ES2293697T5 - Dispositivo para calcular la eficiencia de diálisis - Google Patents

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Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo para calcular la eficiencia de diálisis
Campo de la invención 5
La presente invención se refiere a un dispositivo para calcular la eficiencia de diálisis. Más específicamente, la invención se refiere a un dispositivo para obtener una concentración inicial de urea y/u otros solutos presentes en la sangre para un cálculo adicional de parámetros de diálisis.
10
La presente invención está prevista para usarse durante un tratamiento de diálisis, tal como hemodiálisis, hemodiafiltración o hemofiltración. También puede usarse para tratamientos de diálisis peritoneal. Sin embargo, la invención no se limita a los modos de tratamiento mencionados anteriormente, sino que también puede usarse para otros fines médicos o no médicos.
15
Técnica anterior
Un método y un dispositivo para calcular la eficiencia de diálisis se dan a conocer en la solicitud de patente sueca n.º 9702074-7 presentada el 2 de junio de 1997, solicitante Gambro AB. En dicha solicitud de patente se calcula una eficiencia relativa en todo el cuerpo. El cálculo usa una curva de concentración de urea extraída obtenida por un 20 monitor de urea durante el tratamiento de diálisis. El monitor de urea mide la concentración de urea en el fluido efluente procedente del dializador, emitido normalmente hacia el desagüe. El resultado obtenido por el monitor de urea es un valor de la masa de urea extraída mrem así como la curva de concentración de urea extraída, a partir de la cual puede calcularse la masa total de urea acumulada m0 en el cuerpo, la dosis de diálisis en todo el cuerpo Kt/V, el índice de extracción de soluto SRI, etc. 25
Según dicha solicitud de patente es necesario obtener un valor de la concentración inicial de urea en la sangre para poder caracterizar completamente el tratamiento de diálisis. Otro enfoque, también descrito, es obtener un valor del volumen total de agua en el cuerpo V del paciente, a partir del cual puede calcularse la concentración de urea en la sangre del paciente. 30
En dicha solicitud de patente se proporcionan varios enfoques diferentes para obtener dicha concentración inicial de urea, como una muestra de sangre o una disolución de diálisis equilibrada antes del comienzo del tratamiento. Estos métodos son más o menos problemáticos y hay un deseo de eliminar la intervención manual. Además se requiere tomar muestras de sangre antes del inicio del tratamiento de diálisis. Tan pronto como el tratamiento comienza, la 35 concentración inicial de urea en sangre se diluye debido a la recirculación cardiopulmonar y la recirculación de acceso. Por tanto debe tenerse cuidado de obtener la concentración inicial de urea antes de que se vea comprometida.
Sumario de invención 40
El objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo para obtener la concentración inicial de urea en la sangre antes del tratamiento de diálisis, para usarse en la invención según la solicitud de patente sueca n.º 9702074-7 para calcular parámetros esenciales de un paciente relacionados con la diálisis.
45
Específicamente es posible usar la masa total de urea en el cuerpo m0, obtenida según dicha solicitud de patente sueca n.º 9702074-7, y la concentración inicial de urea c0 en la sangre obtenida según la presente invención para calcular el volumen de distribución V de urea en el cuerpo. Se espera que este parámetro V sea constante desde el final de un tratamiento hasta el final del siguiente y pueda usarse como alternativa al peso corporal seco como parámetro para determinar la ultrafiltración requerida durante un tratamiento de diálisis. Además, el volumen de 50 distribución V puede ser un marcador a largo plazo del estado general del paciente.
Un método para determinar la dialisancia de un dializador usado durante un tratamiento de diálisis se da a conocer en el documento EP 658 352 presentado por Hospal AG. Según este método se genera una alteración en la disolución de diálisis nueva antes del dializador y se mide el efecto resultante en el dializado después del dializador. 55 Normalmente, la alteración se induce en la conductividad de la disolución de diálisis. El método proporciona la dialisancia iónica efectiva para el dializador y la conductividad efectiva de plasma.
En estudios clínicos, esta dialisancia iónica para un dializador medida según el documento EP 658 352 ha demostrado concordar bien con el aclaramiento efectivo de agua plasmática de ese dializador para urea (Ke), es 60 decir el aclaramiento de agua plasmática corregido con respecto a la recirculación, la recirculación pulmonar así como la recirculación de acceso.
