Добавил:
Sekretar
kiopkiopkiop18@yandex.ru
t.me/Prokururor I Вовсе не секретарь, но почту проверяю
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Ординатура / Хирургия / Библиотека им академика М.И. Перельмана / Книга_931_Библиотеки_им_академика_М_И_Перельмана
.pdf
260 Часть IV. Искусственные органы
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
Аппараты для гемодиализа состоят из
трех компонентов:
1 — устройства для подачи крови;
2 — устройства для приготовления и по8
дачи диализирующего раствора;
3 — диализатора.
В 2010 г. в США был раз р аботан гемо8
диализный аппарат, предназначенный для
имплантации в организм больного. Ап8
пара т имеет размеры, соответствующие
разм еру человеческой почки, и, помимо
традиционной системы микрофильтров,
содержит биореактор с культурой кле8
10.2. Искусственная поджелудочная железа
Искусственная поджелудочная железа —
это имплантируемое медицинское устрой8
ство, по своим функциям являющееся
дальнейшим развитием классической ин8
сулиновой помпы.
Система представляет собой устройство,
которое непрерывно контролирует уровень
глюкозы в крови, рассчитывает количество
инсулина, необходимого для обеспечения
оптимального уровня глюкозы в плазме
крови в зависимости от времени суток,
пищевого рациона, активности пациента,
его физиологических особенностей и т. п.
ток почечных канальцев, способных вы8
полнять метаболические функции почки.
Прибор не тр ебует энергообеспечения и
работает за счет давления крови пациен та.
Аппарат имитирует принцип работы поч8
ки за счет того, что культура клеток по8
чечных канальцев, находящаяся на поли8
мерном носителе, обеспечива ет реабсорб8
цию воды и полезных веществ , так же ка к
это происходит в почке. Это позволяет не
только повысить эф фективность диализа,
но и в ряде случаев полностью отка заться
от необходимости трансплантации донор8
ской почки.
Искусственная поджелудочная железа по8
зволяет не только избежать непрерывного
в течение всего дня контроля уровня глю8
козы в крови при помощи глюкометра, но
и обеспечивает коррекцию доз инсулина,
необходимых для поддержания адекватно8
го уровня глюкозы. Кроме того, система
работает в ночное время, когда контроль и
коррекция уровня глюкозы самим пациен8
том невозможны (рис. 10.1).
В январе 2000 г. доктор Роман Ховор8
ка (Roman Hovorka) с коллегами проте8
стировали аппарат более чем на 20 добро8
Алгоритм
контроля
Датчик
глюкозы
непрерывного
действия
Рис. 10.1. Аппарат искусственной поджелудочной железы
Инсулиновая
Инсулиновая
помпа
помпа
128
Клавиши
управления
Двигатель
Дисплей
Крепежная
гайка
Резьбовой
шток поршня
Батарея
Адаптер
Картридж
Поршень
Канюля
Глава 10. Представление об искусственных органах… 261
Работы над созданием искусственной пе3
чени были начаты еще в 19703х годах. Не3
смотря на это, до сих пор не существует
устройств или аппаратов, которые можно
было бы с полным пр ав ом назв ать искус3
ственной печенью.
Лечение печеночной недостаточно3
сти, развивающейся в исходе острых
вирусных гепатитов, токсических алко3
гольных и лекарственных поражени й
печени, является одной из актуальных
проблем современной медицины. Нару3
шение синтетической, мет аболической и
детоксикационной функции печени при3
водит к нако плению в крови токсических
продуктов обмена веще ств, таких как:
аммиак, желчные кислоты, оксид азо3
та, лактат (молочная кислота), продук3
ты метаболизма арахидоновой кислоты,
эндогенные бензодиазепины, индолы,
меркаптаны, воспалительные цитокины.
Врезультате развиваются системные по3
ражения — нарушения циркуляции, при3
водящие к гипертоническому типу кро3
вообращения, коагуляционные и имму3
нологические расстройства. Летальность
пациентов при острой печеночной не3
достаточности или декомпенсации хро3
нического процесса остается высокой и
даже в специализированных гепатологи3
ческих центрах не снижает ся ниж е 60%.
