用于體外血液處理的系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及在體外血液處理期間使用前饋控制進行靈活的檸檬酸鹽抗凝的系統和方法。
【背景技術】
[0002]在體外血液處理(例如，血液透析)期間，抗凝是必要的以防止血栓形成和血液透析機中系統的結塊，尤其是防止血液結塊、系統的過濾器、管材和/或透析器的結塊。一種可能的抗凝方法是檸檬酸鹽-鈣抗凝。這種方法尤其在禁忌全身性肝素抗凝的情況下適用。在檸檬酸鹽-鈣抗凝期間，將檸檬酸鹽添加到動脈分支中的血液中，所述動脈分支意味著在用于體外血液處理的系統(例如，血液透析機)的透析器之前/上游。添加的檸檬酸鹽通過結合存在于體外血液處理機的管件/過濾器內的體外血液流中的電離的鈣來防止血液的凝結。隨著檸檬酸鹽處理的血液到達血液透析機(過濾器)，檸檬酸鹽和與其結合的鈣被從體外血液流除去。為了確保受治療患者充分的鈣體內穩(wěn)定，需要在處理的血液返回患者之前，將除去的鈣補充到體外血液流中。因此，將鈣溶液添加到靜脈分支中的血液中，所述靜脈分支意味著在血液透析機的透析器之后/下游。達到抗凝效果所必要的檸檬酸鹽的量和用于替換所必要的鈣的量均應由負責血液處理的醫(yī)生或熟練的用戶界定(例如，基于醫(yī)院的方案和個別患者的特定要求來界定)。
[0003]技術現狀
[0004]根據技術現狀已知了檸檬酸鹽抗凝透析的數種方法。例如，W02010/148194公開一種抗凝策略，在所述抗凝策略中，借助于透析液而不是添加到血液透析機的靜脈分支中的鈣溶液來替換鈣。然而，利用這種系統難以直接控制鈣添加的速率。因此，在將鈣溶液直接添加到血液透析機的靜脈分支中的情況下，鈣添加速率是優(yōu)選的，因為在這種情況下，鈣添加速率可直接經受即時操縱并且不會受例如離子通過透析液擴散的影響。
[0005]此外，根據技術現狀已知了用于在體外血液處理期間控制血液鈣水平的數種系統和方法。這些常規(guī)系統和方法使用經典的反饋控制環(huán)路，所述反饋控制環(huán)路采用各種傳感器來監(jiān)測當前血液鈣水平，并且相應地調整檸檬酸鹽和鈣添加速率。與這種方法相關聯的主要缺點是:首先，由于人的鈣代謝的復雜性，即使先進的一一因此昂貴的一一傳感器也相對不準確地捕捉患者血液中的真實鈣濃度(自由電離的鈣和與蛋白質結合的鈣等)；其次，這類自動反饋機制很難向用戶(如醫(yī)生)提供任何靈活性來針對每一患者的特定和個別要求修改血液透析機的設置，甚至在處理期間也如此。
[0006]例如，W02007/038347公開了一種用于在血液透析期間自動控制患者的電解質水平的系統，所述自動控制是借助于電解質傳感器、流體損耗傳感器和測量通過血液過濾器的血液流的傳感器來進行。由這些傳感器獲得的信息被用于控制檸檬酸鹽和鈣溶液向患者的血液的添加速率。由于使用多個傳感器的必要性，這種系統相當復雜并且制造昂貴，而且需要精密的控制算法以確保對來自數個傳感器的數種信息流的正確整合。這使得整個系統在使用時的用戶友好性較低，并且增加了系統對于用戶錯誤的易受影響性。
[0007]類似地，根據WO 2009/026603已知了用于檸檬酸鹽抗凝的另一種裝置，所述裝置使用鈣傳感器來監(jiān)測血液鈣水平，并且使用反饋控制來調整檸檬酸鹽和鈣溶液添加速率，以便將血液鈣水平維持在某一預先確定的鈣濃度。
[0008]W02007/101064A1的系統旨在借助于Raman分光計以控制患者的血液中的電解質平衡。這些分光計進一步沉重地增加了血液透析系統的制造成本。
[0009]US2012/0203159A1的方法類似地旨在通過涉及傳感器的反饋機制來維持在患者的血液中特定的鈣濃度。此外，給出了特定公式來計算鈣值的可能設置范圍。
[0010]在根據上述技術現狀已知的所有裝置中，需要呈傳感器形式的精細設備和復雜的計算與控制算法來用于對患者的血液中的鈣水平的完全自動控制，其中血液鈣水平穩(wěn)定地維持在預先確定的范圍內。這種結構復雜性增加了這類裝置的制造成本，并且使得這些裝置在操作中的用戶友好性較低。
