Биологическая совместимость материалов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

“Московский государственный институт

радиотехники, электроники и автоматики

(Московский государственный технический университет)”

КУРСОВАЯ РАБОТА

«Биологическая совместимость материалов»

Выполнила: Посохова Д.В.

Группа: КС-72-10

Проверил: Смирнов А.Н.

Москва, 2011



Введение

Даже далекий от медицины человек наверняка слышал термин «искусственная почка». Но если раньше, всего каких-нибудь двадцать лет назад, это словосочетание встречалось у нас в стране очень редко и воспринималось в народе как некая фантасмагория (например, как маленький «электронный чемоданчик», с которым должен ходить больной), то сегодня почти все знают, что искусственная почка -- это достаточно сложный, внушительных размеров аппарат, выполняющий одну, главную задачу: периодически освобождать от вредных веществ организм человека, у которого перестали работать собственные почки -- больного хронической почечной недостаточностью. Хроническая почечная недостаточность (ХПН) -- тяжелое болезненное состояние, в результате которого у человека постепенно «отказывает», а потом и полностью прекращается функционирование выделительной системы, вернее, ее основного органа -- почек.

Другими словами, организм теряет способность очищаться естественным путем; токсины и прочие вредные вещества не удаляются, а только накапливаются в организме, что неминуемо грозит общим отравлением -- когда в организме происходят необратимые изменения и спасти больного уже нельзя.

Что же доводит человека до такого состояния -- плохое питание, алкоголь, наследственность, нервные стрессы? Или, наоборот, чегото «недостает» почкам? Хроническая почечная недостаточность -- в первую очередь осложнение различных заболеваний: непосредственно почечных, таких как всем известная мочекаменная болезнь, хронические нефриты, а также заболеваний общего характера -- сердечнососудистых (хроническая гипертония, атеросклероз и другие), эндокринных, главным из которых, конечно, является сахарный диабет. А у маленьких детей причинами ХПН могут быть инфекции мочеполовой системы либо аномалии ее развития. Существуют три стадии развития болезни: латентная (то есть протекающая скрыто), консервативнокурабельная (своего рода переходная) и терминальная. Зачастую болезнь прогрессирует именно скрыто, без какихлибо явных клинических признаков. Даже «переход» от консервативнокурабельной к последней, терминальной стадии иногда незаметен, а известные всем симптомы ХПН -- рвота и тошнота, отечность, запах мочевины, а также функциональные нарушения кроветворной, сердечнососудистой, нервной и эндокринной систем -- проявляются уже в самой поздней фазе -- при уремии. Для перехода в терминальную стадию также характерно резкое уменьшение количества мочи: вместо положенных 2 л в сутки -- до 1 л и менее. И это несмотря на прием мочегонных. И когда развернутые клинические признаки уремии вышли на первый план, больному требуется начать проведение заместительной почечной терапии. В противном случае может начаться процесс так называемой уремической интоксикации, влекущей необратимые изменения в организме.

У больного может развиться уремический перикардит (воспаление сердечной сумки с выпадом жидкости в полость перикарда, при этом в теле больного выслушивается специфический шум, который ни с чем нельзя спутать; врачи с горьким юмором называют его «похоронным звоном». Наблюдается также критическая гипергидратация -- когда организм перегружен жидкостью и есть опасность отека легких и кровоизлияния на коже и слизистых изза повышенной кровоточивости. Сюда же можно отнести гиперкалиемию и метаболический ацидоз (повышение уровня калия и «закисление» крови), опасные развитием сердечнососудистых осложнений.

В подобных случаях вопрос стоит уже о срочной, экстренной процедуре гемодиализа. В этой ситуации больным требуется гораздо больший период реабилитации, но гарантии полного восстановления работы органов и систем нет -- сказываются последствия тяжелой уремической интоксикации. Вот почему так важно выявлять хроническую почечную недостаточность своевременно -- ведь от этого зависит выживаемость пациентов на гемодиализе, качество их дальнейшей жизни.

Раньше многие наши больные просто не доживали до явных клинических симптомов хронической почечной недостаточности, умирая в «переходной» стадии от осложнений сопутствующих болезней. Статистики в нашей стране фактически не велось. Сейчас радикально бороться с болезнью можно только одним путем -- обеспечивать всех нуждающихся незаменимой диализной терапией и тем самым спасать им жизнь.



История создания

История создания «искусственной почки» -- одна из наиболее интересных страниц современной медицины. Несчастные случаи, осложнения после них, ряд заболеваний могут вынести из строя почки и в результате самоотравления организма может наступить смерть.

Больная почка может быть временно заменена «искусственной почкой». Известен случай, когда больному удалось сохранить жизнь, несмотря на то, что анурия продолжалась 82 дня.

