本发明涉及一种用于监控借助体外血液净化设备的血液净化的方法和一种与体外血液净化设备一起使用的用于监控血液净化的设备，其中血液净化设备构成为，使得在体外血液循环回路中借助于血液净化单元以预设的治疗参数执行血液净化。此外，本发明涉及一种具有用于监控血液净化的设备的体外血液净化设备和一种包括至少两个体外血液净化设备和数据处理系统的血液净化系统。
背景技术：
1、体外血液净化方法的主要任务包括去除尿液排泄物质，如例如尿素、β2-微球蛋白、磷酸盐、以及血液中的其他尿毒素，以及输入特定的物质、如例如碳酸氢盐。对此，在血液净化单元(透析器、过滤器、吸附器)中发生物质交换，这引起在血液穿流时，物质浓度从血液侧的输入侧至输出侧发生改变。用于交换的品质的量值是物质特定的清除率k，所述清除率描述血液的何种份额完全消除了相关的物质：
2、
3、cbi：在透析器的血室的输入端处的血液中的物质浓度
4、cb0：在透析器的血室的输出端处的血液中的物质浓度
5、qb：血流量
6、已知不同类型的血液净化设备。在血液净化期间，患者的血液通过血液净化单元在体外血液循环回路中流动。已知的血液净化设备例如包括用于血液透析、血液滤过和血液透析滤过的设备。在所述设备中，血液净化单元是透析器或过滤器，其通过半透膜分成第一隔室和第二隔室。在血液透析期间，血液流过透析器的第一隔室(血室)，所述第一隔室是体外血液循环回路的一部分，而透析液流过透析器的第二隔室(透析液室)，所述第二隔室是透析液系统的一部分。在血液净化疗法(apherese)期间，将血液组成部分或物质借助血液净化单元(细胞分离器)在体外血液循环回路中从血液中去除。
7、如果血液净化借助透析器通过经由半透膜与透析液的物质交换进行，那么对于在透析液侧也存在感兴趣物质的情况下，替代清除率k限定透析率d。
8、
9、cbi：在透析器的血室的输入端处的血液中的物质浓度
10、cb0：在透析器的血室的输出端处的血液中的物质浓度
11、cdi：在透析器的透析液室的输入端处的透析液中的物质浓度
12、qb：血流量
13、清除率k或透析率d是物质相关的变量并且理想地仅与“人工肾”的特性和预设的治疗参数相关，用户能够在血液净化设备处设定所述治疗参数。这尤其包括体外血流量qb。在血液透析的情况下，此外透析液流量qd是重要的。在对流方法(血液(透析)滤过)中，置换溶液qs的对流流量是另一治疗参数。
14、在实践中，然而k或d偏离在理想条件下预期的值。主要原因在于，血液净化的特性典型地在实验室条件下确定，其中无法考虑所有在临床应用中重要的参数，例如血液的和体外血液循环回路的患者特定的特征或透析器中的通过血液特征改变的流动关系。此外，在设备侧在血液净化设备中会出现在用户的预设值和实际存在的流动条件之间的未被注意到的偏差。
15、确定k或d原则上通过根据方程(1)和方程(2)确定浓度是可行的。需要传感器与血液直接接触的血液侧的测量然而包含污染的风险，使得其一般不用于在线确定k或d。因此，大多数方法使用在透析物侧的传感器，所述传感器基于经由半透膜维持质量平衡的假设。所述假设在使用吸收器或具有吸收特征的薄膜时不适用或仅限制地适用。
16、用于在线确定k或d的已知方法基于：通过在透析器上游产生钠含量的临时变化并测量下游系统的透析物侧的响应，在透析物侧确定钠透析率。在此，优选地通过测量与钠浓度或钠浓度的变化相关的变量、特别是透析液的电导率来量化变化。以这种方式确定的钠透析率(以ml/min为单位)那么等同于尿素清除率。也存在用于其他物质(例如钾、肌酐、碳酸氢盐等)的模型，所述模型通过将钠透析率乘以物质特定的比例因子来确定物质特定的清除率k或透析率d。通过对连续确定的清除率k进行积分，如果分布体积v已知，则可以确定透析剂量kt/v或dt/v。
17、其他已知的方法基于对透析器下游的透析物中的物质浓度或与该物质浓度相关的变量(例如，在光的uv范围或可见范围内的光谱吸收)的选择性测量。所述方法基于如下假设：血液侧的物质浓度的变化与透析物侧的变化成比例。在假设指数下降(单池模型)的条件下，从透析物侧的信号随时间的变化中确定在时间区间tj中的透析剂量(ktv)j或(dtv)j。那么，总透析剂量从时间区间中的透析剂量的总和得出。时间区间tj中的平均清除率kj也可以从对分布体积v的了解中推导出。
