Р.И. Бурлаков, Ю.С. Гальперин
ВНИИ медицинского приборостроения РАМН, г. Москва
Искусственная вентиляция легких (ИВЛ) заняла одно из ведущих мест среди методов искусственного жизнеобеспечения. Она широко применяется в интенсивной терапии, скорой помощи и травматологии, в акушерстве. Расширяется применение ИВЛ и в других направлениях медицины. Специфическую и важную роль играет ИВЛ и анестезиологии и хирургии.
Отсюда вытекает необходимость оснащения широкой сети лечебных учреждений набором аппаратов ИВЛ различного функционального назначения и уровня сложности. Обоснованная номенклатура включает по меньшей мере 10 различных типов аппаратов.
Среди других видов медицинской техники аппараты ИВЛ выделятся органичным сочетанием энергоемких механических устройств с пневматическими и электронными цепями. Их конструкция должна обеспечить большой ресурс длительной непрерывной и надежной работы, и удобства управления зачастую в экстремальных условиях.
Создание аппаратов ИВЛ началась во ВНИИМП в конце 1950-х годов и до сего времени является одним из основных направлений его работы. Здесь решается сложная задача разработки и организации производства всей необходимой гаммы аппаратов на основе учета специфических условий эксплуатации, возможностей производства, развития медицинской науки, научно-технического прогресса. В хорошо известных специалистам аппаратах семейств "РО", "РД", АДР и "Спирон" (всего свыше 20 моделей) впервые в стране реализованы многие режимы и методики ИВЛ. В этих аппаратах впервые в медицинской технике стали применяться элементы мембранной и струйной пневмоавтоматики, микросхемы, микропроцессорное управление.
Тесное сотрудничество с ведущими специалистами-медиками и производственниками позволило широко внедрить разработки ВНИИМП в медицинскую практику. Это не только заметно улучшило эффективность лечения, но явилось базой для создания интенсивной терапии и реанимации как медицинских специальностей.
В настоящее время 10 созданных институтом аппаратов ИВЛ серийно выпускаются пятью предприятиями России, разрабатывается совместно с ними еще 5 моделей. Освоено производство нескольких моделей специализированных мониторов и другого вспомогательного оборудования.
Вместе с тем, резкое падение платежноспособного спроса на медицинскую технику поставило изготовителей и вместе с ними разработчиков в крайне тяжелые экономические условия. Углубление и расширение медицинских методик ИВЛ, значительный рост материалов и комплектующих изделий, усиление конкурентной борьбы с зарубежными импортерами, определенный отток кадров - вот основные проблемы дальнейшего развития разработки и производства аппаратов ИВЛ, которые должны решаться и будут решены.
В.В. Мороз
НИИ общей реаниматологии РАМН, г. Москва
После операции, травмы или ранения, а также в результате некоторых заболеваний нарушение дыхательного механизма транспорта кислорода развивается как следствие изменения проходимости дыхательных путей, утраты части легочной паренхимы, микроателектазирования или поражения центральной нервной системы. Антигипоксическая защита традиционно реализуется обычной программой респираторной, инфузионно-трансфузионной и медикаментозной терапии. В эту программу постоянно вносятся изменения по мере внедрения в клиническую практику результатов новых исследований.
В связи с развитием технического обеспечения понятие “респираторная поддержка” существенно изменилось. Расширены показания к применению искусственной вентиляции легких, других видов респираторной помощи. Усовершенствование существующих аппаратов и создание нового поколения респираторов повысило эффективность лечения, уменьшило летальность пациентов при критических состояниях.
Появление в клинике перфторуглеродов позволит широко внедрить в клиническую практику длительную внелегочную оксигенацию, предупреждать и коррегировать РДСБ, шире и эффективнее применять лаваж легких при условии соответствующего технического оснащения.
Е.Н. Рейдерман, Ю.Г. Стерлин, А.И. Цвик, Н.М. Ханютина
ВНИИ медицинского приборостроения РАМН, г. Москва
Увлажнение дыхательного газа - одна из важнейших мер, способствующих существенному повышению эффективности лечения дыхательной недостаточности, особенно в случае применения длительной искусственной вентиляции легких (ИВЛ). При этом функциональные качества медицинских увлажняющих устройств (увлажнителей) определяются как степенью приближения теплофизических параметров (температуры и влажности) , выходящего из увлажнителя газа , к параметрам, обеспечиваемым в норме организмом пациента при прохождении газа по верхним дыхательным путям (полостям носоглотки и рта), так и возможностью поддержания этих параметров на заданном уровне.
На основании проведенных во ВНИИМП РАМН исследований был выбран принцип построения увлажнителей, отвечающий современным медицинским требованиям, согласно которым, поддержание на выходе из увлажнителя заданной температуры и влажности дыхательного газа осуществляется автономно по двум каналам системы автоматического регулирования: каналу регулирования температуры и каналу регулирования влагосодержания.
