способ определения концентрации органических метаболитов в диализирующем растворе

Формула изобретения

Способ определения концентрации органических метаболитов в диализирующем растворе с программной поляризацией измерительного платинового электрода относительно хлорсеребряного электрода сравнения в трехэлектродной ячейке при поляризации измерительного платинового электрода от потенциала адсорбции водорода до потенциала адсорбции кислорода и далее до потенциалов предельной адсорбции метаболитов, при этом при скорости поляризации, равной 0,03-0,05 В/с, производят измерение величины времени достижения заданного тока, на основании которого определяют концентрацию мочевой кислоты при потенциале поляризации платинового измерительного электрода, равном +1,22 В, концентрацию креатинина при потенциале +1,41 В и концентрацию мочевины при потенциале +1,65 В.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, в частности к диализотерапии. Существует способ определения суммарного содержания органических примесей в потоке раствора электролита, включающий программную циклическую поляризацию измерительного платинового электрода относительно хлорсеребряного электрода сравнения в трехэлектродной ячейке при поляризации измерительного платинового электрода от потенциала адсорбции водорода до потенциала адсорбции кислорода и далее до потенциалов предельной адсорбции метаболитов и регистрации количества электричества, протекающего за время измерения. При этом предварительно определяется максимальный анодный ток адсорбции кислорода и катодный ток адсорбции водорода, значения которых используются для определения момента изменения полярности линейной поляризации с анодной на катодную и наоборот. При этом содержание органических примесей соответствует времени изменения анодного тока от значения 0,01-0,5 максимального тока до значения максимального тока. Точность измерений достигается предварительным определением потенциала изменения полярности электрода в исходном растворе электролита без органических примесей, (авторское свидетельство SU 1723513 А-1 30.03.92, бюл. №12).

Параметры измерения: скорость развертки 0,2 В/сек, пределы тока 400-1500 мкА. При этом определяется общее содержание органических веществ в растворе, основным из которых является мочевина. Авторы предложили расчет концентрации креатинина из пропорции 1:10 к мочевине.

Однако определения величины суммарной концентрации органических веществ в диализирующем растворе недостаточно для определения эффективности диализотерапии. Кроме того, концентрация мочевины в крови больного почечной недостаточностью далеко не всегда коррелируется с концентрацией креатинина. Она впрямую зависит не только от эффективности диализотерапии, но и от режима питания больного. Если пациент в междиализный период ел богатую животными белками пищу, то преддиализная концентрация мочевины в его крови может быть гораздо большей, чем ожидалось на основании анализа эффективности предыдущего сеанса гемодиализа, а концентрация креатинина будет относительно меньше. Более полную картину прохождения сеанса гемодиализа можно получить, зная динамику изменения концентраций каждого из метаболитов в растворе, метаболизм которых непосредственно зависит от функционирования организма больного. Кроме того, существенной является концентрация мочевой кислоты.

Известный способ определения концентрации мочевины выбран нами за прототип.

Концентрация мочевины связана с величиной тока логарифмической зависимостью, что значительно снижает точность определения концентрации мочевины особенно в пределах от 0,5 до 1 г/л, являющихся очень существенными в диализотерапии. Кроме того, точность измерения возрастает с уменьшением скорости поляризации (развертки) с 0,2 до 0,03-0,05 В/с.

Задачей предлагаемого способа определения концентрации органических метаболитов в диализирующем растворе является повышение его точности путем определения концентрации мочевины, креатинина и мочевой кислоты в диализирующем растворе.

Поставленная задача в способе определения концентрации органических метаболитов в диализирующем растворе, включающем программную поляризацию измерительного платинового электрода относительно хлорсеребряного электрода сравнения в трехэлектродной ячейке при поляризации измерительного платинового электрода от потенциала адсорбции водорода до потенциала адсорбции кислорода и далее до потенциалов предельной адсорбции метаболитов относительно хлорсеребряного электрода сравнения, достигается тем, что при скорости поляризации, равной 0,03-0,05 В/с, производят измерение величины времени достижения заданного тока, на основании которого определяют концентрацию мочевины при потенциале поляризации платинового измерительного электрода, равном +1,65 В, концентрацию креатинина при потенциале +1,41 В, а концентрацию мочевой кислоты при потенциале +1,22 В.

Заданные токи для органических метаболитов определены экспериментально для максимальных значений мочевины, креатинина и мочевой кислоты в реальных диализирующих растворах.

