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用于在肾脏替代治疗中早期预测Kt/V参数的方法和设备

阅读:8发布:2020-05-15

专利汇可以提供用于在肾脏替代治疗中早期预测Kt/V参数的方法和设备专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种用于在 肾脏替代 治疗 期间确定或预测在所述肾脏替代治疗结束时将获得的充分性参数的方法,其中所述肾脏替代治疗由机器提供,所述机器具有体外血液系统,该系统以预设的血液流速 泵 送患者血液经过 透析 器 的血液腔,该 透析器 被半渗透膜分为血液腔和 透析液 腔,以及其中透析液以预设的流速流动经过所述机器的透析液系统并且在流动经过所述透析器的透析液腔之后从患者收集废弃产物,以及其中设备能够连续地测量任一肾脏替代治疗相关的废弃产物以与所述肾脏替代治疗机器提供的数据一起传送充分性参数,其中所述设备与所述肾脏替代治疗机器的透析液系统耦合,以及其中将在肾脏替代治疗结束时以目标充分性参数结束的充分性参数的优选线性指 导线 的斜率与所传送的充分性参数的斜率进行比较,并且如果两者的斜率等于接下来传送的充分性参数,则执行线性化以确定或预测在肾脏替代治疗结束时的充分性参数。,下面是用于在肾脏替代治疗中早期预测Kt/V参数的方法和设备专利的具体信息内容。

1.一种用于在肾脏替代治疗期间确定或预测在所述肾脏替代治疗结束时将获得的透析充分性参数的肾脏替代治疗机器,
其中所述肾脏替代治疗由所述肾脏替代治疗机器提供,所述肾脏替代治疗机器具有体外血液系统,该系统以预设的血液流速送患者血液经过透析器的血液腔,该透析器被半渗透膜分为血液腔和透析液腔,以及
其中透析液以预设的流速流动经过所述肾脏替代治疗机器的透析液系统并且在流动经过所述透析器的透析液腔之后从患者血液收集废弃产物,以及
其中设备被包含在所述肾脏替代治疗机器中并且能够连续地测量任一肾脏替代治疗相关的废弃产物以与由所述肾脏替代治疗机器提供的数据一起传送透析充分性参数,其中所述设备与所述肾脏替代治疗机器的透析液流系统耦合,以及
其中将在肾脏替代治疗结束时以目标透析充分性参数结束的透析充分性参数的线性指导线的斜率与所传送的透析充分性参数的斜率进行比较,并且如果两者的斜率等于接下来传送的透析充分性参数的斜率,则由所述肾脏替代治疗机器执行线性化以确定或预测在肾脏替代治疗结束时的透析充分性参数,
其中用户能够设定在肾脏替代治疗结束时计划的透析充分性参数,以及
其中实施一种报警或警告系统以使用户获知将没有获得在所述肾脏替代治疗结束时计划的透析充分性参数。
2.根据权利要求1所述的肾脏替代治疗机器,其中所述肾脏替代治疗能够是双针血液透析、单针血液透析、单针交叉血液透析、后稀释血液透析过滤、前稀释血液透析过滤、前后稀释血液透析过滤、后稀释血液过滤、前稀释血液过滤、前后稀释血液过滤、或顺序血液透析。
3.根据权利要求1所述的肾脏替代治疗机器,其中所述透析充分性参数是任一肾脏替代治疗的透析液上存在的任一废弃产物的Kt/V、单池Kt/V或平衡的Kt/V。
4.根据权利要求1所述的肾脏替代治疗机器,其中所述透析充分性参数是任一肾脏替代治疗的透析液上存在的任一废弃产物的减少比、任一肾脏替代治疗的透析液上存在的任一废弃产物的单池减少比、或者任一肾脏替代治疗的透析液上存在的任一废弃产物的平衡的减少比。
5.根据权利要求1所述的肾脏替代治疗机器,其中所述设备是紫外传感器
6.根据权利要求1所述的肾脏替代治疗机器,其中在所述肾脏替代治疗机器的用户界面上显示透析充分性参数指导线。
7.根据权利要求6所述的肾脏替代治疗机器,其中由所述指导线表示的所述透析充分性参数是任一肾脏替代治疗的透析液上存在的任一废弃产物的Kt/V、单池Kt/V或平衡的Kt/V。
8.根据权利要求6所述的肾脏替代治疗机器,其中由所述指导线表示的所述透析充分性参数是任一肾脏替代治疗的透析液上存在的任一废弃产物的减少比、任一肾脏替代治疗的透析液上存在的任一废弃产物的单池减少比、或者任一肾脏替代治疗的透析液上存在的任一废弃产物的平衡的减少比。
9.根据权利要求1所述的肾脏替代治疗机器,其中透析充分性参数的预测是通过基于由所述肾脏替代治疗机器和能够连续地测量任一肾脏替代治疗废弃产物的所述设备所提供的数据来建立预测模型而完成的。
10.根据权利要求9所述的肾脏替代治疗机器,其中通过使用至少一种以下参数来完成所述预测模型:
a. 肾脏替代治疗机器相关的参数:
-所获得的Kt/V, spKt/V, eKt/V, URR, spURR或eURR值;
-报警和/或警告;