Такая задача на современном уровне может быть решена при применении системы автоматического управления, построенной с использованием элементов микроэлектроники и микропроцессорных средств.
В последние годы во ВНИИМП РАМН разработан и внедрен в промышленное производство ряд современных медицинских увлажнителей дыхательных смесей: УДС-2 - для взрослых пациентов, УДС-2Д для детей от 1 года до 6 лет, УДС-3 - для детей и взрослых. Эти увлажнители обеспечивают поддержание задаваемых на физиологическом для пациента уровне выходных значений температуры и влагосодержания дыхательного газа, независимо от величины минутной вентиляции.
Функциональные возможности и конструктивные особенности новых моделей увлажнителей позволяют отнести их к ряду лучших образцов современных медицинских изделий данного назначения, обеспечивающих эффективное использование при лечении дыхательной недостаточности ( в том числе, и в процессе длительной ИВЛ).
А.С. Мошковский, Г.И. Уляков, А.А. Трушин
ВНИИ медицинского приборостроения РАМН, г. Москва
Развитие и совершенствование ингаляционного наркоза выдвинуло новые требования к основному узлу наркозного аппарата - испарителю анестетиков. Они направлены на повышение точности работы, расширению диапазона расхода газа-носителя, повышению удобства эксплуатации и др.
Во ВНИИМП РАМН были проведены исследования, направленные на создание испарителей анестетиков с плавной регулировкой концентрации и термокомпенсацией, обеспечивающих точную работу в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды и расхода газа-носителя в соответствии с требованиями международным стандартов.
В процессе исследований был выбран фитильный тип испарителя, определены требования к материалу фитилей, изучены свойства материалов из пористых металлов и различных тканей и выбран материал, обладающий высокой насосной функцией, хорошей испаряемостью с поверхности и относительно невысокой аккумулирующей жидкость способностью.
Также были исследованы различные методы термостабилизации и термокомпенсации испарителей, направленные на обеспечение поддержания постоянной концентрации анестетика на выходе при изменении температуры окружающей среды и охлаждения испарителя вследствие испарения анестетика. Исследования различных видов термокомпенсирующих устройств и влияния их месторасположения в испарителе на характеристики последнего позволили выбрать термокомпенсатор с термобиметаллическим чувствительным элементом (активный слой - латунь, пассивный слой - инвар), коррозионностойким в условиях жидкости и паров анестетиков.
Кроме того, были исследованы различные типы кранов регулирования концентрации, обеспечивающие ее плавную регулировку, а также различные камеры испарения.
На базе проведенных исследований были разработаны и внедрены в серийное производство испаритель высокого сопротивления “Анестезист-4” для эфира, фторотана и энфлюрана, испаритель низкого сопротивления “Анестезист-5” для эфира и фторотана. Разработанные испарители соответствуют требованиям стандарта ISO 5358.
Испаритель “Анестезист-4” входит в состав выпускаемых универсальных аппаратов ингаляционного наркоза “Полинаркон-4М”, “Полинаркон-6”, “Полинаркон-12”. Испаритель “Анестезист-5” входит в состав портативного аппарата ингаляционного наркоза “Наркон-5” и аппарата для автомобилей скорой помощи “Наркон-6”.
О.А. Долина, *В.М. Юревич
Московская медицинская академия им. И.М. Сеченова, г. Москва
* ВНИИ медицинского приборостроения РАМН, г. Москва
Целесообразность применения искусственной вентиляции легких (ИВЛ) при выраженных расстройствах дыхания различного происхождения, сопровождаемых дыхательной недостаточностью, не вызывает сомнений. Однако, до сих пор ключевым и дискуссионным остается вопрос о показаниях к началу ИВЛ.
По ставшему классическим определению начинать ИВЛ следует при развитии у больного состояния гипоксии с PaO2 близким к 60 мм рт.ст. Однако, если у больного при адекватной кислородотерапи данная величина становится ниже 60 -70 мм рт.ст., то подключать аппарат ИВЛ уже поздно. Если ИВЛ начинают при выраженных признаках вторичной дыхательной недостаточности, то результаты, как правило, неудовлетворительные.
Что же мешает своевременному применению ИВЛ ? Ответ очевиден - её побочные и вредные эффекты: необходимость интубации или трахеостомии с опасностью инфицирования дыхательных путей, постинтубационного стенотического ларинготрахеита; нередкая необходимость медикаментозной депрессии дыхания; возникновение тяжелой для больного психологической травмы, а для персонала - трудности обслуживания больного и т.д.
Проблему решает применение вспомогательной неинвазивной вентиляции легких (ВНВЛ): вспомогательной потому, что она осуществляется при сохраненном дыхании больного, и неинвазивной потому, что она проводится методом, исключающим травмирующие способы подсоединения аппарата к дыхательным путям больного. Синхронизация работы аппарата и дыхания больного достигается при полном исключении любых видов медикаментозного подавления дыхания больного.
