Способ и устройство для контроля доступа к сосудам, а также устройство для экстракорпоральной обработки крови с устройством для контроля доступа к сосудам

Номер патента: 19406

Опубликовано: 31.03.2014

Автор: Коппершмидт Паскаль

Есть еще 1 страница.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ контроля доступа к сосудам во время экстракорпоральной обработки крови, при которой кровь из места доступа к сосудам по артериальной ветви экстракорпорального контура кровообращения поступает в элемент для обработки крови, а по венозной ветви поступает обратно в место доступа, причем с помощью измерительного узла, содержащего артериальный датчик давления и венозный датчик давления, измеряют давление в венозной и артериальной ветвях экстракорпорального контура кровообращения, эти измеренные значения передают на блок для обработки данных устройства для контроля доступа к сосудам, причем для распознавания дефектного доступа к сосудам с помощью блока для обработки данных измеренные венозное и артериальное давления обрабатывают и оценивают для контроля доступа к сосудам, отличающийся тем, что с помощью блока для обработки данных определяют контрольную функцию, описывающую помехи измеренных артериального и венозного давлений, и запоминают ее в блоке для обработки данных и с помощью блока для обработки данных по измеренным венозному и артериальному давлениям с использованием контрольной функции, описывающей помехи измеренных артериального и венозного давлений, определяют разность давлений, свободную от помех, и для контроля доступа к сосудам оценивают эту разность давлений, свободную от помех, с помощью блока для обработки данных.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что с помощью блока для обработки данных для определения разности давлений, свободной от помех, формируют разность венозного и артериального давлений, и после получения значения разности эту разность давлений с помощью контрольной функции, описывающей помехи венозного и артериального давлений, освобождают от помех.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что контрольную функцию определяют за предшествующий интервал времени и измеренную разность давлений в последующий интервал времени сравнивают с контрольной функцией, определенной за предшествующий интервал времени, причем контрольную функцию, определенную за предшествующий интервал времени, принимают в качестве функции оценки для последующего интервала времени, описывающей помехи артериального и венозного давлений.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что с помощью блока для обработки данных контрольную функцию во время экстракорпоральной обработки крови определяют постоянно.

5. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что для обнаружения дефектного доступа к сосудам с помощью блока для обработки данных определяют разность между разностью венозного и артериального давлений и контрольной функцией, причем заключение о дефектном доступе к сосудам делается в том случае, когда разность между разностью давлений и контрольной функцией превышает заданное предельное значение.

6. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что с помощью блока для обработки данных контрольную функцию, описывающую помехи артериального и венозного сигналов давления, определяют по линейной комбинации тригонометрических функций.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что с помощью блока для обработки данных контрольная функция, описывающая помехи артериального и венозного сигналов давления, описывается следующим уравнением:

где коэффициенты А и В определяют вклады высших гармоник n-го порядка k-й периодической помехи частотой wk.

8. Устройство для контроля доступа к сосудам для устройства для проведения экстракорпоральной обработки крови, при которой кровь при доступе к сосудам по артериальной ветви экстракорпорального контура кровообращения поступает в элемент для обработки крови, а по венозной ветви поступает обратно в место доступа, содержащее измерительный узел (18, 19) для измерения давления в венозной и артериальной ветвях экстракорпорального контура кровообращения и блок (22) для обработки данных измеренного венозного и артериального давлений для контроля доступа к сосудам, отличающееся тем, что блок (22) обработки данных содержит средства для определения контрольной функции, описывающей помехи измеренных артериального и венозного давлений, причем блок (22) обработки данных выполнен таким образом, что с помощью контрольной функции, описывающей помехи артериального и венозного давлений, по измеренным венозному и артериальному давлениям определяется разность давлений, свободная от помех, причем разность давлений, свободная от помех, используется для контроля доступа к сосудам.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что блок (22) для обработки данных выполнен таким образом, что для определения разности давлений, свободной от помех, формируется разность венозного и артериального давлений, и после получения этой разности разность давлений с помощью контрольной функции, описывающей помехи венозного и артериального давлений, освобождается от помех.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что блок (22) для обработки данных выполнен таким образом, что контрольная функция определяется за предшествующий интервал времени, и измеренная разность давлений в последующий интервал времени сравнивается с контрольной функцией, определенной за предшествующий интервал времени, причем контрольная функция, определенная за предшествующий интервал времени, принимается в качестве функции оценки для последующего интервала времени, описывающей помехи артериального и венозного давлений.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что блок (22) для обработки данных выполнен таким образом, что контрольная функция во время экстракорпоральной обработки крови определяется постоянно.

12. Устройство по одному из пп.8-11, отличающееся тем, что блок (22) для обработки данных выполнен таким образом, что для контроля доступа к сосудам определяется разность между разностью венозного и артериального давлений и контрольной функцией, причем заключение о дефектном доступе к сосудам делается в том случае, если разность между разностью давлений и контрольной функцией превышает заданное предельное значение.