Первые попытки создания аппарата «искусственная почка» относятся к 1912 г., когда американские врачи показали в экспериментах возможность удаления из организма животного продуктов жизнедеятельности путем диализа. В течение последующих десятилетий многие исследователи пытались создать высокоэффективный аппарат, но отсутствие пригодных для диализа мембран, несовершенство препаратов, позволяющих бороться с тромбообразованием, затрудняли работу конструкторов. Только в 1943 г. голландскому врачу Кольфу удалось создать первый пригодный для клинического применения аппарат «искусственная почка». Результаты были убедительны: несколько человек, обреченных на смерть, выздоровели АиФ Здоровье, №3 (388) от 17.01.2002 г. .

Аппараты «Искусственная почка» работают уже довольно давно и успешно применяются медиками. Еще в 1837 году, изучая процессы движения растворов через полупроницаемые мембраны, Т. Грехен впервые применил и ввел в употребление термин «диализ» (от греческого dialisis -- отделение). Но лишь в 1912 году на основе этого метода в США был сконструирован аппарат, с помощью которого его авторы проводили в эксперименте удаление салицилатов из крови животных. В аппарате, названном ими «искусственная почка», в качестве полупроницаемой мембраны были использованы трубочки из коллодия, по которым текла кровь животного, а снаружи они омывались изотоническим раствором хлорида натрия. Впрочем, коллодий, примененный Дж. Абелем, оказался довольно хрупким материалом и в дальнейшем другие авторы для диализа пробовали иные материалы, такие как кишечник птиц, плавательный пузырь рыб, брюшину телят, тростник, бумагу…

Для предотвращения свертывания крови использовали гирудин -- полипептид, содержащийся в секрете слюнных желез медицинской пиявки. Эти два открытия и явились прототипом всех последующих разработок в области внепочечного очищения.

Хронологическая сводка 1837г. В ходе изучения процессов движения растворов через полупроницаемые мембраны, Т. Гретхен ввел в употребление термин "диализ"(от греч. dialisis -- отделение). 1913г. в США, ученым Дж. Абелем, был создан аппарат для диализа, впоследствии послуживший основой конструкции "искусственной почки". На этом этапе действие устройства проверялось на животных.

Изначально в устройстве аппарата в качестве полупроницаемой мембраны, использовались трубочки из коллодия, предназначенные для тока крови. Однако, данный материал оказался довольно хрупким, и поэтому в дальнейшем ученые опробовали множество заменителей, среди которых был даже кишечник птиц, плавательный пузырь рыб, брюшина телят, тростник, бумага и т. д. В работу также была задействована и медицинская пиявка, в слюне которой содержится гирудин -- вещество, предотвращающее свертывание крови.

1925г. Дж. Хаас впервые испробовал аппарат на человеке.

1926г. в эксперименте, проводимом X. Нехельсом и Р. Лимом, на замену гирудину, как выяснилось, оказывающему нежелательный побочный эффект, приходит гепарин.

1944г. голландский ученый В. Колфф применил на практике обновленное устройство для диализа. Пациентом для этой нетипичной для того времени операции, стала 67-летняя женщина с диагнозом уремия (болезнь, затрудняющая вывод мочи из организма, а в дальнейшем и вовсе прекращающая ее выделение). В результате разработок В. Колффа и Х. Берка появилось два основных типа диализатора: катушечный, где использовали трубки из целлофана, и плоскопараллельный, в котором применялись плоские мембраны.

1960г. Ф. Киил модернизирует конструкцию плоскопараллельного диализатора и создает, по мнению ученых, самый удачный его вариант, который послужил основой для дальнейших разработок. В этот же период возникает идея использования солевой смеси, концентрация которой превышала 30-34 раза концентрацию крови больного.

Инновационные разработки

Группа ученых из Калифорнийского университета в Сан-Франциско разработали и в 2010 году применили на практике гемодиализный аппарат, имплантируемый в организм больного. Данное изобретение отличается компактностью (по размеру не больше человеческой почки) и снижает до минимума уровень возможных неудобств при ее вживлении. Аппарат состоит из ряда микрофильтров, биореактора с культурой клеток почечных канальцев, отвечающих за метаболические функции почки. Прибор работает за счет давления крови, т. е. не требует энергообеспечения. Полимерный носитель обеспечивает обратную реабсорбацию (всасывание) воды и усвоение полезных веществ, приближая действие имплантанта, насколько это возможно, к принципу работы настоящей почки. Подобная модель по своей функциональности ничем не уступает донорской почке, что позволяет не прибегать к трансплантации человеческого органа.

Искусственная или донорская почка

Искусственный заменитель почки является более гуманным решением для продления жизни пациента. Ведь по своей воле стать донором согласится далеко не каждый физически здоровый, а это обязательный критерий, человек. Не всегда для больного найдется подходящая трупная почка или кто-либо из родственников отважится "отдать" свою. Поэтому, печально известно множество случаев, когда высокая цена за "качественный" орган на "черном рынке" подталкивала приносить в жертву здоровых, только начинающих жизнь, людей.