-动脉注射;
-动脉注射容积和流量;
-机器的动脉传感器上的动脉压力;
-在用袋装替代液进行血液透析过滤的情况中的袋重;
-平衡腔超滤移除;
-血液流量和/或血泵转数;
-血红细胞压积
-血饱和度
-透析器入口处的血压;
-血液温度
-浓缩物泵转数;
-透析液组分;
-透析液电导率;
-机器的透析液流状态:旁路或治疗;
-透析液流量和/或透析液泵转数;
-透析液温度;
-透析器的跨膜压力;
-肝素注射事件和注射肝素量;
-肝素率;
-肝素注射器类型;
-超滤容积;
-超滤率;
-使用的透析浓缩物;
-关于用过的透析液的紫外吸收率;
-顺序透析周期:持续时间,超滤容积和时间戳;
-由与透析液流系统耦合的UV分光光度计所记录的信号
-血液透析过滤(HDF)中的替代液注射;
-HDF中的替代液容积;
-HDF中的替代液速率;
-替代液组分;
-替代泵转数;
-治疗时间;
-HDF类型:前稀释,后稀释,或前后稀释;
-机器的静脉压力传感器上的静脉压力;
其中上面列出的任一参数可以与其时间戳关联地使用或不与其时间戳关联地使用,在事件比如例如报警的情况下,当事件发生时的治疗时间能够在预测模型中被记录和使用,在定量变量的情况下,当变量达到某一值时的治疗时间能够在预测模型中被记录和使用,并且上面列出的参数的任一组合能够被用在预测模型上,使用任一上面列出的参数作为操作数的任一数学操作能够传送新的可以用在预测模型上的参数;
b. 患者相关的参数:
-通路再循环;
-年龄;
-治疗期间的血压;
-透析前的血液尿素浓度;
-透析后的血液尿素浓度;
-夹杂症;
-病历数据;
-第一血液透析的日期;
-每周透析;
-透析器表面;
-透析器类型:高通量或低通量;
-干重;
-种族本源;
-肾小球过滤率;
-血液病;
-身高;
-肾病;
-预期寿命;
-肾替代治疗的模式;
-患者的病历;
-患者的心理状态;
-残余利尿;
-性别;
-血管通路的稳定性
-慢性透析的时间;
-血管通路的类型;
-治疗开始时的紫外吸收率;
-治疗结束时的紫外吸收率;
-透析后的重量;
-透析前的重量;
其中上面列出的参数的任一组合可以被用在预测模型上,且其中使用任一上面列出的参数作为操作数的任一数学操作能够传送新的可以用在预测模型上的参数。
11.根据权利要求1所述的肾脏替代治疗机器,其中所述肾脏替代治疗的一个或多个参数依赖于预测结果进行人工或自动调整。
12.根据权利要求11所述的肾脏替代治疗机器,其中被调整的参数是血液流量、透析液流量和/或治疗时间。
13.根据权利要求1所述的肾脏替代治疗机器,其中实施图形系统结合报警或警告系统以使用户获知将没有获得在所述肾脏替代治疗结束时计划的透析充分性参数。
14.根据权利要求1所述的肾脏替代治疗机器,其中通过实施的软件将肾脏替代治疗机器相关的参数和患者相关的参数发送到中心服务器,所述中心服务器是与因特网、广域网或局域网连接的计算机。
15.根据权利要求14所述的肾脏替代治疗机器,其中在任一肾脏替代治疗之前,所述肾脏替代治疗机器通过实施的软件发送请求到中心服务器并且得到更新的预测模型,其中所述中心服务器是与因特网、广域网或局域网连接的计算机,并且其中所述更新的预测模型将被用在后面的治疗上以预测所述透析充分性参数。
16.根据权利要求1所述的肾脏替代治疗机器,具有使用作为参考或期望值的目标Kt/V、作为控制变量的预测Kt/V、以及作为致动机器的对影响Kt/V值的参数具有影响的变量的控制系统(14),其中所述控制系统允许对每个患者的治疗进行个性化调整。
17.根据权利要求16所述的肾脏替代治疗机器,具有控制系统(14),其中所述影响Kt/V值的参数是血液流量、透析液流量、替代流量和/或治疗时间;并且其中致动变量是血液、透析液和/或替代泵的转数、和/或治疗时间的软件控制。

说明书全文

用于在肾脏替代治疗中早期预测Kt/V参数的方法和设备

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于在肾脏替代治疗中早期预测Kt/V参数的方法和设备。

背景技术

[0002] 当人们考虑患者成效时,透析充分性是得到且已得到较多关注的主题。为了估计透析充分性,人们需要在透析剂量和患者成效之间建立关系的参数。最为人们所接受的用于估计所传送透析量或剂量的参数是Kt/V,其中K是有效的尿素清除率(clearance),t是治疗时间,并且V是与全身量(total body water)匹配的尿素分布容积。