La definición de aclaramiento implica que la tasa de extracción de masa de urea es igual al producto del aclaramiento efectivo de agua plasmática (Ke) y la concentración de agua plasmática (cpw) de urea en la sangre 65 sistémica que regresa del cuerpo. La diferencia entre el aclaramiento del dializador y el aclaramiento efectivo del
dializador es que para el aclaramiento del dializador el denominador debe ser la concentración de agua plasmática en la sangre que entra en el dializador, mientras que para el aclaramiento efectivo del dializador el denominador debe ser la concentración de agua plasmática en la sangre sistémica que regresa del cuerpo. Debido a la recirculación, esta concentración en la sangre que entra en el dializador difiere de la concentración en la sangre sistémica que regresa del cuerpo. 5
El monitor de urea mide la tasa de extracción de masa de urea como el producto del caudal de dializado (Qd) y la concentración de urea en el dializado usado (cd). Por tanto podemos equiparar las dos expresiones para tasa de extracción de masa de urea del agua plasmática y al dializado usado
10
En esta ecuación, Ke puede obtenerse mediante el método del documento EP 658 352 o un método similar, mientras que Qd y Cd se obtienen mediante el monitor de urea. Por tanto, cpw puede calcularse.
15
Sin embargo hay un efecto adicional que debe tenerse en cuenta. Debido a la resistencia interna en el cuerpo al transporte de urea, comienza a desarrollarse un gradiente de urea dentro del cuerpo desde el comienzo de un tratamiento de diálisis. Esto significa que las concentraciones de urea en partes diferentes del cuerpo difieren gradualmente cada vez más, y la concentración de urea en la sangre que regresa del cuerpo, usada en los cálculos anteriores, ya no es representativa de la concentración media de urea en el cuerpo. Por tanto, el cálculo anterior 20 puede usarse sólo antes o al inicio de un tratamiento, mientras la urea está distribuida uniformemente en el cuerpo, para hallar la concentración media de urea en el cuerpo.
El monitor de urea está programado para hallar el valor inicial para la urea de dializado cd0 interpolando hacia atrás a lo largo de la curva de concentración usando mediciones desde 20 hasta 5 minutos después del momento de inicio 25 de tratamiento, que se define como el momento en el que la concentración de urea de dializado medida cd se encuentra permanentemente por encima de un valor predeterminado de concentración baja. Debido a constantes de tiempo en el monitor, este valor inicial no captará la disminución inicial de urea debido al desarrollo de la recirculación, de manera que esta concentración inicial de urea de dializado cd0 será representativa de las condiciones con recirculación ya desarrollada. Usar este valor inicial de cd en la fórmula anterior, junto con una 30 medición del aclaramiento efectivo (Ke) realizada por ejemplo mediante el método descrito en el documento EP 658 352, producirá la concentración inicial de agua plasmática cpw0 de urea en la sangre que regresa del cuerpo. Al comienzo, antes de que se haya desarrollado algún gradiente en el cuerpo, ésta también será la concentración media de agua plasmática en el cuerpo. La medición del aclaramiento efectivo Ke debe realizarse preferiblemente lo antes posible después de los 20 minutos iniciales (para la interpolación de la urea de dializado inicial) para evitar 35 cambios no intencionales en el aclaramiento, y todos los factores que afectan el aclaramiento tales como los flujos de sangre y dializado deben mantenerse constantes durante este periodo.
Breve descripción de los dibujos
40
La figura 1 es una vista esquemática de una máquina de diálisis destinada a hemodiálisis que incluye un monitor de urea y en la que puede usarse la invención.
La figura 2 es una vista esquemática similar a la figura 1, pero con el monitor de urea integrado en la máquina de diálisis. 45
La figura 3 es una vista esquemática similar a la figura 1 de una máquina de diálisis adaptada para hemofiltración con dilución previa.
La figura 4 es una vista esquemática similar a la figura 2 de una máquina de diálisis adaptada para hemofiltración 50 con dilución posterior.
La figura 5 es un diagrama de valores de concentración obtenidos a partir del monitor de urea en la máquina de diálisis según una cualquiera de las figuras 1 a 4.