Принцип работы аппарата «искусственная почка» на примере аппарата « Fresenius 4008 B ».

Конструкция современных аппаратов «искусственная почка»

Блок процессора

Блок процессора аппарата «искусственная почка» является мозгом аппарата, управляет работой всех его систем, контролирует работу блоков и узлов, осуществляет мониторинг всех параметров гемодиализа Рассмотрим работу некоторых из его функциональных блоков. Блок гидравлики готовит диализирующую жидкость из концентрата путем смешивания одной части концентрата с 34 частями предварительно очищенной воды и подает приготовленную жидкость в диализатор. Задачей блока процессора является мониторинг осмотической концентрации диализирующей жидкости. Изменение осмолярности ведет к изменению электропроводимости жидкости. Так как электропроводимость зависит от температуры, то важно, чтобы кондуктометр был компенсирован по температуре. Необходимость точности и надежности контроля за электропроводимостью диализирующей жидкости связана с тем, что нарушение осмотической концентрации жидкости может привести к крайне тяжелым, нередко смертельным осложнениям.

Блок процессора осуществляет постоянный контроль за артериальным и венозным давлением перед входом в диализатор и после выхода крови из него в области венозной ловушки. Контроль за венозным давлением имеет важное значение, так как изменение венозного давления свидетельствует о серьезных осложнениях, которые необходимо срочно ликвидировать. Чаще всего причиной повышения венозного давления является нарушение оттока крови, связанное с тромбозом фистульной иглы, венозной магистрали и перегибом последней. Повышение венозного давления ведет к повышению трансмембрального давления. Контроль за артериальным давлением отражает проходимость артериальной фистульной иглы, артериальной магистрали и величину артериального давления больного. Для получения более точных данных о величине гидростатического давления крови необходимо определять давление крови как на входе в диализатор, так и на выходе из него.

Блок процессора регулирует скорость диализирующей жидкости. Оптимальной принято считать скорость, равную 500 мл/мин. Дальнейшее увеличение скорости диализирующей жидкости не приводит к существенному увеличению скорости очистки крови, в то же время неоправданно повышает расход диализирующей жидкости, что усиливает нагрузку на моторы, удорожает стоимость диализа.

Задачей температурного мониторинга является поддержание температуры диализирующей жидкости в пределах 37-38 градусов Цельсия. Понижение температуры ведет к охлаждению крови и организма больного, повышение ее может вызвать ряд тяжелых, порой смертельных, осложнений. Блок процессора контролирует утечку крови из диализатора. Современные детекторы крови весьма чувствительные приборы и позволяют определить микроскопические примеси крови в диализате, в то же время они требуют тщательного ухода и высокого качества приготовления концентрата. Важным элементом аппарата «искусственная почка» является система деаэрации. В поступающей на аппарат воде всегда растворено большое количество воздуха. При отсутствии надежной деаэрации воздух проникает через полупроницаемую мембрану в кровь, в результате чего образуется так называемый мусс множество мелких пузырьков воздуха в крови. Воздух в систему крови может попадать также в результате негерметичности ряда соединений и разъемов, имеющихся в экстракорпоральном кровяном контуре. Для контроля за появлением воздуха в крови и немедленного автоматического прекращения диализа служит ультразвуковой детектор обнаружения пузырьков газа в крови.

Блок процессора также контролирует работу насоса крови и гепаринового насоса, в случае появления сигнала об опасности проведения диализа останавливает подачу крови на диализатор и дозированную подачу гепарина в кровь.

Режимы работы аппарата

Аппарат «искусственная почка» может функционировать в следующих рабочих режимах: преддиализная промывка ;

самотестирование ;

подготовка к диализу ;

режим диализа;

режим окончания диализа ;

дезинфекция аппарата ;

технический режим, включая режим калибровки аппарата и режим диагностики.

Преддиализная промывка аппарата «иску с ственная почка» это необходимая процедура при включении аппарата, связанная с необходимостью вымыть из аппарата остатки химических дезинфектантов, а также для предотвращения роста в гидравлике аппарата колоний бактерий. В конце программы промывки аппарат проходит встроенный тест гидравлики, который определяет готовность аппарата к последующим процедурам. При выполнении программы промывки аппарат обеспечивает прохождение очищенной воды через все узлы гидравлики со скоростью потока 500 мл/мин.

Переход к режиму самотестирования аппарата происходит автоматически при опускании заборников концентрата в канистры, при этом аппарат забирает концентрат и приготавливает из него диализирующую жидкость. За время, когда аппарат наберет необходимую проводимость и температуру, он последовательно проходит тесты гидравлической и процессорной части аппарата. При этом тест, прошедший с ошибками, фиксируется. Часть тестов, связанных с работой гидравлики, может быть повторена троекратно. По окончании теста аппарат выдает сообщение об успешном выполнении тестов и предлагает перейти к режиму подготовки к диализу. В случае прохождения какоголибо теста с ошибками аппарат выдает на дисплей наименование теста, код ошибки. Возможность перехода к режиму подготовки к диализу при этом исключается, то есть провести диализ на неисправном аппарате нельзя.

