适用于犬ARF的腹膜透析液与助清除剂的制备方法

技术领域

本发明属于畜牧兽医养殖业领域，更具体的，涉及一种适用于犬ARF的腹膜透析液与助清除剂的制备方法。

背景技术

犬急性肾功能衰竭(Acute renal failure，ARF)是宠物临床上常见的肾脏功能障碍性疾病，其死亡率可达到50％，是犬的第三大致死因素。其临床主要治疗方法包括输液疗法和腹膜透析疗法(Peritoneal dialysis，PD)，目前临床治疗犬ARF的腹膜透析液多以葡萄糖(Peritoneal dialysis fluid，PDF)为主，但在透析过程中存在着低蛋白及腹膜损伤等缺点限制了其在宠物临床上的应用。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于解决上述缺陷，进而提出一种适用于犬ARF的腹膜透析液与助清除剂的制备方法。

本发明采用如下的技术方案。

本发明公开了一种适用于犬ARF的腹膜透析液与助清除剂的制备方法，所述方法包括步骤1～步骤5；

步骤1，获取待诊狗的生理参数信息；

步骤2，预处理，包括容器的清洁灭菌以及准备所需的原料；

步骤3，基于待诊狗的生理参数信息，配置腹膜透析液，包括：在基础溶剂中依次充分溶解电解质、羟乙基淀粉与缓冲剂；进行过滤灭菌后密封存储；

步骤4，收集腹膜透析液的回收液，计算出累积在腹膜中的羟乙基淀粉的含量；

步骤5，基于卷积神经网络，根据累积在腹膜中的羟乙基淀粉的含量以及待诊狗的生理参数信息，确定助清除剂中络合剂的含量，进而配置助清除剂。

进一步的，生理参数信息包括：血浆电解质浓度、血浆渗透压、血浆PH值以及肾功能指标。

进一步的，腹膜透析液包括：超纯水或蒸馏水1L，作为基础溶剂；羟乙基淀粉10～40g，作为渗透剂；电解质，包括氯化钠5.6g、氯化钾0.25g与氯化钙0.18g；缓冲剂，包括乳酸钠3.9g与乙酸钠2.4g。

进一步的，步骤4具体通过腹膜透析液中羟乙基淀粉的初始含量，并结合测定腹膜透析液的回收液中羟乙基淀粉的含量，通过二者的差值进而计算出累积在腹膜中的羟乙基淀粉的含量。

进一步的，卷积神经网络包括：卷积层、特征提取层、池化层以及全连接层。卷积层用于对输入数据进行卷积；特征提取层用于从卷积后的结果，提取对应的特征数据；池化层用于对特征数据进行降维，即计算出每一个生理参数信息对应的特征向量；全连接层基于特征向量输出助清除剂中络合剂的含量。

进一步的，在卷积神经网络的损失函数中，对样本数据的输出数据引入偏差率；偏差率定义为助清除剂的回收液中羟乙基淀粉的基准含量与络合剂的基准含量的比值；其中，羟乙基淀粉/络合剂的基准含量指的是羟乙基淀粉/络合剂在助清除剂的回收液中的含量与其进行化学反应结合时的含量的比值。

进一步的，该制备方法适用于一种适用于犬ARF的腹膜透析液与助清除剂的药物使用方法，包括步骤S1～步骤S2；

步骤S1，注入腹膜透析液进行透析；

步骤S2，透析完毕后，注入助清除剂。

进一步的，步骤S2包括步骤S21～步骤S23；

步骤S21，注入第一助清除剂，结束后测定第一助清除剂的回收液中羟乙基淀粉与络合剂二者的含量，以生成第一样本数据；

步骤S22，基于第一助清除剂的回收液中羟乙基淀粉与络合剂二者的含量，确定第二助清除剂中络合剂的含量；

步骤S23，注入第二助清除剂，结束后测定第二助清除剂的回收液中羟乙基淀粉与络合剂二者的含量，以生成第二样本数据；

在卷积神经网络中，基于第二助清除剂中络合剂的含量，以及偏差率，计算出偏差量，基于偏差量以修改损失函数。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明羟乙基淀粉作为腹膜透析液的渗透剂，防止长时间和高浓度的葡萄糖暴露对腹膜造成的损坏。此外，考虑到羟乙基淀粉不容易从腹膜中清除，长时间使用可能导致在腹膜中的累积，从而导致一些不良反应，本发明通过卷积神经网络精确的确定助清除剂中络合剂的含量，尽可能的排出累积的羟乙基淀粉，同时最大化的防止络合剂累积。