Результатом проведенных исследований явилась разработка простого, нетравматичного, легко повторяемого и широкодоступного метода ВНВЛ, осуществляемого через мундштук - загубник или лицевую маску, так называемым адаптационным способом с помощью отечественных аппаратов группы “РО” или “Спирон - 201”. Этот метод обеспечивает возможность своевременного начала и оптимального результата респираторного лечения в тех областях интенсивной терапии, где эта проблема наиболее актуальна.
Е.Н. Рейдерман, Ю.Г. Стерлин, А.И. Трушин, А.И. Цвик
ВНИИ медицинского приборостроения РАМН, г. Москва
Применение искусственной вентиляции легких (ИВЛ) во время наркоза обуславливает необходимость оснащения используемых в анестезиологической практике аппаратов ингаляционного наркоза (ИН) устройством ИВЛ. В настоящее время широкое распространение в отечественной медицинской сети получили аппараты ИН среднего класса, не имеющие в своем составе аппаратуры для проведения ИВЛ, что существенно сужает сферу эффективного применения аппаратов ИН в хирургии.
Во ВНИИМП РАМН выполнена разработка современного устройства (“ДИАНА”), обеспечивающего проведение управляемой ИВЛ при наркозе. Это устройство относится к классу аппаратов с пневмоприводом, с переключением фаз дыхательного цикла по объему. Система управления работой аппарата построена с использованием микроэлектроники на базе однокристальной ЭВМ серии 1816, что обеспечило выполнение всех функций управления, анализа и индикации на уровне программной реализации, позволило значительно сократить сроки разработки и промышленного освоения аппарата, а также придало ему некоторые интеллектуальные свойства по анализу и выработке команд для тревожной сигнализации.
Примененные технические решения позволили существенно сократить размеры аппарата и расположить все органы управления и цифровое табло для индикации значений основных задаваемых параметров ИВЛ (дыхательного объема, минутной вентиляции, частоты вентиляции) на его передней панели. Такое улучшение эксплуатационных характеристик дает возможность вводить аппарат ИВЛ в состав небольших аппаратов ИН и повысить эффективность их использования. В то же время, наличие в системе управления разработанного устройства каналов измерения пороговых значений давления пневмопитания и давления в дыхательном контуре, а также возможность полной разборки дыхательного контура для санитарной обработки повышают безопасность пациента при проведении ИВЛ.
В настоящее время освоен промышленный выпуск аппарата ИВЛ “ДИАНА”.
Л.Ш. Розенблат, Ю.Г. Стерлин
ВНИИ медицинского приборостроения РАМН, г. Москва
Непрерывный мониторинг за основными жизненно важными параметрами пациента во время проведения ИВЛ, ИН - основа безопасности. Главные компоненты мониторинга в настоящее время определились достаточно четко и среди них одно из первых мест принадлежит анализу содержания вдыхаемых и выдыхаемых газовых смесей. Основные компоненты дыхательных смесей - O2, CO2, N2O, N, анестетики. Причем приоритетным является анализ процентного содержания кислорода и углекислого газа.
Организм является местом, где постоянно происходят окислительные процессы, которые рассматриваются как сущность дыхания. Исследования показали, что для регуляции дыхания необходимо тщательное изучение состава альвеолярного воздуха. Хорошо известен факт, что при дыхании обыкновенным воздухом содержание кислорода и углекислого газа в альвеолярном воздухе постоянно. Однако при колебаниях содержания кислорода и углекислоты во вдыхаемом воздухе дыхание регулируется так, что поддерживается постоянство содержания углекислого газа , а не кислорода. Причиной апноэ, наступающего вслед за форсированным вдохом, является уменьшение содержания CO2 в альвеолярном воздухе. Приведенные данные красноречиво говорят о важности проблемы, обозначенной в названии.
Оценка влияния кислорода в настоящее время решается путем использования пульсовой оксиметрии, позволяющей оценить степень усвояемости организмом кислорода через определение насыщения артериальной крови кислородом, которое через кривую диссоцивции связано с напряжением кислорода в крови, и через определение процентного содержания кислорода во вдыхаемом воздухе ( с постоянной времени 0,2 сек).
Оценка содержания CO2,N20 и паров анестезирующих веществ в дыхательной смеси осуществляется путем использования быстродействующих ИК-датчиков, регистрирующих поглащение излучения с соответствующей газу длиной волны в инфрвкрасной области спектра. Рассмотрены принципы построения современных газоанализаторов. Показано, что наиболее перспективным является принцип одновременной регистрации сигналов через одну измерительную камеру с последующим их временным разделением.
Ю.Г. Стерлин, А.В. Сивачев
ВНИИ медицинского приборостроения РАМН, г. Москва
На первое место в проблеме создания и использования наркозно-дыхательной аппаратуры вышла проблема безопасности пациента (“vigilance”) во время проведения анестезии, искусственной вентиляции легких, реанимации и оказания экстренной помощи. Определяется это высокой частотой осложнений и огромной повреждающей способностью указанных процедур. Проведенные исследования показали, что помощь в обеспечении безопасности пациента может быть оказана широким использованием мониторных систем. Так исследования, проведенные ASA, показали, что более 30 % критических случаев можно предотвратить с помощью только двух компонент мониторинга: пульсовой оксиметрии и капнографии.
