Искусственные органы

                     Карагандинский государственный медицинский университет

                                                                                                              

 

       Кафедра  медицинской биофизики и информатики

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                              СРС

Тема: «Искусственные органы»

 

 

 

 

 

                                                                                     

 

 

 

 

 

                                                                             Выполнил: студент 1курса                            132 группы ОМФ                                                                        

                                                                                           Маханов Е.А.

         

                                                                                        Проверил: Коршуков И.В.

                                                                                                       

 

 

 

 

 

 

 

                                       Караганда 2010г

 

План:

1.Искусственные органы

2.Кардиостимуляторы

3.Аппарат искусственного кровообращения(АИК)

4.Аппарат искусственной печени

5.Искусственное лёгкое

6.Искусственная почка

7.Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                   

1. Искусственные органы человека

Искусственные органы человека Современная медицинская техника позволяет заменять полностью или частично больные органы человека. Электронный водитель ритма сердца, усилитель звука для людей, страдающих глухотой, хрусталик из специальной пластмассы — вот только некоторые примеры использования техники в медицине. Все большее распространение получают также биопротезы, приводимые в движение миниатюрными блоками питания, которые реагируют на биотоки в организме человека.

Во время сложнейших операций, проводимых на сердце, легких или почках, неоценимую помощь медикам  оказывают «Аппарат искусственного кровообращения», «Искусственное легкое», «Искусственное сердце», «Искусственная почка», которые принимают на себя функции оперируемых органов, позволяют  на время приостановить их работу.

2.Кардиостимулятор (электрокардиостимулятор, ЭКС) или искусственный водитель ритма — медицинский прибор, предназначенный для поддержания ритма сердца. Основной задачей кардиостимуляторов является поддержание или навязывание частоты сердечных сокращений пациенту, у которого сердце бьется недостаточно часто (брадикардия), или имеется блокада проведения между предсердиями и желудочками (атриовентрикулярная блокада).Первые модели ЭКС (1 камерные кардиостимуляторы) работали в асинхронном режиме и проводили стимуляцию с фиксированной частотой. В 1965 г. появились первые модели ЭКС, способные определять собственную деятельность сердца и работать в режиме «по требованию». Мультипрограммируемые кардиостимуляторы обеспечили широкий набор характеристик, необходимых для изменения электрических параметров ЭКС при изменяющемся ритме сердца.

Следующее поколение электрокардиостимуляторов (2 камерные кардиостимуляторы) обеспечило физиологический характер кардиостимуляции путем автоматического контроля частоты и/или увеличения степени наполнения желудочков сердца за счет синхронного сокращения предсердий. Физиологическая стимуляция нормализует сердечный выброс и значительно увеличивает функциональные возможности пациента.

Самые последние разработки ЭКС, работающих в двухкамерном режиме, способны определять наличие у больного фибрилляции  и трепетания предсердий и автоматически  переключаться на другой, безопасный (1 камерный) режим стимуляции – так  называемый режим «switch mode». Таким образом, исключается возможность поддержания наджелудочковой тахикардии.

Кроме того, недавно появились трехкамерные кардиостимуляторы для лечения сердечной недостаточности и имплантируемые кардиовертеры-дефибрилляторы для лечения самых опасных аритмий – желудочковой тахикардии и фибрилляции желудочков и профилактики внезапной сердечной смерти.

1)Однокамерные кардиостимуляторы.

Однокамерные кардиостимуляторы – это приборы, которые могут воспринимать и стимулировать только одну камеру сердца (предсердие или желудочек). Это самые простые ЭКС. Они могут быть частотно-адаптивными, т.е. автоматически увеличивать частоту при физической нагрузке или без частотной адаптации, т.е. стимулировать постоянно с заданной частотой. В настоящее время использование однокамерных кардиостимуляторов ограничено стимуляцией правого желудочка при хронической форме мерцательной аритмии, а также стимуляцией правого предсердия при синдроме слабости синусового узла (СССУ). В остальных случаях имплантируется двухкамерный кардиостимулятор (в последнее время все чаще и при синдроме СССУ).

 

2)Двухкамерные кардиостимуляторы.