Существующая в настоящее время стан3
дартная медикаментозная тер апия пече3
ночной недостаточности остается прак3
тически неэффективной.
Возможность трансплантации печени
дает надежду ранее безнадежным пациен3
там. Однако э тот метод лечения не может
обеспечить всех нуждающихся из3за не3
достатка донор ских органов и длитель3
ного вр емени ожидания. Печень явля3
ется уникальным органом, обладающим
способностью к р егенер ации и функци3
ональному восстановлению при времен3
ном з амещении ее функций аппарат3
ными экстракорпоральными методами.
Использование искусственных систем
поддержки функции печени позволяет
снизить летально сть пациентов с пече3
ночной недостаточностью.
Первое неимплантируемое устрой3
ство, которое называют искусственной
печенью, в настоящее время ис пользуют
в мировой п рактике для лечения острой
и фульминантной печеночной недо3
статочн ости, дисфункции печеночного
трансплантата у реципиентов и деком3
пенсации хр онических диффузных по3
ражений печени — это аппарат альбу3
минового печеночного диализа MARS,
представляющий собой молекулярно3
адсорбционную рециркуляционную си3
стему (Molecular Absorbent Recirculation
System) (рис. 10.2).
вольцах из Австрии и Италии и получили
обнадеживающие результаты. Средний уро3
вень глюкозы в крови пациентов поддер3
живался в пределах 6,2 ммоль/л (норма до
5,5ммоль/л), тогда как у большинства боль3
ных сахарным диабетом Iтипа с помощью
традиционных методов этот показатель уда3
ется поддерживать в преде лах 8,9ммо ль/л.
Аппарат состоит из тр ех частей: дат3
чика, расположенного на коже больного
и определяющего уровень глюкозы кро3
ви, handheld компьютера, анализирую3
щего полученную информацию, и ми3
ниатюрного устройства, которое вводит
инсулин.
Экспериментальные и пока немного3
численные клинические исследования
функции искусственной поджелудочной
железы показали высокую эффективность
ее работы.
10.3. Искусственная печень
262 Часть IV. Искусственные органы
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
мощью насоса аппарата для гемодиализа.
В качестве антикоагулянта используется
гепарин. Кровь пропускают через специ6
альный капиллярный фильтр с полупро6
ницаемой мембраной, по другую сторону
от которой находится диализат — 20% рас6
твор человеческого альбумина. Нераств о6
римые в воде токсины, циркулирующие
в крови пациентов с патологией печени,
связаны с альбумином. В аппарате MARS
гидрофобные токсины , содержащиеся в
Рис. 10.2. Внешний вид аппарата MARS
крови пациента, проходят через мембрану
и связываются с альбумином диализата.
После насыщения раствора альбумино6
Применение аппарата обеспечивает
удаление из кровяного русла патологиче6
ских метаболитов, воспалительных факто6
ров и вазоактивных субстанций, что позво6
ляет предупредить развитие полиорганной
недостаточности и значительно улучшить
результаты лечения пациентов.
В России первая система MARS появи6
лась в середине 2000 г.
Аппарат MARS предназначен для экс6
тракорпоральной детоксикации при пече6
ночной недостаточности р азличного ге6
неза, в том числе вызванной токсическим
гепатитом, циррозом печени, инфекци6
онным гепатитом, а также для проведения
предтрансплантационной подготовки па6
циентов.
Перфузия крови через аппарат осущест6
вляется через вено6венозный доступ с по6
вого диализата токсинами производится
регенерация альбумина путем перфузии
альбуминового диализата через активи6
рованный уголь и анионообменную смо6
лу. Кроме того, в контуре альбуминового
диализата имеется низкопроницаемый
фильтр, где происходит удаление водорас6
творимых токсинов, что об еспечивает за6
мещение функции почек, которая нередко
страдает при печеночной недостаточно6
сти, что выражается в р азвитии гепато6
ренального синдрома. Время проведения
процедуры составляет от 6 до 8 ч, а при не6
обходимости до 24 ч.
Результаты использования аппарата по6
казали, что при успешной детоксикации в
большинстве случаев происходит восста6
новление функций гепатоцитов, в том чис6
ле синтетической.