В настоящее время необходимость использования мониторных систем уже стала очевидной. Пока еще дискутируется вопрос о необходимой конфигурации мониторных систем. Были предприняты попытки разработки “Минимальных стандартов мониторинга” для различных ситуаций. Однако развитие технических и технологических возможностей и более глубокое понимание проблемы постепенно приводит к тому, что наибольшее распространение получают комплексы, которые предоставляют врачу практически все необходимые данные об основных жизненно важных параметрах пациента.
Основная цель мониторинга безопасности - обеспечение ранней диагностики осложнений, возникающих во время проведения ИВЛ, анестезии и т.д., таким образом, чтобы врач имел достаточно времени для правильного понимания проблемы и проведения своевременных действий до наступления необратимых повреждений у больного.
Основными составляющими (каналами) мониторинга по степени их важности являются:
и ряд других менее важных параметров.
В.М. Ермоленко, М.А. Иващенко, А.М. Меликян, И.В. Зенченко
Кафедра нефрологии и гемодиализа РМАПО, г. Москва
Отделение гемодиализа ГКБ им. С.П. Боткина, г. Москва
Метод ПАПД, основанный на использовании перитонеума как полупроницаемой мембраны, являясь альтернативой гемодиализа и не уступая ему в эффективности, получает в настоящее время все большее распространение.
В РФ до недавнего времени ПАПД практически не применялся и только с января 1995 г. в Москве начала проводится программа адаптации ПАПД к условиям практического здравоохранения, спонсируемая фирмой “Baxter”.
Положительными моментами ПАПД являются быстрая обучаемость больных и возможность выполнения процедуры в домашних условиях, отсутствие зависимости от машинного лечения, более полная социальная адаптированность, хорошая переносимость лечения пожилыми больными и больными с заболеваниями сердечно-сосудистой системы.
В.М. Гринвальд, Б.Л. Киселев, *Г.М. Лещинский,*С.Г. Носков, *В.В. Родин, *С.И. Стрелков, *И.М.Филиппов, *О.В.Шуков
ВНИИ медицинского приборостроения РАМН, г. Москва
ЭМЗ “Авангард”, г. Саров
Использование в клинической практике современных методов внепочечного очищения крови (например, программируемого гемодиализа или гемодиафильтрации) невозможно без измерения параметров ультрафильтрации - процесса удаления избытка воды из организма пациента. Для обоснованного управления динамикой ультрафильтрации необходимо оперативно измерять расход и объем ультрафильтрата. Недостаточность информационного обеспечения врача о режимах и параметрах ультрафильрации может вызвать гипо- или гипергидратацию пациента.
В зависимости от клинических задач экстракорпорального очищения и индивидуальных особенностей пациента расход ультрафильтрата может задаваться от 0,1 до 2 л/ч при гемодиализе и до 6 л/ч при гемодиафильтрации, а объем ультрафильтрата может достигать за одну процедуру в 4-5 ч при гемодиализе 5 л, а в режиме гемодиафильтрации - 30 л. Удаление избытка воды из организма пациента осуществляется в массобменном устройстве (диализаторе) под воздействием трансмембранного давления. На входе в диализатор при гемодиализе или гемодиафильтрации расход диализирующего раствора (диализата) составляет 500 -800 мл/мин, а на выходе диализатора расход диализата увеличивается на 0,3-20 % за счет ультрафильтрата, удаляемого из организма пациента. При этом общий объем диализата, перемещаемого через диализатор за одну процедуру составляет 150-200 л. Таким образом, выбор метода контроля параметров ультрафильтрации и разработка монитора для измерения этих параметров с погрешностью измерения расхода и объема ультрафильтрата 2-3 % представляет сложную научно-техническую проблему.
Весовой метод измерения изменения массы пациента во время гемодиализа обладает существенной методической погрешностью, вызываемой изменениями массы пациента, не связанными с ультрафильтрацией.
Изоволюметрический метод измерения объема ультрафильтрата требует применения высоконадежных клапанов и специализированных мембранных дозаторов.
Для упрощения требований к конструктивному выполнению гидросистемы аппарата и повышения надежности нами предложено определять расход ультрафильтрата как разность расходов диализата на входе и выходе диализатора, измеренных посредством лазерных анемометров (лазерных доплеровских измерителей скорости потока - ЛДИС).
Принцип действия ЛДИС основан на детектировании света, рассеянного в области наблюдения микрочастицами, присутствующими в потоке. Результатом этого детектирования является доплеровский сигнал, период которого зависит от размеров, положения и мгновенных скоростей рассеивающих частиц, а среднее значение этих периодов определяет среднюю скорость потока.
