JP4546544B2 - 体外血液処置期間中に合併症を検出する装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は血液処置装置による体外血液処置期間中に合併症を検出する装置に関し、処置を受ける血液は体外血液回路中で半透膜により血液室および透析流体室へ分割される透析装置の血液室を通って流れ、透析流体回路中で透析流体は透析装置の透析流体室を通って流れる。本発明はさらに、体外血液処置期間中に合併症を検出する方法に関する。

例えば血液透析、血液ろ過、血液透析濾過のような長期の血液清浄療法では、血液は体外血液回路を介して伝送される。動脈の瘻はしばしば血管システムへのアクセスとして外科的に与えられる。移植の使用も可能である。

瘻の機能的能力に対して重要なのはそれらの潅流である。瘻が臨界的値よりも下に低下すると、瘻の血栓症の危険性は、血管アクセスの可能な損失と共に増加し、透析処置ではかなりの合併症を表す。透析処置中の瘻の流れが不十分であり体外血流よりも小さいならば、局部的な瘻の再循環が生じ、それによって静脈血線により瘻へフィードバックされる透析された血液の数分の１が再度動脈血液ラインを通して透析器へ与えられる。瘻の再循環は透析の効率を非常に減少させる（F. Gotch: “Models to predict recirculation and its effects on treatment time in single-needle-dialysis”、First Intl. Symposium on Single-Needle-Dialysis、出版者：S. Rignoir、R. Vanholder、P. Ivanovich、クリーブランド、ISAO出版社、1884年、47−62頁）。血管のアクセスの品質の測定は、それ故、透析処置における品質保証の重要な手段として考えられている。

瘻の再循環とは別に、このような血管アクセスを受ける少量の血液は常に、毛細血管システム中の代謝プロセスに参加可能ではなく、患者の血液循環を通して直接的に血管アクセスへ循環する。このタイプの再循環は心肺再循環と呼ばれ、通常は数パーセントに達する。

臨床的重要性のため、再循環を測定するための複数の方法が知られている。既知の方法は通常、血液の物理的または化学的特徴量の測定に基づいており、それは体外回路の静脈の分枝中で変化される。血液の物理的または化学的特徴量は体外血液回路における手作業の介入によって直接的に、或いはまた透析流体回路における介入により間接的に変化されることができる。

熱希釈と呼ばれる再循環の測定方法は文献（KramerとPolaschegg、EDTNA-ERCA Journal Vol. XIX、No.2、８−15頁、1993年４月）から知られている。この既知の方法により、温度の短時間の低下が透析流体回路で開始され、それは体外血液回路の静脈分枝に転送され、再循環が生じたとき体外回路の動脈分枝において検出可能な温度のジャンプを生じさせる。

熱希釈と呼ばれる方法を行う既知の装置は体外回路の動脈分枝および静脈分枝中に配置されている温度センサを有する。静脈温度センサは透析流体回路で発生した温度の低下に起因することが可能な温度のジャンプを検出するために使用される。測定された温度のジャンプは時間にわたって積分され、その後動脈測定センサ中に記録されている温度のコースと比較される。相互に関する２つの温度積分の比は瘻と心肺再循環による透析処置の効率の全体的な減少の尺度である。

再循環の測定のための既知の装置は実際に試行され試験されている。しかしながら、決定的な欠点は、再循環が血液回路中の血液の物理的または化学的特徴量における測定された変化に基づいて決定される事実に存在する。これは温度センサが血液回路に配置される必要があるので不便である。装置に比較的高い支出が必要とされる。さらに、温度のボーラス（bolus）による測定は比較的長時間を要する。温度のボーラスによる再循環測定は、それ故、処置期間中に連続して行われず、多くは手作業のリクエストでのみ行われる。

ドイツ特許DE 197 02 441 C1は熱希釈と呼ばれる方法の欠点を示している。体外血液処置装置に対する装置の支出を減少させるために、DE 197 02 441は透析装置の透析流体の上流中の物理的または化学的特徴量の変化に基づいて再循環を決定し、透析装置の透析流体の下流中の物理的または化学的特徴量の変化を検出する方法を提案している。

再循環測定とは別に、ダイアリサンス（dialysance）またはクリアランスを測定するための種々の方法が知られており、これらは透析処置の効率の基準である。米国特許6,702,774 B1号明細書には体外血液処置期間中にダイアリサンスまたはクリアランスを測定する方法が記載されている。熱希釈として知られている再循環の測定方法と対照的に、ダイアリサンスまたはクリアランスの決定は透析流体回路中の透析流体について測定された物理的または化学的特徴量に基づいて行われる。それ故、体外血液回路中での測定は必要とされない。