13. Устройство по одному из пп.8-12, отличающееся тем, что контрольная функция, описывающая помехи артериального и венозного сигналов давления, определяется по линейной комбинации тригонометрических функций.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что блок (22) для обработки данных выполнен таким образом, что контрольная функция, описывающая помехи артериального и венозного сигналов давления, описывается следующим уравнением:

где коэффициенты А и В определяют вклады высших гармоник n-го порядка k-й периодической помехи частотой wk.

15. Устройство для экстракорпоральной обработки крови, содержащее устройство для контроля доступа к сосудам по одному из пп.8-14.

Текст

Смотреть все

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДОСТУПА К СОСУДАМ, А ТАКЖЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСТРАКОРПОРАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ КРОВИ С УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДОСТУПА К СОСУДАМ Изобретение относится к способу и устройству для контроля доступа к сосудам во время экстракорпоральной обработки крови. Способ и устройство согласно изобретению основаны на контроле разности между измеренными в экстракорпоральном контуре кровообращения с помощью венозного датчика (19) давления венозным давлением, а с помощью артериального датчика (18) давления артериальным давлением, именуемой ниже также разностью венозного и артериального давлений. В основе изобретения лежит понимание того, что на измеренные величины венозного и артериального давления наложены помехи, в принципе затрудняющие надежную оценку измеренных сигналов давления для обнаружения дефектного доступа к сосудам только на основе разности давлений. В способе и устройстве согласно изобретению определяется контрольная функция, описывающая помехи в экстракорпоральном контуре кровообращения. С помощью контрольной функции по измеренным венозному и артериальному давлениям определяется разность давлений, свободная от помех, которая используется вычислительным блоком (22) для обработки данных для обнаружения дефектного доступа к сосудам.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ФРЕЗЕНИУС МЕДИКАЛ КЭР ДОЙЧЛАНД ГМБХ (DE) Устройство относится к способу контроля доступа к сосудам во время экстракорпорального лечения крови, в частности хронической терапии, связанной с очищением крови, как-то: гемодиализ, гемофильтрация, гемодиафильтрация, и к устройству для контроля доступа к сосудам для устройства для экстракорпорального лечения крови, в частности для гемодиализа, гемофильтрации, гемодиафильтрации. Кроме того, изобретение относится к устройству для экстракорпорального лечения крови с устройством для контроля доступа к сосудам. В известных методах хронической терапии, связанной с очищением крови, как-то: гемодиализ, гемофильтрация, гемодиафильтрация кровь пациента пропускается через систему экстракорпорального кровообращения. Для доступа в сосудистую систему пациента используются артериально-венозные фистулы, сосудистые имплантаты или же различные катетеры. Соединение пациента с экстракорпоральным контуром кровообращения обычно осуществляется с помощью канюль, прокалывающих фистулу или сосудистый имплантат. Если во время обработки крови нарушается подключение экстракорпорального контура кровообращения к сосудистой системе или происходит утечка крови из экстракорпорального контура кровообращения, истекание пациента кровью может быть предотвращено лишь немедленной остановкой экстракорпорального кровотока. Поэтому экстракорпоральные контуры кровообращения, как правило, оснащаются защитными системами, постоянно контролирующими артериальное и венозное давление (PA иPV) внутри системы, а также поступление воздуха в экстракорпоральный контур кровообращения. Известны машинные защитные системы, основанные на давлении, быстро срабатывающие в случае нарушения соединения между пациентом и артериальной ветвью экстракорпорального контура кровообращения. Однако в случае, если венозная канюля выскользнет из отверстия в сосуде, срабатывание известных защитных систем, основанных на давлении, обнаруживается не всегда. Да и в случае кровотечения из венозной системы мягких трубок может случиться, что результирующего падения венозного давления недостаточно для обеспечения срабатывания защитных систем.US 6221040 В 1 описывает устройство для контроля доступа к сосудам, с помощью которого может быть более надежно обнаружено выскальзывание как артериальных, так и венозных канюлей. Для контроля доступа к сосудам с помощью датчиков давления контролируется давление как в артериальной, так и в венозной ветви экстракорпорального контура кровообращения. По артериальному и венозному давлениям с помощью вычислительного блока рассчитываются характерные величины, анализируемые в блоке обработки данных для обнаружения дефектного доступа к сосудам. Для вычисления величин, характерных для состояния доступа к сосудам, могут определяться сумма и разность венозного и артериального давлений в экстракорпоральном контуре кровообращения. Наряду с вышеприведенным способом, при котором контролируется давление в артериальной и венозной ветвях экстракорпорального контура кровообращения, известны также устройства для контроля,основанные на контроле импульсов давления, распространяющихся в экстракорпоральном контуре кровообращения.DE 10115991 (US 2002/0174721 А 1) описывает способ обнаружения стенозов в системе кровепроводов во время экстракорпорального лечения крови, при котором в системе кровепроводов генерируется и измеряется осциллирующий сигнал давления. Для обнаружения стенозов анализируется частотный спектр осциллирующего сигнала давления, причем заключение относительно стеноза делается по изменению частотного спектра. Для этого производится преобразование Фурье осциллирующего сигнала давления в венозной ветви экстракорпорального контура кровообращения. Из спектра Фурье венозного сигнала давления экстрагируется статическая составляющая, причем определяется затухание по меньшей мере одной высшей гармоники, и по изменению затухания делается заключение относительно стеноза. В основу изобретения положена задача создания способа контроля доступа к сосудам во время экстракорпоральной обработки крови, требующего относительно незначительных аппаратных затрат для высоконадежного обнаружения дефектного доступа к сосудам как с артериальной, так и с венозной стороны экстракорпорального контура кровообращения. Другая задача состоит в создании устройства для надежного контроля доступа к артериальным и венозным сосудам для экстракорпоральной обработки крови, требующего относительно незначительных аппаратных затрат. Кроме того, задачей изобретения является создание устройства для экстракорпоральной обработки крови, обеспечивающего контроль высоконадежного доступа к артериальным и венозным сосудам при относительно незначительных аппаратных затратах. Решение этих задач согласно изобретению осуществляется с помощью признаков пп.1, 8 и 15 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения. Способ и устройство согласно изобретению основаны на контроле разности между венозным давлением в венозной ветви и артериальным давлением в артериальной ветви экстракорпорального контура кровообращения, в последующем именуемой разностью венозного и артериального давлений. Для измерения артериального и венозного давлений в способе и устройстве согласно изобретению могут быть использованы датчики, уже имеющиеся в известных устройствах для обработки крови. Таким образом,-1 019406 изменение с целью реализации защитной системы согласно изобретению со стороны машины может ограничиваться только модификацией системы управления машиной. В основе изобретения лежит понимание того, что на измеренные величины венозного и артериального давления накладываются сигналы помехи, в принципе затрудняющие надежную оценку измеренных сигналов давления для обнаружения дефектного доступа к сосудам только на основе разности давлений. Сигналы давления модулируются, например, кровяным насосом, установленным в экстракорпоральном контуре кровообращения, ультрафильтрационным насосом, а также клапанами или т.п. В способе и устройстве согласно изобретению определяется контрольная функция, описывающая помехи в экстракорпоральном контуре кровообращения. Посредством этой контрольной функции по измеренным венозному и артериальному давлениям определяется свободная от помех разность давлений,используемая для обнаружения дефектного доступа к сосудам. Определение контрольной функции, описывающей помехи в экстракорпоральном контуре кровообращения, в принципе, предпочтительно даже тогда, когда для обнаружения дефектного доступа к сосудам в экстракорпоральном контуре кровообращения контролируется только венозное давление. Однако предпочтителен учет как венозного, так и артериального давления, поскольку при контроле доступа к сосудам на основе разности давлений компенсируются изменения гидростатического давления в экстракорпоральном контуре кровообращения, вызываемые изменениями положения доступа к пациенту. Собственно оценка разности давлений, свободной от помех, для обнаружения дефектного доступа к сосудам может быть привязана к различным критериям. Для изобретения решающим является лишь то,чтобы с помощью контрольной функции оценивалась разность давлений, свободная от помех. Определение разности давлений, свободной от помех, может осуществляться за счет того, что помехи сигналов артериального и венозного давлений сначала устраняются по отдельности, прежде чем будет получена разность давлений. Однако существует также возможность сначала получить разность давлений, а затем устранить помехи в разности давлений. Таким образом, если в формуле изобретения речь идет об определении контрольной функции, описывающей помехи артериального и венозного давлений, то должны включаться как случай "простого" устранения помех с помощью контрольной функции после получения разности давлений, так и случай"двукратного" устранения помех с помощью двух контрольных функций до получения разности. Итак,возможны следующие случаи. Венозное давление PV очищается от помех с помощью контрольной функции РV, а артериальное давление PA - с помощью контрольной функции РA, и из обоих сигналов, очищенных от помех, получается разность. Следовательно, имеются две контрольные функции. Контрольная функция РV определяется с помощью PV, контрольная функция РА - с помощью РА,причем очищается от помех PV-PA, затем РV-РA. Этот случай эквивалентен первому случаю, причем,однако, имеется только одна контрольная функция. Разность PV-PA венозного и артериального давлений очищается от помех с помощью контрольной функции (PV-PA). В предпочтительном варианте выполнения, отличающемся относительно небольшими затратами на вычисление отдельных величин, освобождаются