Конструкция современных аппаратов "Искусственная почка". Способы подключения больного к аппарату. Разработка структурной схемы для гемодиализа. Описание контура приготовления диализного раствора: структурная схема, система ввода и отображения информации.
Краткое сожержание материала:

Министерство Образования и Науки Российской Федерации

Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования

Санкт-Петербургский Государственный Университет Аэрокосмического Приборостроения

Пояснительная записка к курсовой работе

на тему: Гемодиализ в условиях стационара

по дисциплине: Биотехнические системы

Санкт-Петербург

2010

Введение

Гемодиализ - это удаление продуктов жизнедеятельности или ядовитых веществ из крови с помощью диализа. Гемодиализ обычно выполняется больным, у которых резко нарушена функция почек; он осуществляется с помощью аппарата "искусственная почка" и диализатора. Забираемая из артерии больного кровь пропускается через диализатор и находится с одной стороны от полупроницаемой мембраны, в то время как раствор, по своему электролитному составу аналогичный циркулирующей крови, накапливается с другой стороны от нее. Вода и содержащиеся в крови ненужные продукты жизнедеятельности организма фильтруются через эту мембрану, поры которой являются слишком маленькими и не позволяют клеткам крови и протеинам проходить через нее. Очищенная кровь затем возвращается в организм больного через вену.

Гемодиализ является одним из важных достижений нефрологии, благодаря которому проблема успешной терапии хронической почечной недостаточности (ХПН) стала рассматриваться не только в теоретическом, но и в практическом аспекте. Преимущество этого вида лечения ХПН столь очевидно, что, несмотря на нерешенность многих теоретических вопросов, он активно внедряется в широкую клиническую практику. Число диализных центров в Европе с 1966 по 1973 год увеличилось со 100 до 508, а количество больных, леченных диализом, достигло 18 750 (Franz, 1973). Хронический гемодиализ занимает большое место в плане подготовки больного к трансплантации почек. Решить практический вопрос успешной пересадки почки -- значит решить в первую очередь вопрос адекватного хронического гемодиализа. В этой связи к хроническому гемодиализу предъявляются особые требования, коренным образом отличающие его от острого. Стало очевидным, что из опыта лечения острой почечной недостаточности с помощью аппарата «искусственная почка» в хронический гемодиализ можно безоговорочно перенести только саму идею экстракорпорального очищения, другие же достижения следует использовать весьма осторожно и с оговорками. Особые требования предъявляются к решению задач-показаний и противопоказаний к хроническому диализу, к аппаратуре, способу подключения больного к аппарату, организации работы обслуживающего персонала, тактике лечения больного. Аппаратура должна быть стандартной, долговечной, безопасной, надежной и простой в обращении. Аппаратуру следует рассчитывать на многократное и безотказное использование, что значительно снижает стоимость ее эксплуатации. При этом важно предусмотреть простую и быструю взаимозаменяемость узлов и систем, которые по техническим условиям использования недолговечны. К таким системам в первую очередь относится система по крови. В аппарате «искусственная почка» она должна быть наиболее простой и надежной, рассчитанной на одноразовое применение. Площадь кровопроводящей системы, подлежащей повторному использованию, в идеале, должна быть сведена к минимуму. Простота и надежность сборки и стерилизации аппаратуры делают ее пригодной для многократных использований, доступной широкому кругу потребителей. Безопасность аппаратуры для больного достигается наличием систем программирования контроля диализа и детекторов аварийной ситуации, позволяющих при необходимости автоматически прекратить дальнейший диализ. Это дает возможность резко снизить непродуктивные затраты рабочего времени обслуживающего персонала, в 3--4 раза повысить производительность труда, снять элемент чрезмерной эмоциональной нагрузки с медицинского персонала в период подготовки к диализу и в ходе его ведения, подготовить больного к переводу на самодиализ в условиях стационара или на дому.

1. Аппарат «Искусственная почка»

В 1913 американский учёный Джон Абель создал аппарат для гемодиализа, который явился прообразом искусственной почки. В 1944 голландский учёный Вильям Колф впервые успешно применил на практике искусственную почку. Первым успешно оперированным пациентом была 67-летняя женщина, находившаяся в уремии.

В 2010 году в США был разработан имплантируемый в организм больного гемодиализный аппарат. Аппарат разработанный в Калифорнийском университете в Сан-Франциско имеет размеры в целом соответствующие размеру человеческой почки. Имплантат, помимо традиционной системы микрофильтров, содержит биореактор с культурой клеток почечных канальцев способных выполнять метаболические функции почки. Прибор не требует энергообеспечения и работает за счет давления крови пациента. Данный биореактор имитирует принцип работы почки за счет того что культура клеток почечных канальцев находится на полимерном носителе и обеспечивает обратную реабсорбцию воды и полезных веществ, так же как это происходит в норме. Что позволяет значительно повысить эффективность диализа и да же полностью отказаться от необходимости трансплантации донорской почки.

Число больных, получающих лечение на аппаратах «искусственная почка», постоянно увеличивается. Так в 1976 году оно уже превышало 40 000, в 1984 году составляло более 100 000, в настоящее время это число приближается к 500 000. Гемодиализ доказал свое право на существование как эффективный метод лечения больных с терминальной стадией ХПН. Методика гемодиализа непрерывно совершенствуется, непрерывно совершенствуются аппараты «искусственная почка» Это связано с внедрением таких принципиальных новшеств, как переход от рециркулярного тока диализирующей жидкости к однократному, применение концентрата для приготовления диализирующей жидкости, использование ацетата вместо бикарбоната натрия для регуляции рН раствора, создание специальных устройств для бикарбонатного диализа, создание различных моделей одноразовых диализаторов, в частности диализатора из полых волокон, так называемого каппилярного диализатора.

Большую роль в повышении надежности аппаратов «искусственная почка» при проведении гемодиализа сыграл перевод элементной базы аппарата на микропроцессоры. Это позволило не только повысить точность проведения гемодиализа и получить более высокие результаты лечения, но и повысить систему контроля безопасности пациента. Применение микропроцессоров позволило упростить калибровку аппаратов «искусственная почка», внедрить процедуру самотестирования аппарата перед диализом, а также упростило диагностику определения неисправностей на основе применения системы кодов ошибок.

Значительному усовершенствованию подверглись не только аппараты «искусственная почка», но и методика его клинического применения. Одним из существенных усовершенствований была разработка метода гемофильтрации и гемодиафильтрации.

2. Конструкция современных аппаратов «искусственная почка»

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

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

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

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.

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

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.

Осуществляет забор из диализатора диализирующей жидкости вместе с ультрафильтратом.

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

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.

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 контр...