填补又一技术空白:在医学治疗中测量最低流速

作者: Susanne Jungmann,Sensirion液体流量传感器产品经理

在医疗程序和治疗中,如何精确测量及控制低至每小时几微升的最低流速,是我们经常面临的一个挑战。在大多数情况下,治疗结局、患者福祉甚至生死存亡,都与是否能在低流速状态下稳定持续地给药息息相关。现今,虽然我们对多项应对措施进行了评估及引入,但仍存在完善和发展新技术的空间。其中,一项新发展体现出巨大潜力,那就是一次性使用的液体流量传感器。它能够测量最低流速,并快速可靠地对常见的故障模式进行检测。

非卧床输液泵在非卧床护理和家庭护理中日益普及,可在几天内持续输送高浓度药物,流速范围从个位数毫升/小时至几百毫升/小时。便携式非卧床输液治疗已能够极大减少住院时间及其相关费用,同时大大改善患者的生活质量。例如,在化疗中,与传统的每24小时一次的栓塞注射相比,连续给药对疗效和毒性有益的药效动力学影响已得到证明。

常规的弹性泵由以下部分组成:1个对药物持续施加压力的增压储液器;1组静脉注射给药装置,内含的压降元件(例如被用作限流器的细毛细管)可将流速控制在规定范围内;以及1个静脉注射导管或注射口。这些弹性泵通常为纯机械,采用一次性使用的设计,用于输液化疗、疼痛管理或螯合疗法。其特征压力曲线通常为凹形,即在治疗开始和结束时产生的流速高于中间的流速。

弹性泵的实际流速主要受两个参数的影响:限流器出入口间压差和限流器本身阻力。入口压力由弹性泵储液器的压力曲线决定,而出口压力则受到几个因素的影响:注射部位的类型、患者的特定静脉背压,以及储液器和注射部位之间的高度差。限流器的阻力受药物粘度影响,而药物粘度又由溶液的分子组成和温度决定。为了在周围环境温度变化的情况下最大限度地提高温度稳定性,医疗设备制造商通常建议将限流器全程贴在患者皮肤上。

如上所述,目前既定的解决方案存在一系列众所周知的缺点。

据国际标准规定,极特殊条件下的流速精度为±15%。为保证达到特定性能,患者需遵从一些操作步骤,但这些操作在常规的日常生活中却难以实现。因此,真实生活中的流速往往与预期值有很大偏差。较高流速可能会导致治疗毒性增加;较低流速则会降低疗效。这两种偏差都会妨碍最优的治疗结局。此外,因流速较低而残留在储液器的药物,可能需要进行专门的废液管理。

特别在低流速情况下,若没有液体流量传感器,则很难快速可靠地检测到极细限流器或注射部位的堵塞情况。在大多数情况下,患者或医护人员需要数小时才能发现堵塞,而这将再次妨碍最优治疗结局的实现。

目前,我们无法对上述影响进行监控以获得直接反馈或远程支持,同时临床人员也无法对其进行记录以供日后分析。

因此,许多非卧床输液泵制造商正致力于为现有产品设计智能版。将一次性使用的液体流量传感器(如Sensirion的LD20)无缝集成到输液装置中,便是其中一种可能的解决方案。

鉴于幼小、脆弱的特征,儿科和新生儿科的患者受到医护人员、临床医生、父母以及医疗行业的诸多特殊照顾与关注。

儿科和新生儿科患者体重较轻,一般采用1毫升/小时甚至更低流速。因此,当前输液技术中存在的已知和固有问题(启动延迟、流量中断和对静水压力的依赖)可能会对治疗结局产生更为不利的影响。

半衰期短的救命药物(如肾上腺素)不可因有关输液技术而导致延迟或停用。然而,当管子与注射器柱塞连接时,运送患者过程中注射器泵发生移动和垂直位移时,或将新注射器装入弹性泵装置时,延迟或停用的情况时有发生。

必须每天对儿童或新生儿的液体平衡进行观察和计算。注射或摄入的任何液体(无论是药物还是营养物)与排泄的液体总和不仅对儿童的福祉至关重要,且该数值应处于限制范围内。将一次性液体流量传感器集成在输液装置中,令医疗设备不仅能够准确监测给药流速,并且能够快速可靠地检测出上述常见的故障模式。

对危重患者进行连续尿流率测量,需要测量每小时个位数毫升至100毫升的尿流率。急性肾损伤(AKI)是重症监护室中危重患者的一种常见并发症(发生率为20%-30%)。急性肾损伤的早发现和正确诊断目前在医学研究和发展中受到很大关注。患者死亡率和发展为慢性肾脏疾病的风险随着AKI的发生而急剧增加。

当前,AKI可以根据实验室数据(包括血清肌酐的变化或肾脏氮代谢废物的排泄情况)进行诊断。研究表明,与生化标志物相比,导尿患者的尿排出量对肾功能的变化更敏感。相较于尿液的生化成分的变化,尿量对肾功能变化的反应更快。

临床医生通过RIFLE标准分类(风险、损伤、失败、损失、末期)提高AKI诊断的敏感度和特异度。该分类指出,尿排出量降低至0.5ml/kg/h以下(不含)且持续6小时以上(不含),是急性肾衰竭风险增加的第一个指征。

如今,确定患者尿排出量时所面临的最大问题是,必须由ICU的护理人员定期手动测量和记录,只有这样才能进行进一步的趋势分析。如果能自动、连续地测量和记录尿排出量,就能进行更及时的诊断,使临床医生能够识别甚至预防AKI的发生。同样,Sensirion的LD20一次性使用液体流量传感器可以解决这一问题。

上述所有医疗领域和应用的共同点是,通过使用一次性液体流量传感器,可以获得重要的测量数据和生命体征,并自动存储在电子患者数据管理系统(PDMS)中。这就解决了耗时、准确度低和手写病历的繁琐工作,并能及时检测出不良反应。此外,这些数据将很容易用于回顾性分析。最重要的是,此举将节省医护人员的时间,令其专注于仍需个人关注的工作。

采用Sensirion的一次性液体流量传感器LD20,即可对上述所有医疗应用进行革新或首次启用。

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