[0003] 在分析了大患者群之后,NCDS(全国透析研究协作组织,National Cooperative Dialysis Study)和HEMO研究发现,终末期肾病(ESRD)的发病率和死亡率与Kt/V值或透析剂量强烈相关。从这些研究获得的数据产生关于血液透析治疗的指导线(guideline),这些指导线要求针对非糖尿病患者的Kt/V=1.2和针对糖尿病患者的Kt/V=1.4的最小剂量(DOQI指导线)。值得指出的是,发病率下降不仅改善患者健康,而且因患者需要较少护理而显著减少医疗费用
[0004] 因此,容易理解对可靠且成本低的用于监测Kt/V并再则(by extension)控制透析充分性和发病率的方法的需要。
[0005] 在Kt/V计算中,主要问题是伴随多室尿素动学的K和V估计。可以通过生物阻抗、人体测量或应用尿素动力学模型(UKM)来估计V,所有这些方法都具有某一程度的误差。迄今,可以通过测量治疗前后的尿素血液浓度或者通过监测透析液侧的入口和出口电导率变化来估计K。
[0006] 血液样本方法是参考方法。在取得血液样本并应用UKM或Daugirdas公式之后,估计单池Kt/V(spKt/V),进一步地,应当使用Daugirdas第二代公式来得到平衡的Kt/V(eKt/V),这说明了由尿素动力学不是遵循单池模型而是遵循多室模型的事实所导致的尿素反弹。该方法具有两个主要问题:不可能在治疗结束之前获知该治疗是否充分,因此不可能执行任何动作来改善该状况;不易于应用方法:取样时间对得到精确值是非常重要的,并且医疗人员必须把样品送到实验室、等待结果并且借助于计算机来计算Kt/V值。这些事实导致在最好情况下按月的Kt/V测量,这意味着在最坏情形下患者可能欠透析一整月。
[0007] 电导率方法是基于以下观察:钠清除率几乎等于尿素清除率,以及透析液电导率和透析液钠浓度之间的关系在感兴趣的温度范围上可以被视为线性。因此,可以通过测量经过透析器中的膜的钠扩散传输来得到尿素清除率。
[0008] 重要的是引入透析率(Dialysance)的概念,因为它与清除率略有不同:
[0009] 清除率被定义为传输速率与浓度乘以流量之间的比率,并且其适用于扩散的物质是在血液侧而非在透析液上(这是对尿素的情况)时。
[0010] 透析率被定义为传输速率与浓度梯度乘以流量之间的比率,并且其适用于扩散的物质是在透析器两侧时。当人们应用电导率方法来测量尿素清除率时,人们实际上测量钠透析率(Depner T, Garred L. Solute transport mechanisms in dialysis. Hörl W, Koch K, Lindsay R, Ronco C, Winchester JF, 编者. Replacement of renal function by dialysis,第5期,Kluwer学术出版社,2004:73-91)。
[0011] 在基于电导率的清除率测量期间,产生不同于血液入口电导率的透析液入口电导率,这导致由于生成的梯度而使钠从血液到透析液或从透析液到血液的的净转移。目前存在产业中应用的几种方法:
[0012] 在第一种方法中执行单步电导率分布图(profile);在第二种方法中执行两步电导率分布图;以及在第三个方法中使用电导率峰值的积分。(Polaschegg HD, Levin NW. Hemodialysis machines and monitor. Hörl W, Koch K, Lindsay R, Ronco C, Winchester JF, 编者. Replacement of renal function by dialysis,第5期,Kluwer学术出版社,2004:414-418)。这种方法的主要优点是:因为其只需要在透析器下游的额外电导率/温度传感器,所以其相对容易实施且成本低。其在治疗期间提供Kt/V测量,以允许医疗人员在治疗不是按照它应当的那样进行的情况下作出反应并执行一些动作。然而,基于电导率的方法也具有一些局限:它们可能在测量期间把一些钠负荷诱导到患者中;它们对获得其他感兴趣的参数(像nPCR或TRU)是没有用的。迄今由产业提供的最大测量频率是约20分钟,这意味着在最坏情形下患者可能欠透析20分钟。并且尽管存在对其声称的一些刊物,但是迄今电导率法没有足够可靠地应用于血液过滤或血液透析过滤治疗。
[0013] 另一种用于估计血液透析充分性的方法是通过直接测量流出的透析液中的废弃产物(尿素)浓度,这种方法假定在透析液侧的尿素浓度随时间的演进与在血液中的尿素浓度随时间的演进成比例,因此在将自然对数应用于随时间登记的浓度值之后获得的线的斜率在如下两侧将是相同的:透析液侧和血液侧。并且根据定义,这样的斜率为K/V,其乘以治疗时间产生Kt/V值。