18、例如从de 39 38 662 a1(us 5 100 554)和de 197 47 360a1(us 6 156002)中已知用于在体外血液净化期间确定清除率k或透析率d的方法和设备，其基于在两种不同的透析物离子浓度下在线测量电解质转移。
19、用于确定k或d的方法通常需要精确地测量在血液净化设备处的血液侧和透析物侧的流量。因此，所述流量的确定中的误差对k或d的值具有直接影响。透析物流量qd的确定时的误差例如可能通过用于平衡透析物侧的流量的平衡室的不完全填充引起。然而，由于传感器的故障，借助流量传感器(例如科里奥利流量计)的测量也可能出错。在血液侧实际输送的血流与目标值的偏差取决于输送的类型。在使用蠕动泵时，由于通过吸入侧负压以及通过挤压软管区段的改变的弹性特征而造成的流的减少，出现偏差。正压侧上的透析器的输入端处的堵塞也会导致血流的未被注意到的下降。在使用叶轮泵时，血流在很大程度上取决于介质的粘性特征和系统的流动阻力，尤其是在透析器处的流动阻力，使得在没有精确的血液侧的流量传感器的情况下就不可能实现可靠的输送。除了绝对流速之外，透析器中的血液与透析物流的相对方向对于k或d的值也很重要，因为在逆流连接时比在顺流连接时实现更大的物质交换。因为血液和透析物侧的连接通常手动进行，这在此可能出现无意的混淆。
20、与用于血液输送类似的泵用于在血液滤过或血液透析滤过中输送置换液。此外存在仅通过在血液侧和透析物侧之间的压差出现对流跨膜流的方法。因为压力关系沿着透析器纤维发生变化并且也可以在纵向伸展中反转，因此对于特定物质的这样产生的净流只能非常不精确地推测地估计。
21、此外要考虑的是，净化性能也取决于患者中的混合和流动关系，尤其是血管通路中的混合和流动关系。不仅可以直接在动脉和静脉连接部位之间进行、而且也可以在全身作为所谓的心肺再循环进行的再循环导致：在血液净化设备中已净化并且通过静脉返回到血液循环回路中的血液再次到达动脉抽取部位，而没有首先与整个身体中的重要的溶液体积混合。由此，血液净化单元的有效净化性能降低。如果患者的血管通路中的血流、所谓的分流qa小于体外血流量qb，那么尤其发生这种情况。分流qa的由心跳、以及输送方法、特别是在蠕动泵中引起的脉动性质可能导致直接再循环，即使平均而言qa>qb也如此。插管(针)相对于彼此不利的几何设置，例如过于紧密地并排设置的插管也会导致直接再循环。与不可避免的心肺再循环相比，后者视为可探测和避免的效应。
22、所谓的透析剂量kt/v对于透析治疗的有效性至关重要，所述透析剂量定义为尿素的清除率k与透析治疗的有效治疗时间t的乘积与患者对于尿素的分布体积v的商。为了进行质量控制，实际上将在透析治疗结束时达到的透析剂量kt/v(或dt/v)与最小值进行比较。然而，这种与绝对值的比较通常不能够实现及早识别到治疗中的仅会导致kt/v的微小偏差的较细微的问题。此外，用于在线确定k或d的方法和装置通过不同的误差源影响。
技术实现思路
1、本发明基于如下目的，提出一种方法，所述方法允许可靠地监控血液净化设备的运行状态，尤其提出一种方法，借助所述方法能够及早地识别与血液净化设备的正常的运行状态的偏差。此外，本发明基于如下目的，实现一种用于与体外血液净化设备一起使用的用于监控血液净化的设备，借助所述设备能够可靠地监控血液净化。本发明的另一目的是，提供血液净化系统，所述血液净化系统允许可靠地监控血液净化。
2、所述目的借助独立权利要求的特征来实现。从属权利要求涉及本发明的优选的实施方式。
3、根据本发明的方法允许借助体外血液净化设备监控血液净化，所述体外血液净化设备构成为，使得在体外血液循环回路中借助于血液净化单元以预设的治疗参数执行血液净化。
4、血液净化设备能够是适合于执行血液透析、血液滤过、血液(透析)滤过或所述血液净化方法的组合的任意设备。这种血液净化设备属于现有技术。借助所述血液净化设备，经由(动脉)插管(针)从血管通路从患者抽取血液，并且经由血液管路输送到血液净化单元。用于抽取血液的输送泵可以是血液净化设备的组成部分或者集成到旨在一次性使用的一次性用品中，其中可以使用适合于输送血液的任何方法，特别是借助于蠕动泵或叶轮泵。对于血液透析、血液滤过和血液(透析)滤过的情况，血液净化设备可以具有用于透析物制备的机构和至血液净化单元的输送管路或排出管路以及用于借助于超滤抽取流体的机构。
