfluss 22 vermischt. Ein Teil des Indikators wird vom Shunt über die arterielle Blutleitung abgenommen, wie dies durch Pfeil 30 gekennzeichnet ist.
Ein Sensor 50 ist an einer Stelle stromauf der Injektionsöffnung 40 angebracht, vorzugsweise in der arteriellen Leitung 26, wie in Fig. 1 dargestellt. Der Sensor ist vorzugsweise ein Detektor für die Schallgeschwindigkeit im Blut, welcher eine Schallquelle 52 umfasst, die einen Schallstrahl direkt durch das durch die arterielle Leitung 26 strömende Blut an einen Schallempfänger 54 sendet, der ein Ausgangssignal in Bezug auf die Geschwindigkeit des Schalls im Blut erzeugt. Derartige Schallgeschwindigkeits-Sensoren sind in der Technik bekannt, ein Beispiel dafür liefert die Transonic 4x perivaskuläre Sonde, welche von Transonic Systems, Inc., Ithaca, New York, USA, hergestellt wird. In dieser Sonde erzeugt der Empfänger 54 ein Ausgangssignal in der Leitung 56, das an den Detektor 58 gerichtet ist, der das über die Leitung 56 beförderte Signal misst und auswertet. Der Detektor zeichnet das Signal auf und führt die vorab beschriebenen Berechnungen durch, um das Ausgangssignal des Sensors in ein Blutkonzentrationssignal für die Bestimmung des Blutflusses im Shunt 12 und durch die Dialysevorrichtung 24 umzuwandeln. Ist der Blutfluss in der Dialysevorrichtung 24 in Vergleich zur Strömung im Shunt 12 relativ gering, liefern die vom Sensor 50 durchgeführten Messungen Ergebnisse, die die tatsächliche Strömung stärker erscheinen lassen.
Genauer gesagt kann der Blutfluss Q im Shunt 12 gemäß der Gleichung 1 berechnet werden, indem die durch den Sensor 50 erhaltene Fläche unter der Verdünnungskurve berechnet wird. Ein Beispiel für eine solche Kurve ist in Fig. 1A dargestellt, in welcher die Geschwindigkeit des Schalls im arteriellen Blutfluss durch die Kurve 59 illustriert wird. Zu einem Zeitpunkt 0 wird das Indikatormaterial bei einer Injektionsöffnung 40 injiziert und einige Zeit später wird die durch den Indikator verursachte Änderung der Schallgeschwindigkeit vom Sensor 50 wahrgenommen, wie dies durch die Einsattelung oder Verdünnungsfläche 59a in der Kurve 59 grafisch veranschaulicht wird. Die Fläche unter der Verdünnungskurve 59 im Bereich 59a ist die in der Gleichung 2 beschriebene Fläche Sart.
Wie in Fig. 2 illustriert kann ein zweiter Blutfluss-Sensor 60 auf einer arteriellen Leitung 26 angebracht und über Leitung 62 an den Detektor 58 angeschlossen werden. Dieser zweite Sensor ist ein Blutfluss-Sensor, wie etwa das von Transonic Systems, Inc., hergestellte Modell HT109 eines Anklemm-Durchflussmessers, der dazu verwendet wird, den Blutfluss Qdial in der Leitung 26 zu messen, so dass dieser von der Summe der gemäß der Ausführungsform der Fig. 1 berechneten Flüsse subtrahiert werden kann, um somit die Genauigkeit der Bestimmung des Blutflusses im Shunt zu erhöhen. Diese erhöhte Genauigkeit wird anhand der Gleichungen 2 und 3 erreicht. Obwohl der Sensor 60 vom Sensor 50 getrennt gezeigt wird, können die beiden Sensoren zu einer einzigen Einheit zusammengefasst werden, wenn dies gewünscht wird.