[0014] 存在可用于在线测量流出的透析液中的废弃产物浓度的两种不同方法:尿素传感器和紫外(UV)分光光度法。
[0015] 尿素传感器的局限是众所周知的。由Fridolin I.等人(I. Fridolin, M. Magnusson, L.-G. Lindberg. On-line monitoring of solutes in dialysate using absorption of ultraviolet radiation: Technique description. The International Journal of Artificial Organs. Vol. 25, no. 8, 2002, pp. 748-761)以及Uhlin F. (Uhlin F. Haemodialysis treatment monitored online by ultra violet absorbance.0
Linköping University Medical Dissertations n 962. Department of Medicine and Care Division of Nursing Science & Department of Biomedical Engineering. 2006.)进行的近期工作已表明紫外分光光度法是一种可靠且成本可承受的用于监测流出的透析液中的废弃产物的方法。另外,欧洲专利EP1083948B1描述了一种与透析机的透析液流系统耦合的传感器,其实际上是一种测量用过的透析液中的UV吸收产物的UV吸收率的UV分光光度计。
[0016] 使用任一种在线测量方法,可以获知在任一治疗时间时传送的Kt/V,但是不能足够精确地预测在透析时期(session)结束时将向患者传送多少Kt/V。这样的信息对于外科医生将有重大价值以便调整治疗参数以及改善透析效率。
[0017] 由于尿素动力学模型的多室性质,由单位时间所传送的Kt/V在治疗期间不是恒定的。在透析治疗期间,我们可能谈到两个清除率:一个在透析液和细胞外室之间,而另一个在细胞内室和细胞外室之间,其中后者小于前者。在透析治疗的第一阶段,细胞外室被迅速清除,再进一步地,由于透析器清除率受限于各室之间的清除率,所以血液中的废弃产物的浓度下降变慢,换句话说,细胞外室从细胞内室对废弃产物的摄取小于透析器血液清除能力。从数学的观点来看,可以注意到如下事实:K/V比率下降,因而单位时间的Kt/V也随着透析进行而下降。
[0018] 已经描述了依靠电导率测量清除率的方法的缺点,此外,它沿整个透析治疗使Kt/V线性化并且由于低测量频率和V的近似而引入预测误差。
[0019] 当依靠由任一传感器或测量设备(其能够连续地测量用过的透析液上的任一废弃产物)传送的数据来测量Kt/V时,高测量频率和丰富数据允许对最终Kt/V值作出精确的预测。

发明内容

[0020] 本发明的问题是提供一种可靠的用于确定或预测最终Kt/V值的方法和设备。这个问题通过具有权利要求1中描述的特征的方法来解决。而且,这个问题通过具有权利要求15中描述的特征的设备来解决。本发明的优选实施例在权利要求2-14以及权利要求16-20中描述。
[0021] 该发明的使用的进一步目标、优点、特点及可能性源自本发明的实施例的后续描述。因此,其自身的或以任意有意义的组合的每个描述或描绘的特征都形成本发明的主题,甚至与其在权利要求中的概述或其对其他权利要求的参考无关。附图说明
[0022] 其示出:
[0023] 图1描绘了加上略微修改以安装(host)与透析液回路耦合的传感器的常规透析机的一部分,
[0024] 图2是具有spKt/V指导线的图,
[0025] 图3是具有eKt/V指导线的图,以及
[0026] 图4是警告系统的一种可能的图形实施方式,该警告系统通知用户在透析治疗结束时是否将获得预设的目标Kt/V,
[0027] 图5描绘了用于对评价透析治疗充分性的参数预测模型进行维护和更新的客户端服务器功能的框图
[0028] 图6描绘了能够针对每个患者的特殊性来调整Kt/V预测的自学习软件系统的一个可能的实施例。

具体实施方式

[0029] 现在借助于数学推导来描述本发明。
[0030] 图1示出了加上略微修改以安装与透析液回路耦合的传感器的常规透析机的透析回路图。来自患者的血液被取出到体外回路中,其经过管32流到透析器的血液腔30中并经过管31返回到患者。血液回路的流速由血33控制。透析液由几种浓缩物和水制成,因此图1中公开的机器包括水入口12、两个浓缩物入口16和18、以及两个浓缩物泵17和19。水流与浓缩物流一起定义透析液的最终属性。导管20把透析液带到透析器的透析液腔29,该透析液腔与血液腔30通过半渗透膜隔开。