55
Descripción de realizaciones preferidas
La figura 1 es un diagrama esquemático de una máquina de diálisis en la que pueden ponerse en práctica la invención según la solicitud de patente sueca n.º 9702074-7 y la presente invención. La máquina de diálisis proporciona medios para reemplazar la función renal de un mamífero si la función renal está dañada o 60 completamente ausente, tal como una enfermedad renal en fase terminal de un ser humano.
La sangre de un paciente se extrae e introduce en un circuito 2 extracorpóreo que incluye un filtro o dializador 1, que incluye una membrana 3 semipermeable. La sangre pasa a lo largo de un lado de la membrana. En el otro lado de la
membrana, la máquina 4 de diálisis hace circular un fluido de diálisis.
La máquina prepara habitualmente el fluido de diálisis a partir de uno o varios concentrados y agua para formar un fluido de diálisis que tiene las propiedades deseadas. Por tanto, la máquina representada en la figura 1 comprende una entrada 5 de agua, dos entradas 6 y 7 de concentrado y dos bombas 8 y 9 dosificadoras de concentrado. Una 5 primera 10 bomba principal impulsa el fluido de diálisis nuevo al lado de diálisis del dializador en contacto con la membrana.
Una segunda 11 bomba principal pasa el fluido efluente, dializado, desde el dializador, concretamente el fluido de diálisis de entrada y cualquier ultrafiltrado extraído de la sangre mediante el filtro, más allá hacia una salida 12 y 10 hacia el desagüe.
Una línea 13 de derivación está dispuesta entre la primera bomba 10 y la segunda bomba 11. Varias válvulas 14, 15, 16 están dispuestas para controlar el flujo de fluido de diálisis. Las válvulas y las bombas se controlan mediante un ordenador 17 tal como se muestra esquemáticamente mediante varias líneas en la figura 1. Naturalmente, la 15 máquina de diálisis está dotada de diversos otros medios como es convencional. Estos otros medios no se describen, dado que son convencionales.
La primera 10 bomba principal se acciona con una velocidad de manera que el fluido de diálisis suministrado al dializador sea sustancialmente constante, por ejemplo 500 ml/min. La segunda 11 bomba principal se acciona con 20 una velocidad ligeramente mayor de manera que el fluido efluente, denominado dializado, tenga un caudal de por ejemplo 515 ml/min. Este funcionamiento genera una presión baja en el lado de dializado del dializador, que es adecuada para extraer 15 ml/min de fluido ultrafiltrado de la sangre, es decir agua plasmática. Durante un tratamiento de 4 horas, tal ultrafiltración da como resultado una extracción de fluido del paciente de 3,6 litros. Naturalmente, la máquina de diálisis se hace funcionar de manera que se cumpla con el tratamiento prescrito para el 25 paciente.
En la línea de efluente procedente de la máquina de diálisis está ubicado un monitor 18 de urea, que mide la concentración de urea Cd en el dializado efluente. El monitor puede estar dispuesto dentro de la máquina de diálisis o completamente fuera de la máquina de diálisis. El monitor de urea puede ser del tipo dado a conocer en el 30 documento WO 96/04401.
El monitor de urea se muestra conectado al ordenador 17 de la máquina de diálisis. Sin embargo, el monitor puede tener un ordenador propio.
35
El monitor de urea o la máquina de diálisis también incluye medios para medir el caudal del dializado efluente, Qd. El ordenador 17 está dispuesto para proporcionar valores de concentración cd así como valores de la masa total de urea U extraída durante el tratamiento como integral de Qd · cd. Los valores de concentración se toman continuamente de manera que se obtiene una curva de concentración cd a partir del monitor de urea así como una curva de masa U. 40
La figura 2 representa una máquina de diálisis similar a la mostrada en la figura 1. La diferencia principal es que el monitor 19 de urea está ubicado entre el dializador 1 y la segunda 11 bomba principal y antes de la salida de la línea de derivación.