Eine weitere Modifikation der Erfindung findet sich in Fig. 3, welche gleich wie Fig. 1 ist, zusätzlich aber über eine durch Linie 72 gekennzeichnete Injektionsöffnung 70 in der arteriellen Leitung 26 zur Injektion von Eichindikatormaterial verfügt. Diese Injektionsöffnung 70 liegt stromauf des Sensors 50, so dass das Indikatormaterial 72 sich mit dem gesamten Blut in der Leitung 26 vermischt. Die Injektion von Eichindikatormaterial in die Öffnung 70 erzeugt eine entsprechende durch 74 in Fig. 3A dargestellte Verdünnungskurve entsprechend der Änderung der Schallgeschwindigkeit im Blut, wie vom Sensor 50 wahrgenommen, wobei diese Verdünnungskurve vom Detektor 58 aufgezeichnet wird. Der Detektor bestimmt den Blutfluss Qdial in der Leitung 26 aus der Fläche Scal unter der Kurve 74 sowie aus dem bekannten Volumen Vcal des Indikatormaterials 72 gemäß Gleichung 4. Der Blutfluss Qdial wird daraufhin entsprechend Gleichung 6 von der Summe der für Fig. 1 berechneten Flüsse subtrahiert, um die Genauigkeit der Messung des Blutflusses im Shunt zu erhöhen.
Eine weitere Ausführungsform dieser Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt, die alle Ausführungsformen der Fig. 1, 2 und 3 umfasst. Somit umfasst die Vorrichtung der Fig. 4 einen Sensor 50 mit einer Schallquelle 52 und einem Schallempfänger 54, der Signale in Leitung 56 an den Detektor liefert; sie umfasst auch einen Blutfluss-Sensor 60, der über die Leitung 62 mit dem Detektor 58 verbunden ist, und auch eine Eichinjektionsöffnung 70 zur Aufnahme von Eichindikatormaterial 72. Das Ausgangssignal in Leitung 62 ist für die Messung des Dialyseblutflusses Qdial bestimmt. Der Indikator 72 ist eine Eichinjektion, wie sie bereits oben beschrieben wurde, und relative Änderungen der Schallgeschwindigkeit in Bezug auf den bekannten Blutfluss Qdial werden vom Sensor 50 gemessen. Die relativen Änderungen der Schallgeschwindigkeit entsprechend den Injektionen von Indikatormaterial 42 in die Öffnung 40 und in die Öffnung 70 desselben Indikatormaterials 72 werden vom Sensor 50 aufgenommen, so dass relative Änderungen der Schallgeschwindigkeit in der arteriellen Leitung 26 aufgrund dieser Injektionen im Detektor 58 berechnet werden können, um genaue Messungen des Blutflusses im Shunt gemäß Gleichung 5 zu erhalten.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 5 grafisch dargestellt, die der Ausführungsform aus Fig. 2 ähnelt, aber zusätzlich einen Sensor 80 umfasst, der an der venösen Leitung oder dem Schlauch 32 angebracht ist. Der Sensor 80 umfasst einen Schalltransmitter 82 und einen Schallempfänger 84, wobei der Empfänger ein Ausgangssignal in der Auslassleitung 86 erzeugt, die mit dem Detektor 58 verbunden ist. Die Verwendung des Sensors 80 schließt die Verwendung von zusätzlichen Eichinjektionen in die arterielle Leitung 26 aus. Die zusätzliche Schallgeschwindigkeitsquelle 82 und der Empfänger 84 entsprechen der Schallgeschwindigkeitsquelle 52 und dem Empfänger 54, wobei der Sensor 80 stromab der Injektionsöffnung 40 in der venösen Leitung 32 vorgesehen ist. Als Ergebnis davon fließt das gesamte Indikatormaterial 42 durch den Sensor 80 und erzeugt dabei eine Verdünnungskurve 88 (Fig. 5A). Die in der Öffnung 40 vorgenommene Injektion vermischt sich nur mit dem Blutfluss in der venösen Leitung 32 und dient somit als Eichung für den Sensor 80. Dieselbe Injektion erzeugt später eine Verdünnungskurve 89 im entsprechenden Sensor 50 (Fig. 5B), nachdem das Indikatormaterial durch das Shuntgefäß 12 fließt und ein Teil in die arterielle Leitung 26 rezirkuliert wird. Die Berechnung des Blutflusses im Shunt Qshunt wird demnach gemäß Gleichung 8 durchgeführt.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist zu verstehen, dass Variationen und Modifikationen möglich sind.