от помех до получения разности не артериальное и венозное давления, а сначала получается разность венозного и артериального давлений, и лишь после получения разности происходит освобождение от помех этой разности давлений, определенной ранее с помощью контрольной функции. Благодаря исключению очищения операндов от помех по отдельности до получения разности необходимые затраты на вычисление удается удержать на относительно низком уровне. В основе изобретения лежит понимание того, что помехи в основном имеют периодическую природу. Поэтому контрольная функция может быть получена из линейной комбинации тригонометрических функций, причем тригонометрические функции выполняют условия ортогональности. Такая контрольная функция допускает устранение помех в разности давлений после получения разности. В случае контрольной функции, описывающей помехи измеренного венозного и артериального давлений, речь идет о функции, описывающей измеряемую разность давлений в определенный временной интервал во время экстракорпоральной обработки крови, причем принимается, что в этот интервал времени доступ к сосудам находится в норме, т.е. разность давлений описывается только помехами в системе. Это может быть обеспечено за счет того, что доступ к сосудам контролируется врачом на предмет его правильности. Затем в следующем интервале времени используется контрольная функция, определенная за предшествующий интервал времени, с тем, чтобы освободить от помех разность давлений, измеренную в этом интервале времени. Таким образом, контрольная функция, определенная за предшествующий интервал времени, воспринимается как функция оценки для последующего интервала времени, описывающая помехи венозного и артериального сигналов давления. Это, в частности, касается того случая, когда интервалы времени, следующие друг за другом, следуют друг за другом непосредственно. Поэтому изобретение предусматривает как можно более оперативное определение контрольной функции. В предпочтительном варианте выполнения контрольная функция последовательно определяется во время экстракорпоральной обработки крови и постоянно оптимизируется во время обработки крови. Определение контрольной функции, в принципе, может осуществляться с помощью различных алгоритмов, известных специалисту. Предпочтительно коэффициенты контрольной функции определяются способом наименьших квадратов, известным специалисту. Предпочтительный вариант выполнения изобретения в простейшем случае предусматривает сравнение разности давлений, очищенной от помех, с заданным предельным значением, причем заключение относительно дефектного доступа к сосудам делается в том случае, когда разность давлений меньше заданного предельного значения. Однако для оценки разности давлений, очищенной от помех, могут быть использованы и другие критерии, которые могут также комбинироваться друг с другом. Ниже способ контроля доступа к сосудам согласно изобретению, а также устройство для экстракорпоральной обработки крови с устройством для контроля доступа к сосудам более подробно поясняются на примере выполнения со ссылкой на чертежи, на которых изображено: фиг. 1 - схематически основные компоненты устройства для гемодиализа вместе с устройством для контроля доступа к сосудам согласно изобретению, при сильном упрощении; фиг. 2 - поправочный коэффициент для коррекции разности давлений в функции артериального давления и фиг. 3 - сигналы давления с помехами и без помех в функции времени. На фиг. 1 в упрощенном виде изображено устройство для обработки крови с устройством для контроля доступа к артериальным и венозным сосудам, располагающим элементом для обработки крови, в случае которого речь может идти о диализаторе, фильтре, поглотителе, оксигенераторе или кровяной центрифуге. В данном примере выполнения в случае устройства для обработки крови речь идет о диализном устройстве, располагающем диализатором в качестве элемента для обработки крови. Устройство для контроля может образовывать самостоятельный блок, но может быть также составной частью диализного устройства. Предпочтительно устройство для контроля является составной частью диализного устройства, поскольку отдельные компоненты устройства для контроля уже присутствуют в диализном устройстве. Например, в устройстве для контроля могут быть использованы датчики давления, и без того присутствующие в диализном устройстве, а также управляющий и вычислительный блоки диализного устройства. Диализное устройство содержит диализатор 1, разделенный полупрозрачной мембраной 2 на кровяную камеру 3 и камеру 4 для диализной жидкости. К впускному отверстию кровяной камеры 3 подсоединен артериальный кровепровод 5, в который включен перистальтический кровяной насос 6. Вниз по течению от кровяной камеры 3 от выпускного отверстия кровяной камеры к пациенту проходит венозный кровопровод 7. В венозный кровепровод 7 включена капельная камера 8. К концам артериального 5 и венозного 7 кровепроводов подсоединены канюли 5 а, 7 а, вводимые пациенту. Артериальный и венозный кровепроводы являются составной частью системы кровепроводов, выполненной в качестве предмета одноразового использования (Disposable). В источнике 9 диализной жидкости содержится свежая диализная жидкость. От источника 9 диализной жидкости ко входу камеры 4 для диализной жидкости диализатора идет подводящий трубопровод 10 для диализной жидкости, в то время как отводящий трубопровод 11 для диализной жидкости ведет с выхода камеры для диализной жидкости к стоку. Насос для подачи диализной жидкости на фиг. 1 не показан. Для прекращения кровотока на венозном кровепроводе 7 вниз по течению от капельной камеры 8 предусмотрен запорный зажим 13 электромагнитного действия. Артериальный кровяной насос 6 и венозный запорный зажим 13 по шинам управления 14, 15 управляются с центрального управляющего и вычислительного блока 16 диализного устройства. Диализное устройство может содержать также другие компоненты, например балансирующее и ультрафильтрационное устройства и т.