10.4. Искусственное сердце
Одним из первых авторов искусствен6
ного сердца был отечественный ученый
С.С.Брюхоненко, который в 1925 г. создал
аппарат для поддержания функции сердца
и легких и назвал его механическим серд6
цем или «автожектором».
В 1937 г. В.П. Демихов разработал и из6
готовил первый образец имплантируемого
механического сердца и показал принци6
пиальную возможность поддержания кро6
вообращения в организме с помощью на6
соса, приводимого в движение электродви6
гателем (рис. 10.3).
Среди множества аппаратов, сконстру6
ированных с тех пор, не было ни одного,
который полностью удовлетворял бы и
медиков, и больных. Первые модели ис6
кусственного сердца, хотя и обеспечивали
Глава 10. Представление об искусственных органах… 263
кровообращение в организме, были стаци3
онарными и требовали постоянного под3
ключения к внешнему блоку питания раз3
мером со стиральную машину.
В нашей стране история создания ис3
кусственного сердца (ИС) и вспомога3
тельного крово о бр ащения началась в
19603е годы. Попытки сконструировать
искусственное сердце связаны с успеш3
ной р азр аб откой и применением аппара3
тов искусственного кровообращения для
замены функции сердца и легких при опе3
ра циях на открытом сердце. В 1966 г. по
инициативе академика Б.В. Петровского
в НИИ Клинической и эксперименталь3
ной хирургии была создана лаборатория
искусственного сердца и в спомогатель3
ного кровообращения под руководством
проф. В.И. Шумакова. С тех пор многие
медицинские и технические достижения
обеспечили реальную возможность соз3
дания иску сственного сердца: разработка
и клиническое внедрение искусственных
клапанов, имплантируемых кардиостиму3
ляторо в, искусственной почки. Другим и
значительными технологическими дости3
жениями были наработки миниатюрных
инженерных решений, стимулированных
космической программой, развитие но3
вых инженерных технологий (например,
разработка тепловых двигателей на плу3
тонии), создание новых износостойких
и эластичных синтетических материалов.
На пе рвых этапах разработки в области
создани я систем искусственного серд 3
ца и вспомогательн ого кровообращения
наша страна и США были на одном уров3
не, что привело к объединению усилий
двух стран в решении данной проблемы.
В 1972 г. было подписано межправитель3
ственное советско3американское согла3
шение в области создания ИС.
Программа предусматривала обмен
достижениями в области создания ИС.
Рис. 10.3. Механическое сердце В.П. Демихова (из книги В.И. Шумако9
ва, В.Е. Толпекина, Д.В. Шумакова «Искусственное сердце и вспомо9
гательное кровообращение», 2003 г.)
264 Часть IV. Искусственные органы
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
За годы с отрудничества были проведены
многочисленные двусторонние консуль6
тации по стандартизации исследований,
создани ю биосо в местим ых мате риалов ,
проводился обмен полученными резуль6
татами.
В 1975 г. в нашей стране была принята
комплексная пятилетняя государственная
программа «Искусственное сердце», по6
ложившая начало интенсивному развитию
проблемы при участии ведущих предпри6
ятий оборонного комплекса страны.
Именно тогда отечественные разработ6
ки вышли на мировой уровень, особенно
Рис. 10.4. Отечественная модель искусствен6
ного сердца «Поиск610М»
это касалось усовершенствованной модели
ИС «Поиск610М» (рис. 10.4).
После успешных экспериментов на
животных была проведена клиническая
апробация отечественного искусственного
сердца. С 1986 по 1992 г. было проведено 17
имплантаций ИС модели «Поиск610М» в
клинике, из них 13 — в ФГБУ «ФНЦТИО
им. акад. В.И. Шумакова» Минздрава Рос6
сии. На начало 19906х годов, по данным
международного регистра искусственных
органов, эта модель занимала третье место
по числу применений в клинике.