В режиме самотестирования аппарат проходит следующие тесты:

RAM тест проверки процессора ;

тест CRC проверки процессора ;

тест проводимости ;

тест температуры ;

тест отрицательного трансмембрального давления ;

тест положительного трансмембрального давления ;

тест артериального измерителя давления ;

тест венозного измерителя давления ;

тест детектора утечки крови ;

тест воздушного детектора венозной ловушки ;

тест венозного клапана ;

тест насоса по крови ;

тест гепаринового насоса ;

тест ультрафильтрации.

В каждом из перечисленных тестов аппарат создает критическую ситуацию с возникновением тревожных сигналов и проверяет реакцию систем безопасности. Неисправности фиксируются в памяти и выводятся на дисплей в виде кода ошибок. Инженер по коду ошибок может быстро определить неисправный узел. Применение системы кода ошибок существенно упрощает диагностику неисправностей аппарата. При успешном прохождении тестов аппарат переходит к режиму подготовки к диализу. При этом процессор блокирует все тревожные сигналы. На аппарат навешивается система по крови, диализатор. Затем артериальная линия системы по крови опускается в емкость с физраствором, включается мотор кровяной линии и система вместе с диализатором автоматически заполняется до установления минимального уровня в венозной ловушке. После этого аппарат останавливает кровяной мотор и перекрывает линию венозным клапаном. Дальнейшую подготовку проводит оператор, который отбивает венозную ловушку от пузырьков воздуха, оставшихся в системе, снимает тревогу венозной ловушки и ставит систему по крови на круговое обращение физраствора. Система по крови подготовлена к подключению больного. Оператор устанавливает параметры диализа: время диализа (стандартное время составляет 4 часа) ; объем ультрафильтрации ( значение определяется лечащим врачом) ; проводимость диализирующей жидкости ; температуру диализирующей жидкости ; скорость подачи крови в диализатор ; скорость потока диализирующей жидкости (стандартное значение 500 мл/мин) ; скорость подачи гепарина в кровь (для исключения тромбирования крови во время диализа).

Далее насос подачи крови останавливается, к системе по крови подключается больной, Скорость насоса крови плавно увеличивается до рабочего значения. При достижении крови венозной ловушки оптический датчик венозного клапана определяет кровь в системе и аппарат переходит в режим диализа. В режиме диализа аппарат производит:

активизацию мониторинга венозного, артериального и трансмембрального давления ;

включение системы ультрафильтрации ;

активизация мониторинга утечки крови из диализатора ;

активизация воздушного датчика в венозной ловушке ;

активизация программы диализа с выводом параметров в режиме реального времени ;

включение всех систем безопасности.

По окончании диализа аппарат возвращает кровь больному, после этого включается режим отмывки диализатора. Когда диализатор будет опорожнен, система по крови заполняется дезинфектантом и снимается с аппарата. Следующим этапом является дезинфекция самого аппарата. Имеется несколько типов дезинфекции аппаратов «искусственная почка» в зависимости от назначения: химическая дезинфекция с применением лимонной кислоты; химическая дезинфекция с применением дезинфектантов; тепловая дезинфекция; смешанный тип дезинфекции.

Процесс диализа с применением двух компонентов концентратаконцентрата А и бикарбоната связан с образованием труднорастворимого осадка, который оседает на стенках трубопроводов и в механизмах гидравлики аппаратов «искусственная почка». Если не предпринять никаких мер после проведения диализа, это приведет в кратчайшие сроки к выходу из строя гидравлики аппарата. Поэтому после проведения каждого диализа требуется проводить очистку гидравлики, В основном это делается с помощью лимонной кислоты с концентрацией 20-30%. В некоторых аппаратах имеется режим тепловой дезинфекции с лимонной кислотой, что увеличивает эффективность отмывки гидравлики.

С другой стороны, в процессе диализа с применением ультрафильтрации из крови б ольного удаляется некоторое количество жидкости, проходя при этом через гидравлику аппарата. При этом существует большая опасность заражения вирусными инфекциями персонала или другого больного через аппарат. Для исключения этой возможности используется химическая дезинфекция с применением современных дезинфектантов, уничтожающих возбудителей опасных заболеваний. Одним из наиболее используемых в настоящее время дезинфектантов является PURESTERIL .