Предложенный способ определения концентрации органических метаболитов в диализирующем растворе, а также признаки, отличающие его от известных в медицинской и патентной литературе, не обнаружены.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что при скорости поляризации 0,03-0,05 В/с производят измерение величины времени достижения заданного тока, на основе которого определяют концентрацию мочевины при потенциале поляризации платинового измерительного электрода относительно хлорсеребряного электрода сравнения, равном +1,65 В, концентрацию креатинина при потенциале, равном +1,41 В, а концентрацию мочевой кислоты при потенциале, равном +1,22 В. При этом после достижения потенциала +1,22 В происходит десорбция с измерительного электрода мочевой кислоты и адсорбирование креатинина. После достижения потенциала +1,41 В происходит десорбция креатинина и адсорбция мочевины до потенциала +1,65 В.

Нами было выяснено, что при заданном потенциале платинового измерительного электрода относительно хлорсеребряного электрода сравнения и заданном максимальном токе концентрация мочевины в диализирующем растворе прямо пропорциональна времени достижения заданного тока, кроме того, при скорости поляризации 0,03-0,05 В/с измерение концентрации мочевины в диапазоне от 0,1 до 1,0 г/л происходит с постоянной точностью с максимальной ошибкой 0,2%.

Параллельно было выяснено, что креатинин адсорбируется из солесодержащего диализирующего раствора на платиновом электроде в диапазоне от +1,28 до +1,41 В, а мочевая кислота в диапазоне от +1,07 до +1,22 В.

Испытания проводились на реальном диализирующем растворе, взятом на выходе из аппарата «искусственная почка». Сначала потенциал платинового электрода изменялся от -0,8 до +1,22 В, затем от -0,8 до +1,41 В, после этого от -0,8 до +1,65 В со скоростью 0,05 В/с. Время достижения заданного значения тока соответствовало концентрациям мочевой кислоты, креатинина и мочевины в диализирующем растворе.

Поэтому нами выбраны конкретные значения скорости поляризации 0,03-0,05 В/с и предельных значений поляризации +1,22 В для определения концентрации мочевой кислоты, +1,41 В для определения концентрации креатинина и +1,65 В для определения концентрации мочевины, так как именно при этих значениях мы получили наиболее достоверную информацию о концентрации метаболитов в диализирующем растворе с наибольшей точностью их измерения.

Таким образом, программно изменяя диапазоны циклической поляризации измерительного платинового электрода относительно хлорсеребряного электрода сравнения в диапазонах от потенциала адсорбции водорода до +1,22 В; +1,41 В и +1, 65 В со скоростью 0,03-0,05 В/с и замеряя время достижения заданного тока, мы измеряем концентрации мочевой кислоты, креатинина и мочевины в диализирующем растворе, что дает более точную и достоверную картину эффективности диализотерапии.

Способ осуществляют следующим образом:

производят поляризацию измерительного платинового электрод от -0,8 до +1,22 В относительно хлорсеребряного электрода сравнения, при этом фиксируют время достижения заданного тока, на основании которого определяют концентрацию мочевой кислоты в диализирующем растворе, затем производят поляризацию измерительного платинового электрода от -0,8 до +1,41 В относительно хлорсеребряного электрода сравнения, при этом до потенциала +1,22 В сорбируется мочевая кислота, а при дальнейшем увеличении потенциала до +1,41 В происходит десорбция мочевой кислоты с одновременной сорбцией креатинина. Время достижения заданного тока пропорционально концентрации креатинина в диализирующем растворе. После этого производят поляризацию измерительного платинового электрода от -0,8 до +1,65 В относительно хлорсеребряного электрода сравнения, при этом до потенциала +1,22 В сорбируется мочевая кислота, затем в диапазоне от +1,22 до +1,41 В происходит десорбция мочевой кислоты с одновременной адсорбцией креатинина и затем в диапазоне от +1,41 до +1,65 В происходит десорбция креатинина с одновременной адсорбцией мочевины, а время достижения заданного тока соответствует концентрации мочевины в диализирующем растворе, причем поляризация проводится со скоростью 0,03-0,05 В/с.

Соотношение максимальных концентраций органических метаболитов в диализирующем растворе при проведении сеансов гемодиализа и экспериментально выявленных заданных токов представлено в таблице.