[0031] 由泵21将透析液泵送到透析器中。第二泵34吸入透析液和从血液中移除的任一超滤液。旁路线35布置在泵21和泵34之间。几个26、27和28被布置为控制透析液流量。导管36将用过的透析液导至测量其光吸收率的UV传感器37,所述UV传感器37通过接口与处理所测量数据的计算机14连接,数据处理的结果由设备15显示和/或打印,设备15通过接口与计算机14连接。在由UV传感器37对用过的透析液测量之后,导管36将其导至排出系统13。虚线22、24和25表示所公开的用于血液透析过滤治疗的装置的改动。
替代液来自替代液源11,流动经过线22并由泵23泵送到患者的血线(blood line)中。在后稀释血液透析过滤的情况下,导管24将替代液导至体外血液系统的静脉线;在前稀释血液透析过滤的情况下,导管25将替代液导至体外血液系统的动脉线;以及在前后稀释血液透析过滤的情况下,导管24和导管25两者均被使用。计算机14依靠适当的接口来控制图上示出的所有元件,为了简单起见没有绘制所述接口。计算机14收集关于透析机的其他参数的信息,像例如血液流量、透析液流量和/或治疗时间,这些参数与所测量的数据一起被处理,结果调节Kt/V测量功能以评估偏差。
[0032] UV传感器37可以被尿素传感器替代,在这种情况下将测量用过的透析液中的尿素浓度而不是光吸收率。所公开的透析机提供有几种其他常规的装置。这些其他装置没有被公开,因为它们跟本发明的操作无关。
[0033] 1. - Kt/V指导线
[0034] 在治疗开始时,目标或规定的Kt/V以及治疗时间两者用来算出线性Kt/V指导线,所述指导线的斜率将对照在任一治疗时间时传送的Kt/V的斜率进行比较。
[0035] 任何线性函数遵循以下形式:
[0036] 。
[0037] 然后可以写为:
[0038] 。
[0039] 假设Kt/V在治疗开始时必须等于0并且在治疗结束时等于我们的目标或规定的Kt/V,斜率“a”和截距“b”可以被计算如下:
[0040] 。
[0041] 特殊情况: spKt/V和eKt/V
[0042] 假设尿素分布在体内的单池容积中,尿素生成率和超滤在该时期期间可忽略并且Kt/V比率在透析期间保持恒定,则Kt/V参数可以被表达如下:
[0043] 。
[0044] 然而,人体具有不止一个室。在治疗期间生成尿素并且透析超滤率是显著的。为了考虑这些因素,这些指导线推荐使用以下Daugirdas第二代公式:
[0045]
[0046] 或者把等式1应用在等式2上:
[0047]
[0048] 按照单池Kt/V或spKt/V来表达最初“原始”Kt/V值,
[0049] 其中:
[0050] K/V是从拟合程序产生的因子;
[0051] t是以治疗时间(以分钟计);
[0052] T是治疗时间(以小时计);
[0053] UF是废弃物中的超滤;
[0054] W是干重(以千克计)。
[0055] 即使spKt/V参数被接受作为可靠的透析质量指示符,但已表明尿素反弹效应导致对尿素移除的显著高估。可以使用以下Schneditz-Daugirdas公式按照平衡的Kt/V或eKt/V来表达Kt/V值,说明所述效果:
[0056]
[0057] 其中T是治疗时间(以小时计)。
[0058] spKt/V指导线
[0059] 为构建Kt/V指导线而描述的程序也适用于构建spKt/V指导线。先前条件是:
[0060] -在治疗开始时,spKt/V是0,
[0061] -在治疗结束时,spKt/V必须是目标spKt/V。
[0062] 因而,
[0063] 。
[0064] 一旦因子a和b被计算,可以针对每个时间t计算spKt/V。
[0065] 在图2上,可以看到spKt/V指导线与表示所传送Kt/V的线一起的绘图。
[0066] eKt/V指导线
[0067] 两个线性因子a和b的计算由于对eKt/V等式(4)的数学约束而有点不同,意味着eKt/V指导线没有越过坐标原点而是在t约为36分钟时越过X轴。为了算出指导线,考虑如下条件:
[0068] -根据eKt/V计算,当t为36分钟时,eKt/V为0.03;
[0069] -在治疗结束时,eKt/V必须为目标Kt/V。
[0070] 因而,
[0071]。
[0072] 一旦因子a和b被计算,可以针对每个时间t算出应有(should)的Kt/V。
[0073] 根据先前等式,当时间t低于36时,eKt/V值可以是负的,负的Kt/V值是不可能的,因此该指导线遵循X轴,直到eKt/V变为正的(其在治疗时间的约36分钟时)为止,并且然后根据先前计算的线斜率或因子而不断增加。