Двухкамерные электрокардиостимуляторы – это приборы, которые могут воспринимать и стимулировать две камеры сердца (предсердие и желудочек). Также как и однокамерные, они могут быть частотно-адаптивными, или без частотной адаптации. Кроме того, почти все современные импортные кардиостимуляторы имеют множество дополнительных функций, позволяющие настроить ЭКС наиболее оптимально для каждого больного.

 

Электроды для кардиостимуляторов.

Существует два  вида электродов для кардиостимуляторов: с пассивной и активной фиксацией.

Электроды с пассивной  фиксацией крепятся в камерах  сердца с помощью специальных  усиков на кончике электрода.

 

Электроды с активной фиксацией крепятся при помощи специалього приспособления на кончике, напоминающее штопор для бутылок.

Практически все  современные электроды имеют  на кончике специальное стероидное покрытие, которое уменьшает воспаление в месте имплантации электрода, что уменьшает расход энергии, необходимый для сокращения сердца, и тем самым продлевает срок службы кардиостимулятора.

 

 

 

\

Программирование кардиостимулятора

Изменять параметры  ЭКС после имплантации можно  неограниченное число раз с помощью  специального программатора, посылающего  импульсы кардиостимулятору.

Наружная кардиостимуляция

Наружная кардиостимуляция может быть использована для первичной стабилизации больного, но она не исключает имплантацию постоянного кардиостимулятора. Методика заключается в размещении двух пластин стимулятора на поверхности грудной клетки. Один из них обычно располагается на верхней части грудины, второй — слева сзади практически на уровне последних ребер. При прохождении электрического разряда между двумя пластинами он вызывает сокращение всех мышц, расположенных на его пути, в том числе сердца и мышц грудной стенки.

Пациент с наружным стимулятором не может быть оставлен без присмотра на длительное время. Если пациент находится в сознании, применение этого вида стимуляции вызовет  у него дискомфорт вследствие частого сокращения мышц грудной стенки. К тому же стимуляция мышц грудной стенки ещё не означает стимуляцию сердечной мышцы. В целом метод недостаточно надёжен, поэтому применяется редко.

3)Основные функции кардиостимулятора

Кардиостимулятор представляет собой  прибор в герметичном металлическом  корпусе небольшого размера. В корпусе  располагается батарея и микропроцессорный  блок. Все современные стимуляторы  воспринимают собственную электрическую  активность (ритм) сердца, и если возникает  пауза, либо иное нарушение ритма/проводимости в течение определенного времени, прибор начинает генерировать импульсы для стимуляции миокарда. В противном  случае — при наличии адекватного собственного ритма — кардиостимулятор импульсы не генерирует. Эта функция ранее называлась «по требованию» или «on demand».

Энергия импульсов измеряется в джоулях, однако на практике применяется шкала напряжения (в вольтах) для имплантируемых кардиостимуляторов и шкалы напряжения (в вольтах) или тока (в амперах) для наружных стимуляторов.

Существуют имплантируемые кардиостимуляторы  с функцией частотной адаптации. Они снабжены сенсором, воспринимающим физическую активность пациента. Чаще всего сенсор — это акселерометр, датчик ускорений. Однако встречаются также сенсоры, определяющие физическую активность в соответствии с минутной вентиляцией легких или по изменению параметров электрокардиограммы (интервала QT) и некоторые другие. Информация о движении тела человека, полученная с сенсора, после обработки процессором стимулятора управляет частотой стимуляции, позволяя адаптировать её к потребностям пациента во время выполнения физической нагрузки.

Некоторые модели кардиостимуляторов могут отчасти  предупреждать возникновение аритмий (фибрилляцию и трепетание предсердий, пароксизмальные наджелудочковые тахикардии и др.) за счет специальных режимов стимуляции, в том числе overdrive pacing (принудительного учащения ритма относительно собственного ритма пациента) и прочих. Но показано, что эффективность этой функции невелика, следовательно наличие кардиостимулятора в общем случае не гарантирует устранения аритмий.