5、按照根据本发明的方法，在血液净化期间借助至少一个传感器测量物质的浓度或与物质的浓度相关的变量，并且基于借助至少一个传感器测量的物质的浓度或与物质的浓度相关的变量，借助计算和/或评估单元确定在借助预设的治疗参数执行的血液净化期间至少一个表征血液净化单元的净化性能的参数。用于确定表征血液净化的变量、特别是清除率k或透析率d的这种方法是已知的。
6、为了确定表征血液净化的变量、特别是清除率k或透析率d，可以使用用于通过改变参与在线生成透析液的组分的混合比来改变透析液的组成的机构。在此，物质的浓度可以增加也可以减少。透析液的组成也可以在容器、例如袋中提供，其中对于测量过程从单独的储存器添加液体或固体，由此改变透析液的组成。
7、物质的浓度或与物质的浓度相关的变量的测量可以在血液净化期间借助在血液净化单元上游和/或下游的血液侧传感器和/或借助在血液净化单元上游和/或下游的透析物侧传感器进行，所述传感器适合于根据借助接触的或非接触的测量的任何方法来确定在血液或透析物中包含的物质的浓度或与其相关的变量。尤其地，在此可以是离子选择性电极、电导率传感器、用于在光的红外或可见范围中或在光的uv范围中测量的光谱设备、在色谱法(例如毛细管电泳)中使用的传感器或电流型传感器(例如葡萄糖传感器)。传感器与血液和/或透析物侧的测量部位的连接可以固定地安装在血液净化设备中。然而，也可以在设立血液净化设备时才插入传感器。其也可以是血液和/或透析物侧的一次性用品的组成部分。传感器的连接可以是有线的或无线的。
8、计算和/或评估单元应理解为适合于根据任意方法从一个或多个测量值中确定表征血液净化单元的净化性能的变量的任何装置。根据本发明的方法的特征在于，借助计算和/或评估单元不仅确定表征净化性能的变量，而且计算和/或评估单元也确定用于表征净化单元的净化性能的参数的、与至少一个治疗参数相关的预期值。
9、预期值可以通过多种不同的方法来确定。预期值可以是全局值，或者是对于患者的在透析机处设定的治疗参数、特定物质或物质类别、一天时间或季节、透析中心或多种参数的组合是特定的。预期值可以是在透析中时间区间内的平均值。
10、预期值可以基于数学模型来计算或者可以通过访问表格值来确定。此外，通过与其他治疗的比较可以创建预期值。所述治疗可以是具有相同的或相似的治疗参数的治疗或者具有与当前治疗不同的治疗参数的治疗，从中随后基于数学模型为当前治疗的治疗参数确定预期值。这在此可以涉及同一医疗中心或其他中心的当前治疗，或者涉及当前在设备处接受治疗的患者的历史治疗，或者涉及当前值和历史值的组合。
11、按照根据本发明的方法，将表征血液净化单元的净化性能的变量与预期值进行比较。为此，计算和/或评估单元为预期值确定容差范围，其中根据表征血液净化单元的净化性能的参数是否位于用于预期值的容差范围之内或之外，触发由计算和/或评估单元预设的动作。可以在血液净化期间测量的表征血液净化单元的净化性能的变量与预期值的比较允许连续地识别血液净化设备和由血液净化设备和患者组成的系统的运行状态与典型的或理想的运行状态的偏差。可以告知用户无法容许的偏差和/或要求用户采取适当的措施。对于无法容许的偏差的情况，也可以自动地执行适当的措施。
12、与在质量控制的范围中对表征血液净化单元的净化性能的变量的绝对值的已知的监控相反地，针对一个预设的治疗参数或针对多个预设的治疗参数求取与典型的或理想的血液净化相关的相对变量。计算和/或评估单元可以根据是否可以容许偏差来执行不同的动作。
13、对于无法容许的偏差的情况，可以借助图形用户界面显示图形元素和/或符号，和/或可以借助声学用户界面产生声学信号，借助所述用户界面向用户显示表征血液净化设备的净化性能的参数处于用于预期值的容差范围之内或之外。用户界面可以例如是屏幕，特别是触敏屏幕(触摸屏)，在所述触敏屏幕上示出图形元素和/或符号。图形元素例如可以是点、虚线、条或面，其显示作为治疗时间的函数的、表征血液净化单元的净化性能的参数，容差范围的上限和/或下限，与容差范围的偏差或超出容差范围。符号可以具有要求用户执行特定措施的含义。对于无法容许的偏差的情况，声学用户界面可以发出声学警报。
