淺議血液透析設備中單電導率傳感器報警失效的特殊情況與解決方法

王歷歷

（上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院腎臟內科，上海 200011）

1 前言

眾所周知，ESRD患者由于腎臟功能損傷，緩沖液體系無法維持，體內電解質可能產生偏差，大量患者需要通過血液透析設備進行治療。血液透析是腎臟替代治療的主要手段之一，是慢性腎衰竭患者賴以生存的主要治療方法，通過彌散、超濾及對流方式清除血液中的有害成分和過多水分，糾正患者體內酸堿失衡和電解質紊亂，代替腎臟的排泄功能。

一般來說，透析設備可以通過精確定容量吸取濃縮的原液（A液與B液，A液內含鈉、鉀、鈣等離子，B液內主要含碳酸氫根與鈉離子），在設備的混合室內配比一定量的反滲水之后（根據配方不同，通常為A:B:RO水=1:1.225:32.775或A:B:RO水=1:1.83:34），配置成新鮮的透析液，在透析器的膜兩側利用彌散的方法糾正患者電解質的偏差。透析液電解質若超出范圍，會對患者造成傷害，而合理的透析液電解質濃度會對患者的治療有益。

本研究通過逆向思維實驗，探討市場上某系列血透機使用的單一電導率傳感器監測代替電解質監測會存在的不足之處。

2 血透設備對于透析液成分的監測方法

由于技術或者成本上的原因，目前國際與國內絕大多數的透析機設備均未配置直接檢測電解質成份配套裝置，而是使用電導率傳感器取而代之。值得注意的是，在血液透析中監測的電導率而非電導度，溶液的電導率是溶液的特殊屬性，不同濃度、不同成分的溶液其電導率在絕大多數情況下不會相同，而電導是電阻的倒數，電導隨溶液形狀的改變而變化，對研究監測液體成分組成意義不大。

液體電解質與電導率之間有很強的相關性。液體內部若含有離子將可以導電，其導電的性能由電導率數值反應，能一定程度上反映液體內電解質的濃度。但兩者又有非常巨大的區別。從原理上分析，離子濃度反映的是某溶液中各種不同離子的含量，其單位一般使用mmol/L（毫摩爾每升），而電導率反映的是某液體（成份可以單一，也可以涵蓋多種離子成份）導電的性能，在透析機上電導率監測單位為mS/cm（毫西門子每厘米）。根據臨床指南，通常在治療時，透析設備上的鈉離子濃度會設定為140mmol/L左右，而此時，一般對應后機器上總透析液電導度傳感器的讀數為14.0 ms/cm左右，兩者數字在肉眼觀察時極其相似，極易造成醫護人員的誤解，錯認為兩者是一樣的。從邏輯上分析，某未知離子成分與濃度的液體可以測量出唯一的電導率與其對應，但相反，某單一數值的電導率可以由多種成分與濃度的離子液體混合后測量得到。因此，它們之間是充分非必要關系。根據以上推論，引伸到血液透析治療中，理論上，正常吸取透析濃縮液時，若機器工作正常，將得到確定的正確電解質液體。但在特殊情況下，機器若只測試電導率合格，只代表該液體總體離子導電性能與理想中液體相同，并不能完全證明配置的透析液符合各個電解質成分的要求。

3 逆向思維分析單一電導率監測法的風險因素

在臨床使用過程中，偶爾會發現使用單一電導度傳感器的血液透析機在錯誤地吸取AB濃縮液后（A液吸桿吸取B液，B液吸桿吸取A液），能順利通過機器自檢的情況，原因在于單電導度測量液體濃度時，監測數值認證波形簡單，混合后的透析液只需在某個波峰時間段達到要求的電導度閾值即可，此時，若開始進行治療，會引起一定風險。幸運的是，經過很短的一段時間后，透析液電導率終將偏離正常水平，此時機器能夠監測到數值偏差，即使已經上機治療，設備也會發出聲光報警，提醒醫護人員注意問題，并自動切換至旁路，避免問題透析液與患者血液的接觸，保證患者的安全。

該方法在一定程度上能夠達到保護患者的作用，但如果存在透析濃縮液X，其內部電解質成份異常，但其電導率水平與正常電導率水平相似甚至完全一致，此時，設備是否會有能力產生報警提示，避免對患者造成治療上的風險。

國內絕大多數血透室在日常中能接觸到的液體有桶裝濃縮A液、桶裝濃縮B液、反滲機制造的透析用水（RO水）、市政自來水、消毒用桶裝過氧乙酸、消毒用桶裝C液（主要成份為檸檬酸，另外可能還包含蘋果酸與乳酸等）、消毒用次氯酸鈉（或稱含氯消毒劑，某些產品需要加入透析用水來調和成符合要求的濃度后使用）等。配送的各個品牌桶裝產品大多都使用白色或半透明的塑料材質包裝，外觀類似，體積約在5～12L之間分布。

此外，較多廠商配套的AB原液體積在10～12L，由于單次治療使用量大約為5～6L，因此，單次下機后，必定有較多液體剩余。部分透析室為了節約成本，會讓衛生員在兩班間期，將剩余的同類液體留用或者混合，分配給下午第二班的患者繼續治療，偶爾也存在衛生員錯誤地混合了液體，導致異常狀況的產生。也由于以上各種條件，為透析機吸錯液體提供了條件與溫床。