[0074] 在图3上,可以看到eKt/V指导线与表示所传送Kt/V的线一起的绘图。
[0075] 2. -通过分析所传送Kt/V进行spKt/V和/或eKt/V预测
[0076] 如上面描述的,配有能够连续地测量任一透析相关的废弃产物的设备的透析机,可以测量并显示在每个治疗时间时所获得的Kt/V值。因此,可以用在每个治疗时间时最后传送的Kt/V数据来近似具有斜率“a”和截距“b”的线,并且通过外推所述线来算出在透析治疗结束时预期或预测的Kt/V。
[0077] 只要在整个透析程序期间Kt/V传送不恒定——在治疗开始时较高而在结束时较低,最后Kt/V数据的斜率也将在开始时较高而在结束时较低,另一方面,Kt/V指导线的斜率在整个治疗期间是恒定的(见上文)。在每个治疗时间时,把所传送Kt/V的斜率与Kt/V指导线的斜率进行比较。如果前者等于或低于后者,则对所传送Kt/V线的外推给出在治疗结束时Kt/V值的良好预测。
[0078] 另外,可以实施警告和/或报警系统,该系统告诉用户是否将达到最终预设的目标Kt/V:如果所传送Kt/V的斜率变得低于Kt/V指导线的斜率,则这意味着两条Kt/V线在某一时间点相交。如果所述时间点位于计划的透析时间结束之前,则将没有达到目标Kt/V。
[0079] 上面描述的警告系统的数学推导如下:
[0080] 假设所传送Kt/V线具有斜率“a”和截距“b”并且Kt/V指导线具有斜率“c”和截距“d”:
[0081]
[0082] 如果“a
[0083] 。
[0084] t是两条线相交的时间点,如果所述时间点位于透析治疗结束之前,则将没有达到目标Kt/V。
[0085] 图4描绘了上面描述的警告和/或报警系统的一种可能的图形实现方式,其中不同的Kt/V值被以书写和图形形式显示:
[0086] -由医师规定的Kt/V或目标Kt/V由水平细实线描绘,
[0087] -虚线描绘spKt/V指导线,
[0088] -粗实线描绘在治疗的前90分钟期间传送的Kt/V或实际Kt/V,
[0089] -实际Kt/V字段显示在目前的治疗时间时已经传送的Kt/V,
[0090] -粗虚线将传送的Kt/V线外推到治疗结束,它给出如果目前的透析条件保持恒定则在治疗结束时预期的Kt/V的视觉观念,
[0091] -预测字段显示如果目前的透析条件保持恒定则在治疗结束时预期的Kt/V。
[0092] 图4示出了在将没有达到规定的Kt/V且因此将启用警告系统的状况。
[0093] 3. - 通过使用统计模型进行spKt/V和/或eKt/V预测
[0094] 在另一个可能的实施例中,当传送的Kt/V线的斜率大于Kt/V指导线的斜率且因此线外推方法不适用时,基于对患者数据的统计分析的预测模型传送自从治疗开始的预测值。
[0095] 为构建所述预测模型所需的数据被存储在中心数据库中。每次出现新数据时,模型被重新计算、分别更新。中央数据库被填充的方式取决于透析机中的集成网络接口的存在。如果网络接口不存在,则治疗数据必须被从机器手动下载并且存储到数据库。如果网络接口存在,则当治疗结束时,实施的软件功能发送数据到与数据库连接的网络服务。所述数据转移触发模型重新计算。在开始治疗之前,透析机向网络服务请求最后更新的模型,更新的模型被发送回到透析机并且将被应用于接下来的治疗。网络服务可以是LAN服务(局域网)、WAN服务(广域网)或甚至web服务。
[0096] 也可以在数据库中存储许多模型。所述模型可以针对不同的透析患者群体,并且因此可以传送更好的预测。在这些情况下,机器把定义的患者数据转移到网络服务。网络服务发回(serve back)最适合被治疗患者的模型:例如基于患者性别、年龄、种族本源等的模型。
[0097] 图5描绘了其中公开这种功能的框图。1. 透析机向网络服务请求更新的模型。2. 网络服务向数据库请求更新的模型并把它发回给透析机。3. 透析机发送新的治疗数据到网络服务。4. 网络服务把治疗数据交给数据库,该数据库存储该数据;数据库与计算算法交互以重新计算模型;新的模型被存储在数据库中,并因此可用于透析机的进一步请求。
[0098] 统计模型可以包括以下参数的任一组合:
[0099] a. 透析机相关的参数:
[0100] -所获得的Kt/V, spKt/V, eKt/V, URR, spURR或eURR值;
[0101] -报警和/或警告;
[0102] -动脉注射(bolus);
[0103] -动脉注射容积和流量;
[0104] -机器的动脉压力传感器上的动脉压力;
[0105] -在用袋装替代液进行血液透析过滤的情况中的袋重;
[0106] -平衡腔超滤移除;
