Transcript Så funkar det: Transonic

Så funkar det:
Transonic
Mats Nyberg
Förord
Här följer en kortfattad genomgång av hur Transonicmätningarna ”fungerar”
ur ett fysikaliskt perspektiv1 . Detta är inte någon handledning för att genomföra Transonicmätningar utan en förklaring hur de olika kopplingarna
och mätningarna hänger ihop.
Diagrammen i den här redogörelsen är framtagna i ett grafikprogram för
att illustrera principerna för mätningarna. De går inte att återfinna utanför
detta dokument. På Transonic kan man istället se två diagram vända upp
och ner om man utgår ifrån mina.
Dokumentet innehåller ett antal uträkningar. Läs för Guds skull inte dessa
om matematik skrämmer er. Det behövs inte för förståelse av texten – de är
med för att jag tyckte de blev så fina.
1
Transonic
Transonicapparaten används ju för flödes- och recirkulationsmätningar i en
access (görs det på katetrar med?). Med de två ultraljudssensorerna som
knäpps fast på nålslangarna kan apparaten mäta blodets täthet.
För att manipulera blodets täthet och skapa förutsättningar för mätningarna sprutar man koksalt i den blå porten på slangsetet. Koksaltet kommer
att följa blodet genom venkammaren och ut genom slangsetet förbi ultraljudssensorn på den ”blå” slangen som registrerar utspädningen av blodet medan
den passerar.
I båda mätningarna är man sedan intresserad av en följande utspädning
vid den röda sensorn. I de olika mätningarna tar man dock fasta på olika
aspekter av datan från de båda sensorerna.
1
Samt till den grad mitt förstånd och mina kunskaper tillåter
1
Blodkoncentration
Så funkar det: Transonic
Tid
Figur 1: Mätning av recirkulation. När man späder blodet
som pumpas tillbaka till patienten genom den ”blå” slangen
kommer eventuell recirkulation att kunna mätas som en spädning av blodet som sugs upp genom artärnålen. I diagrammet
ser man detta i att båda kurvorna böjer av nedåt under mätningen. Måttet på recirkulation under mätningen visas av hur
mycket den kurva som visar blodkoncentrationen i artärnålen
(röda kurvan i mitt diagram) böjer av.
1.1
Mätning av recirkulation
Inför mätning av recirkulation i en access behåller man ju dialysslangarnas
orginalkopplingar. Den ”blå” slangen är kopplad till vennålen och den ”röda”
slangen är kopplade till artärnålen.
När man sprutar koksalt i den blå porten kommer detta att späda blodet
som pumpas tillbaka till patienten genom vennålen. Om man i samband med
detta kan mäta en spädning av blodet i artärnålen antas detta bero på att
utspätt blod som idealiskt skulle ha avflödat ut genom accessens vensida
recirkulerar tillbaka till artärnålen. Spädningen av blodet ger upphov till
kurvor liknande dem i Figur 1.
I diagrammet i Figur 1 är det höjdskillnaden mellan den röda och den
blåa kurvan det intressanta. Ju större den är och ju planare den röda kurvan
är, desto mindre recirkulation. En ”djupare dal” i den röda kurvan betyder
att mera av det insprutade koksaltet virvlar tillbaka till vennålen genom
accessen.
1.2
Mätning av blodflödet i accessen
Inför mätningen av blodflödeshastigheten i en access skall man ju korskoppla
dialysslangarna. Den ”blå” slangen kopplas till artärnålen och den ”röda”
slangen kopplas till vennålen.
2
Blodkoncentration
Så funkar det: Transonic
Tid
Figur 2: Mätning av blodflödeshastigheten. Under denna mätning är maskinen kopplad så att blodbana nästan går i en åtta.
Blodet sugs upp genon vennålen för att pumpas genom maskinen och ges åter via artärnålen. Blodflödet för sedan detta blod
till och förbi vennålen. En del av blodet kommer att åter sugas
upp genom vennålen. Under mätningen sprutar vi ju in koksalt
i den blå porten. Vi kommer då att få två kurvor från de två
ultraljudssensorerna allteftersom blodet utspäyy av koksaltslösningen passerar dessa. De två kurvorna kommer att vara förskjutna sinsemellan lämgs tidsaxeln vilket ses i mitt diagtam i
att den röda kurvan ligger till höger om den blå.
Nu kommer blod att sugas från patienten ur vennålen och punpas tillbaka
i artärnålen. Blodet i maskinen kommer alltså till stor del att vara recirkulerat. Detta påverkar dock inte resultatet av mätningen vi nu skall göra.
När man nu sprutar koksalt i den blå porten i slangsetet kommer man
att späda ut blodet som fortsätter ut genom venkammaren och in i patienten
via artärnålen. Väl i patienten/accessen kommer det utspädda blodet transporteras emot vennålen där det till del kommer att sugas upp för ytterligare
en omgång i maskinen.