Аналогичным действием обладает тепловая дезинфекция аппарата, при которой после промывки находящаяся в гидравлике жидкость нагревается до 85 град., затем циркулирует в аппарате и сливается в дренаж. Имеются также дезинфектанты двоякого действия ( DIALOX ), которые обладают одновременно антибактериальным действием и способностью удалять из гидравлики труднорастворимые осадки. В каждом аппарате «искусственная почка» имеется набор программ для проведения соответствующей дезинфекции, при этом аппарат хранит в памяти время проведения последней дезинфекции и требует очистительной промывки в случае нахождения остатков дезинфектанта в гидравлике аппарата.

В аппарате «искусственная почка» имеется так называемый технический режим, предназначенный для калибровки аппарата, диагностики неисправностей. Имеется режим SETUP , предназначенный для настройки предустановок аппарата в различных режимах работы, включая язык вывода информации на дисплей. Режим калибровки аппарата состоит из следующих разделов:

калибровка артериального давления ;

калибровка венозного давления ;

калибровка скоростей помп ;

калибровка объема помпы ультрафильтрации ;

калибровка давления дегазации ;

калибровка потока 300, 500, 800 мл/мин ;

калибровка температуры диализата ;

калибровка системы смешивания концентрата ;

калибровка проводимости ;

калибровка весов гемодиафильтрации ;

сброс записи в памяти об ошибках ;

инициализация памяти NO VRAM.

Конструктивно аппараты «искусственная почка» состоят из двух основных блоков -блока гидравлики и блока процессора. Блок гидравлики выполняет следующие задачи:

1. Приготовляет диализирующую жидкость из концентрата и поступающей очищенной воды путем смешивания одной части концентрата и 34 частей воды.

2. Производит деаэрацию приготовленной диализирующей жидкости для исключения попадания мельчайших пузырьков воздуха в диализатор.

3. Нагревает диализирующую жидкость до необходимой температуры. Обычно эта температура близка к температуре человеческого тела и устанавливается в пределах от 35.0 до 41.0 градусов Цельсия.

4. Осуществляет подачу диализирующей жидкости в диализатор со скоростью в пределах от 300 до 1000 мл в минуту. Стандартной является скорость 500 мл в минуту.

5. Проводит ультрафильтрацию, т.е. вытеснение из крови низкомолекулярных соединений (вода, мочевина) за счет создания разницы давления в диализаторе между поступающей с одной стороны диализатора крови и протекающей с другой стороны диализирующей жидкости. Такое давление называется трансмембральным и в дальнейшем обозначается-ТМР.

6. Осуществляет забор из диализатора диализирующей жидкости вместе с ультрафильтратом.

7. В необходимых случаях обеспечивает обход диализирующей жидкости мимо диализатора, так называемая система BYPASS.

8. Проводит внутреннюю дезинфекцию аппарата до и после гемодиализа.

В составе блока гидравлики имеются датчики проводимости и температуры, датчик ТМР, детектор утечки крови из диализатора, а также специфические датчики для каждой конкретной модели аппарата «искусственная почка», осуществляющие мониторинг работы системы гидравлики и входящих в нее насосов и помп.

Рассмотрим работу блока гидравлики аппарата «искусственная почка» Fresenius -4008 B . Блок гидравлики данного аппарата построен по принципу закрытого контура диализирующей жидкости, протекающей через диализатор. Балансировочная камера состоит из двух идентичных и герметичных камер, объем которых разделен эластичной непроницаемой мембраной. Каждая камера имеет 2 входа и 2 выхода для диализирующей жидкости, каждый из которых коммутируется соответствующим клапаном.

В настоящее время существует 2 основных вида аппаратов «искусственная почка». К первому виду относятся аппараты с прямоточным прохождением диализирующей жидкости через диализатор. В аппаратах данной группы поток диализирующей жидкости осуществляется двумя насосами, один из которых стоит перед диализатором, а второй после диализатора. За счет подачи на насосы регулирующих напряжений поддерживается постоянный поток диализирующей жидкости, а также формируется отрицательное давление в диализаторе. Данное давление напрямую связано с величиной трансмембрального давления (ТМР), а поэтому ТМР является контролируемой величиной. В свою очередь ТМР влияет на объем ультрафильтрации, Таким образом, осуществляется контроль над объемом выводимой из крови пациента жидкости. Данный принцип построения гидравлики аппаратов «искусственная почка» существует довольно давно. Основное достоинство этого технического решения простота конструкции, главный недостаток- наличие неконтролируемой ультрафильтрации. Суть проблемы заключается в том, что для обеспечения безопасности проведения диализа при нулевой ультрафильтрации (часто применяется у детей и при некоторых видах острых отравлений у взрослых) необходимо обеспечить отрицательное давление ТМР. Однако при этом любой диализатор будет пропускать определенное количество ультрафильтрата, которое будет неучтенным. С другой стороны создать нулевое давление ТМР в диализаторе недопустимо, так как при этом будет наблюдаться процесс обратной фильтрации от диализирующей жидкости к крови. При этом проведение гемодиализа будет считаться небезопасным для пациента.