В ходе раб от над созданием ИС стало
понятно, что далеко не в сегда пор ажение
сердца носит полностью необратимый
характер и нарушение насосной функции
возникает не в обоих желудочках одно6
временно. Поэтому представлялась целе6
сообразной разработка разл ичных систем
механической поддержки крово о бр аще6
ния, в том числе одного из желудочков,
что не тре бов ало полной замены соб6
ственного сердца пациента. К настояще6
му времени применение методов и систем
вспомогательного кровообращения ста6
ло доминирующим напр авлением в р е6
шении проблемы радикального лечения
больных с тяжелы ми формами сердечной
недостаточности.
10.5. Искусственное легкое
Искусственное легкое, или оксигенатор, —
газообменное устройство, которое служит
для насыщения крови кислородом и удале6
ния углекислого газа.
Оксигенаторы входят в состав аппаратов
искусственного кровообращения, которые
используются для проведения кардиохи6
рургических операций на открытом серд6
це, а также в системы экстракорпоральной
мембранной оксигенации. В первых аппа6
ратах искусственного кровообращения ис6
пользовались пленочные и пузырьковые
оксигенаторы, в которых осуществлялся
прямой контакт газа с кровью, что при6
водило к денатурации белка, активации
тромбоцитов и в итоге к гемолизу.
Появление гидрофобных полимерных
материалов позволило разработать оксиге6
наторы новых конструкций. В них, как и в
естественных легких, кровь и газ разделены
мембраной, через которую газ легко диф6
фундирует в кровь.
Эффективность этих оксигенаторов во
многом зависит от величины диффузион6
Глава 10. Представление об искусственных органах… 265
ного пространства между жидкой средой
(кровью) и поверхностью полимерного ма6
териала. Современные конструкции окси6
генаторов подразделяются на мембранные
и капиллярные.
В мембранном оксигенаторе для
улуч шени я кон такта с кровью мемб ра6
ны размещены параллельно друг друг у
(рис.10.5).
В капиллярных оксигенаторах для по6
вышения эффективности газообмена ка6
пилляры сворачивают в виде катушки.
Принцип газообмена в отдельной трубке
капиллярного оксигенатора показан на ри6
сунке 10.6. Как видно из рисунка, кислород
подается внутрь капилляра, а кровь омыва6
ет капилляры снаружи.
Основные газообменные характери6
стики мембранных и капиллярных окси6
генаторов:
1. Поток крови в диапазоне 3–6 л/мин,
при котором венозная кр овь с пар6
Рис. 10.5. Принцип газообмена в мембранном оксигенаторе
Рис. 10.6. Принцип газообмена в капиллярном оксигенаторе
266 Часть IV. Искусственные органы
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
циальным давлением кислор ода 40–
60 мм рт. ст. насыщается кислородом
в среднем до 93–98 мм рт. ст., а пар5
циальное давление СО
снижается до
2
37–40 мм рт. ст.
2. Транспорт кислорода при заданных кро5
вотоке и скорости подачи газовой смеси
составляет 250–350 мл/мин.
О
2
Рекомендуемая литература
1. Готье С.В., Попцов В.Н., Спирина Е.А.
Экстракорпоральная мембранная оксигена5
ция: краткое практическое руководство для
врачей. — М.; Тверь: Триада, 2016. — 40 с.
2. Трансплантология: руководство для врачей /
Под ред. В.И. Шумакова. — М.: Медицинское
информационное агентство, 2006. — 544 c.
Вопросы для самоконтроля
1. Каковы современные направления в разви5
тии искусственных внутренних органов?
2. Назовите примеры имплантируемых и неим5
плантируемых искусственных органов, ис5
пользуемых в клинической практике.
3. Каковы устройство, принцип действия и на5
значение аппаратов для гемодиализа?
4. Что понимают под искусственной печенью?
При этом выбор оксигенатора определя5
ется минимальными значениями следую5
щих показателей:
а) объемом первичного з аполнения;
б) площадью поверхности мембраны;
в) сопротивлением вентилирующему газо5
вому потоку;
г) сопротивлением кровотоку.
3. Шумаков В.И., Толпекин В.Е., Шума>
ков Д.В. Искусственное сердце и вспомо5
гательное кровообращение. — М.: Янус5К,
2003. — 376 с.
5. Что включает понятие «искусственные ор5
ганы»?
6. Каковы устройство и область применения
искусственной поджелудочной железы?
7. Что вам извес тно об истории создания искус5
ственного сердца?
