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Technik leicht und verständlich.

Apparatives Shunt Monitoring, Teil 2

In der Ausgabe 3/2015 haben wir mit der Vorstellung der Thematik des apparativen Shunt Monitorings begonnen. Wir erläuterten die Vorteile und Notwendigkeit, wobei sich herausstellte, dass ein System zum Shunt-Monitoring möglichst nicht-invasiv, gut reproduzierbar und in einem geringen Zeitaufwand durchführbar sein sollte. In der heutigen Ausgabe möchten wir Ihnen den technischen Ablauf der Messung mittels der Kochsalz-Dilutionsmethode näher erläutern.

D.med NephroFlowTM

D.med NephroFlowTM

Vergleich der apparativen Messverfahren

Um die Qualität des Dialyseshunts zu beurteilen gibt es mehrere Methoden. Neben der manuellen Harnstoffmethode haben sich die apparativen Verfahren (Ultraschall-Dilutions-Methode, Temperaturdifferenzbestimmung und farbkodierte Duplexsonographie) bewährt. Die Dilutionsmethode bietet folgende Vorteile:

  • Messung von Shuntfluss, Rezirkulation und effektivem Blutfluss mit einem Gerät möglich
  • Geringer Zeitaufwand
  • An allen gängigen Maschinen von allen Herstellern einsetzbar
  • Weitgehend anwenderunabhängig
  • Mobil, mehrere Patienten pro Schicht messbar
  • Ergebnis ist schnell verfügbar

Die Transonic Ultraschall-Verdünnungstechnologie „Krivitski-Methode®“ wird als der „Goldene Standard“ des Shunt-Monitorings angesehen. (Gefäßzugangs Handbook VA-1-hb-GR, Rev B, 2013). Das im Weiteren vorgestellte D.med NephroFlowTM basiert auf dem gleichen Messprinzip.

Funktionsweise der Ultraschall-Dilutions-Methode am Beispiel des D.med NephroFlowTM

Mit dem hier vorgestellten D.med NephroFlowTM ist durch die Messung der Rezirkulation und des Shuntflusses im Dialyseshunt ein grundlegendes AV-Zugangsmanagement möglich. Zudem wird während der Messung der effektive Blutfluss angezeigt. Durch das Zusammenspiel von Rezirkulations- und Shuntflussmessung können Stenosen zwischen den Dialysenadeln detektiert werden. Im Vergleich zur Bluttemperaturmessung (BTM Fresenius), bei der eine nur schwer auswertbare Kombination aus Fistel- und Kardiovaskulärer Rezirkulation gemessen wird, wird hier ausschließlich die Fistelrezirkulation ermittelt.

Das Gerät kann dabei in zwei unterschiedlichen Modi (Quick und Normal Mode) betrieben werden. Der Quick Mode erlaubt eine schnelle Messbereitschaft ohne Eingabe von Patientendaten, allerdings wird hier keine Messung automatisch gespeichert. Der Normal Mode erlaubt es dem Nutzer eine Patientendatenbank anzulegen, in welche die Ergebnisse automatisch abgespeichert und dem ausgewählten Patienten zugeordnet werden. Im Patientenreport lässt sich somit der Verlauf der bisherigen Messungen nachvollziehen und auswerten. Mittels USB-Anschluss lassen sich die Messergebnisse sowohl elektronisch als auch ausgedruckt leicht archivieren. Der bedienerfreundliche 15“-Touchscreen ermöglicht eine einfache Bedienung, selbst bei Verwendung von Einmalhandschuhen. Das Gerät leitet den Anwender mittels Informationen am Bildschirm durch die Messung.

Der Anwender kann so ohne großen Aufwand während der Dialysebehandlung einen Funktionalitätstest des AV-Zugangs durchführen und schnell auf Veränderungen im AV-Zugang reagieren. Die hier vorgestellte Messung kombiniert die Dilutions-Methode mit einer Flussmessung mittels Ultraschall. Hierzu werden Sensoren an die venöse und arterielle Linie geklemmt. Die Messung selbst wird durch die Gabe eines 10 ml Kochsalzbolus gestartet. Dies bewirkt eine Verdünnung des Blutes im Dialyseschlauch, was zu einer Veränderung der Schallgeschwindigkeit führt, welche in den Sensoren detektiert werden kann.

Grafische Darstellung

Abb. 1 Schematischer Messaufbau (Quelle D.med)

Messmethode zur Bestimmung des effektiven Blutflusses

Wie in der letzten Ausgabe erläutert, kann es durchaus zu Abweichungen zwischen dem eingestellten bzw. angezeigten und dem tatsächlich gelieferten Blutfluss kommen. Der effektive Blutfluss kann während der Dialysebehandlung mittels dem D.med NephroFlowTM gemessen werden.

Um den tatsächlich gelieferten Blutfluss zu messen, werden die entsprechenden Messsensoren an das arterielle und venöse Blutschlauchsystem geklemmt. Der Sensor sendet abwechselnd ein Ultraschallsignal mit dem Blutfluss (flussabwärts) und einmal entgegen dem Blutfluss (flussaufwärts). Wenn das Ultraschallsignal in Flussrichtung gesendet wird, so wird die Durchlaufzeit, die das Ultraschallsignal zur Durchquerung des Schlauches und des Blutes benötigt, in Relation der Flussmenge reduziert. Dagegen wird die Durchlaufzeit erhöht, wenn das Ultraschallsignal entgegen der Flussrichtung gesendet wird. Daraus kann eine Laufzeitdifferenz bestimmt werden, welche proportional zum effektiven Blutfluss ist.