Современные электрокардиостимуляторы могут накапливать и сохранять  данные о работе сердца. В последующем, врач, с помощью специального компьютерного  аппарата — программатора, может считать эти данные и проанализировать ритм сердца, его нарушения. Это помогает назначить адекватное медикаментозное лечение и подобрать адекватные параметры стимуляции. Проверка работы имплантированного кардиостимулятора с программатором должна производиться не реже 1 раза в 6 месяцев, иногда и чаще.

3.Аппарат искусственного кровообращения (АИК)

Искусственная кровь — общее название для целого ряда научно-медицинских изобретений, призванных выполнить и улучшить функции традиционной донорской крови. Особо интенсивные научно-исследовательские работы в данном направлении, хотя и разными методами, до и особенно после 2000 года начали вести группы учёных из России, Японии, США, Швеции, Германии и других стран. Разновидности искусственной крови

В настоящее время  функции искусственной крови  выполняют несколько изобретений, в основе которых лежат следующие  элементы:

• Гемоглобин (США), побочный эффект — повышение кровяного давления (гипертония).
• Перфторан, или так называемая «голубая кровь» — создан на основе перфторорганических соединений, имеет голубой цвет, способен пассивно переносить кислород как следствие высокой растворимости последнего в перфторорганических соединениях.
• Альбумин
• Пластиковая кровь и др.

достоинства

• отсутствие риска заражения вирусами,
• совместимость с любой группой крови при переливании,
• производство в лабораторных условиях,
• oтносительная лёгкость хранения.

Недостатки

• побочные эффекты, токсичность,
• дороговизна.