Для диализата, приготавливаемого современными гемодиализными аппаратами, характерна низкая концентрация микрочастиц, поэтому фоторегистрируемый доплеровский сигнал представляет собой незакономерную последовательность неперекрывающихся импульсных посылок.
В разработанном нами мониторе параметров ультрафильтрации МПУ-01 конструкция оптической части ЛДИС обеспечивает регистрацию в одной посылке до 100 следующих друг за другом периодов, что позволяет за счет измерения длительности 16-ти или 32-х таких периодов уменьшить погрешность измерения периода доплеровского сигнала.
Испытания опытных образцов монитора показали возможность измерения расхода ультрафильтрата с погрешностью 20-30 мл/ч при обязательном тестировании перед каждой процедурой внепочечного очищения крови.
Ю.М. Лопухин, В.И. Сергиенко, А.К. Мартынов
Институт физико-химической медицины, г. Москва
Моделирование, воспроизведение работы систем детоксикации организма - одна из глобальных задач современной медицины. Это связано , в первую очередь, со все возрастающей агрессией факторов внешней среды на человека. В результате этой агрессии возрастает число так называемых “болезней цивилизации”, приводящих к преждевременной инвалидизации и смерти более половины населения земного шара. Ксенобиотики и токсины поступают в организм главным образом по трем путям: через пищеварительный тракт, легкие и кожу. Природа позаботилась о том, чтобы на пути проникновения чужеродных веществ в организм были поставлены мощные заслоны в виде трех основных детоксицирующих систем: иммунной, экскреторной и детоксицирующей системы печени. Основной протективной системой в отношении ксенобиотиков является печень с ее микросомальной системой. Основной реакцией детоксикации в печени является реакция окисления гидрофобных токсинов молекулярным кислородом, катализируемая специальным ферментом - цитохромом З-450. Электрохимическое окисление относится к числу простых систем, способных заменить уникальный гемопротеид - цитохром Р-450, создать процессы окисления, не уступающие по своей эффективности и селективности ферментативным. Был проведен большой цикл исследований, имевших целью выяснение принципиальной возможности электроокисления гидрофобных токсинов в крови, лимфе и плазме, чтобы определить, насколько эффективно электрохимическое окисление при использовании на уровне организма. Нами разработан метод и аппарат для клинического использования электроокисления токсинов в крови и биологических жидкостях, который может лечь в основу создания носимой детоксицирующей системы. Однако на пути широкого использования этого метода стояла проблема совместимости электрохимической ячейки с кровью и эффект “белковой защиты”, резко снижающие эффективность окисления токсинов в крови. Поэтому был предложен метод непрямого электрохимического окисления, заключающийся в следующем: кровь не вводится в контакт с электрохимической ячейкой, а для окисления токсинов в крови используются переносчики активного кислорода, получаемые электрохимически. В качестве наиболее удобного переносчика кислорода в настоящее время применяется раствор хлористого натрия, в котором при электролизе в специальных условиях образуется медицински чистый гипохлорит натрия. Этот раствор различными способами может быть введен в организм, где окисляет присутствующие там токсичные и балластные вещества.
В.В. Мохов
Научно-производственная фирма “АКВА-ДИАЛИЗ”, г. Москва
Наиболее чистой водой, применяемой в быту, является водопроводная вода. Однако, вода применяемая для гемодиализа, ополаскивания медицинских инструментов перед стерилизацией, для работы паровых котолов и для других специальных целей, должна быть “более чистой”. В радиоэлектронной, медицинской и фармацевтической промышленности используется еще более чистая, так называемая “сверхчистая” вода.
Оригинальные аппараты системы “Аква-Диализ” используют мембранный процесс обратного осмоса для извлечения солей из исходной воды. Разработанная технология выгодно отличается от остальных как по эксплуатационным характеристикам, так и по экологической чистоте процесса. Конструктивные особенности аппаратов позволяют вести процесс непрерывно (переполюсовки не требуется) и без выделения газобразного хлора.
В.Л. Эвентов, М.Ю. Андрианова
Научный центр хирургии РАМН, г. Москва
Использование регенераторов диализирующего раствора (ДР) позволяет значительно сократить количество очищенной воды и диализного концентрата при сохранении клинической эффективности процедуры гемодиализа. Регенерационные диализные системы отличаются мобильностью и малогабаритностью и не требуют специально оборудованного помещения и коммуникаций
В нашем Центре регенерационным гемодиализом занимаются свыше 15 лет. Многочисленные экспериментальные и клинические испытания более 20 видов различных вариантов регенерационных систем установили, что наиболее эффективной и перспективной является электрохимическая регенерация (ЭХР) диализата. Метод заключается в электрохимическом разложении органических веществ в токопроводящей среде. Он основан на системе регенерации воды и водосодержащих продуктов, применяемой в космической медицине. В лаборатории гемодиализа НЦХ РАМН эта система доработана и адаптирована к регенерации диализирующего раствора.