(2)针对样本数据不可能绝对理想化的问题，本发明在损失函数中引入偏差率，同时采取分步注入助清除剂的方法，利用样本数据之间的关联性，消除输出数据。

附图说明

图1是一种适用于犬ARF的腹膜透析液与助清除剂的制备方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。

如背景技术所述，针对临床上葡萄糖PDF的低蛋白及腹膜损伤的治疗缺点，本试验将研制的一种适用于犬ARF的腹膜透析液，即羟乙基淀粉(Hydroxyethyl starch，HES)130/0.4腹膜透析液，以及助清除剂。

羟乙基淀粉是一种合成的大分子物质，主要用作血浆替代剂，以增加血浆容量。在本发明的实施例中，通过使用羟乙基淀粉作为腹膜透析液中的渗透剂，主要用于减少葡萄糖暴露：传统的腹膜透析液中，葡萄糖是最常用的渗透剂；但长时间和高浓度的葡萄糖暴露可能对腹膜有害，导致腹膜纤维化和功能下降；使用羟乙基淀粉可以减少对葡萄糖的依赖。此外，相比于葡萄糖，羟乙基淀粉可能对腹膜的生物相容性更好，从而减少腹膜的损伤。

然而，使用羟乙基淀粉作为腹膜透析液的渗透剂存在潜在的风险和挑战。其中，最为核心的问题在于，羟乙基淀粉是一种大分子物质，并不容易从腹膜中清除，长时间使用可能导致在腹膜中的累积，甚至于其中一部分可能会被吸收进入全身循环，从而导致一些不良反应，例如肾功能损伤等。

基于此，本发明首先公开了一种适用于犬ARF的腹膜透析液与助清除剂的药物使用方法，包括步骤S1～步骤S2。

步骤S1，注入腹膜透析液进行透析。

对腹膜透析导管进行灭菌后，通过待诊狗的小腹切口或穿刺将导管插入其腹腔，慢慢注入预热至体温的腹膜透析液。腹膜透析液在体内的停留时长通常是几个小时，最后通过导管将腹膜透析液从腹腔中排出。

步骤S2，透析完毕后，注入助清除剂。

在确保腹膜透析液完全排出后，通过腹膜透析导管注入助清除剂。通常助清除剂的停留时长为0.5～1小时，最后通过导管将助清除剂从腹腔中排出。

为了使得助清除剂能够更好的清除羟乙基淀粉，还需要收集助清除剂的回收液，并基于回收液获得检测结果。其中，助清除剂的回收液即为通过导管将助清除剂从腹腔中排出的液体。

基于上述药物使用方法，本发明公开了一种适用于犬ARF的腹膜透析液与助清除剂的制备方法，通过使用训练好的卷积神经网络，进而确定腹膜透析液中羟乙基淀粉的含量。如图1所示，该方法包括步骤1～步骤5。

步骤1，获取待诊狗的生理参数信息。

生理参数信息可以包括：血浆电解质浓度、血浆渗透压、血浆PH值以及肾功能指标等。

步骤2，预处理，包括容器的清洁灭菌以及准备所需的原料。

所需的原料包括用于制备腹膜透析液与助清除剂的原料。盛放基础溶剂的容器需要事先经过严格的清洁和灭菌，从而确保渗透剂与基础溶剂中的杂质不会发生反应。

步骤3，基于待诊狗的生理参数信息，配置腹膜透析液，包括：在基础溶剂中依次充分溶解电解质、羟乙基淀粉与缓冲剂；进行过滤灭菌后密封存储。

腹膜透析液包括：超纯水或蒸馏水1L，作为基础溶剂；羟乙基淀粉10～40g，作为主要的渗透剂；电解质，例如可以包括氯化钠5.6g、氯化钾0.25g与氯化钙0.18g，用于调节电解质平衡以及维持渗透压；缓冲剂，例如可以包括乳酸钠3.9g与乙酸钠2.4g，用于维持腹膜透析液的PH值稳定。