4 雙盲測試與固定配比測試

4.1 測試準備

我們分別使用兩種方法測試，嘗試探索與發現在正常的工作流程下，各種成分不同、電導率類似的液體是否能通過血液透析設備嚴格的自我診斷檢查，會被錯誤地用在治療患者的可能性。測試使用市場占有率較大的費森尤斯4008B、4008S online plus型血液透析或透析濾過設備，盡量使用較新的設備，并在實驗前，請原廠工程師使用電導度檢測器定標電導度傳感器與溫度傳感器，確保設備性能一切正常。除了機器內部能顯示的電導率測試讀數之外，外部另使用獨立的測試電導率表MesaLabs 90XL，確保設備電導度的準確與一致性。電解質分析采用雅培公司istat型電解質分析儀，透析濃縮液使用威高瑞可安牌。由于溫度會對電導度測試產生影響，統一將機器配置的透析液溫度設置為最常見的37℃。通過機器自檢后，不接觸患者模擬上機，穩定30min后，透析液采樣并讀取相關數據。

4.2 雙盲隨機配比法

首先使用雙盲測試，讓不知情的衛生員對給出的數桶濃縮液體進行隨機混合（為了設備的安全，只使用透析A濃縮原液與透析用水混合配比），混合15次后，得到15桶未知的不同成份的液體X。血透機不擁有人類智能，不能預測我們給出的液體成分，開機自檢后，使用默認配方設置，我們用設備的紅色吸桿連接原裝濃縮A液，使用藍色吸桿連接未知濃度的混合后的濃縮液X。結果有14桶液體在自檢時無法通過，機器電導率報警。發生一例在吸入隨機盲選配比的濃縮液體X后，血透機能通過自檢的情況，其自檢完成待機一段時間后，電導度光標持續維持在13～15.5ms/cm的顯示范圍內，此時，若給予的治療配方基礎鈉設置為140mmol/L，處方鈉設置為127mmol/L，觀察電導度會穩定在非常常見的14.3ms/cm，血透機不發生任何報警與提示。維持該狀態一段時間后，使用istat機器采樣透析液進行電解質分析，得到的結果與正常透析液相比有較大的區別。×××值為測量值超出讀數范圍較大，無法讀數（詳細見表1）。

表1 吸取液體X后電導度與電解質的比較

4.3 固定配比法

該實驗探索并找到一種對機器無害的特殊濃縮液Y，來代替原本的碳酸氫鈉濃縮B液。濃縮液Y配方：（A液：RO水=1:4.83），即可使用600ml的威高瑞可安透析A原液，加入2900ml的透析用RO水，得到3500ml的濃縮Y原液。在測試時，使用血透機的紅色A液吸管吸取正常A液，使用藍色B液吸管來吸取Y液。觀察發現每次都能通過機器自檢，非接觸患者模擬上機30min后，不同的費森尤斯血液凈化機型，電導率均穩定在日常治療監測范圍內，機器無任何報警（詳細見表2）。

由表2可見，不同機型的血液凈化設備，當使用Y原液來代替濃縮B液時，無論是機器內部自帶的電導率傳感器或者標準的定標用電導率表，對其配比生成后的透析液的電導度測量值都幾乎沒有差別，但兩種透析液的電解質成分均已發生了較大變化，相比正常的透析液，吸取Y液體后的特殊“透析液”，其鈉離子與鈣離子分別下降了12.14%和15.04%，碳酸氫根離子濃度與PH值甚至都已經超出了電解質測試儀的測試范圍，根據成分原理推測，由于未吸取B緩沖液，假的“透析液”內部的碳酸根離子濃度應為0mm/L，PH值將小于7，呈酸性。

表2 吸取液體Y后電導度與電解質的比較

由于該液體混合配比后的“透析液”電導率測試正常，若在治療時發生該情況，假的“透析液”將直接通過設備的嚴格檢測，到達透析器內透析膜與患者的血液進行接觸。根據以上推論，結果患者將會進一步酸中毒、低鈉、低鈣，導致的后果是患者持續嚴重低血壓、抽筋、酸中毒加重甚至死亡。

為不損壞機器，該實驗配置的Y液體只使用了濃縮A液與RO水的成分。血透設備消毒使用檸檬酸時其混合稀釋后液體電導率約為2ms/cm，次氯酸鈉消毒液稀釋混合后的電導率約為4ms/cm，都已經非常接近正常單獨吸取B液混合后的電導率約3ms/cm。若使用血透室常見的檸檬酸、次氯酸鈉、過氧乙酸等包裝相近的消毒液錯誤配比混合，后果可能將更加可怕。

5 結語

目前，血液透析設備只使用電導率傳感器來替代監測電解質，其能夠對吸取的AB原液進行極大程度的鑒別，但這并不是萬能的，通過逆向思維的實驗，我們能夠證明當錯誤吸入了血透室容易得到的幾類液體時，的確會有極小的概率欺騙透析設備的電導率傳感器，使患者的血液接觸到錯誤而危險的“透析液”，從而產生嚴重的后果。

為了避免該類事故的發生，除了更好地做好血透室的管理之外，未來可以在技術與成本的允許下，嘗試多種測試方法聯合，比如，既采用透析液電導率測試，又輔助增加透析液的滲透壓測試的雙重法，可以進一步減少由于吸入錯誤濃縮液卻無法產生報警繼續治療導致的對患者的傷害。而我們更推薦在血透設備中直接加裝電解質測試裝置，比如，離子選擇電極法測試透析液電解質，在傳感器無故障的前提下，將從原理上完全杜絕此類風險，確保治療的進一步安全。