д., которые, однако, для лучшей наглядности на фиг. 1 не показаны. Устройство 17 для контроля доступа к сосудам имеет измерительный узел 18, 19, содержащий артериальный датчик 18 давления, контролирующий давление в артериальном кровепроводе 5, и венозный датчик 19 давления, контролирующий давление в венозном кровепроводе 7. Результаты измерений датчиков 18, 19 давления по шинам 20, 21 данных передаются в вычислительный блок 22 для обработки данных устройства 17 для контроля, в котором результаты измерений используются для обнаружения дефектного доступа к сосудам. Вычислительный блок 22 для обработки данных устройства 17 для контроля может быть также составной частью центрального управляющего и вычислительного блока 16 диализного устройства. В блоке 23 памяти, соединенном шиной 24 данных с вычислительным блоком 22 для обработки данных, записываются промежуточные результаты, поступающие при вычислении. К вычислительному блоку 22 устройства 17 для контроля с помощью шины 26 управления подсоединен блок 25 тревожной сигнализации, который другой шиной 27 управления соединен с центральным управляющим и вычислительным блоком 16 диализного устройства. Ниже подробно описываются теоретические основы контроля давления и принцип действия устройства для контроля согласно изобретению. Венозное давление в венозном кровепроводе 7, измеренное машиной, при вращающемся кровяном насосе 6 в общем случае состоит из давления подпора венозной канюли 7 а для пункции, внутреннего давления фистулы и гидростатического давления, зависящего от геометрической разницы по высоте между венозным датчиком 19 давления и сердцем пациента и изменяющегося при вертикальном изменении положения пациента. Венозное давление в основном поддерживается за счет давления подпора впереди венозной канюли 7 а. Сигнал давления венозного датчика давления 19 в общем случае не является стационарным, а на него накладываются периодические сигналы помех со стороны кровяного насоса 6 и не показанного ультрафильтрационного насоса, а также гидравлических клапанов и других не показанных компонентов диализного устройства. Внутреннее давление фистулы, лишь слегка поддерживающее венозное давление, состоит из среднего кровяного давления и реологического падения давления ниже по течению от места пункции, вызываемого в общем случае венозной сосудистой системой. Вклад, полученный за счет внутреннего давления фистулы, в венозное давление, измеренное машиной, составляет 8-10% и варьируется в зависимости от вида доступа к пациенту между 15 и 35 мм рт.ст. При дислокации венозной иглы для пункции венозное давление снижается на величину внутреннего давления фистулы. Однако известные системы контроля частично не могут распознать дефектного доступа к сосудам, связанного с уменьшением внутреннего давления фистулы, поскольку нижний предел контроля для венозного давления в общем случае не нарушается. Все же изобретение позволяет обнаружить уменьшение внутреннего давления фистулы вследствие дефектного доступа к сосудам с большей надежностью путем исключения возмущающих вкладов в венозное давление. Венозное давление, стабилизированное таким образом, сохраняет свою динамику и может быть использовано в качестве измеряемой величины для контроля доступа к сосудам во время диализа. В случае отсоединения венозной канюли венозное давление, освобожденное от периодической помехи, уменьшается, в то время как артериальное давление, измеренное машиной, остается в значительной мере неизменным. Поэтому, в принципе, учета артериального давления не требуется. Однако из-за изменений положения пациента может произойти изменение гидростатического давления. Поэтому изобретение предусматривает, чтобы контролировалось не только венозное давление, но и разность между венозным и артериальным давлениями. Если положение места пункции изменяется, например, когда пациент поднимает руку или встает,благодаря определению разности давлений происходит компенсация влияния изменения гидростатического давления. Поскольку изменяющееся артериальное давление в общем случае ведет к изменению поперечного сечения сегмента кровепровода, идущего предпочтительно от перистальтического кровяного насоса, при падающем артериальном давлении сокращается эффективная мощность кровяного насоса, а тем самым сокращаются и подпоры давления в артериальной или венозной канюле 5 а, 7 а для пункции. Поэтому вертикальное изменение положения пациента вызывает несколько различные реакции в местах измерения артериального и венозного давлений, зависящие от абсолютного артериального давления. Эти реакции могут учитываться в изобретении, как это еще будет показано ниже. Во время экстракорпоральной обработки крови измеряемые величины (PV и РА) артериального и венозного датчиков 18, 19 давления измерительного узла постоянно