Der effektive Blutfluss wird am D.med NephroFlowTM während der Messung angezeigt. Somit können bei Diskrepanzen zwischen dem eingestellten und angezeigten Blutfluss schnellstmöglich Gegenmaßnahmen ergriffen werden.

Messmethode zur Bestimmung der Rezirkulation

Sobald das Gerät für eine Messung bereit ist, kann eine Rezirkulationsmessung durch eine Bolus-applikation von 10 ml Kochsalz in den venösen Blutschlauch (z.B. in den venösen Blasenfänger) gestartet werden. Der Bolus vermischt sich mit dem Blut in der venösen Leitung und durchströmt den venösen Sensor. Das Kochsalz bewirkt hierbei eine Verringerung der Schallgeschwindigkeit im Blut, wodurch der venöse Sensor den Bolus als Verdünnungskurve detektieren kann. Bei einer vorhandenen Fistelrezirkulation wird das injizierte Kochsalz (je nach Rezirkulationsgrad) wieder direkt über die arterielle Nadel in den extrakorporalen Blutkreislauf angesaugt. Dabei wird die veränderte Schallgeschwindigkeit dann auch vom arteriellen Messsensor erfasst.

Grafische Darstellung

Abb. 2 Ergebnis Rezirkulation

Als Ergebnis werden sowohl auf dem Gerätebildschirm als auch auf dem PDF-Ausdruck beide erfassten Verdünnungskurven dem zeitlichen Verlauf entsprechend dargestellt, wobei die blaue Kurve dem venösen Sensor und die rote Kurve dem arteriellen entspricht. Die angezeigte Rezirkulation ergibt sich hier aus dem Flächenverhältnis der arteriellen und venösen Verdünnungskurve:

Formel

Messmethode zur Bestimmung des Shuntflusses

Zur Messung des Shuntflusses muss der arterielle und venöse Anschluss am Patientenzugang vertauscht werden.

Schaubild

Abb. 3 Vertauschte Schlauchposition für die Shuntflussmessung

Auch diese Messung wird mit einer Bolusapplikation von 10 ml Kochsalz in den venösen Blutschlauch gestartet. Der venöse Sensor detektiert, wie oben beschrieben, zuerst die Veränderung der Schallgeschwindigkeit durch den injizierten Bolus. Durch das Vertauschen der Linien vermischt sich der Bolus über die arterielle Nadel mit dem Blutfluss im Shunt. Flussabwärts wird nun das Blut-Kochsalz-Gemisch über die venöse Nadel in den extrakorporalen Kreislauf gesaugt. Hier kann die Veränderung der Schallgeschwindigkeit vom arteriellen Sensor detektiert werden.

Grafische Darstellung

Abb. 4 Ergebnis Shuntfluss-Messung

Auch hier werden erneut beide Verdünnungskurven dem zeitlichen Verlauf entsprechend dargestellt. Die blaue Kurve entspricht der Verdünnungskurve des venösen Sensors, die rote Kurve entspricht der Verdünnungskurve des arteriellen Sensors. Mit folgender Formel kann daraus der Shuntfluss bestimmt werden:

Formel

Vergleichsmessungen zwischen Transonic HD03 und D.med NephroFlowTM

Im Rahmen zweier klinischer Studien in unterschiedlichen Dialysezentren wurden Vergleichsmessungen zwischen dem etablierten Transonic HD03 und dem seit kurzem auf dem Markt verfügbaren D.med NephroFlowTM durchgeführt. Insgesamt wurden 79 Einzelmessungen an 34 Patienten durchgeführt. Im folgenden Diagramm sind die Ergebnisse der beiden Messsysteme gegeneinander aufgetragen. Auf der x-Achse sind die gemessenen Werte des D.med NephroFlow aufgetragen, auf der y-Achse die Messerwerte des Transonic HD03. Die Ergebnisse weisen bis ca. 1.000 ml/min eine nur minimale Streuung auf, was die Vergleichbarkeit der Messergebnisse beider Geräte bestätigt. Ab ca. 1.000 ml/min zeigen die Ergebnisse eine relativ gleich verteilte absolute Streuung um die Winkelhalbierende.

Normiert man die Ergebnisse auf den jeweiligen Shuntfluss ergibt sich eine sehr geringe relative Abweichung der Messergebnisse über den relevanten Flussbereich. Dies wird im folgenden Bland-Altmann-Diagramm verdeutlicht. Hier sind auf der x-Achse die Mittelwerte der jeweiligen Messwerte beider Messsysteme aufgetragen, auf der y-Achse deren logarithmierten Differenzen.

Diagramm

Abb. 5 Streudiagramm mit Winkelhalbierender der Shuntflussmessung beider Systeme

 

Diagramm

Abb. 6 Bland-Altmann-Diagramm für logarithmierte Daten

Zusammenfassung

Die durchgeführten Studien zeigen, dass die Ergebnisse des D.med NephroFlowTM mit denen des seit Jahren auf dem Markt befindlichen Transonic HD03 hinsichtlich der Messgenauigkeit und der bei Bestimmung von physiologischen Parametern auftretenden Streuung übereinstimmen.
Zur Beurteilung eines Dialyseshunts ist sowohl der aktuelle Zustand als auch dessen zeitliche Veränderung zu beachten. Ein AV-Zugang unterliegt Veränderungen im Laufe der Lebensdauer, so dass ein einzelnes Ergebnis noch kein eindeutiges Bild über den Zustand des Shunts liefert. Wichtig für die Beurteilung der Entwicklung eines Dialyseshunts ist ein kontinuierliches Monitoring des Patienten, so dass auch auf längerfristige Veränderungen des Shunts reagiert werden kann.

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