在一些实施例中，可以通过搅拌以及适当的加热，从而使得电解质、羟乙基淀粉、缓冲剂充分溶解。

在一些实施例中，可以使用适当孔径的过滤器对腹膜透析液进行过滤，取出可能的未溶解的颗粒或杂质。灭菌后的腹膜透析液储存于阴暗处，避免阳光直射。

步骤4，收集腹膜透析液的回收液，计算出累积在腹膜中的羟乙基淀粉的含量。

一般情形下，可以通过腹膜透析液中羟乙基淀粉的初始含量，并结合测定腹膜透析液的回收液中羟乙基淀粉的含量，通过二者的差值进而计算出累积在腹膜中的羟乙基淀粉的含量。

需要说明的是，本文中所提及的羟乙基淀粉的含量或络合剂的含量，应当理解为是其总的质量，而并非百分比含量。

步骤5，基于卷积神经网络，根据累积在腹膜中的羟乙基淀粉的含量以及待诊狗的生理参数信息，确定助清除剂中络合剂的含量，进而配置助清除剂。

卷积神经网络可以包括：卷积层、特征提取层、池化层以及全连接层。卷积层用于对输入数据进行卷积；特征提取层用于从卷积后的结果，提取对应的特征数据；池化层用于对特征数据进行降维，即计算出每一个生理参数信息对应的特征向量；全连接层基于特征向量输出助清除剂中络合剂的含量。

助清除剂用于防止腹膜透析液中羟乙基淀粉累积。助清除剂包括：络合剂用于结合羟乙基淀粉及其代谢产物，形成小分子络合物，促进其从体内排出；利尿剂用于促进尿液的产生与排放，从而将小分子络合物通过尿液排出。

在步骤5中，卷积神经网络可以通过大量的样本数据进行训练，样本数据包括输入数据，即累积在腹膜中的羟乙基淀粉的含量以及待诊狗的生理参数信息；以及输出数据，即清除剂中络合剂的含量。

此处需要注意的是，上段中提到的样本数据，指的是理想情形下的样本数据，即：对任一样本数据而言，对其他的待诊狗进行透析时，如果从助清除剂的回收液中测定的羟乙基淀粉与络合剂二者的含量达到平衡，则该样本数据对应的络合剂的含量即为输出数据。

需要解释的是，由于络合剂会与羟乙基淀粉通过化学反应进行结合，从而形成小分子络合物，然而助清除剂的回收液中依然会残留有微量的尚未进行化学反应的羟乙基淀粉与络合剂，若二者的含量与化学反应进行结合时的含量一致，则判定为羟乙基淀粉与络合剂二者的含量达到平衡。

然而事实上是，绝大多数的样本数据并不可能如上述绝对的理想，这也意味着样本数据中输出数据是不准确的。定义偏差率ε为助清除剂的回收液中羟乙基淀粉的基准含量与络合剂的基准含量的比值。其中，羟乙基淀粉/络合剂的基准含量指的是羟乙基淀粉/络合剂在助清除剂的回收液中的含量与其进行化学反应结合时的含量的比值。可理解的，若样本数据对应的偏差率大于1，说明助清除剂的回收液中羟乙基淀粉的含量更多，则说明该样本数据对应的输出数据应该越小；若样本数据对应的偏差率小于1，说明助清除剂的回收液中络合剂的含量更多，则说明该样本数据对应的输出数据应该越大。

在第一实施例中，通常可以通过在卷积神经网络的损失函数中，对样本数据的输出数据引入偏差率，以此消除数据不准确的影响。也就是说，通常，卷积神经网络的损失函数为：

其中，α,β是超参数，N是样本数据的总数量，y

而在第一实施例中，损失函数可以修改为：

其中，γ是超参数，ε

事实上，在注入助清除剂时，医护人员往往可以分步执行，先注入不足量的助清除剂，采用逐步调整(通常是2步)的方式，根据上一次的回收液中羟乙基淀粉与络合剂二者的含量，结合经验确定下一次的助清除剂中络合剂的含量，即步骤S2具体包括步骤S21～步骤S23。