[0011]此外，用于檸檬酸鹽-凝結的這類傳統方法很少允許或不允許在血液處理期間調整鈣劑量的靈活性。除此之外，人的鈣代謝是非常復雜的系統。幾乎每個身體細胞都含有鈣，而且這些離子具有高移動性。這個情形下增加了進一步的復雜性，因為血液中的鈣可以自由電離的形式以及與蛋白質結合的形式存在。在這兩種物質中，只有自由電離鈣負責凝結。然而，在從血流中除去自由電離的鈣時，結合蛋白質的鈣離子也從蛋白質釋放。這種固有的復雜性使得非常難以在體外血液處理期間使用外部來源(如傳感器)控制鈣代謝。特別是在個人化醫(yī)療增加的時候，需要處理參數的增加的靈活性，從而允許醫(yī)生基于他們的經驗(在處理過程期間可實踐的知識)不斷地調整處理參數(例如，血液中的鈣濃度)。這就允許醫(yī)生針對個別患者的特定要求來定制處理參數以及在處理期間靈活地響應緊急情況。

【發(fā)明內容】

[0012]本發(fā)明的目標是提供一種用于體外血液處理的系統以及一種控制用于體外血液處理的這種系統的方法，所述系統和方法提供在血液處理期間設置參數的增加的靈活性，同時確保在患者的血液中替換正確量的鈣(即，僅與在過濾期間已除去的鈣一樣多)，從而減少了用于體外血液處理的系統的制造成本，并且促進了用于體外血液處理的系統的操作。
[0013]通過根據權利要求1的用于體外血液處理的系統和根據權利要求9的用于控制用于體外血液處理的系統的方法來實現這個目標。
[0014]本發(fā)明的要旨在于使用某種前饋控制機制以分別地確定向患者的血液進行檸檬酸鹽添加和鈣添加的時間段。在體外血液處理開始時，將檸檬酸鹽添加到血液中。這之后接著是第一時間段，直到添加了檸檬酸鹽并且過濾了總體外血液體積。因此，這個第一時間段對應于系統將血液運行通過用于體外血液處理的整個體外回路一次所耗費的時間。在已清除總體外血液體積(即，第一時間段已過去)之后，以用戶界定速率開始鈣的添加，同時仍然施用檸檬酸鹽，并且實際的血液處理(例如，透析)處在操作中。在可運行給定時間的處理時期期間中，用戶/醫(yī)生可根據她或他的經驗和知識來靈活地調整鈣和檸檬酸鹽添加的速率。在實際血液處理結束時，停止檸檬酸鹽的添加(不再需要抗凝)，但是鈣的添加持續(xù)第二時間段。這個第二時間段對應于系統將血液運行通過用于體外血液處理的整個體外回路所耗費的時間。因此，如果在處理過程期間尚未改變血液流速，那么第二時間段等于第一時間段。基于關于體外回路的體積和通過血液透析器的血液流速的信息，可確定第二時間段的長度。對只發(fā)生檸檬酸鹽添加或只發(fā)生鈣添加的第一和第二時間段的長度的設置提供了時序控制機制，所述機制消除了對用于直接監(jiān)測并設定鈣濃度的復雜傳感器的需要。此外，因為在第二時間段期間鈣的補充確保了在處理期間中從血液中除去的鈣的量得以替換，所以醫(yī)生可在實際血液處理期間靈活地調整處理參數。簡單來說，根據圖2，在開始時用檸檬酸鹽處理體外血液，并且針對第一時間段，通過半透膜來過濾這種(連續(xù)地)檸檬酸鹽處理的血液(鈣添加仍被停止)。隨后(開始定期處理時期)，在用戶界定設置(可在處理期間調整)下進行的血液處理(例如，透析)耗費一些時間。同時，通過半透膜(血液過濾器或透析器)從血液過濾結合檸檬酸鹽的鈣離子，所述離子由已于第一時間段結束時開始的鈣添加(連續(xù)地)替換。處理后(定期過濾處理時期結束時)，鈣添加持續(xù)第二時間段(其中檸檬酸鹽添加已在定期過濾處理時期結束時停止)，以在處理的血液返回患者的身體之前，補充處理的血液中的血液鈣水平。第一和第二時間段均是系統將血液運行通過整個體外回路一次所需的時間段。這個時間段與系統的體外體積和血液的流速對應。
[0015]根據本發(fā)明的用于體外血液處理的系統包括:血液過濾裝置；構件(例如，血液栗)，所述構件用于將血液栗送通過血液過濾裝置；檸檬酸鹽添加構件(例如，檸檬酸鹽栗或輸注管線)，所述檸檬酸鹽添加構件被布置在血液流的方向上、血液過濾裝置的