[0107] -血液流量和/或血泵转数;
[0108] -血红细胞压积
[0109] -血饱和度
[0110] -透析器入口处的血压;
[0111] -血液温度;
[0112] -浓缩物泵转数;
[0113] -透析液组分;
[0114] -透析液电导率;
[0115] -机器的透析液流状态:旁路或治疗;
[0116] -透析液流量和/或透析液泵转数;
[0117] -透析液温度;
[0118] -透析器的跨膜压力;
[0119] -肝素注射事件和注射肝素量;
[0120] -肝素率;
[0121] -肝素注射器类型;
[0122] -超滤容积;
[0123] -超滤率;
[0124] -使用的透析浓缩物;
[0125] -关于用过的透析液的紫外吸收率;
[0126] -顺序透析周期:持续时间,超滤容积和时间戳;
[0127] -由与透析液流系统耦合的UV分光光度计所记录的信号
[0128] -血液透析过滤(HDF)中的替代液注射;
[0129] -HDF中的替代液容积;
[0130] -HDF中的替代液速率;
[0131] -替代液组分;
[0132] -替代泵转数;
[0133] -治疗时间;
[0134] -HDF类型:前稀释,后稀释,或前后稀释;
[0135] -机器的静脉压力传感器上的静脉压力。
[0136] 上面列出的任一参数可以与其时间戳关联地使用或不与其时间戳关联地使用。在事件(比如例如报警)的情况下,当事件发生时的治疗时间可以在预测模型中被记录和使用。在定量变量的情况下,当变量达到某一值时的治疗时间可以在预测模型中被记录和使用。
[0137] 上面列出的参数的任一组合可以被用在预测模型上。
[0138] 使用任一上面列出的参数作为操作数的任一数学操作可以传送新的可以用在预测模型上的参数。
[0139] b. 患者相关的参数:
[0140] -通路再循环;
[0141] -年龄;
[0142] -治疗期间的血压;
[0143] -透析前的血液尿素浓度;
[0144] -透析后的血液尿素浓度;
[0145] -夹杂症;
[0146] -病历数据;
[0147] -第一血液透析的日期;
[0148] -每周透析;
[0149] -透析器表面;
[0150] -透析器类型:高通量或低通量;
[0151] -干重;
[0152] -种族本源;
[0153] -肾小球过滤率;
[0154] -血液病;
[0155] -身高;
[0156] -肾病;
[0157] -预期寿命;
[0158] -肾替代治疗的模式;
[0159] -患者的病历;
[0160] -患者的心理状态;
[0161] -残余利尿;
[0162] -性别;
[0163] -血管通路的稳定性
[0164] -慢性透析的时间;
[0165] -血管通路的类型;
[0166] -治疗开始时的紫外吸收率;
[0167] -治疗结束时的紫外吸收率;
[0168] -透析后的重量;
[0169] -透析前的重量。
[0170] 上面列出的参数的任一组合可以被用在预测模型上。
[0171] 使用任一上面列出的参数作为操作数的任一数学操作可以传送新的可以用在预测模型上的参数。
[0172] 预测模型可以是线性或非线性的,在我们优选的实施例中我们使用以下形式的线性模型:
[0173]
[0174] 其中,
[0175] - y是待估计的实际值;
[0176] - β1, β2, ..., βn是构成模型的经验因子;
[0177] - γ1, γ2, ..., γn是与估计的值相关的变量。在我们的情况中,任一上面列出的变量;
[0178] - ε为实际值与由β因子和γ变量所估计的值之间的残余误差。
[0179] 在以下等式中公开的我们的模型使用一些上面列出的参数来预测治疗结束时的紫外光吸收率:
[0180]
[0181] 其中,
[0182] - A(T)是治疗结束时的紫外吸收率;
[0183] - At1是第一UV吸收率测量;
[0184] - UF是所编程的超滤;
[0185] - G是开始治疗之前的患者体重;
[0186] - T是计划的治疗时间;
[0187] - BF是编程的血液流量;
[0188] - t1是第一吸收率测量的时间戳;
[0189] - ε是在实际值A(T)与估计的最终吸收率值之间的残余误差。
[0190] 获知最初和最终预测的吸收率值就允许通过任一以下手段来计算预测的Kt/V值:
[0191] - 依靠以下等式来使用最初和最终吸收率值:
[0192]