Claims

1. Verfahren zum Messen der Blutströmungsgeschwindigkeit in einem von Blut durchflossenem Shunt (12), umfassend:

das kontinuierliche Abnehmen von Blut an einer stromab gelegene Stelle im Shunt (12) durch einen Einlass (28), der an eine Einlassseite (26) einer Zirkulationsleitung angeschlossen ist;

das Abgeben des in der Zirkulationsleitung fließenden abgenommenen Blutes durch einen Auslass (34), der an eine Auslassseite (32) der Zirkulationsleitung angeschlossen ist, an einer stromauf gelegenen Stelle des Shunts (12), um zu bewirken, dass es im Shunt (12) im Gemisch mit dem Blutstrom zum Einlass (28) hin stromab fließt;

das Ändern einer bestimmten physikalischen Eigenschaft des Bluts in der Zirkulationsleitung, um an der Auslassseite (32) der Zirkulationsleitung ein unterscheidbares Blutmerkmal zu erzeugen;

das Messen des Ausmaßes der Änderung des unterscheidbaren Blutmerkmals;

und

das Bestimmen der Blutströmungsgeschwindigkeit im Shunt (12) anhand des Ausmaßes der Änderung des unterscheidbaren Blutmerkmals unter Bezugnahme auf eine Verdünnungskurve des Änderungsausmaßes.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Änderung herbeigeführt wird, indem an das abgenommene Blut eine vorbestimmte Indikatormenge verabreicht wird, wobei die Bestimmung Folgendes umfasst:

das Berechnen der Fläche unter einer Verdünnungskurve des Änderungsausmaßes; und

das Bestimmen der Blutströmungsgeschwindigkeit im Shunt (12) anhand der Gleichung

Q = V/S

mit Q = Blutströmungsgeschwindigkeit im Shunt, V = verabreichte Indikatormenge, S = Fläche unter der Verdünnungskurve.

3. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Änderung durch Verabreichung eines vorbestimmten Indikatorvolumens an das abgenommene Blut herbeigeführt wird, wobei die Bestimmung Folgendes umfasst:

die Messung der Strömungsgeschwindigkeit (Qdial) von Blut in der Zirkulationsleitung;

das Bestimmen der Blutströmungsgeschwindigkeit im Shunt (12) anhand der Gleichung:

Qshunt = Vven/Sart - Qdial

mit: Qshunt = Blutströmungsgeschwindigkeit im Shunt,

Vven = verabreichte Indikatormenge und

Sart = Fläche unter der Verdünnungskurve.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, weiters umfassend:

das Messen eines zweiten Ausmaßes der Änderung des Blutmerkmals in der Zirkulationsleitung, wobei das zweite Ausmaß vor dem Abgeben des Blutes aus der Zirkulationsleitung an der stromauf gelegenen Stelle des Shunts (12) gemessen wird;

das Berechnen der Fläche unter einer Verdünnungskurve des zweiten Änderungsausmaßes; und

Qshunt = Qdial(Sven/Sart - 1)

mit: Qshunt = Blutströmungsgeschwindigkeit im Shunt,

Sven = Fläche unter der Verdünnungskurve des zweiten Änderungsausmaßes und

Sart = Fläche unter der Verdünnungskurve des Änderungsausmaßes im abgenommenen Blut.

5. Verfahren nach Anspruch 4, worin das Messen des Ausmaßes der Änderung des Blutmerkmals, das im abgenommenen Blut gegeben ist, und worin das Messen zweiten Ausmaßes des Blutmerkmals in der Zirkulationsleitung an der Einlassseite (26) durchgeführt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4, worin das Messen des Ausmaßes der Änderung des geänderten Blutmerkmals, das im abgenommenen Blut gegeben ist, an der Einlassseite (26) der Zirkulationsleitung erfolgt und worin das Messen des zweiten Ausmaßes der Änderung des Blutmerkmals in der Zirkulationsleitung an der Auslassseite (32) der Zirkulationsleitung erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin der Schritt des Änderns des bestimmten unterscheidbaren Blutmerkmals die Änderung eines der thermischen, optischen, elektrischen Widerstands- und Schaltgeschwindigkeits-Merkmale des Blutes umfasst, das in der Zirkulationsleitung fließt.

