浅议血液透析设备中单电导率传感器报警失效的特殊情况与解决方法

王历历

（上海交通大学医学院附属第九人民医院肾脏内科，上海 200011）

1 前言

众所周知，ESRD患者由于肾脏功能损伤，缓冲液体系无法维持，体内电解质可能产生偏差，大量患者需要通过血液透析设备进行治疗。血液透析是肾脏替代治疗的主要手段之一，是慢性肾衰竭患者赖以生存的主要治疗方法，通过弥散、超滤及对流方式清除血液中的有害成分和过多水分，纠正患者体内酸碱失衡和电解质紊乱，代替肾脏的排泄功能。

一般来说，透析设备可以通过精确定容量吸取浓缩的原液（A液与B液，A液内含钠、钾、钙等离子，B液内主要含碳酸氢根与钠离子），在设备的混合室内配比一定量的反渗水之后（根据配方不同，通常为A:B:RO水=1:1.225:32.775或A:B:RO水=1:1.83:34），配置成新鲜的透析液，在透析器的膜两侧利用弥散的方法纠正患者电解质的偏差。透析液电解质若超出范围，会对患者造成伤害，而合理的透析液电解质浓度会对患者的治疗有益。

本研究通过逆向思维实验，探讨市场上某系列血透机使用的单一电导率传感器监测代替电解质监测会存在的不足之处。

2 血透设备对于透析液成分的监测方法

由于技术或者成本上的原因，目前国际与国内绝大多数的透析机设备均未配置直接检测电解质成份配套装置，而是使用电导率传感器取而代之。值得注意的是，在血液透析中监测的电导率而非电导度，溶液的电导率是溶液的特殊属性，不同浓度、不同成分的溶液其电导率在绝大多数情况下不会相同，而电导是电阻的倒数，电导随溶液形状的改变而变化，对研究监测液体成分组成意义不大。

液体电解质与电导率之间有很强的相关性。液体内部若含有离子将可以导电，其导电的性能由电导率数值反应，能一定程度上反映液体内电解质的浓度。但两者又有非常巨大的区别。从原理上分析，离子浓度反映的是某溶液中各种不同离子的含量，其单位一般使用mmol/L（毫摩尔每升），而电导率反映的是某液体（成份可以单一，也可以涵盖多种离子成份）导电的性能，在透析机上电导率监测单位为mS/cm（毫西门子每厘米）。根据临床指南，通常在治疗时，透析设备上的钠离子浓度会设定为140mmol/L左右，而此时，一般对应后机器上总透析液电导度传感器的读数为14.0 ms/cm左右，两者数字在肉眼观察时极其相似，极易造成医护人员的误解，错认为两者是一样的。从逻辑上分析，某未知离子成分与浓度的液体可以测量出唯一的电导率与其对应，但相反，某单一数值的电导率可以由多种成分与浓度的离子液体混合后测量得到。因此，它们之间是充分非必要关系。根据以上推论，引伸到血液透析治疗中，理论上，正常吸取透析浓缩液时，若机器工作正常，将得到确定的正确电解质液体。但在特殊情况下，机器若只测试电导率合格，只代表该液体总体离子导电性能与理想中液体相同，并不能完全证明配置的透析液符合各个电解质成分的要求。

3 逆向思维分析单一电导率监测法的风险因素

在临床使用过程中，偶尔会发现使用单一电导度传感器的血液透析机在错误地吸取AB浓缩液后（A液吸杆吸取B液，B液吸杆吸取A液），能顺利通过机器自检的情况，原因在于单电导度测量液体浓度时，监测数值认证波形简单，混合后的透析液只需在某个波峰时间段达到要求的电导度阈值即可，此时，若开始进行治疗，会引起一定风险。幸运的是，经过很短的一段时间后，透析液电导率终将偏离正常水平，此时机器能够监测到数值偏差，即使已经上机治疗，设备也会发出声光报警，提醒医护人员注意问题，并自动切换至旁路，避免问题透析液与患者血液的接触，保证患者的安全。

该方法在一定程度上能够达到保护患者的作用，但如果存在透析浓缩液X，其内部电解质成份异常，但其电导率水平与正常电导率水平相似甚至完全一致，此时，设备是否会有能力产生报警提示，避免对患者造成治疗上的风险。

国内绝大多数血透室在日常中能接触到的液体有桶装浓缩A液、桶装浓缩B液、反渗机制造的透析用水（RO水）、市政自来水、消毒用桶装过氧乙酸、消毒用桶装C液（主要成份为柠檬酸，另外可能还包含苹果酸与乳酸等）、消毒用次氯酸钠（或称含氯消毒剂，某些产品需要加入透析用水来调和成符合要求的浓度后使用）等。配送的各个品牌桶装产品大多都使用白色或半透明的塑料材质包装，外观类似，体积约在5～12L之间分布。

此外，较多厂商配套的AB原液体积在10～12L，由于单次治疗使用量大约为5～6L，因此，单次下机后，必定有较多液体剩余。部分透析室为了节约成本，会让卫生员在两班间期，将剩余的同类液体留用或者混合，分配给下午第二班的患者继续治疗，偶尔也存在卫生员错误地混合了液体，导致异常状况的产生。也由于以上各种条件，为透析机吸错液体提供了条件与温床。