14、在超出容差范围的情况下，借助用户界面也可以提供对查找原因的辅助。例如，为了建立知识库(“assisted machine learning，辅助机器学习”)，例如也可以通过用户输入识别出的原因。这可以在自由文本中或通过选择建议的原因来完成。然后可以将所述用户注释与相关的治疗和技术参数一起发送到服务器上或云中以进行进一步处理。
15、为了自动地采取所选择的动作，能够由控制和/或评估单元产生电信号，所述电信号用信号通知，表征血液净化单元的净化性能的参数处于用于预期值的容差范围之内或之外。所述电信号能够在用于监控血液净化设备的设备或与监控设备共同作用的设备、尤其血液净化设备中进一步处理。
16、根据本发明的方法的一个实施方式提出，在数据存储器中存储用于不同的治疗参数的预期值，其中用于预设的治疗参数的相应的预期值由计算和/或评估单元从数据存储器中读出。预期值能够在数据存储器中例如以表格的形式保存。
17、在一个优选的实施方式中，借助计算和/或评估单元在已知所使用的血液净化单元的特征的情况下根据数学模型来计算预期值，所述数学模型描述与预设的治疗参数相关的预期值。预设的治疗参数是血流量。在计算预期值时能够考虑，进行后稀释还是前稀释。净化单元的特征能够通过实验室测量来确定(制造商说明)。在所述优选的实施方式中，因此将用于描述血液净化单元的净化性能的参数的“测量值”与“计算值”比较。对于根据已知模型计算预期值，不需要测量体外血液循环回路或透析液系统中的浓度变化。
18、在另一实施方式中，对于确定预期值，在借助不同于要进行监控的体外血液净化设备的体外血液净化设备的血液净化期间确定表征血液净化单元的净化性能的参数并且读入到数据存储器中。测量表征血液净化单元的净化性能的参数能够借助已知的方法进行。在借助另外的体外血液净化设备的之前的血液净化期间确定的预期值那么作为用于借助进行监控的血液净化设备的血液净化的预期值从数据存储器中读出。所述实施方式的前提条件是，至少两个血液净化设备彼此共同作用，其中在血液净化设备之间发生数据交换。
19、在根据本发明的方法中，计算和评估单元能够是与血液净化设备在空间上分离的计算和/或评估单元，和/或数据存储器能够是与血液净化设备在空间上分离的数据存储器。因此，确定预期值能够在医学中心中的外部设备上或也在医学中心之外通过云计算进行。原始数据和/或计算值从用于监控血液净化的设备到外部计算单元(云应用)的传输或预期值从外部计算单元到用于监控血液净化的设备的传输能够经由数据接口进行。
20、根据本发明的用于监控血液净化的设备构成用于执行根据本发明的方法。根据本发明的监控设备能够形成外部单元，所述外部单元借助于传感器记录测量值，或者是体外血液净化设备的组成部分。
21、根据本发明的血液净化系统包括至少两个体外血液净化设备，所述体外血液净化设备分别构成为，使得在体外血液循环回路中借助于血液净化单元以预设的治疗参数执行血液净化，其中血液净化设备分别具有数据接口。血液净化设备分别具有用于在血液净化期间确定物质的浓度或与物质的浓度相关的变量的至少一个传感器和计算和/或评估单元，所述计算和/或评估单元配置成，基于借助至少一个传感器测量的物质的浓度或与物质的浓度相关的变量，确定在借助预设的治疗参数执行的血液净化期间至少一个表征血液净化单元的净化性能的参数。在所述实施方式中，监控设备是血液净化设备的组成部分。
22、此外，血液净化系统包括数据处理系统，至少两个血液净化设备与所述数据处理系统共同作用，使得经由数据接口可以一方面在至少两个血液净化设备之间和/或另一方面在血液净化设备中的至少一个血液净化设备和数据处理系统之间交换数据。
23、此外，血液净化系统包括计算和评估单元，所述计算和评估单元配置成，使得将在借助至少两个血液净化设备中的一个血液净化设备的血液净化期间确定的、表征血液净化单元的净化性能的参数读入到数据存储器中并且由至少两个血液净化设备中的另一个血液净化设备作为预期值从数据存储器中读出。计算和评估单元能够通过至少两个血液净化设备的部件或数据处理系统的部件形成。数据存储器能够是中央数据处理单元和/或血液净化设备的组成部分。在各个设备之间的通信能够经由因特网进行(云计算)。