Under detta förlopp kommer vi att få en liknande kurva över blodkoncentrationen över de två ultraljudssensorerna. Eftersom vi nu recirkulerar blodet
i större grad kommer kurvorna att likna de vi har sett vid recirkulationsmätningen men man kommer att se en större påverkan av blodkoncentrationen
vid den röda sensorn till följd av korskopplingen.
Vid mätning av bloflödeshastigheten är det inte höjdskillnaden mellan
kurvorna som intresserar oss. Under denna mätning kommer vi istället att
titta på hur de två kurvorna liknar varandra men är förskjutna längs tidaxeln.
Fördröjningen mellan blodkoncentrationen vid den blå respektive den röda
sensorn visar hur lång tid det tar för blodkoncentrationssänkningen vid den
3
Så funkar det: Transonic
blå sensorn att nå den röda sensorn.
Vi kan uppfatta hastigheten på blodflödet i accessen genom att betrakta
och jämföra kurvorna över blodkoncentrationen. Enklaste sättet att förstå
beräkningen är att jämföra med räkneövningen:
Sträckan mellan Lund och Stockholm är omkring 600 km lång.
Det tar en bil 6 timmar att köra mellan Lund och Stockholm.
Hur fort kör bilen?
Beräkning av medelhastigheten under resan ser ut så här:
hastighet =
Lund − Stockholm
600
=
= 100km/h
restid
6
(1)
Resultatet beror ju på att större delen av sträckan är motorväg med
hastighetsgräns på 110 km/h. På samma sätt kan man beräkna hur fort
blodet flödar i accessen när det utspädda blodet passerar sensorerna.
Ett problem är att vi inte har det exakta avståndet mellan nålarna så våra
beräkningar blir då väldigt mycket mera komplicerade och kommer att kräva
avancerade matematik- och fysikkunskaper. Detta sköter Transonicapparaten
åt oss och jag kan inte ens minnas hur man skulle gå till väga men det
handlar om saker som de två kurvornas förskjutningar samt längd och djup
på den del av kurvorna som svänger nedåt då det utspädda blodet passerar.
För vår förståelse av mätningen räcker det dock att förstå grundläggande
hastighetsberäkning och varför vi kopplar maskinen som vi gör.
Appendix A:
Ultraljud
Principen bakom ultraljudsundersökning bygger ju på att man via en prob
sänder ut och uppfångar högfrekvent ljud, ultraljud. Man sänder ut ljudvågor
genom ett medium och lyssnar efter ekon inifrån detta medium.
Ultraljud är ljud med svängningar som har en frekvens över 20 000 Hz.
Under ultraljudsundersökningar används ljud med frekvenser mellan 1 och 5
MHz.
Ett ljuds frekvens beskriver hur snabba/täta ljudvågorna som åstadkommer ljudet är. För hörbart ljud betyder en högre frekvens högre tonhöjd.
Ett exempel är Blinka lilla stjärna där tonhöjden stiger mellan de första två
tonerna och de två nästföljande: frekvensen för de två första tonerna är lägre
än frekvensen för ton nummer tre och fyra.
Människor kan inte höra ultraljud men det kan studsa (eka) precis som
andra ljud när det studsar emot olika hårda ytor. Ultraljudsproben uppfattar
dessa ekon och ultraljudsapparaten tolkar dem utifrån olika egenskaper:
4
Så funkar det: Transonic
• Hur långt det går mellan ljud och eko. Detta visar hur långt ljud och
eko har färdats.
• Frekvens på ekot. Om denna har stigit eller avtagit beror detta på
Dopplereffekten. Precis som när ljudet av en passerande bil stiger och
sjunker i tonhöjd under det att bilen närmar sig eller avlägsnar sig.
Detta ger information av objekts riktning och hastighet. Man kan se
om dessa är på väg mot proben eller ifrån.
Olika ultraljudsutrustningar tar fasta på fler eller färre av egenskaperna
hos de uppfattade ekona. En del är så känsliga att de kan uppfatta detaljer
och djup på de delar av det som undersöks (som ekolokalisering hos fladdermöss). Andra, som de på transonicapparaten mäter endast antal ekon den
uppfattar medan blodet passerar. Detta ger ett mått på blodets täthet (”hur
mycket blodkroppar och annat gojs det finns i plasman”). Transonic använder
detta mått för de mätningar man gör med apparaten.
Appendix B:
Mätning av recirkulation på Fresenius 5008
Man lägger märke till stora skillnader mellan de recirkulationsvärden som
rapporteras av Freseniusmaskinerna och de man får fram vid en mätning
med Transonicapparaten. Värdena är i regel avsevärt högre på en Fresenius.