4 双盲测试与固定配比测试

4.1 测试准备

我们分别使用两种方法测试，尝试探索与发现在正常的工作流程下，各种成分不同、电导率类似的液体是否能通过血液透析设备严格的自我诊断检查，会被错误地用在治疗患者的可能性。测试使用市场占有率较大的费森尤斯4008B、4008S online plus型血液透析或透析滤过设备，尽量使用较新的设备，并在实验前，请原厂工程师使用电导度检测器定标电导度传感器与温度传感器，确保设备性能一切正常。除了机器内部能显示的电导率测试读数之外，外部另使用独立的测试电导率表MesaLabs 90XL，确保设备电导度的准确与一致性。电解质分析采用雅培公司istat型电解质分析仪，透析浓缩液使用威高瑞可安牌。由于温度会对电导度测试产生影响，统一将机器配置的透析液温度设置为最常见的37℃。通过机器自检后，不接触患者模拟上机，稳定30min后，透析液采样并读取相关数据。

4.2 双盲随机配比法

首先使用双盲测试，让不知情的卫生员对给出的数桶浓缩液体进行随机混合（为了设备的安全，只使用透析A浓缩原液与透析用水混合配比），混合15次后，得到15桶未知的不同成份的液体X。血透机不拥有人类智能，不能预测我们给出的液体成分，开机自检后，使用默认配方设置，我们用设备的红色吸杆连接原装浓缩A液，使用蓝色吸杆连接未知浓度的混合后的浓缩液X。结果有14桶液体在自检时无法通过，机器电导率报警。发生一例在吸入随机盲选配比的浓缩液体X后，血透机能通过自检的情况，其自检完成待机一段时间后，电导度光标持续维持在13～15.5ms/cm的显示范围内，此时，若给予的治疗配方基础钠设置为140mmol/L，处方钠设置为127mmol/L，观察电导度会稳定在非常常见的14.3ms/cm，血透机不发生任何报警与提示。维持该状态一段时间后，使用istat机器采样透析液进行电解质分析，得到的结果与正常透析液相比有较大的区别。×××值为测量值超出读数范围较大，无法读数（详细见表1）。

表1 吸取液体X后电导度与电解质的比较

4.3 固定配比法

该实验探索并找到一种对机器无害的特殊浓缩液Y，来代替原本的碳酸氢钠浓缩B液。浓缩液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的浓缩Y原液。在测试时，使用血透机的红色A液吸管吸取正常A液，使用蓝色B液吸管来吸取Y液。观察发现每次都能通过机器自检，非接触患者模拟上机30min后，不同的费森尤斯血液净化机型，电导率均稳定在日常治疗监测范围内，机器无任何报警（详细见表2）。

由表2可见，不同机型的血液净化设备，当使用Y原液来代替浓缩B液时，无论是机器内部自带的电导率传感器或者标准的定标用电导率表，对其配比生成后的透析液的电导度测量值都几乎没有差别，但两种透析液的电解质成分均已发生了较大变化，相比正常的透析液，吸取Y液体后的特殊“透析液”，其钠离子与钙离子分别下降了12.14%和15.04%，碳酸氢根离子浓度与PH值甚至都已经超出了电解质测试仪的测试范围，根据成分原理推测，由于未吸取B缓冲液，假的“透析液”内部的碳酸根离子浓度应为0mm/L，PH值将小于7，呈酸性。

表2 吸取液体Y后电导度与电解质的比较

由于该液体混合配比后的“透析液”电导率测试正常，若在治疗时发生该情况，假的“透析液”将直接通过设备的严格检测，到达透析器内透析膜与患者的血液进行接触。根据以上推论，结果患者将会进一步酸中毒、低钠、低钙，导致的后果是患者持续严重低血压、抽筋、酸中毒加重甚至死亡。

为不损坏机器，该实验配置的Y液体只使用了浓缩A液与RO水的成分。血透设备消毒使用柠檬酸时其混合稀释后液体电导率约为2ms/cm，次氯酸钠消毒液稀释混合后的电导率约为4ms/cm，都已经非常接近正常单独吸取B液混合后的电导率约3ms/cm。若使用血透室常见的柠檬酸、次氯酸钠、过氧乙酸等包装相近的消毒液错误配比混合，后果可能将更加可怕。

5 结语

目前，血液透析设备只使用电导率传感器来替代监测电解质，其能够对吸取的AB原液进行极大程度的鉴别，但这并不是万能的，通过逆向思维的实验，我们能够证明当错误吸入了血透室容易得到的几类液体时，的确会有极小的概率欺骗透析设备的电导率传感器，使患者的血液接触到错误而危险的“透析液”，从而产生严重的后果。

为了避免该类事故的发生，除了更好地做好血透室的管理之外，未来可以在技术与成本的允许下，尝试多种测试方法联合，比如，既采用透析液电导率测试，又辅助增加透析液的渗透压测试的双重法，可以进一步减少由于吸入错误浓缩液却无法产生报警继续治疗导致的对患者的伤害。而我们更推荐在血透设备中直接加装电解质测试装置，比如，离子选择电极法测试透析液电解质，在传感器无故障的前提下，将从原理上完全杜绝此类风险，确保治疗的进一步安全。