8. Назовите основные типы оксигенаторов.
Глава 11
МЕХАНИЧЕСКАЯ ПОДДЕРЖКА
КРОВООБРАЩЕНИЯ
Среди причин смертности взрослого на2
селения в Р о сси йс кой Федерац ии не2
уклонную тенденцию к росту имеют
сердечно2сосудистые забол евания. К на2
стоящему вр емени среди о бщей смерт2
ности сердечно2сосудистые заболевани я
занимают около 60%. Несмотря на успе2
хи современной медицины в лечении
застойной сердечной недостаточности,
ср едняя продолжительность жизни после
медикаментозной тер апии больных по2
прежнему остается небольшой, не превы2
шая 2,5 лет.
Радикальным методом лечения наибо2
лее тяжелых форм сердечной недостаточ2
ности, развившихся вследствие дилатаци2
онной и ишемической кардиомиопатии,
является трансплантация сердца (ТС).
Возможность проведения подобных опера2
ций ограничена из2за дефицита донорских
органов, и до 40% больных, находящихся
в листе ожидания на ТС, погибают, не до2
ждавшись операции.
Ключом к решению этой проблемы яв2
ляется применение методов вспомогатель2
ного кровообращения, которые способны
частично или полностью заменить насос2
ную функцию сердца.
Сравнительный анализ выживаемости
пациентов с сердечной недостаточностью в
терминальной стадии, которым применяли
медикаментозные методы лечения и ме2
тоды с использованием средств механиче2
ской поддержки кровообращения (МПК),
показал, что в первом случае летальность
пациентов значительно выше. Кроме того,
медикаментозные методы требуют дли2
тельного и затратного госпитального лече2
ния и практически не приводят к улучше2
нию состояния.
Системы вспомогательного кровообра2
щения имеют широкий диапазон примене2
ния и используются при лечении как острой
сердечной недостаточности, возникающей
вследствие осложнений после операций на
открытом сердце, так и при хронической
патологии сердечной деятельности. Особое
значение имеет создание систем МПК для
лечения больных с терминальной стадией
сердечной недостаточности как на период
ожидания донорского органа, так и в ран2
ний послеоперационный период после ТС.
Применение механических устройств,
позволяющих частично или полностью за2
менить функцию сердца, дает возможность
пациентам, находящимся в критическом
состоянии и ожидающим ТС, дождаться
донорского органа, а при использовании
систем длительной механической поддерж2
ки кровообращения они могут быть вы2
писаны из клиники и вести относительно
нормальной образ жизни. Более того, у не2
которых пациентов происходит восстанов2
ление функций собственного сердца, что
позволяет эксплантировать механический
насос, и необходимость в ТС пропадает.
Не менее перспективным является ис2
пользование устройств для длительной
МПК на постоянной основе больным, ко2
торым по ряду причин (наличие сопутству2
ющих заболеваний, преклонный возраст
и т. д.) отказано в пересадке сердца.
На ранних этапах разработок систем
МПК процедуры вспомогательного кро2
вообращения осуществлялись в о снов2
ном с помощью экстракорпоральных
268 Часть IV. Искусственные органы
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
систем у больных, находящихся в крити>
ческом состоянии, например при кардио>
генном шоке, осложнившем инфаркт ми>
окарда, или в случаях, когда было невоз>
можно отключить пациента от аппарата
искусственного кровообращения после
ре конструктивных кардиохирургических
операций. Появление имплантируемых
систем позволило использовать МПК в
11.1. Биофизические основы
вспомогательного кровообращения
Сердце с биофизической точки зрения
представляет собой механический насос,
приводимый в действие преобразованием
биохимической энергии в механическую
работу с высокой эффективностью (коэф>
фициент полезного действия до 30%). Био>
химическая энергия высвобождается за счет
окисления энергетических субстратов, по>
этому именно потребление сердцем кисло>
рода отражает метаболическую активность
сердечной мышцы и в итоге определяет эф>
фективность функционирования миокарда.
