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CRRT机和血透机的液体平衡系统

 limingxin1969 2022-09-26 发表于上海

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用于肾脏替代的设备,传统血透机和CRRT机在设备构成和技术上有着很多本质的区别,其中重要的一个是两者的液体平衡系统,其中超滤控制技术是重点。

从题图的机器外观上看,典型的区别是左边血透机没有“秤”,而右边的CRRT机下面多了好几个“秤”钩,这就是传统血透机多采用的无秤“容量计量”液体平衡技术或“流量计量”液体平衡技术,而CRRT机则采用有秤“重力计量”液体平衡技术。

”容量计量“液体平衡:采用平衡舱和阀门管理,平衡腔系统保证流入透析器的透析液量和流出的废液量相等。同时,在透析器后设置一个超滤泵,按所需的超滤速度从密闭系统中抽出一定量的液体。由于等容密闭系统中进出液量必须平衡,因此所需的超滤即为超滤泵所抽出的透析液的量,由此保持了超滤流量的平衡与稳定。机器CPU不必考虑需要用多大的负压、跨膜压随超滤率和膜的超滤系数的变化而被动改变。

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容量计量平衡腔系统原理简单,无需称重和评估收集废液,减少了因为液体相关介入操作对治疗的干扰,但需大量零部件如电磁阀、电机泵、腔体以及水路较复杂,故障率相对高。在长时间的治疗中,由于系统累积错误,且没有连续的自我反馈保障机制,容量平衡没有重力计量平衡系统精确度高。

“流量计量”液体平衡:流量计平衡技术的原理是利用进流量信号反馈控制流量再用出、进流量的差值信号反馈控制超滤量。超滤控制单元中的通道1和通道2分别计量流入透析器的流量和流出废弃液流量,通道2的流量等于主流量加上患者的单位脱水量,单位脱水量为通道1与通道2之间的差值。脱水通道单元通过反馈式的电磁感应实时感应测量通道间的差值并反馈给控制电机,再对透析液压力调节器进行调整从而实现设定超滤率与实际超滤率间的动态平衡。

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流量计平衡技术具有简易的水路结构和简单的故障排查特点,无秤也无需评估收集废液,但对流量传感器以及压力传感器的精度要求较高,对外界影响因素要求较为苛刻。同样在长时间的治疗中,也会导致系统累积错误等,与容量平衡技术一样,没有重力计量平衡系统精确度高。

以上是血透机的主要超滤控制系统,除此之外,还有一种“活塞式往复泵”技术,与平衡腔技术类似,不同的是采用活塞泵负压抽取液体达到平衡。
CRRT由于救治重症患者,特别是在连续几天的连续性治疗时,CRRT机器的液体平衡技术需要更为稳定,精确,最可靠常用的是“重力计量”平衡技术:
“重力计量”液体平衡:基本的系统特点是,采用一个或多个秤,对废液,置换液和/或透析液进行连续不间断称重,将液体重量作为流量指标,CPU连续分析这些秤重数据,以及处方和实际流量间的任何细微的差异,并即时通过伺服反馈机制,微调泵运行。

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该原理和已报道的精度研究证明是最可靠精确的技术,特别是在长治疗周期中,发生累积液体平衡误差的风险低。该系统需要多个高精度液体秤(秤也带来频繁校准问题)外,对系统液体平衡的硬件(秤、泵、管路)的伺服反馈集成,和软件(控制系统和保护性子系统)CPU技术要求很高,也使得CRRT机器的制造成本较高。
综上,CRRT需采用更精确可靠的“重力计量”液体平衡技术,液体通过液体泵驱动,精确的系统平衡需要与液体泵数量相匹配的秤,而管理CRRT设备硬件运行的伺服反馈系统,CPU集成的控制和保护系统可能更加重要。
拿高铁类比,如果说CRRT的“泵”是牵引传动系统,“秤”是牵引电机控制系统;那么CRRT机的'CPU'可能就是高铁网控列车运行管理系统的核心。

【系列回顾】

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