步骤S21，注入第一助清除剂，结束后测定第一助清除剂的回收液中羟乙基淀粉与络合剂二者的含量，以生成第一样本数据。

步骤S22，基于第一助清除剂的回收液中羟乙基淀粉与络合剂二者的含量，确定第二助清除剂中络合剂的含量。

步骤S23，注入第二助清除剂，结束后测定第二助清除剂的回收液中羟乙基淀粉与络合剂二者的含量，以生成第二样本数据。

可理解的是，第一样本数据与第二样本数据中，仅为输出数据与偏差率不同。因此，可以借助于第二助清除剂中络合剂的含量，以及偏差率计算出偏差量δ，基于偏差量，即以偏差量代替偏差率以修改损失函数。

偏差量可以如下式所示：

其中，δ

安全性实验验证：

将12只中华田园犬随机均分为对照组(盐水组)和试验组(HES130/0.4腹膜透析液组)。进行体征、血常规、血液生化及肾脏、肝脏及脾脏组织切片苏木素伊红染色(Hematoxylin and eosin，HE)检查，确定HES130/0.4腹膜透析液对中华田园犬的安全性。

安全性实验验证的结果表明：HES130/0.4腹膜透析液在高温度环境下稳定性较差，高温度环境下在第30天时腹膜透析液出现少量的絮状物沉积。试验组与对照组相比，体征、血常规及血液生化无显著性变化，均在正常范围之内。此外，组织HE染色肾脏、肝脏及脾脏均未出现异常。

犬ARF模型实验验证：

应用硫酸庆大霉素建立犬ARF模型。

犬ARF模型实验验证的结果表明：硫酸庆大霉素注射液在第8天可成功建立犬ARF模型。肾脏组织HE染色显示中华田园犬的肾小球出现萎缩坏死状态，肾小管空泡样变性，肾小管出现蛋白管型，肾小管上皮细胞变性、坏死及脱落。

有效性实验验证：

将建立犬ARF模型后的18只中华田园犬随机的平分为3组，分别对应盐水组、葡萄糖组(1.5％葡萄糖腹膜透析液组)和试验组(HES130/0.4腹膜透析液组)。犬ARF手术置管后进行透析治疗，采集血液、透析液进行生化肾功检测及ELISA试剂盒检测犬血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)及犬转化生长因子(Transforminggrowth factorβ1，TGF-β1)含量，采集尿液进行尿常规及尿比重检测，治疗结束后采集各组犬只的腹膜、肾脏及脾脏进行HE染色观察腹膜及被膜状态，测量腹膜及肾脏、脾脏被膜厚度。

有效性实验验证的结果表明：血液生化结果显示，试验组中血液白蛋白

(Albumin，ALB)相较于葡萄糖组相比在第6天时显著升高；血液中尿素氮(Bloodurea nitrogen，BUN)含量结果显示：试验组从第4天开始相比于盐水组血液BUN含量显著降低；血液中肌酐(Blood urea nitrogen，CREA)含量变化结果：试验组及葡萄糖组从第2天开始相比于盐水组CREA含量显著降低。检测同时间段血液中VEGF含量，在第6天时试验组和盐水组比葡萄糖组及显著性降低。试验组与葡萄糖组相比，血清及引流透析液中TGF-β1含量在第6天显著性降低。犬腹膜HE染色结果显示，试验组与葡萄糖组壁层腹膜均出现间皮细胞大部分脱落，间皮下有红色大量胶原纤维沉积，壁层腹膜呈现明显水肿、疏松及增厚现象。犬壁层腹膜HE染色厚度测量结果显示，葡萄糖组相比于盐水组和试验组均显著性升高，这是由于葡萄糖腹膜透析液中含有的葡萄糖被腹膜吸收引起的损伤导致。HE染色的各组肾脏及脾脏被膜组织切片结果显示：试验组、葡萄糖组及盐水组肾脏及脾脏被膜厚度无显著性变化。试验组与葡萄糖组的存活率及治愈率均为83％。自制7.5％ HSE 130/0.4腹膜透析液不会改变犬的生理环境，且不会造成脏器功能的损伤，具有较高的安全性；HSE 130/0.4腹膜透析液治疗犬的ARF具有与葡萄糖PDF等同的治疗效果且不会引起犬的低蛋白血症，在犬腹膜损伤上优于葡萄糖PDF。

本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。