Ударная раб ота ка ждого желудочка опреде>
ляется произведением его ударного объема
и систолического давления в нем. В норме
давление в большом круге кровообращения
(и соответственно общее периферическое
сопротивление) относится к давлению в
легочной артерии (и соответственно сопро>
тивлению в малом круге кровообращения)
как 5 : 1. Таким образом, величина работы
левого желудочка сердца в норме примерно
в 5–7 раз превышает работу правого желу>
дочка. Методы вспомогательного крово>
обращения в первую очередь направлены на
снижение ударной работы левого желудочка
сердца за счет:
— снижения объема крови, перемещаемой
левым желудочком (снижения предна>
грузки);
— снижения против одавления сердечному
выбросу (снижения постнагрузки);
качестве первого этапа перед трансплан>
тацией сердца.
Помимо лечения больных с терминаль>
ной сердечной недостаточностью, исполь>
зование систем МПК вносит значитель>
ный вклад в лечение пациентов с острыми
и хроническими заболеваниями сердца
различной этиологии, в том числе с инфар>
ктом миокарда, стенокардией и др.
— одновременного снижения нагрузки как
по объему, так и по давлению.
Однако, помимо снижения ударной ра>
боты, вспомогательное кровообращ е ние по>
зволяет решить и другие важные проблемы.
В условиях некомпенсированной с ердеч>
ной недостаточности органы и ткани не обе>
спечены адекватным кровотоком, нарушена
сократительная функция миокарда и снижен
коронарный кровоток, что приводит к дис>
балансу межд у снабжением сердца кислоро>
дом и его потребностями. Поэтому в задачи
вспомогательного кровообращения входит:
— нормализация о бщего кровотока;
— увеличение коронарного кровотока, в
результате чего улучшается снабжение
кислородом миокарда;
— создание условий для во сстановления
сократительной функции миокарда на
уровне сокращений отдельных миокар>
диальных волокон.
Вспомогательное кровообращение —
это общее название методов стабилизации
нарушенной гемодинамики с помощью
различных экстра> и интракорпоральных
механических устройств. В настоящее вре>
мя в экспериментальной и клинической
практике применяются многочисленные
методы МПК, различающиеся по спосо>
бам воздействия на гемодинамику и мета>
Глава 11. Механическая поддержка кровообращения 269
Механическая поддержка кровообращения (МПК)
Кратковременная
Длительная
Внутриаортальная
баллонная
контрпульсация
(ВАБК)
Экстракорпоральная
мембранная
оксигенация
(ЭКМО)
Обход левого
желудочка (ОЛЖ)
Обход левого
желудочка (ОЛЖ)
Центробежный
насос (ЦН)
Бивентрикулярный
обход
Внутриаортальный
осевой насос (ВАОН)
Центробежный
насос (ЦН)
Осевой
насос (ЦН)
Насосы
пульсирующего
потока
Насосы
непульсирующего
потока
Рис. 11.1. Блок%схема методов механической поддержки кровообращения
болизм, методам подключения, конструк%
циям исполнительных устройств и другим
биотехническим характеристикам. На ри%
сунке 11.1 представлена блок%схема методов
механической поддержки кровообраще%
ния, применяемых в современной медици%
не, которые классифицируют:
I. По длительности воздействия:
— кратковременные (до 30–40 суток);
— длительные (от нескольких месяцев до
нескольких лет).
II. По способам воздействия на гемоди%
намику:
— полная замена насосной функции серд%
ца (искусственное сердце, бивентрику%
лярный обход);
— частичная замена функции сердца (вну%
триаортальная баллонная контрпуль%
сация, обход левого желудочка сердца,
экстракорпоральная мембранная окси%
генация).
III. По конструкции исполнительных
устройств:
— насосы пульсирующего потока;
— насосы непульсирующего потока (цен%
тробежные, осевые).
Методы кратковременной МПК использу%
ют главным обр азом при следующих кли%
нических ситуациях:
1. Острый инфаркт миокарда, осложнен%
ный кардиогенным шоком, при нали%
чии признаков скорого восстановления
насосной функции сердца.
2. Посткардиотомная сердечная недоста%
точность, при которой регресс клини%
ческих проявлений сердечной недоста%
11.2. Методы и системы кратковременной
механической поддержки кровообращения
Соседние файлы в папке Библиотека им академика М.И. Перельмана