АИК для проведения искусственного кровообращения

Медицинское оборудование и медицинская техника

Компания MAQUET предлагает медоборудование и медтехнику, а также ряд готовых решений для операционных, отделений интенсивной терапии и реанимации, медицинское оборудование и расходные материалы для сердечно-сосудистой хирургии. Наша задача – обеспечение максимально высокого уровня комфорта пациентов и удобства медицинского персонала, что в конечном итоге ведет к скорейшему выздоровлению. Система АИК HL 30 позволяет перфузиологам размещать насосы, оксигенатор и трубки в максимально удобных положениях вблизи пациента. В результате значительно уменьшается длина подводящих трубок, и сводятся к минимуму первичные объемы заполнения. В любой момент к имеющейся системе можно добавить новую аппаратуру или реконфигурировать систему. MAQUET — The Gold Standart.   На схеме экстракорпорального  кровообращения представлен обзорный вид выбранной конфигурации. «Стоп» уровни насосов конфигурируются  с помощью специального меню. Наиболее важные параметры отображаются в главном меню.   Роликовые насосы можно поворачивать для нахождениянаиболее подходящего положения.   Насос RotaFlow полностью встроен в систему HL 30.   Система базы данных JOCAP XL   Компьютер JOCAP XL   Терморегулирующий аппарат HCU 30   Электронный зажим венозной магистрали   Контроллер вакуума VAVD   Малые роликовые насосы с угловым двойным держателе   Верхняя полка 4.Аппарат искусственной печени В основе новой  модели “ЭКИПАЖ” (экстракорпоральная клеточная искусственная печень асцитической жидкости) лежит использования 8 систем, каждая из которых выполняет  свои определенные функции, и проводимая модель биологической печени проходит 3 этапа. Гипопротеинемия при патологии печени является результатом угнетения ее синтетической функции или усиленным катаболизмом, кровопотерей, асцитом, потерей белка при диспепсиях и отеках. Диспротеинемия обычно связана с поражением мезенхимы (соединительно-тканной основы) печени и сопровождается ростом количества гамма глобулинов. Другим свидетельством поражения мезенхимы служат нарушения выработки и активности ферментов. Отметим, что у здоровых лиц полный метаболизм аммиака происходит до нетоксичной мочевины, экскретируемой почками. “Полномочия” печени распространяются также на липидный обмен: синтез ХС, желчных кислот, гормонов, липопротеидов. Механизмы действия непрерывной криоплазмасорбции, оксигенотерапии (озонотерапии), ультрафильтрации, асцитосорбции с реинфузией очищенного асцита внутривенно, лазерного воздействия, региональной дилюции, жидкого суперочищенного альбумина с целью повышения биосовместимости известны приводятся также ранее используемые в клинике звенья модели “искусственной печени” и сама полезная модель, применяемая в клинике в течении последних 1,5 года. Результаты использования полезной модели “искусственной печени” позволили нам продолжить клинические исследования и внедрить в экстракорпоральную систему, объединяющую эфферентные методы, эмбриональные гепатоциты и собственные стволовые клетки выделенные из костного мозга пациента с заместительной целью., для лечения печеночной недостаточности и гепаторенального синдрома. Отмечена положительная субъективная динамика, улучшение функционального состояния печени, проявляющиеся результатами биохимических, морфологических (результаты биопсии) исследований. 5.Искусственное лёгкое «Искусственное  легкое» представляет собой пульсирующий насос, который подает воздух порциями с частотой 40—50 раз в минуту. Обычный  поршень для этого не подходит, в ток воздуха могут попасть  частички материала его трущихся частей или уплотнителя. Здесь, и  в других подобных устройствах используют мехи из гофрированного металла или  пластика — сильфоны. Очищенный  и доведенный до требуемой температуры  воздух подается непосредственно в  бронхи. 6.Искусственная почка Искусственная почка (гемодиализатор) — аппарат для временного замещения выделительной функции почек. Искусственную почку используют для освобождения крови от продуктов обмена, коррекции электролитно-водного и кислотно-щелочного балансов при острой и хронической почечной недостаточности, а также для выведения диализирующихся токсических веществ при отравлениях и избытка воды при отёках. Основной задачей  аппарата искусственной почки является очищение крови от различных токсичных  веществ, в том числе продуктов  метаболизма. При этом объем крови  в пределе организма остается постоянным. 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… Каковы бы не были усовершенствования в этой области, принцип пока остается одним и  тем же. В любом варианте «искусственная почка» включает в себя полупроницаемую  мембрану, с одной стороны которой  течет кровь, а с другой стороны  — солевой раствор. Для предотвращения свертывания крови используют антикоагулянты — лекарственные вещества, уменьшающие свертываемость крови. В этом случае происходит выравнивание концентраций низкомолекулярных соединений ионов, мочевины, креатинина, глюкозы, других веществ с малой молекулярной массой. При увеличении пористости мембраны возникает перемещение веществ с большей молекулярной массой отрицательное давление со стороны омывающего раствора, то процесс переноса будет сопровождаться и перемещением воды — конвекционный массообмен. Для переноса воды можно воспользоваться и осмотическим давлением, добавляя в диализат осмотически активные вещества. Чаще всего с этой целью использовали глюкозу, реже фруктозу и другие сахара и еще реже продукты иного химического происхождения. вводя глюкозу в больших количествах, можно получить действительно выраженный дегидратационный эффект, однако повышение концентрации глюкозы в диализате выше некоторых значений не рекомендуется из-за возможности развития осложнений. Наконец, можно вообще отказаться от омывающего мембрану раствора и получить выход через мембрану жидкой части крови вода и вещества с молекулярной массой широкого диапазона. Заключение Быстрое развитие медицинских  технологий и все более активное использование в них последних  достижений смежных наук позволяют  сегодня решать такие задачи, которые  еще несколько лет назад казались невыполнимыми. В том числе –  и в области создания искусственных  органов, способных все более  успешно заменять свои природные  прототипы.  Причем самое удивительное в этом то, что подобные факты, еще несколько лет назад способные стать основой для сценария очередного голливудского блокбастера, сегодня привлекают внимание публики всего на несколько дней. Вывод вполне очевиден: не за горами тот день, когда даже самые фантастичные идеи относительно возможностей замены природных органов и систем их искусственными аналогами перестанут быть некой абстрацией. А значит, однажды могут появиться и люди, у которых подобных имплантов окажется больше, чем собственных частей тела… Список литературы: 1.WWW.google.ru 2.Петровский Б.В.  «БМЭ»  1978г. 3.Амосов Н.М., Бендет Я.А. «Терапевтические аспекты