регистрируются, усредняются в вычислительном блоке 22 для обработки данных за полупериод работы кровяного насоса 6 и записываются в блок 23 памяти. Из-за различного подсоединения артериального и венозного датчиков 18, 19 давления к системе 5, 7 кровепроводов может быть необходимо согласование динамики датчиков. Предпочтительно это осуществляется с помощью происходящей в вычислительном блоке 22 для обработки данных фильтрации низких частот давления, измеряемого артериальным датчиком 18 давления. Для компенсации сигналов давления в результате упомянутых изменений положения пациента,приводящих к гидростатическим изменениям давления в местах измерения давления, вычислительный блок для обработки данных определяет поправочный коэффициент k в функции от артериального давления PA. На фиг. 2 изображен пример функциональной зависимости k(РА). При PA0 в общем случае в коррекции нет необходимости, т.е. в этом диапазоне целесообразно, чтобы k(PA)=100%. Вычислительный блок 22 для обработки данных для обнаружения дефектного доступа к сосудам контролирует скомпенсированную разность PVA(t) венозного и артериального давлений (PV(t) и PA(t,вычисляемую согласно следующему уравнению: Эту функцию целесообразно считывать в моменты времени t=n/ Qb, где n - количество роторных головок или роликов кровяного насоса 6, a Qb - круговая частота кровяного насоса. В этом случае независимо от собственной скорости подачи между каждыми двумя точками измерения имеют место одинаковый угол вращения насоса и тем самым постоянное количество подаваемой крови. Другими словами,при этом время или скорость реакции соответствуют определенному постоянному количеству крови. Таким образом, при венозном отсоединении расход кроветока через отсоединенную канюлю не зависит от мощности кровяного насоса, так что критерии контроля привязаны к кроветоку. Кроме того, вычислительный блок 22 для обработки данных во время экстракорпоральной обработки крови постоянно определяет следующую контрольную функцию: Коэффициенты А и В в уравнении (2) определяют вклад высших гармоник n-го порядка k-й периодической помехи частотой k. Коэффициенты А и В с помощью способа наименьших квадратов во время экстракорпоральной обработки крови оцениваются последовательно. Оценка оптимизируется с каждым полуоборотом кровяного насоса. Коэффициент забывчивости определяет связь между оценкой, полученной в данный момент, и уже бывшей оценкой. В уравнении (2) первое слагаемое В 0 представляет собой стабильную разность давлений, свободную от помех, в то время как второе слагаемое представляет собой вклад помех всех периодических участников. Поскольку коэффициенты вкладов при произведенной оценке изменяются медленно, с помощью уравнения (2) может быть произведена аппроксимация поведения давления на ближайшее будущее. Определение контрольной функции осуществляется вычислительным блоком 22 для обработки данных следующим образом. Контрольная функция описывает откорректированную с помощью поправочного коэффициента разность PVA(t) венозного и артериального давлений, измеряемых венозным и артериальным датчиками 18, 19 давления в течение интервала времени обработки крови, причем исходят из того, что имеет место правильный доступ к сосудам. Поскольку в этом интервале времени дефектный доступ к сосудам отсутствует, откорректированная разность PVA(t) давлений соответствует давлению PVA(t), описываемому контрольной функцией, причем это давление содержит только составляющую помех и полезный сигнал В 0. Контрольная функция PVA(t), определенная в заданном интервале времени, принимается как функция оценки на следующий интервал времени, в котором должен быть обнаружен дефектный доступ к сосудам. Дефектный доступ к сосудам распознается в следующем интервале времени в том случае, если при сопоставлении скомпенсированной разности давлений и функции оценки (контрольной функции) выполнены определенные критерии, заданные вычислительным блоком для обработки данных. Определение контрольной функции способом наименьших квадратов зиждется на следующих теоретических основах. Предполагается, что помехи представляют собой сигнал, полученный из нескольких датчиков периодических сигналов различных частот. Этот сигнал должен разлагаться на ряд гармонических функций. Разложение должно включать составляющие всех датчиков сигналов. С помощью способа наименьших квадратов ("Recursive Least Square" - способ RLS) должна происходить оценка коэффициентов Фурье и получаться последовательная оптимизация коэффициентов. Пусть p(t) - физически измеренный выходной сигнал для дискретной регистрации времени. Функция оценки выходного сигнала является суммой гармонического разложения d(t) согласно Коэффициенты Фурье гармоник n-го порядка, датчика k-го сигнала заданы через n,k и n,k. Соответствующие длительности периодов обозначены через Tk. K - число датчиков сигнала, N -число ограниченных высших гармоник, считающихся достаточными для разложения. Посредством соответствующего фильтра нижних частот гармоники, необходимых для оценки, лимитируются с помощью р(t). Теперь коэффициенты оценки d(t) определяются только при знании длительностей периодов датчиков сигналов, так что сумма квадратичных ошибок расстояния p(t)-d(t)2 для количества моментов t регистрации времени в дискретном интервале времени [М-I, М] минимизирована. В частности, с учетом коэффициента забывчивости 01, уменьшающего влияние прошедших по времени