既知の方法により、透析流体の物理的または化学的特徴量は透析装置の予め設定された時間間隔で上流で変化され、物理的または化学的特徴量の変化は透析装置の下流で測定される。物理的または化学的特徴量は透析流体の伝導度測定により決定される透析流体のイオン濃度であることが好ましい。ダイアリサンスは透析装置の上流の測定された透析流体イオン濃度の時間的な積分と、透析装置の下流の測定された透析流体イオン濃度の時間的積分から透析流体側の量から単独に決定される。

ドイツ特許DE 197 47 360 A1はダイアリサンスとクリアランスの決定方法を記載しており、それにおいては予め定められた物質の量がボーナスとして透析装置の上流の透析流体へ付加され、ダイアリサンスの物質が決定される。透析装置中で透析されない物質量は透析装置の下流のセンサで測定される物質濃度の積分によって時間にわたって決定され、ダイアリサンスは付加された物質量、透析装置の下流で検出された物質量から確認される。DE 197 47 360 A1はDE 39 38 662で開示された方法を従来技術として述べ、その方法では透析装置のクリアランスではなく効率的なクリアランスのみが測定されることができ、それによって２つの値の弁別は再循環の影響によって行われる。

本発明の基本となる問題は、体外血液処置期間中に高い信頼度で合併症が検出されることのできる装置を提供することである。

この問題に対する解決策は請求項１の特徴で述べられている。

さらに、本発明の問題は体外血液処置期間中に高い信頼度で合併症を検出することのできる方法を特定することである。この問題に対する解決策は請求項１１の特徴で述べられている。

本発明の有効な発展は従属請求項に記載されている。

本発明による装置と本発明による方法は、透析物側における測定された量に基づいてダイアリサンスまたはクリアランスを監視し、血液側における測定された量とに基づいて再循環を監視することの組合せに基づいている。血液処置中、ダイアリサンスまたはクリアランスは体外血液回路へ介入する必要なく、透析物側の測定に基づいて、連続する時間点で監視される。血液側での測定に基づいた再循環の監視は、ダイアリサンスまたはクリアランスの変化が確認されたときのみに行われる。

本発明による装置及び方法は、再循環がダイアリサンスまたはクリアランスにおける変化、特に減少に関連されているという知識に基づくものである。他方で、ダイアリサンスまたはクリアランスにおける減少は再循環以外の合併症に起因する可能性もある。本発明による装置及び方法の場合、第２の測定はそれ故変化の原因が実際に再循環の発生にあるか否かをチェックするためにダイアリサンスまたはクリアランスの変化が確認された後に行われる。

血液側の量に基づく再循環測定はこのような合併症が想定されるときにのみ行われるので、透析流体側の量に基づく監視は連続的にまたは事実上連続的に行われることができる。

本発明による方法の高い信頼性は、２つの測定手順が相互に独立して示すときのみ循環が存在するという結論が導かれることによって説明される。

本発明による装置及び方法は、再循環に起因する合併症、例えば血管のアクセスによる合併症またはダイアリサンスまたはクリアランスの変化を生じる他の原因を有する合併症、例えば透析装置の効率の減少とを弁別することを可能にする。

好ましい実施形態では、本発明による装置は合併症が生じるとき、警報のための制御信号を発生するか、処置装置の機械制御へ介入する評価装置を有している。この評価装置は再循環を考慮したダイアリサンスまたはクリアランスの変化を示す第１の制御信号と、再循環の結果ではないダイアリサンスの変化を示す第２の制御信号とを発生することが好ましい。

特に好ましい実施形態は、評価装置がダイアリサンス、クリアランス、または再循環のプリセット値を記憶するメモリ装置と、特定された時間において確認されたダイアリサンス、クリアランス、または再循環値をプリセット値と比較するための比較装置とを有するように構成される。プリセット値と、特定された時間に確かめられた値との差が予め設定されたしきい値よりも大きいならば、再循環に変化が設定される。プリセット値は絶対値または先の測定で確認された値であることができる。

血液側の量に基づく再循環の決定は好ましくは熱希釈と呼ばれる方法で行われ、これは最初に述べた雑誌EDTNA-ERCAから知られており、この文献の参照は明白に説明のためである。ダイアリサンスまたはクリアランスの決定は最初に述べた米国特許第6,702,774 B1号明細書から知られている方法にしたがって行われることが好ましく、この明細書の参照も説明のためである。