45
La figura 3 representa una máquina de diálisis similar a la de la figura 1, pero adaptada para hemofiltración o hemodiafiltración. La única diferencia es que está incluida una línea 20 de infusión que incluye una bomba 21 de infusión. La línea 20 de infusión comienza desde la salida de la primera 10 bomba principal y termina en el lado de entrada de sangre del dializador, para proporcionar un fluido de infusión a la sangre antes del dializador, lo que se denomina dilución previa. El monitor 22 de urea está dispuesto en la línea de dializado efluente después de la 50 segunda bomba 11.
La figura 4 representa una máquina de diálisis similar a la de la figura 2, pero adaptada para hemofiltración o hemodiafiltración y que proporciona un fluido de infusión a la sangre después del dializador, lo que se denomina dilución posterior. El monitor 23 de urea está ubicado antes de la segunda 11 bomba principal y antes de la salida de 55 la línea de derivación.
Finalmente, la figura 5 representa una curva de concentración de urea cd típica obtenida a partir del monitor de urea. Tal como resulta evidente a partir de la figura, la curva es muy irregular e incluye varias caídas. Estas caídas reflejan cuándo se conecta la máquina de diálisis para autocalibración, en la que la válvula 16 se abre y las válvulas 14 y 15 60 se cierran.
Para el funcionamiento de la invención según la solicitud de patente sueca n.º 9702074-7, véase esa solicitud. El resultado es que el monitor de urea proporciona una curva de concentración de urea extraída cd tal como se representa en la figura 5. Los valores iniciales, por ejemplo valores obtenidos en desde 5 minutos hasta 20 minutos, 65 se usan para extrapolar una concentración inicial de urea cd0 al comienzo del tratamiento de diálisis.
El comienzo del tratamiento de diálisis se define como el momento en el que la concentración de urea se encuentra permanentemente por encima de un valor predeterminado de concentración baja. La determinación real de los valores de concentración se inicia cinco minutos después de determinar un régimen permanente de este tipo para garantizar que el tratamiento continúa y no se interrumpirá.
5
Para obtener una medición de la dialisancia efectiva del dializador se induce una alteración en el fluido de diálisis nuevo haciendo funcionar las bombas 8 y 9 controladas por el ordenador 17. La alteración se genera cuando el tratamiento de diálisis está en un régimen permanente y puede ser un cambio en el contenido iónico del fluido de diálisis. Una alteración de este tipo puede generarse haciendo funcionar ambas bombas 8 y 9 y aumentando la velocidad de estas bombas en por ejemplo un 10% durante 60 segundos. 10
La alteración resultante se mide después del dializador, por ejemplo mediante un medidor de conductividad, y el resultado de la medición se procesa por ejemplo tal como se describe en el documento EP 658 352 para obtener la dialisancia efectiva Ke. La medición se realiza lo antes posible y preferiblemente después de los 20 minutos iniciales y sin cambiar ninguno de los parámetros que influyen en la dialisancia del dializador, como el caudal de sangre y el 15 caudal de dializado.
Si la alteración es un cambio brusco en la conductividad, producido por las bombas 8, 9, la dialisancia del dializador puede determinarse según la ecuación:
20
en la que
De = dialisancia efectiva del dializador 25
Qd = flujo de dializado efluente
cdout1 y cdout2 = concentración en el dializado efluente
cdin1 y cdin2 = concentración en el fluido de diálisis introducido
Las concentraciones pueden ser concentraciones de sodio o conductividad del dializado. 30
Los índices 1 y 2 indican los momentos antes y después del cambio brusco. La concentración introducida puede medirse antes del dializador o determinarse mediante los valores fijados de las bombas de concentración.
El valor de la dialisancia efectiva se usa para determinar la concentración inicial de urea en la sangre al comienzo 35 del tratamiento según la fórmula:
La concentración de urea plasmática puede corregirse entonces con respecto al contenido de proteína en la sangre. 40 Esta corrección es bastante constante para el intervalo normal de concentraciones de proteína, lo que permite el uso del mismo factor de corrección para todos los pacientes, aunque se logra la máxima precisión si se usa el verdadero contenido de proteína.
Se observa que el monitor de urea incluye un medidor de conductividad, que puede usarse para medir la 45 conductividad después del dializador, de manera que no es necesario ningún medidor de conductividad separado después del dializador para la medición según la presente invención.
En lugar de medir la conductividad antes del dializador pueden usarse los valores fijados para la alteración.