Несмотря на то. Что по некоторым показателям электрохимический метод регенерации диализирующего раствора уступает традиционному гемодиализу, он, в то же время, обладает рядом преимуществ, а именно:
Е.П. Максимов
ВНИИ медицинского приборостроения РАМН, г. Москва
Ускоренное развитие медицинских технологий породило не только значительное повышение качества лечения гемодиализных пациентов, но и появление множества осложнений в течение и после процедур гемодиализа, причем с повышением среднего возраста гемодиализных пациентов увеличивается и количество осложнений. Так, в литературе указывают на гипертензию, мышечный коллапс (судороги), дизэквилибрирующий синдром, постгемодиализный период гипертензии и обусловленный гипернатриемией избыток жидкости. Есть симптомы, связанные со скоростью ультрафильтрации: например, гипертензия может вызываться чрезмерным снижением содержания жидкости внеклеточного пространства тела.
Осложнения часто определены неоптимальными изменениями объема и нарушениями равновестия условно выделяемых вне- и внутриклеточного секторов организма.
Напомним, что большая часть клеточной массы человеческого тела содержится во внеклеточном объеме (ВНЕКО), включающем внеклеточную жидкость (ВНЕКЖ). Клетки погружены в этой жидкости.
Жидкость составляющих ВНЕКО частей (интерстициальная и интраваскулярная (плазма)) находится в динамическом равновесии с жидкостью (ВНУКЖ) внутриклеточного сектора (ВНУКО): состав обеих жидкостей и их объемы остаются постоянными. Секторы разделены биомембранами.
Перед гемодиализом вне- и внутриклеточные секторы находятся во взаимодействии при сохранении осмотического равновесия. Низкая концентрация натрия в диализате приводит к потере воды во внеклеточном секторе: жидкость движется во внутриклеточный объем. Высокая концентрация натрия приводит к перемещению жидкости из внутриклеточного объемаво внеклеточный объем и приводит к заполнению сосудистого прост-
ранства и повышению объема плазмы.
Компенсацию отклонений давления крови применяют когда возникает синдром нарушения равновесия (дизэквилибрирующий синдром) как в течение, так и после процедуры гемодиализа с помощью направленного изменения концентрации ионов натрия в диализате. Перегрузка пациента натрием приводит к осложнениям в виде отека.
Пациентам с гипертензией понижают концентрацию натрия в диализате в том предположении, что аккумуляция натрия будет способствовать снижению гипертензии и уменьшению сердечного выброса. Эта терапия чревата неожиданной гипотензией в течение процедуры гемодиализа.
Вред, причиняемый гипо- и гипернатриевой терапией все чаще заставляет использовать диализат с концентрацией натрия около 140 мЭкв/л. Использование такого диализата обеспечивает, как правило, достаточно комфортное состояние пациента в течение гемодиализа. Можно достигнуть удовлетворительного терапевтического улучшения при условиях:
В аппарате РЕНАРТ-1000, разработанном АО ВНИИМП-ВИТА совместно с СКБ Электромеханического завода "Авангард" (Арзамас-16) заложены возможности программирования скорости ультрафильтрации и концентрации натрия в диализате в процессе гемодиализа и контроля бикарбоната в процессе гемодиализа. Программирование осуществляется оператором путем выбора стандартных графиков изменения программируемых параметров, вводимых оператором (например, лечащим врачом) в диалоговом режиме из памяти компьютера, а также введением необходимых исходных данных конкретного пациента. Номенклатура стандартных профилей параметров будет уточняться в процессе прохождения медицинских испытаний в 1997 году. Из стандартных профилей оператором может быть легко построен любой нестандартный профиль, в том числе и заготовленный заранее на внешнем компьютере.
Гипотензия, наблюдаемая в течение гемодиализа, может. например, быть излечена модуляцией концентрации натрия в диализате в сочетании с постоянной или профилированной скоростью ультрафильтрации.
Гипертензия может быть излечена путем контролируемого ввода натрия для достижения баланса натрия с целью преодоления определенного натрием обводнения.
Лучший сухой вес пациента может быть достигнут путем повышения устойчивого смещения натрия и путем снижения объема плазмы для снижения давления крови.
Дизэквилибрация может быть снята адекватной концентрацией натрия в плазме путем достижения оптимального баланса ВНУКО/ВНЕКО.
Жидкостная объемная перегрузка в тканях может быть снижена временным повышением натрия плазмы в начале гемодиализной процедуры и более точного поддержания баланса натрия в конце гемодиализа.
Может быть снижена потребность в регулируемом инъекциями или инфузиями натрии.
Е.П. Максимов
ВНИИ медицинского приборостроения РАМН, г. Москва
Расширение производства техники для гемодиализа, связанное с государственной поддержкой национальных программ развития здравоохранения, породило суррогаты гемодиализных аппаратов, обычно называемые "искусственной почкой": гемодиализные аппараты со сливом диализирующего раствора (далее - диализата).