1.一种用于监控借助体外血液净化设备的血液净化的方法，所述体外血液净化设备构成为，使得在体外血液循环回路中借助于血液净化单元以预设的治疗参数执行血液净化，其中在血液净化期间借助至少一个传感器测量物质浓度或与物质浓度相关的变量，并且借助计算和/或评估单元基于借助所述至少一个传感器测量的物质浓度或与物质浓度相关的变量，确定在借助预设的治疗参数的血液净化期间的至少一个表征所述血液净化单元的净化性能的参数，其中所述体外血液净化设备是体外血液透析设备、血液滤过设备或血液(透析)滤过设备，其血液净化单元具有由半透膜分隔的第一隔室和第二隔室，其中所述第一隔室是体外血液循环回路的一部分，并且所述第二隔室是透析液系统的一部分，并且所述至少一个传感器设为用于测量在所述体外血液循环回路中和/或在所述透析液系统中的物质浓度或与物质浓度相关的变量，并且表征所述血液净化单元的净化性能的参数是清除率k和/或透析率d和/或透析治疗的透析参数k0a，
2.根据权利要求1所述的用于监控血液净化的方法，
3.根据权利要求1或2所述的用于监控血液净化的方法，
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于监控血液净化的方法，
5.根据权利要求1至3中任一项所述的用于监控血液净化的方法，
6.根据权利要求1至3中任一项所述的用于监控血液净化的方法，
7.根据权利要求1至3中任一项所述的用于监控血液净化的方法，
8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于监控血液净化的方法，
9.根据权利要求1至8中任一项所述的用于监控血液净化的方法，
10.根据权利要求4至9中任一项所述的用于监控血液净化的方法，
11.一种与体外血液净化设备一起使用的用于监控血液净化的设备，所述体外血液净化设备构成为，使得借助于血液净化单元(1)在体外血液循环回路(9)中以预设的治疗参数执行血液净化，其中所述用于监控血液净化的设备具有：至少一个传感器(31，32，33，34)，用于在血液净化期间测量物质浓度或与物质浓度相关的变量；和计算和/或评估单元(25)，所述计算和/或评估单元配置成，使得基于借助所述至少一个传感器测量的物质浓度或与物质浓度相关的变量，确定在借助预设的治疗参数的血液净化期间的表征所述血液净化单元的净化能力的参数，其中所述体外血液净化设备具有体外血液透析设备、血液滤过设备或血液(透析)滤过设备，其血液净化单元(3)具有由半透膜分隔的第一隔室(3)和第二隔室(4)，其中所述第一隔室是体外血液循环回路的一部分，并且所述第二隔室是透析液系统的一部分，并且所述至少一个传感器(31，32，33，34)设为用于测量在所述体外血液循环回路中和/或在所述透析液系统中的物质浓度或与物质浓度相关的变量，并且表征所述血液净化单元(1)的净化能力的参数是清除率(k)和/或透析率(d)和/或透析治疗的透析参数(k0a)，
12.根据权利要求11所述的用于监控血液净化的设备，
13.根据权利要求11或12所述的用于监控血液净化的设备，
14.一种体外血液净化设备，所述体外血液净化设备构成为，使得借助于血液净化单元(3)在体外血液循环回路(9)中以预设的治疗参数(k)执行血液净化，
15.根据权利要求11至14中任一项所述的体外血液净化设备，
16.根据权利要求11至14中任一项所述的体外血液净化设备，
17.根据权利要求11至14中任一项所述的体外血液净化设备，
18.根据权利要求11至17中任一项所述的体外血液净化设备，
19.一种血液净化系统，所述血液净化系统包括至少两个血液净化设备(a，b)，所述血液净化设备分别构成为，在体外血液循环回路(9)中借助于血液净化单元(1)以预设的治疗参数(qb)执行血液净化，其中所述血液净化设备(a，b)分别具有数据接口(47)，并且所述血液净化系统包括数据处理系统(c)，所述至少两个血液净化设备(a，b)与所述数据处理系统共同作用，使得经由所述数据接口(47)一方面在所述至少两个血液净化设备之间和/或另一方面在所述血液净化设备中的至少一个血液净化设备和所述数据处理系统之间交换数据，其中