しかしながら、原理的に透析物側の量に基づいてのみ連続的または事実上連続的な測定が行われ、合併症の仮定を下に単に行われる測定が血液側の量に基づいて行われる限り、その他の方法も使用されることができる。

本発明による装置は独立した装置を形成することができ、これは血液処置装置で利用可能にされる。しかしながら特に測定及び評価のための回路コンポーネント、例えば温度、伝導性センサ、マイクロプロセッサ等を含む本発明による装置の主要なコンポーネントは、既に通常は既知の血液処置装置中に存在しているから、本発明による装置はまた付加的に高い支出をせずに血液処置装置へ一体化されることもできる。

合併症を検出するためのこのような装置を備えている血液処置装置は請求項８の主題である。

本発明の実施形態の１例を、図面を参照して、以下詳細に説明する。

本発明による装置を体内回路を含む透析装置の主要コンポーネントと共に以下説明する。しかしながら本発明による装置は別々のモジュールとしても形成されることもできる。

体内回路は心臓の右心室１、肺２、左心室３、内部器官の身体の全ての毛細管システム４、筋肉システム及び皮膚等を含んでいる。血管システムへアクセスを行うために、動静脈の瘻５が与えられる。

透析装置は基本的に透析流体回路６と体外血液回路７を含み、その間には半透膜8aによって相互に分離されている透析流体室９と血液室10とを有する透析装置８が位置されている。

透析流体室９は透析流体供給ライン11を介して透析装置８の上流で透析流体ソース12へ接続されている。透析流体入力濃度ｃ_ｄiを決定するための伝導性センサまたは光学センサを有する測定装置13は透析流体供給ラインへ組み込まれる。透析装置８の下流で透析流体室９には透析流体排出ライン14が接続され、これは透析流体ポンプ15を有し、ドレイン16につながっている。透析流体出力濃度ｃ_ｄOを決定するための伝導性センサまたは光学センサを有する測定装置17は透析流体排出ライン14へ組み込まれている。

透析装置８の上流に配置されている装置は参照番号18により示されており、この装置によって、透析装置へ流入する透析流体の物理的または化学的特徴量は変化されることができ、特に物質のボーラス、即ち濃度ボーラスが転送されることができる。

体外血液回路７は瘻５の動脈部に接続されている動脈分枝19と、透析装置８と透析装置８の血液室10と、瘻の静脈部に接続されている静脈分枝20とを具備している。動脈分枝19中には血液ポンプ21が配置され、これは制御ライン22を介して制御装置23へ接続され、それによって血液ポンプ21の転送速度は変化されることができる。制御装置23はさらに制御ライン24を介して透析流体ポンプ15へ接続されている。

動脈血温度を測定するための測定装置25は体外血液回路７の動脈分枝19へ組み込まれ、静脈血温度を測定するための測定装置26は静脈分枝へ組み込まれている。

本発明による装置は再循環を監視するための第１及び第２の装置を有する。第１の監視装置27は信号線28、28’を介して、動脈及び静脈測定装置25、26により測定された動脈および静脈血液温度の測定値を受信する。第２の監視装置29は透析装置の上流及び下流のイオン濃度に対して測定装置13、17の測定された値ｃ_ｄi、ｃ_ｄOを信号線30、31を介して受信する。

評価装置32はデータライン33、34を介して、監視装置27、29で捕捉されたデータを受信する。評価装置32は更にデータライン35により制御装置23に接続されている。音響および／または光学表示または警報装置37は信号線36を介して制御装置23に接続されている。

装置18により、透析流体側の濃度ボーラスだけでなく、血液側の温度ボーラスも生成することが可能である。この目的では、装置18は透析流体室へ流入する血液の温度を短時間に上昇させ、その結果として、血液室から出る反対方向を流れる血液流の温度も一時的に上昇する。

装置の機能と測定の原理を以下詳細に説明する。

左心室１から放出される血液は大部分が全ての器官の毛細管システムに流れて、瘻５へは少量しか流れない。体外回路７における血流が瘻へ流入し、瘻から流出する血液の血流量よりも小さい場合、瘻の血液は部分的に体外回路７を通り、部分的に瘻５を通って流れる。

体外の血流量が瘻の流量よりも大きいならば、体外回路からの血液は再循環し、それによって瘻を通って静脈から動脈の接続までの流動が存在する。静脈血液、即ち瘻を通って流れる血液と毛細管システムから来る血液は最終的に心臓への帰還流中で一体化する。