Таблица. Соотношение концентраций органических метаболитов в диализирующем растворе и заданных токов для их определения
Название метаболита	Концентрация метаболита, ммоль/л	Заданный ток, мкА
мочевина	11	1400
креатинин	0,2	600
мочевая кислота	0,15	450

Изобретение может быть применено в качестве дополнительной опции к аппаратам «искусственная почка».

ПРИМЕР

Больной И. история болезни №3471. Диагноз: хроническая почечная недостаточность. Находится на лечении гемодиализом свыше 4-х лет.

03.11.2003 г.больному проводится сеанс гемодиализа на аппарате «искусственная почка» фирмы Фрезениус 4008, диализатор F 6. В процессе гемодиализа прибором контроля параметров гемодиализа, изготовленным на базе предлагаемого способа определения концентрации органических метаболитов в диализирующем растворе, контролируется процесс протекания гемодиализа. В режиме реального времени определяются концентрации мочевины, креатинина и мочевой кислоты в диализирующем растворе, одновременно на основании компьютерной обработки полученных данных определяется процент очистки крови от органических метаболитов (фиг.1а), мочевина крови, креатинин крови, мочевая кислота крови больного, клиренс диализатора, оптимальное время гемодиализа, очищенный объем крови организма, скорость катаболизма белка в организме больного (фиг.2).

Измерение концентраций органических метаболитов в диализирующем растворе происходит следующим образом: до подключения больного к диализатору аппарата «искусственная почка» определяются потенциалы изменения полярности электрода в исходном диализирующем растворе (фиг.1б). Затем в течение 10 минут происходит процесс вытеснения кровью больного физиологического раствора из диализатора (заполнение диализатора). При этом на графике концентрации мочевины в диализирующем растворе (фиг.1б) прорисовывается резкое повышение концентрации мочевины. Затем происходит поляризация измерительного платинового электрода от -0,8 до +1,22 В относительно хлорсеребряного электрода сравнения, при этом фиксируется время достижения тока в 450 мА, на основании которого, при компьютерной обработке сигнала, определяется концентрация мочевой кислоты в диализирующем растворе и выдается на экран компьютера, затем автоматически производится переполяризация измерительного платинового электрода от -0,8 до +1,41 В относительно хлорсеребряного электрода сравнения, при этом до потенциала +1,22 В сорбируется мочевая кислота, а при дальнейшем увеличении потенциала до +1,41 В происходит десорбция мочевой кислоты с одновременной сорбцией креатинина. Процессор компьютера фиксирует время достижения тока в 600 мА, и на основании его определяется концентрация креатинина в диализирующем растворе, которая в свою очередь выводится на экран. После этого снова производится переполяризация измерительного платинового электрода от -0,8 до +1,65 В относительно хлорсеребряного электрода сравнения, при этом до потенциала +1,22 В сорбируется мочевая кислота, затем в диапазоне от +1,22 до +1,41 В происходит десорбция мочевой кислоты с одновременной адсорбцией креатинина и затем в диапазоне от +1,41 до +1,65 В происходит десорбция креатинина с одновременной адсорбцией мочевины. Время достижения тока в 1400 мА соответствует концентрации мочевины в диализирующем растворе. Концентрация мочевины также выводится на экран компьютера. Процесс поляризации измерительного электрода проводится со скоростью 0,03-0,05 В/с. После этого циклы измерений повторяются.

На основании динамики изменения концентраций мочевой кислоты, креатинина и мочевины в диализирующем растворе автоматически составляется график процента очистки пациента от органических метаболитов (фиг.1).

На основании математических моделей кинетики мочевины (Sargent JA, Gotch FA. The analysis of concentration dependence of uremic lesions in clinical studies // Kidney Int. - 1975. - V.7. - P.35-44, Renkin EW. The relation between dyalisance, membrane area, permeability and blood flow in the artificial kidney // Trans. Amer. Soc. Artif. Intern. Organs. - 1954. - V.2. - P.102-105, Ginn HE, Teschan РЕ et al. Neurobehavioral and clinical responses to haemodialysis // Trans. Amer. Soc. Artif. Intern. Organs. - 1978. - V.24. - P.376-381.) компьютерная программа определяет остальные параметры гемодиализа (фиг.2).

На фиг.3 представлен прибор контроля параметров гемодиализа, изготовленный на базе предлагаемого способа определения концентрации органических метаболитов в диализирующем растворе.