При тотальной автоматизации аппаратов принят ряд допущений, имеющих целью обеспечить при минимальных габаритах, необходимой эффективности и достаточной безопасности применения контакт крови пациента с возможно большим количеством диализата за 3 - 5 часов процедуры. Эти допущения привели к недостаткам, которые постепенно выявлялись и характерны для аппаратов со сливом диализата: недостаточная физиологичность, необходимость дополнительной дорогой аппаратуры для непрерывной очистки водопроводной воды (120 - 180 л за процедуру), повышение сложности и стоимости аппаратуры, связанные с необходимостью точного контроля ультрафильтрации и реализации бикарбонатного гемодиализа.
Тем не менее эти недостатки были купированы высокой доступностью (за рубежом) гемодиализа для большинства больных и рентабельностью производства элементов однократного применения (кровопроводящих магистралей, диализаторов, стерильных растворов и т.д.).
Технические характеристики современных гемодиализных аппаратов со сливом диализата (далее - ГДА) нормализованы стандартами, а отличия между зарубежными ГДА по некоторым параметрам определяются в основном конкурентными соображениями и уровнем компьютеризации.
Основной показатель ГДА - их функциональная надежность, в частности - степень защиты пациента от последствий отказа аппаратуры, характерен для наиболее распространенных ГДА, предназначенных для рутинных процедур.
Упрощенная модель ГДА мало отличается от базовой, однако имеет возможности расширения и предназначена для применения в отделениях реанимации, в службе скорой помощи, в основном для случаев острой интоксикации - там, где нет специального оборудования для очистки воды, где ограничены мощности по подводу воды и электроэнергии и нет необходимости в тотальной автоматизации процедур. Основными характеристиками упрощенных моделей являются мобильность и надежность аппаратуры.
Аппарат для рутинных процедур предназначен для специализированных отделений гемодиализа, "почечных центров" и для домашнего гемодиализа.
Для таких ГДА актуальны: простота обслуживания, высокая надежность и безопасность процедуры, в частности - качество дезинфекции.
Универсальные ГДА предназначены для специализированных палат интенсивной терапии и реанимации в клиниках и почечных центрах.
Для этих моделей актуальны: возможность расширения функций, простота изменения конфигурации системы для различных методик её применения; повышение быстродействия и безопасности процедур, возможности компьютерного документирования процедур и пациентов, возможности выбора оптимальной для данного пациента стратегии ведения процедур и их сочетаний, в том числе индивидуальное профилирование параметров каждой процедуры.
К таким моделям ГДА относятся: "Multimat system" фирмы Беллко (Италия), "System-1000" DrakeWillock фирмы Альтеко (Альтин медикэл) (Швеция), А2008Е и А4008 фирмы Фрезениус (Германия) и "РЕНАРТ-1000", разработанный ВНИИМП РАМН совместно с Электромеханическим заводом "Авангард" (Арзамас-16).
Е.Х. Войцеховская, В.М. Гринвальд, В.Л. Киселев, В.Г. Наумов, Н.Н. Фомичева
ВНИИ медицинского приборостроения РАМН, г. Москва
В настоящее время в повседневную клиническую практику прочно вошла инфузионная терапия -дозированное введение в кровь пациента лекарственных средств (инфузата).
Нефрология, реаниматология, кардиология, пульмонология, хирургия, терапия, онкология, медицина катастроф - вот далеко не полный перечень направлений медицины, где успешно применяется аппаратура инфузионной терапии для проведения длительных непрерывных точнодозируемых инфузий.
Одними из главных требований безопасности инфузии являются:
Целью настоящей работы является анализ влияния конструктивных особенностей различных типов насосов на сохранение постоянства исходного состава лекарственных средств при длительных инфузиях.
В условиях длительного (более 8 часов) использования инфузионной магистрали для введения пациенту лекарственных средств источником "загрязнения" инфузата может являться насосный сегмент инфузионной магистрали, который изготавливается, как правило, из поливинилхлорида или силиконовой резины. В результате постоянного механического воздействия на насосный сегмент со стороны исполнительного элемента насоса может наступить механодеструкция материала сегмента с выделением в транспортируемый инфузионный раствор высоко- и низкомолекулярных соединений: стабилизаторов, пластикаторов, непрореагировавших мономеров, а также ионов хлора и водорода.
Таким образом, при длительных непрерывных инфузиях сохранение исходного состава перемещаемого инфузата зависит от характера и величин механических нагрузок, оказываемых исполнительным элементом инфузионного насоса на насосный сегмент магистрали, выполненный из материала заданного состава.
В современной клинической практике широко используются роликовые, линейные ("пальчиковые") перистальтические и шприцевые инфузионные насосы.
В шприцевом насосе перемещение инфузата происходит под давлением поршня шприца при его поступательном движении. Поршень, вытесняя жидкость из шприца в инфузионную магистраль, не имеет с ней непосредственного механического контакта и не оказывает дестабилизирующего воздействия на материал магистрали.