制御装置23に接続され、再循環を監視する第１の装置27は、装置18が温度ボーラスを発生する事実により測定を初期化する。透析流体の速度が血流速度よりも高く、透析流体が血液と反対方向で流れる透析装置８は、温度ボーラスＴ_Ｄｉａを血液室10の出口の血液へ転送する。体外血液回路７の静脈分枝20の温度ボーラスＴ_ｖｅｎは静脈測定装置26により測定される。温度ボーラスはその後、２つの再循環路に沿って拡散し、流動が混合される点においてその高さが減少される。より小さい応答ボーラスＴ_ａｒｔはその後、動脈測定装置25により測定される。第１の監視装置27は測定された動脈及び静脈の温度ボーラスの比率を計算する。この比は全体的な再循環、即ち瘻と心肺の再循環の和に等しい。

図２は前述の温度コースを示している。透析物の温度はボーラスを生成するために２．５分間に約２．５゜低下される。遅延によって、静脈血液の温度Ｔ_ｖｅｎは影響される。動脈の応答ボーラスＴ_ａｒｔは更に短い遅延後に観察される。図２の例では、２２％の総合的な再循環はボーラスの高さの比から得られる。

再循環を監視するための第２の装置29は、装置18による測定の開始時に、測定装置13により測定される透析装置８の透析流体室９へ流れる透析流体のイオン濃度の短時間の増加を初期化する。濃度ボーラスに起因する透析流体室から流出する透析流体のイオン濃度の変化は測定装置17により測定される。

図３は透析流体の入力及び出力濃度Ｃ_ｄｉとＣ_ｄｏの変化の時間に関する変化過程を示している。透析装置の入力における濃度ボーラスが透析装置の出力において時間遅延を有して生じることが明白に認められる。出力における濃度ボーラスの振幅は透析装置の入力におけるよりも小さい。基本的または根本的な濃度に起因しない濃度ボーラスの一部のみをここで考慮される。ボーラス前および／または後の測定された値は基本的な濃度を決定するために使用されることができる。

第２の監視装置29は計算装置を有し、それは透析装置の上流及び下流の透析流体のイオン濃度についての時間に関連した変化過程と、制御装置23により予め設定され透析流体ポンプ15の流動速度に対応する透析流体速度Ｑｄとから、次式にしたがって２つの量ΔＭ_ｉとΔＭ_ｏを計算する。
ΔＭ_ｉ＝Ｑｄ^＊∫ｄｃｄｉ^＊ｄｔ （１）
ΔＭ_ｏ＝Ｑｄ^＊∫ｄｃｄｏ^＊ｄｔ （２）
ダイアリサンスＤは次式にしたがって量ΔＭ_ｉとΔＭ_ｏから計算される。
Ｄ＝ＱＤ＊（ΔＭ_ｉ−ΔＭ_ｏ）／ΔＭ_ｉ （３）
透析処置期間中、第２の監視装置29は特定された時間におけるダイアリサンスを決定するために測定を連続的に行う。このダイアリサンスの値は評価装置32中で評価される。

評価装置32はダイアリサンスのプリセット値、例えば効率的な透析処置のための特定のダイアリサンス値を記憶するためのメモリ装置と、確かめられたダイアリサンス値をプリセットダイアリサンス値と比較するための比較装置とを有する。プリセット値と確かめられた値との差がプリセットされたしきい値、例えば１０％乃至３０％、好ましくは１５％のパーセント偏差よりも大きいならば、第１の監視装置27は自動的に付勢される。

ダイアリサンスがプリセット量を減少するならば、第１の監視装置27は再循環の測定を行う。再循環についての確かめられた値は、メモリ装置に記憶されているプリセット再循環値と比較される。プリセット透析及び再循環値はまた患者に対して特定の患者チャートにファイルされることができる。

プリセット再循環値と確かめられた再循環値との差の量がプリセットしきい値よりも大きいならば、例えば再循環が１０乃至３０％、好ましくは２０％増加するならば、第１の制御信号が発生され、差がプリセットしきい値よりも小さいならば、例えば再循環が変化しないかまたは僅かにしか変化しないならば、第２の制御信号が発生される。２つの制御信号は適切な測定が開始されることができるように制御装置23によって受信される。

機械の制御に対して介入が行われるような設備が設けられることができる。さらに、警報または表示装置37がトリガーされることができ、それは透析装置に起因するか、或いは血管のアクセスに起因する合併症が生じたことを通報する。

ダイアリサンスまたはクリアランスにおける顕著な減少が第１の監視装置29によって確認されたとき、および再循環における顕著な減少が第１の監視装置27によって確認されたとき、欠陥のある血管アクセスが仮定される。