Jag har funderat på detta. Nedan följer mina tankar.
Hur recirkulationsmätningarna med Transonic går till har vi precis gått
igenom på sidan 2. På en Fresenius använder man inte utspädning för att
spåra recirkulerat blod utan nedkylning. Genom att sänka temperaturen på
dialysvätskan kommer blodet att kylas ned när det passerar filtret samt när
det återutspäds med substitutionsvätska under en HDF-behandling. Alltså
kommer det blod som pumpas tillbaka till patienten genom vennålen att ha
en lägre temperatur och som vi skall se tillräckligt låg för att kunna påverka
temperaturen på patientens totala blodmängd.
Nedkylningen pågår under någon minut. I diagrammet BTM rec. på behandlingssidan på Freseniusmaskinerna ser en recirkulationsmätning ut att
ta tre till fyra minuter. En eventuell temperatursänkning som registreras vid
”artärtermometern” antas bero på recirkulation.
Skillnaden mellan resultaten från de bägge metoderna tror jag ligger i
det följande: Säg att vi ställer in blodflödeshastigheten i maskinen på 300
ml/min. Under tre till fyra minuter kommer man då att kyla ned 900-1200
ml blod som pumpas tillbaka till patienten.
5
Så funkar det: Transonic
t34 =
t33.5 =
4 · 36.5 + 1 · 34
180
4 · 4.2 · 36.5 + 1 · 4.2 · 34
=
=
= 36
4 · 4.2 + 1 · 4.2
5
5
(2)
4 · 4.2 · 36.5 + 1 · 4.2 · 33.55
4 · 36.5 + 1 · 33.5
177.5
=
=
= 35.5 (3)
4 · 4.2 + 1 · 4.2
5
5
Figur 3: Uträkningar av resulterande temperaturer på hela
blodmängden efter blandning med en liter nedkylt blod då det
nedkylda blodet har en temperatur på 34 respektive 33.5 grader. Talet 4.2 är vattens värmekapacitet. Detta är ett mått på
vattnets förmåga att lagra värme. Värmekapaciteten påverkar
bara resultatet om man blandar olika vätskor. Den står med i
beräkningarna för fullständighets skull.
Vi har följande förutsättningar:
1. Patienten har totalt 5 liter total blodvolym.
2. Det nedkylda blodet från maskinen håller mellan 34 och 33.5 graders
temperatur2 .
3. Recirkulationsmätningen pågår under tre till fyra minuter3 . Med ett
blodflöde i maskinen på 300 ml/min ger detta en volym på det nedkylda
blodet på runt en liter.
Räknar man på den resulterande temperatursänkningen på patientens
totala blodmängd får man enligt uträkningarna i Figur 3 fram att recirkulationsmätningen sänker temperaturen på patientens totala blodvolym mellan
0.5 och 1.0 grad.
Formlerna för uträkningarna stammar från fysikens värmelära och låter
oss beräkna temperaturen på en vätskeblandning där vätskorna håller olika
temperatur innan blandningen.
Allt blod som sugs upp via artärnålen kommer nu att vara nedkylt och
detta kommer att tolkas som ett mått på recirkulation. Man gör i detta
fall ingen skillnad på om blodet recirkulerat inuti accessen eller har hunnit
passera genom hjärtat.
På sätt och vis är det riktigt att blodet är recirkulerat i den meningen
att det kommer från dialysmaskinen men detta behöver inte bero på något
avflödeshinder i accessen.
2
3
Detta är svårt att se exakt på skärmen
Detta är svårt att se exakt på skärmen
6
Så funkar det: Transonic
Figur 4: Mätning av recirkulation. I diagrammet ”BTM rec.”
ser man tre kurvor med uppmätta temperaturer. Ventempatur
(blå), aträrtemperatur (röd) samt temperatur på dialysvätskan
(gröm). Under en mätning av recirkulation på Fresenius kan
man se hur maskinen sänker temperaturen på dialysvätskan.
Strax därefter sjunker ventemperaturen. Man ser slutligen att
även artärtemperaturen ”svajjar” till. Storleken på denna slutliga reaktion i artärtemperaturen tolkar maskinen som ett mått
på recirkulation.
Den relativt lilla mängden koksalt man använder under mätningar med
Transonic får anses försumbar sedan den lämnat accessen. Den kan knappast
ge något utslag ”andra varvet” den går genom accessen.
Här skall också sägas att beräkningarna är gjorde utifrån förhållanden
som gäller för vatten, inte blod. Detta gör dock ingen skillnad i det slutliga
resultatet på grund av vi blandar blod med blod. Så länge de båda blandade
vätskorna är desamma spelar detta inte någon roll.
7