50
La alteración puede inducirse de diferentes maneras.
Un enfoque es usar una dosis pequeña de urea, que se introduce en el fluido de diálisis nuevo justo antes de su introducción en el dializador tal como se representa en la figura 2. Una bomba 24 está conectada a la entrada del dializador aguas abajo de la válvula 14. La bomba también está conectada a una bolsa 25 pequeña que contiene 55 una cantidad predeterminada de urea disuelta en agua o fluido de diálisis (o una disolución isotónica) y que tiene una concentración predeterminada.
El monitor de urea aguas abajo del dializador mide la alteración inducida por esta introducción de la cantidad conocida de urea en el circuito de diálisis y el ordenador 17 evalúa el resultado. Mediante la integración de la 60 concentración de urea medida debida a la alteración, la masa de urea que llega al monitor de urea puede calcularse mediante multiplicación por el caudal Qd. La diferencia con respecto la cantidad introducida, que se conoce, debe
haber pasado a través de la membrana del dializador hacia la sangre del paciente. Por tanto puede calcularse la dialisancia efectiva De o el aclaramiento efectivo Ke para la urea del dializador, según la fórmula:
5
en la que:
De = dialisancia efectiva del dializador
Qd = flujo de dializado emitido desde el dializador
Sout = integral de (cd(t) - cd0) durante la alteración en el flujo emitido desde el dializador 10
Sin = integral de (cd(t) - cd0) durante la alteración en el flujo introducido en el dializador
Se obtiene la máxima precisión si el flujo de dializado Qd es constante, es decir que el caudal se compensa por el fluido añadido a la entrada del dializador tal como se indica en más detalle a continuación.
15
Naturalmente, la bolsa 25 puede incluir iones de sodio en lugar de urea y el medidor de conductividad del monitor de urea puede usarse para medir la conductividad aumentada debida a la introducción de iones de sodio adicionales. Se conoce que el aclaramiento para iones de sodio es aproximadamente igual al aclaramiento de urea. También pueden usarse otros tipos de iones o sustancias así como disminuciones en lugar de aumentos de la concentración o conductividad de la disolución de diálisis nueva. 20
Si se añade agua pura, es decir agua sin ningún ión u otra sustancia, la integral proporcionada anteriormente será negativa, y la superficie tendrá una relación con la cantidad de agua añadida.
Se observa que la integral Sin multiplicada por el flujo de fluido de diálisis es igual a la cantidad de material añadido a 25 la disolución. Por tanto, si se añade urea, no es necesario medir Sin sino que puede calcularse a partir de la cantidad conocida de urea y el flujo de fluido de diálisis. Posiblemente es necesaria una corrección con respecto a la dilución.
Lo mismo se aplica si se usa sodio, con lo cual Sin x Qdin es igual a la adición de material excediendo la cantidad normal, que se conoce normalmente de antemano. 30
También es evidente que el material puede añadirse de cualquier manera que permita la medición en el lado de salida del dializador, es decir la alteración no tiene que ser rectangular, sino que puede tener cualquier forma. Por tanto, el caudal de introducción del material en el flujo de dializado no tiene ninguna importancia siempre que tenga un caudal tal que la alteración resultante no sea demasiado pequeña para medirse y no sea demasiado grande para 35 estar fuera de la capacidad de medición del instrumento de medición en el lado de salida del dializador. Naturalmente, la alteración también debe ser compatible con el cuerpo.
El material añadido puede disolverse en agua, con lo cual debe considerarse el efecto de dilución al introducir el material en el circuito. Otro enfoque sería disolver el material en fluido de diálisis normal, por ejemplo disolver una 40 cantidad conocida de urea en una cantidad conocida de fluido de diálisis. Esta disolución puede realizarse de antemano, de manera que el material se suministra en la bolsa 25 que va a conectarse al circuito de diálisis. Alternativamente, el material puede suministrarse en forma de polvo, por ejemplo una cantidad conocida de urea en forma de polvo en una bolsa 25. La bolsa se conecta a la máquina de diálisis, y la bomba 24 se hace funcionar para introducir una cantidad conocida de fluido de diálisis en la bolsa para disolver la cantidad de material. Después de la 45 disolución, la bomba 24 se invierte y el material en la bolsa se introduce en el circuito.