血液処置期間中に合併症を検出する装置による体外血液処置のための装置の主要なコンポーネントの概略図。 透析物側における温度ボーラス後の体外血液回路の動脈および静脈分枝における血液の温度の時間に関する過程を示す特性図。 濃度ボーラス後の透析装置の上流及び下流の透析流体の測定されたイオン濃度の時間に関する過程を示す特性図。

Claims (10)

1. 処置される血液が体外血液回路中で半透膜により血液室および透析流体室へ分割される透析装置の血液室を通って流れ、透析流体は透析流体回路中で透析装置の透析流体室を通って流れるように構成されており、
   監視装置を具備し、その監視装置は、
   体外血液回路(6) 中の血液の物理的または化学的特徴量を変化する手段 (18) と、
   透析流体回路(7) 中の透析流体の物理的または化学的特徴量を変化する手段(18)と、
   血液または透析流体の物理的または化学的特徴量を測定する手段(13,17：25,26)と、
   再循環が血液の物理的または化学的特徴量の変化に基づいて監視されることができるように、血液の物理的または化学的特徴量を変化する手段および血液または透析流体の物理的または化学的特徴量を測定する手段を協同して動作する血液処置の再循環を監視する第１の装置（27）と、
   ダイアリサンスまたはクリアランスが測定された透析流体の物理的または化学的特徴量の変化に基づいて監視されることができるように、透析流体の物理的または化学的特徴量を変化する手段および血液または透析流体の物理的または化学的特徴量を測定する手段と協同して動作する血液処置のダイアリサンスまたはクリアランスを監視する第２の装置(29)とを具備している血液処置装置により体外血液処置期間中に再循環を監視する装置において、
   前記ダイアリサンスまたはクリアランスを監視する第２の装置（29）は再循環がダイアリサンスまたはクリアランスの変化を確認することにより監視するように構成され、
   前記再循環を監視する第１および第２の装置（27、29）と協同して動作するように構成された評価装置（32）を具備し、前記血液処置中に再循環を監視する第２の装置（29）が連続する時間点で付勢されることができるように第１の装置は第２の装置が再循環の変化を確認した後に動作を開始するように制御されて再循環が監視されるように構成されていることを特徴とする装置。
2. 評価装置（32）は再循環の変化を確認したとき制御信号を発生する手段を具備していることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 制御信号を発生する手段は、第２の監視装置（29）が再循環の変化を確認した後に第１の監視装置（27）が再循環の変化を確認したとき第１の制御信号が発生されるように構成されていることを特徴とする請求項２記載の装置。
4. 第１の制御信号が発生されるとき、警報発生手段および／または血液処置装置の機械制御の介入の実行をする手段が動作を開始するように制御されるように構成されていることを特徴とする請求項３記載の装置。
5. 制御信号を発生する手段は、第２の監視装置（29）が再循環の変化を確認した後に第１の監視装置（27）が再循環中の変化を確認しなかったとき第２の制御信号が発生されるように構成されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項記載の装置。
6. 第２の制御信号が発生されるとき、警報発生手段および／または血液処置装置の機械制御の介入の実行をする手段が動作を開始するように制御されるように構成されていることを特徴とする請求項５記載の装置。
7. 評価装置（32）は、ダイアリサンス、クリアランス、または再循環のプリセット値を記憶するメモリ装置と、特定された時間に確認されたダイアリサンスまたはクリアランス或いは再循環値をプリセット値と比較するための比較装置とを具備し、プリセット値と、特定された時間における確認された値との差の量が予め設定されたしきい値よりも大きいならば、再循環、ダイアリサンスまたはクリアランスの変化が確認されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の装置。
8. 再循環を監視する第１の装置（27）は、血液の温度を変化するための手段（18）と、血液回路中の血液の温度を測定するための手段（25、26）とを含んでいることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の装置。
9. 再循環を監視する第２の装置（29）は透析流体中の物質の濃度を変化する手段（18）と、透析流体回路中の透析流体の物質の濃度を測定する手段（13、17）とを含んでいることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の装置。
10. 半透膜(8a)により血液室(10)と透析流体室（9)とに分割されている透析装置（8)と、 請求項１乃至９のいずれか１項記載の再循環を監視する装置とを具備し、
    前記血液室(10)は体外血液回路(7) へ組み込まれ、透析装置(8) の透析流体室（9)は透析流体回路(6) 中へ組み込まれている血液処置装置。

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