квадратичных расстояний: Следовательно, при постоянном А уменьшается вес, с которым отклонение между p(t') и d(t') входит в зачет экстремальной величины с увеличением промежутка времени t-t', при котором момент t' времени находится в прошлом. Однако для получения контрольной функции специалисту известны и другие математические методы. После получения контрольной функции (функции оценки) вычислительный блок 22 для обработки данных вычитает аппроксимацию режима давления без стабильного вклада из измеренной разностиPVA(t) давлений: Полученная разность PPVA(t) давлений является в динамике измеряемой величины PVA сопоставимой с наблюдаемой (Observable), не имеющей, однако, никакой периодической составляющей помех. Эта величина еще может быть освобождена от отдельных нестабильностей, не имеющих, однако, периодической природы. Для этого может быть использован, например, фильтр пиков. Вычислительный блок 22 для обработки данных во время экстракорпоральной обработки крови постоянно отслеживает следующий критерий: Вышеприведенный критерий выполняется, когда происходит положительное изменение разностиPPVA давлений, очищенной от помех, на Crito относительно медленно изменяющегося стабильного вклада В 0. Если это произойдет, вычислительный блок 22 для обработки данных подаст сигнал тревоги, который по шине 26 управления будет принят блоком 25 тревожной сигнализации. После этого блок 25 тревожной сигнализации подает акустический или оптический сигнал тревоги. Кроме того, блок тревожной сигнализации по шине 27 управления посылает сигнал управления в управляющий и вычислительный блок 16 диализного устройства, которое после этого запирает венозный запорный зажим 13 и останавливает кровяной насос 6, так что обработка крови прерывается. Для наглядности способа на фиг. 3 показана разность венозного и артериального давлений с помехами в функции времени, причем венозное давление PV и артериальное давление PA измеряются венозным и артериальным датчиками 19, 18 давления, а разность давлений рассчитывается в вычислительном блоке 22 для обработки данных по артериальному и венозному давлениям. Венозный сигнал давления,измеренный венозным датчиком 19 давления, на фиг. 3 обозначен позицией I, а артериальный сигнал,измеренный артериальным датчиком 18, - позицией II. Разность давлений обозначена позицией III. Кроме того, на фиг. 3 разность давлений, свободная от помех, показана в функции времени и обозначена позицией IV, причем по причинам изображения она не смещена на В 0, как в уравнении (5), а воспроизводит функцию PPVA(t)=PVA(t)-(PVA(t). Для сигнала IV определяющей является правая ось Y. Разность давлений получают путем сравнения измеренного сигнала разности давлений с контрольной функцией (функцией оценки). Если измеренный сигнал разности давлений идентичен контрольной функции (функции оценки) или отличается от измеренного сигнала разности давлений лишь незначительно, доступ к сосудам считается правильным. Если же имеет место дефектный доступ к сосудам, то измеренный сигнал разности давлений не идентичен контрольной функции (функции оценки) и отклоняется от контрольной функции, описывающей при правильном доступе к сосудам лишь периодические помехи, на заданную величину. Это становится заметным в результате изменения разности давлений,свободной от помех (сигнал IV). При этом помехи, показанные на фиг. 3, соответствуют манипуляциям в системе кровепроводов, выполненным в целях контроля. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ контроля доступа к сосудам во время экстракорпоральной обработки крови, при которой кровь из места доступа к сосудам по артериальной ветви экстракорпорального контура кровообращения поступает в элемент для обработки крови, а по венозной ветви поступает обратно в место доступа, причем с помощью измерительного узла, содержащего артериальный датчик давления и венозный датчик давления, измеряют давление в венозной и артериальной ветвях экстракорпорального контура кровообращения, эти измеренные значения передают на блок для обработки данных устройства для контроля доступа к сосудам, причем для распознавания дефектного доступа к сосудам с помощью блока для обработки данных измеренные венозное и артериальное давления обрабатывают и оценивают для контроля доступа к сосудам, отличающийся тем, что с помощью блока для обработки данных определяют контрольную функцию, описывающую помехи измеренных артериального и венозного давлений, и запоминают ее в блоке для обработки данных и с помощью блока для обработки данных по измеренным венозному и артериальному давлениям с использованием контрольной функции, описывающей помехи измеренных артериального и венозного давлений, определяют разность давлений, свободную от помех, и для контроля доступа к сосудам оценивают эту разность давлений, свободную от помех, с помощью блока для обработки данных. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что с помощью блока для обработки данных для определения разности давлений, свободной от помех, формируют разность венозного и артериального давлений, и после получения значения разности эту разность давлений с помощью контрольной функции, описывающей помехи венозного и артериального давлений, освобождают от помех. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что контрольную функцию определяют за предшествующий интервал времени и измеренную разность давлений в последующий интервал времени сравнивают с контрольной функцией, определенной за предшествующий интервал времени, причем контрольную функцию, определенную за предшествующий интервал времени, принимают в качестве функции оценки для последующего интервала времени, описывающей помехи артериального и венозного давлений. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что с помощью блока для обработки данных контрольную функцию во время экстракорпоральной обработки крови определяют постоянно. 5. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что для обнаружения дефектного доступа к сосудам с помощью блока для обработки данных определяют разность между разностью венозного и артериального давлений и контрольной функцией, причем заключение о дефектном доступе к сосудам дела-6 019406 ется в том случае, когда разность между разностью давлений и контрольной функцией превышает заданное предельное значение. 6. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что с помощью блока для обработки данных контрольную функцию, описывающую помехи артериального и венозного сигналов давления, определяют по линейной комбинации тригонометрических функций. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что с помощью блока для обработки данных контрольная функция, описывающая помехи артериального и венозного сигналов давления, описывается следующим уравнением: где коэффициенты А и В определяют вклады высших гармоник n-го порядка k-й периодической помехи частотой k. 8. Устройство для контроля доступа к сосудам для устройства для проведения экстракорпоральной обработки крови, при которой кровь при доступе к сосудам по артериальной ветви экстракорпорального контура кровообращения поступает в элемент для обработки крови, а по венозной ветви поступает обратно в место доступа, содержащее измерительный узел (18, 19) для измерения давления в венозной и артериальной ветвях экстракорпорального контура кровообращения и блок (22) для обработки данных измеренного венозного и артериального давлений для контроля доступа к сосудам, отличающееся тем,что блок (22) обработки данных содержит средства для определения контрольной функции, описывающей помехи измеренных артериального и венозного давлений, причем блок (22) обработки данных выполнен таким образом, что с помощью контрольной функции, описывающей помехи артериального и венозного давлений, по измеренным венозному и артериальному давлениям определяется разность давлений, свободная от помех, причем разность давлений, свободная от помех, используется для контроля доступа к сосудам. 9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что блок (22) для обработки данных выполнен таким образом, что для определения разности давлений, свободной от помех, формируется разность венозного и артериального давлений, и после получения этой разности разность давлений с помощью контрольной функции, описывающей помехи венозного и артериального давлений, освобождается от помех. 10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что блок (22) для обработки данных выполнен таким образом, что контрольная функция определяется за предшествующий интервал времени, и измеренная разность давлений в последующий интервал времени сравнивается с контрольной функцией, определенной за предшествующий интервал времени, причем контрольная функция, определенная за предшествующий интервал времени, принимается в качестве функции оценки для последующего интервала времени, описывающей помехи артериального и венозного давлений. 11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что блок (22) для обработки данных выполнен таким образом, что контрольная функция во время экстракорпоральной обработки крови определяется постоянно. 12. Устройство по одному из пп.8-11, отличающееся тем, что блок (22) для обработки данных выполнен таким образом, что для контроля доступа к сосудам определяется разность между разностью венозного и артериального давлений и контрольной функцией, причем заключение о дефектном доступе к сосудам делается в том случае, если разность между разностью давлений и контрольной функцией превышает заданное предельное значение. 13. Устройство по одному из пп.8-12, отличающееся тем, что контрольная функция, описывающая помехи артериального и венозного сигналов давления, определяется по линейной комбинации тригонометрических функций. 14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что блок (22) для обработки данных выполнен таким образом, что контрольная функция, описывающая помехи артериального и венозного сигналов давления,описывается следующим уравнением: где коэффициенты А и В определяют вклады высших гармоник n-го порядка k-й периодической помехи частотой k. 15. Устройство для экстракорпоральной обработки крови, содержащее устройство для контроля доступа к сосудам по одному из пп.8-14.

МПК / Метки

МПК: A61M 1/36

Метки: контроля, способ, сосудам, также, устройство, экстракорпоральной, обработки, крови, устройством, доступа

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/9-19406-sposob-i-ustrojjstvo-dlya-kontrolya-dostupa-k-sosudam-a-takzhe-ustrojjstvo-dlya-ekstrakorporalnojj-obrabotki-krovi-s-ustrojjstvom-dlya-kontrolya-dostupa-k-sosudam.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и устройство для контроля доступа к сосудам, а также устройство для экстракорпоральной обработки крови с устройством для контроля доступа к сосудам</a>

Похожие патенты