[0193] - 给定最初和最终吸收率值,可以生成与尿素动力学匹配的衰减指数曲线。不同的拟合程序可以被应用于该指数曲线以获得Kt/V值:像例如将曲线加上线性拟合的对数线性化;像比如例如Levenberg-Marquardt算法的非线性拟合算法等。任一程序可以被应用于整个曲线;或者为了增加精确度,曲线可以被分为子集,对所述子集应用拟合程序,在这种情况下最终Kt/V将是每个基于子集的Kt/V的相加。
[0194] 代替估计最终吸收率值,也可以直接预测最终Kt/V值、或者来自紫外传感器的最终原始信号,其可以用来计算最终吸收率以及再则计算最终Kt/V值。
[0195] 4. - 通过统计模型结合对所传送Kt/V的分析来进行spKt/V和/或eKt/V预测[0196] 也可以将上面描述的统计模型与已经传送的Kt/V的分析相结合。这种方法通过使用实际治疗数据来调节最初统计模型,提高预测的精确度。该结合算法可以是基于在第3章节中列出的任一变量。在我们的优选实施例中,我们使其基于所获得的治疗时间(等式
6)。该结合算法可以在任一级别进行:原始传感器信号,吸收率,或Kt/V。在我们的优选实施例中,最初估计被从原始传感器信号的分析中计算的因子加权。加权因子的效果取决于治疗时间并且随着治疗进行而增加。对该过程的详细描述如下:
[0197] A.-通过使用第3章节中描述的统计模型来估计最终吸收率值。估计的最终吸收率按照原始传感器信号表达;
[0198] B.-在透析治疗期间,原始传感器信号的恒定监测传送专基于实际治疗数据的、对治疗结束时的预期信号的估计;
[0199] C.-基于治疗和统计的两种估计被结合在最终预测中。每个分量在该最终预测中具有的权重取决于治疗时间。在时间0时,最终预测等于统计估计;而在治疗结束时,统计分量的贡献为0。以下等式描述如何结合这两个分量:
[0200]
[0201] 其中t是目前的治疗时间而T是总的治疗时间;
[0202] D.-最终预测按照吸收率表达,并且如先前章节中描述的,可以通过使用最初和最终吸收率值(等式5)或通过拟合衰减指数曲线,获得估计的最终Kt/V。
[0203] 5. - 依靠智能系统对Kt/V预测的个性化改善
[0204] 市场上的许多透析机提供了将患者相关的参数保存在以下合适媒体中的可能:磁盘,患者卡等。上面描述的统计模型可以存储在患者卡上,并且可以由智能算法调整以更好地适合给定患者。智能算法可以是基于传统的反馈逻辑、模糊逻辑或神经网络。
[0205] 我们的优选实施例包括(consist on)像先前章节中描述的预先存在的统计模型。在治疗开始时,机器寻找在患者卡上的患者调整的预测模型以估计最终吸收率值;如果所述调整的模型不可用,则将使用预先存在的或默认的模型。然后,将最初估计与透析结束时获得的实际值进行比较。如果在治疗期间没有记录异常状况,像例如透析器、通路再循环等;并且估计的值和获得的值之间的差异超过某一阈值,则触发以下动作:
[0206] A.-计算累计发生参数,所述累计发生参数评估在执行的治疗期间在估计的值和获得的值之间的差异;
[0207] B.-智能算法调整默认的预测模型或调节患者调整的模型;
[0208] C.-具有更新的经验参数即β1, β2, ..., β14的新模型被存储回到患者卡中并且将在接下来的治疗时可用。
[0209] 智能算法是一种经过反向传播进行监督训练的神经网络(NN)。NN输入是:累计发生参数和默认的统计模型中包括的变量。模型变量在NN内用B因子进行加权。在反向传播期间,估计的值和获得的值之间的差异通过调整β因子被最小化。这种调整通过发生因子来调制。图6公开了所描述神经网络的一种可能的解决方案。
[0210] 6. - 基于Kt/V预测对治疗参数的反馈控制
[0211] 只要在透析结束时的Kt/V的可靠预测是可用的,就可以在每个治疗时间时将预测的Kt/V和目标Kt/V值进行比较。可以实施反馈控制。所述控制将使用作为参考或者期望值的目标Kt/V、作为控制变量的预测Kt/V、以及作为致动变量的可能对最终Kt/V具有影响的任一机器参数。利用这样的系统,可以将每个治疗调整到根据医学处方必须传送到每个患者的透析剂量。
[0212] 影响Kt/V的主要参数是血液流量、透析液流量、在血液透析过滤的情况中的替代液流量、以及治疗时间,因此对所列出参数具有影响的任一变量或变量组合都适合于成为致动变量。在它们当中重要的是指出血液、透析液和替代泵的转数、以及基于机器定时器对治疗长度的软件控制。
[0213] 控制治疗参数以获得目标Kt/V具有以下明显的优点:
[0214] -避免使患者欠透析;
[0215] -优化透析液以及因此浓缩物的消耗;
[0216] -优化患者与机器连接的时间。
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