Несмотря на указанные выше недостатки, аппараты с прямоточным прохождением диализирующей жидкости через диализатор широко используются в медицинской практике. Яркими представителями таких аппаратов в нашей стране являются аппараты шведской фирмы GAMBRO, среди которых аппарат АК-10 выпуска начала 80-х годов (до сих пор эксплуатируется в некоторых отделениях гемодиализа РБ) и аппараты более поздних разработок фирмы - АК-90, АК-95, АК-100, АК-200.

Вторую группу аппаратов «искусственная почка» представляют аппараты с закрытым контуром диализирующей жидкости, в котором поток через диализатор формируется с помощью так называемого эквалайзера. Принцип действия эквалайзера будет рассматриваться далее; отметим же сейчас все преимущества, которые дает данное техническое решение. Благодаря тому, что поток диализирующей жидкости через диализатор проходит по замкнутому контуру, появляется возможность проводить гемодиализ с нулевой ультрафильтрацией при любых значениях ТМР при соблюдении условий безопасности пациента. Это связано с тем, что обратная фильтрация из замкнутого объема невозможна. С другой стороны, при необходимости проведения ультрафильтрации есть возможность откачивать из замкнутого объема необходимый объем жидкости с помощью обычной помпы. Объем одного качка помпы может быть откалиброван и обычно составляет 1 миллилитр. Таким образом, в отличие от аппаратов первой группы, где ТМР является основным фактором, по которому рассчитывается ультрафильтрация, в аппаратах второй группы (с замкнутым контуром) объем ультрафильтрации формируется напрямую по количеству качков помпы ультрафильтрации. Такой контроль за объемом ультрафильтрации называется волюметрическимjh обеспечивает более точные параметры проведения гемодиализа.

Аппараты «искусственная почка», построенные по принципу замкнутого контура в настоящее время получили наибольшее распространение и выпускаются ведущими фирмами-производителями гемодиализного оборудования. В нашей республике широко представлены аппараты «искусственная почка» немецкой фирмы Fresenius. В конце 80-х годов фирма выпускала аппараты Fresenius-2008, на смену им пришли аппараты Fresenius-4008, которые зарекомендовали себя с наилучшей стороны. Большое распространение нашли у нас в стране аппараты «искусственная почка» Althin System 1000 фирмы Baxter. Представлен также и ряд аппаратов других фирм.

Если по конструкции гидравлической части аппараты «искусственная почка» принципиально отличаются, то блок процессора у всех аппаратов сходен и выполняет следующие задачи:

I. Обеспечивает работу аппарата «искусственная почка» в режимах подготовки к диализу, проведение различных вариантов гемодиализа и режим дезинфекции аппарата после диализа.

2.Контроль за артериальным, венозным и трансмембральным (ТМР) давлением.

3.Контроль за электропроводностью диализирующей жидкости.

4.Контроль подогрева и поддержания постоянной температуры диализирующей жидкости.

5.Контроль за приготовлением диализирующей жидкости.

6.Расчет программы диализа по введенным параметрам времени и объема ультрафильтации и контроль над поддержанием расчетных параметров во время диализа.

7.Контроль за деаэрацией жидкости в системе гидравлики.

8.Контроль детектора утечки крови из диализатора.

9.Контроль детектора попадания воздуха в кровь в экстракорпоральном контуре.

10.Обеспечивает циркуляцию крови по экстракорпоральному контуру через диализатор.

I1. Обеспечивает введение гепарина в кровь во время проведения гемодиализа.

12.Обеспечивает ввод необходимых данных диализа и возможность корректировки данных в процессе диализа.

13.Мониторинг всех контролируемых параметров с выводом основных данных на экран. 14.Электронная, световая и звуковая система тревоги включается при выходе какого-либо из контролируемых параметров за установленные пределы либо при неисправностях Аппарата и в ряде случаев автоматически прекращает диализ.

Основным требованием, предъявляемым к блоку процессора аппарата «искусственная почка», является обеспечение безопасности пациента во время проведения гемодиализа. Во всех современных аппаратах «искусственная почка» это требование обеспечивается применением венозного клапана, перекрывающее кровоток через экстракорпоральную систему в следующих случаях: -при утечке крови из диализатора, -при возможности попадания воздуха в кровь пациента,

-выход за установленные пределы значений венозного, артериального давления и ТМР, при наличии технических неисправностей аппарата.

Кроме этого, процессор прекращает подачу диализирующей жидкости в диализатор при выходе за установленные пределы величины электропроводности и температуры диализирующей жидкости, а также останавливает ультрафильтрацию при включении венозного клапана и при окончании времени гемодиализа.