8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin die Zirkulationsleitung einen Dialysator (24) umfasst.

9. Vorrichtung zum Messen der Blutströmungsgeschwindigkeit in einem Shunt (12) gemäß einem Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, umfassend:

einen Indikatorverdünnungssensor (50), der zum Überwachen einer Blutindikatorkonzentration in einer Zirkulationsleitung mit einer Einlasseite (26) und einer Auslassseite (32) ausgebildet ist,

wobei die Einlasseite (26) an einen Einlass (28) zum Abnehmen von Blut an einer stromab gelegenen Stelle im Shunt (12) angeschlossen ist,

Mittel zum Lenken des in der Zirkulationsleitung strömenden Blutes über die Auslassseite zu einem Auslass (34) an einer stromauf gelegenen Stelle im Shunt (12), um ein Gemisch mit dem Blutstrom im Shunt zu bilden, wobei die Zirkulationsleitung eine Einleitstelle (40) zur Verabreichung eines Indikators an das Blut darin aufweist, was bewirkt, dass das abgenommene Blutgemisch den Indikator enthält,

ein Aufzeichnungsmittel (58), das an den Indikatorverdünnungssensor (50) angeschlossen und dazu ausgebildet ist, die Indikatorkonzentration zu registrieren, die vom Indikatorsensor (50) überwacht wird, und

ein Berechnungsmittel, das auf das Aufzeichnungsmittel (58) reagiert und dazu ausgebildet ist, die Fläche unter einer Verdünnungskurve der Indikatorkonzentration über der Zeit zu berechnen und daraus die Blutströmungsgeschwindigkeit im Shunt (12) anhand der Gleichung:

Q = V/S

zu berechnen,

mit: Q = Blutströmungsgeschwindigkeit im Shunt,

V = verabreichte Indikatormenge und

S = Fläche unter der Verdünnungskurve.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, die weiters einen Blutströmungssensor (60) zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit (Qdial) von Blut in der Zirkulationsleitung umfasst, wobei der Sensor (60) an das Aufzeichnungsmittel (58) angeschlossen ist, wobei das Berechnungsmittel dazu ausgebildet ist, die Blutströmungsgeschwindigkeit im Shunt (12) anhand der Gleichung:

Qshunt = Vven/Sart - Qdial

zu berechnen,

mit: Qshunt = Blutströmungsgeschwindigkeit im Shunt,

Vven = verabreichte Indikatormenge und

Sart = Fläche unter der Verdünnungskurve.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, die eine zweite Einleitstelle (70) zur Verabreichung eines Eichindikators stromauf vom Indikatorverdünnungssensor (50) aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, die einen zweiten Indikatorverdünnungssensor (80) an der Auslassseite der Zirkulationsleitung stromab von der Einleitstelle (40) aufweist, um die Indikatorkonzentration in der Zirkulationsleitung vor der Abgabe des Blutes an den Shunt (12) zu messen, wobei der Sensor (80) an das Aufzeichnungsmittel (58) angeschlossen ist,

wobei das Berechnungsmittel dazu ausgebildet ist, die Blutströmungsgeschwindigkeit im Shunt anhand der Gleichung:

Qshunt = Qdial(Sven/Sart - 1)

zu berechnen,

mit: Qshunt = Blutströmungsgeschwindigkeit im Shunt,

Sart = Fläche unter der Verdünnungskurve am ersten Indikatorverdünnungssensor (40) und

Sven = Fläche unter der Verdünnungskurve am zweiten Indikatorverdünnungssensor (80).

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, worin der Indikatorverdünnungssensor (50) einer von thermischem, optischem, elektrischem Widerstands- und Ultraschallgeschwindigkeits-Sensor ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, worin der zweite Indikatorverdünnungssensor (80) einer von thermischem, optischem, elektrischem Widerstands- und Ultraschallgeschwindigkeitssensor ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, der einen Dialysator (24) in der Zirkulationsleitung umfasst.