La bomba 16 principal puede hacerse funcionar de manera que la cantidad total de fluido que entra en el dializador sea constante, es decir que el caudal de la bomba 16 y la bomba 24 sea constante. Por ejemplo, si la bomba 24 se hace funcionar a una velocidad de 50 ml/min, la bomba 16 se reduce a 450 ml/min durante el periodo de 50 introducción y se devuelve a 500 ml/min después de la introducción de la sustancia.
Alternativamente, la alteración puede introducirse en el otro lado de la membrana tal como se sugiere en la figura 2 mediante la bomba 26 y la bolsa 27. De la misma manera que con la bomba 24 y la bolsa 25, una introducción de urea en una concentración y/o cantidad conocidas dará como resultado un aumento de la concentración de urea en 55 el dializado que llega al monitor de urea. Esta alteración puede integrarse y procesarse para obtener el aclaramiento del dializador.
El material añadido puede ser fluido de diálisis nuevo obtenido de la máquina de diálisis, pero con una mayor (o menor) fuerza iónica u osmolaridad, con lo cual se mide la conductividad. Alternativamente puede añadirse fluido de 60 diálisis nuevo, que no comprende urea, y el monitor de urea puede determinar el efecto de dilución resultante en la urea de la sangre en el lado de dializado.
El material añadido, tal como urea, puede diluirse en agua o fluido de diálisis tal como se indicó anteriormente. Además, el material puede suministrarse en forma de polvo en una bolsa 27 y disolverse en la sangre invirtiendo la 65
bomba 26 e introduciendo sangre en la bolsa para la disolución del material y haciendo funcionar entonces la bomba 26 en la dirección normal para introducir el material en el circuito.
El tiempo de la medición puede acortarse usando el comportamiento exponencial de la alteración para calcular el resultado tal como se indica en el documento EP 658 352. 5
Cuando se usa el método de integración, el tiempo puede acortarse de la misma manera estimando el error cuando la medición se termina de antemano.
Anteriormente en el presente documento, la invención se ha descrito en detalle por medio de varias realizaciones de 10 la invención. Las características diferentes en las diferentes realizaciones pueden combinarse de diferentes maneras adicionales, combinaciones que están destinadas a estar dentro del alcance de la presente invención. La invención está limitada sólo por las reivindicaciones de patente adjuntas.

Claims (3)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Aparato para calcular la concentración de una primera sustancia en la sangre de un mamífero, que comprende:
    5
    medios para pasar la sangre a través de un dializador que comprende una membrana semipermeable y medios para pasar un fluido dializante en el otro lado de la membrana, creando un dializado;
    medios para medir la concentración (cd) de dicha primera sustancia en dicho dializado emitido desde dicho dializador; 10
    caracterizado por
    medios para introducir una alteración en dicho dializador en forma de un cambio de la concentración de una segunda sustancia, que no es la misma que la primera sustancia, en dicho fluido de diálisis introducido en 15 el dializador;
    medios para medir el cambio resultante en la concentración de dicha segunda sustancia en dicho dializado que sale del dializador;
    20
    medios para calcular la dialisancia efectiva (Ke) de dicho dializador basándose en la alteración;
    medios para obtener el caudal de dializado (Qd); y
    medios para calcular la concentración (cpw) de dicha primera sustancia en la sangre mediante la fórmula 25
  2. 2. Aparato según la reivindicación 1, caracterizado por
    30
    medios para medir la concentración (cd) de dicha primera sustancia en dicho dializado para obtener una curva de la concentración frente al tiempo;
    medios para calcular la masa inicial (m0) de dicha primera sustancia en el cuerpo;
    35
    medios para calcular la concentración inicial (cpw0) de dicha primera sustancia en el cuerpo, extrapolando a un momento de inicio; y
    medios para calcular el volumen de distribución (V) de dicha primera sustancia en el cuerpo de dicho mamífero según la fórmula 40
  3. 3. Aparato según la reivindicación 1 ó 2,
    45
    caracterizado porque la primera sustancia es urea y la segunda sustancia son iones de sodio, otros tipos de iones o sustancias que alteran la conductividad.
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