К одним из средств, повышающих надежность проведения гемодиализа, относится наличие в современных аппаратах «искусственная почка» аккумуляторного блока. Он позволяет вернуть кровь пациенту при аварийном отключении электричества и таким образом избежать потери крови, а также позволяет запомнить аппарату все настройки и вернуться к продолжению гемодиализа после устранения аварии.

Необходимым компонентом аппарата «искусственная почка» является электронная система взвешивания, без которой невозможно проводить точный контроль за изменением массы тела пациента во время гемодиализа.

Одной из главных характеристик аппарата «искусственная почка» является точность поддержания таких параметров, как проводимость и температура диализирующей жидкости, скорость потока жидкости через диализатор, скорость кровотока, объем ультрафильтрации. Современные аппараты «искусственная почка» позволяют поддерживать температуру диализирующей жидкости в пределах 0,1 градуса, остальные параметры с точностью 1%.

Конструкция аппарата «искусственная почка» постоянно совершенствуется. Причиной этому служит все возрастающие требования к качеству проведения гемодиализа и повышению надежности системы безопасности пациента. С другой стороны постоянно совершенствуется элементная база блока процессора аппарата «искусственная почка». В начале 80-х годов в блоке процессора применяли микросхемы малой степени интеграции на КМОП-структуре. Логика работы аппарата была жестко запрограммирована, точность поддержания параметров была невысокой, а само количество контролируемых параметров было ограничено. Надежность работы таких аппаратов была относительно невысокой, кроме этого существовала проблема с диагностикой неисправностей аппаратной части.

Современные аппараты «искусственная почка» собраны на базе микропроцессоров и лишены вышеперечисленных недостатков. Для аппаратов, выпускаемых в настоящее время, обязательными являются наличие режима самотестирования перед диализом. Аппарат тестирует все свои системы и блоки и выдает код ошибки при наличии неисправности. Система кодов ошибок позволяет быстро провести диагностику неисправности и устранить ее оперативно.

Калибровка современных аппаратов «искусственная почка» выполняется автоматически в калибровочном режиме. Вход в калибровочный режим возможен только при введении сервисного кода и исключает возможность доступа посторонних лиц. [Калибровка возможна при наличии специальных калибровочных приборов, -таких как кондуктометр, электронные весы с большой точностью. Таким образом, достигается точность и надежность работы аппарата «искусственная почка».

Конструктивно аппараты «искусственная почка» выполнены по блочно-модульному принципу. Для примера рассмотрим конструктивное исполнение аппарата Fresenius-4008. Аппарат Fresenius-4008 состоит из двух основных блоков - блока гидравлики и блока процессора блок гидравлики включает в себя все насосы, помпы, клапаны и другие гидравлические элементы, а также датчики температуры, проводимости, датчик ТМР, датчики положения заборников концентрата. Подача управляющих напряжений и сигналы датчиков передаются по кабелям через разъемные соединения] Конструкция гидравлического блока предусматривает выдвигание блока из корпуса аппарата по направляющим для обеспечения свободного доступа к элементам гидравлики. Каждый элемент гидравлики имеет свой разъем, что позволяет отключить его для диагностики. На блоке гидравлики имеется 4 порта для подключения измерителя давления с целью регулировки или определения неисправности блока.

Блок процессора аппарата Fresenius-4008 также выдвигается из корпуса аппарата по направляющим. Конструктивно блок представляет собой плату с разъемами, на которых установлены модули процессора. Каждый модуль имеет свое функциональное назначение и может быть заменен на аналогичный в процессе ремонта. Кроме того, на плате модуля такие элементы, как микропроцессоры, микросхемы оперативной памяти и ППЗУ, установлены на колодках, что обеспечивает высокую ремонтопригодность и позволяет оперативно ввести новое программное обеспечение. На задней панели блока процессора имеется разъем для подключения компьютера. Это предоставляет возможность проводить диагностику неисправностей самого блока процессора, когда режим самотестирования аппарата невозможен. Кроме того, это дает возможность быстро ввести новое программное обеспечение без замены ППЗУ на блоке процессора.

Передняя панель аппарата Fresenius-4008 содержит кнопки для ввода информации в аппарат, управление его режимами, шкалы для отображения основных контролируемых параметров и дисплей для вывода информации о диализе, предупреждающих сигналах и режимах лечения. На шкале имеются трехцветные указатели о режимах работы аппарата. Зеленый цвет указателя показывает нормальное функционирование, желтый указывает на предупреждение о выходе соответствующего параметра за установленные пределы, красный цвет указывает на сработавшую систему безопасности пациента. Все это в совокупности с применением звуковой сигнализации позволяет облегчить контроль за проведением гемодиализа и функционированием аппарата «искусственная почка».

В аппарате имеется отдельный блок питания, система вентиляции блока процессора и аккумуляторный блок. Имеются конструктивно выполненные отдельные блоки:

- блок перильстатического насоса, обеспечивающего подачу крови от больного к диализатору с регулируемой скоростью и датчиком измерения артериального давления,

- блок гепаринового насоса, обеспечивающего непрерывную подачу гепарина в кровь для предотвращения ее свертываемости во время диализа,

- блок венозного клапана с датчиком венозного давления.



аппарат искусственный почка

Перспективы развития аппаратов «искусственная почка»

Дальнейшее развитие аппарата «искусственная почка» связано с внедрением новых методов лечения больных.

Одним из таких методов является одноигольный режим диализа ( SINGLE NEEDLE ). В этом режиме кровь забирается и возвращается больному в одну точку. Данный режим очень благоприятен для детей в связи с плохим доступом к кровяным сосудам. Задача аппарата обеспечить максимальную эффективность диализа в этом случае.

Другим направлением в гемодиализе является гемодиафильтрация ( HDF ).

В режиме гемодиафильтрации из крови больного забирается большое количество жидкости с одновременным восполнением этого объема замещающей жидкостью. При этом возникают специфические трудности, связанные с необходимостью точного контроля веса больного и объема замещающей жидкости, применением высокопроницаемых диализаторов. Предъявляются повышенные требования к стерильности концентрата, точности приготовления аппаратом «искусственная почка» диализирующей жидкости, к надежности и безопасности в работе всего аппарата «искусственная почка» в целом.

Разрабатываются низкопоточные аппараты «искусственная почка», в которых диализирующая жидкость подается в диализатор из подсоединяемых мешков в уже готовом виде. Преимущество таких аппаратов состоит в том, что аппарату не требуется подвод очищенной воды, недостаток в том, что диализ должен проводится существенно дольше обычного (в течение нескольких суток) и сам диализ получается дороже. Данные аппараты нашли применение в системе «диализ на дому». В нашей стране аппараты «искусственная почка» широко применяются в медицинской практике с начала 80-х годов.

В настоящее время лидирующие позиции по внедрению инновационных технологий лечения ХПН занимают Соединенные Штаты. Исследователи из Калифорнийского Университета в ЛосАнджелесе (UCLA) и Департамента здравоохранения по делам ветеранов (Veterans Affairs Greater Los Angeles Healthcare System, Калифорния) разработали прототип автоматизированной портативной искусственной почки (Automated Wearable Artificial Kidney, AWAK), который поможет избежать некоторых осложнений пациентам, использующим традиционную систему диализа. Искусственная почка, действующая по при нципу перитонеального диализа, « бескровна » и уменьшает или даже устраняет белковую потерю и другие связанные с диализом проблемы.

В 1980-х годах была создана искусственная почка, которая заключала в себе многие из принципов, на которые полагается и новая разработанная технология. Но та машина была стационарной, и ни о какой мобильности речи не велось. Новая же технология позволила бы пациентам заниматься их обычными делами, одновременно проходя жизненно необходимый процессдиализа.

« Что действительно ново в этом изобретении так это свобода пациента, - сказал Мартин Робертс, доцент клинической медицины Калифорнийского Университета , - Для меня, как изобретателя, самая важная вещь для пациентов - их свобода. Следующая важная деталь это то, что, устройство работает постоянно, а не периодически, т.е. можно сделать намного больше в процессе лечения пациента. Таким образом, пациент будет чувствовать себя лучше, и жить дольше » . Г емодиализ использует антикоагулянты (противосвертывающие средства), чтобы предотвратить кровь, циркулирующую вне тела, от свертывания. Но это также может вызвать осложнения. Работа над другими переносными почками была основана на такого рода гемодиализе или модели гемофильтрации.

AWAK, с другой стороны, функционирует непрерывно, как и обычные почки, устраняя периодические «шоки» организма. И поскольку AWAK не подразумевает кровообращение вне тела, он «бескровен». Он также регенерирует и повторно использует жидкость и белковые компоненты в диализате, минимизируя белковую потерю.

Описание же первого рабочего прототипа чудоаппарата его создатели разместили в журнале Clinical and Experimental Nephrology.



Список использованной литературы и источников

1. Белова А.Н. Нейрореабилитация. - М.: Антидор, 2000;

2.Прикладная лазерная медицина. Под ред. Х.П. Берлиена, Г.И. Мюллера.- М.: Интерэкспорт, 2007;

3.Александровский А.А. Компьютеризованная кардиология. - Саранск: «Красный Октябрь», 2005;

4.Штарк М.Б., Скок А.Б.Применение электроэнцефалографического биоуправления в клинической практике. - М.: 2004;

5.Боголюбов В.М., Пономаренко Г.Н. Общая физиотерапия. - М.: СЛП, 2008;

6.Вассерман А.Л., Шандала М.Г., Юзбашев В. Г. Ультрафиолетовое излучение в профилактике инфекционных заболеваний. - М. 2003;

7. http://www.medportal.ru

8. http://www.vitaminov. Net

Размещено на Allbest.ru