Теоретически, шприцевой насос является "идеальным" техническим средством для транспортирования лекарственных средств при длительной непрерывной инфузионной терапии. Однако существенным практическим недостатком этого насоса, определяющим ограниченность его применения при длительной непрерывной инфузии, является малый объем инфузионного раствора (не более 50 мл), который можно ввести пациенту без замены шприца.
При транспортировании жидкости роликовым насосом происходит постоянное механическое воздействие исполнительного элемента на инфузионную магистраль в результате кругового обкатывания роликами насосного сегмента инфузионной магистрали вдоль неподвижной цилиндрической поверхности. В этом случае насосный сегмент испытывает не только деформацию сжатия со стороны подпружиненного ролика (основная рабочая деформация), а также деформации растяжения и сдвига, обусловленные силами трения, неизбежно возникающие в результате кругового движения роликов вдоль насосного сегмента даже при минимальном значении окклюзии.
В линейном перистальтическом насосе исполнительные элементы - "пальчики" совершают возвратнопоступательные перемещения вдоль линейно расположенного насосного сегмента, при этом деформируя последний в поперечном направлении, т.е. подвергая материал, из которого изготовлен сегмент, в основном, деформации сжатия.
Исследования механохимических процессов показали, что вклад деформации сдвига в разрушение полимерных материалов особенно велик. Поэтому, не уступая роликовому насосу в стабильности создаваемого расхода, линейный перистальтический насос благодаря значительно меньшей величине деформации сдвига обеспечивает более длительное сохранение эксплуатационных свойств материала насосного сегмента и, соответственно, постоянства исходного состава инфузата, что и определяет его функциональные преимущества при длительных инфузиях.
ОДНОИГОЛЬНАЯ ЭКСТРАКОРПОРАЛЬНАЯ ПЕРФУЗИЯ
Б.Л. Киселев
ВНИИ медицинского приборостроения РАМН, г. Москва
Наиболее распространенным способом соединения интракорпоральной и экстракорпоральной кровеносных систем при длительном искусственном жизнеобеспечении методами внепочечного очищения крови является в настоящее время введение игл в сделанную хирургическим путем артериовенозную фистулу. Очевидно, что использование одной иглы (унипунктура) не только увеличивает продолжительность функционирования фистулы, а также повышает комфортность экстракорпоральной перфузии.
Впервые об одноигольном диализе упоминалось в статье доктора Twiss из Роттердама еще в 1964 г., однако широкая клиническая апробация этого метода началась с середины 70-х годов, когда доктор Kopp опубликовал свои первые работы по применению и техническому обеспечению одноигольной перфузии при гемодиализе и предложил метод контроля баланса объемов - "давление/давление".
Одноигольная перфузия - это процесс дискретной циркуляции крови, осуществляемый посредством периодического чередования фазы забора крови из интракорпорального контура в экстракорпоральный и фазы возврата очищенной в массообменном устройстве крови пациенту.
Последовательно осуществляемые фаза артериального забора (АЗ) и фаза венозного возврата (ВВ) составляют цикл одноигольной перфузии, за время которого через массообменное устройство перемещается определенный, циркулирующий объем перфузата.
Применение исполнительных элементов с высокими динамическими характеристиками, структурной схемы, обеспечивающей минимальные пульсации давления в массообменном устройстве, и предложенной методики определения среднего расхода позволили создать конкурентноспособный комплекс для одноигольной перфузии - серийно выпускаемую перфузионную систему СП-01.
В.М. Гринвальд, Б.Л. Киселев, *Г.М.Лещинский, *С.Г.Носков,*И.М. Филиппов
ВНИИ медицинсконо приборостроения РАМН, г. Москва
*ЭМЗ “Авангард”, г. Саров
Одним из основных элементов биотехнического комплекса искусственного очищения крови является перфузионная система, обеспечивающая физиологически безопасную циркуляции крови между пациентом и массообменным устройством с расходами, позволяющими достигать заданного клинического результата за минимальное время.
Перфузионная система - это совокупность кровопроводящих магистралей, по которым осуществляется экстракорпоральная циркуляция, перфузионный насос и устройства контроля параметров перфузии: давления на входе перфузионного насоса, давления на входе и на выходе массообменного устройства, воздушных включений в перфузате, объема перфузата и времени перфузии.
Исполнительным органом перузионной системы, обеспечивающим экстракорпоральное перемещение крови является перфузионный насос.
Обладая совокупностью таких характеристик, как: стерильность транспортирования, физиологически допустимый уровень гемолиза, отсутствие застойных зон, возможность применения кровопроводящих магистралей с различными диаметрами насосных сегментов, широкий диапазон регулирования расходов крови (10-600 мл/мин), возможность визуального контроля функционирования и использование в приводах серийно выпускаемых электродвигателей, перфузионные насосы роликового типа заняли ведущее положение в перфузионных системах искусственного очищения.
Вместе с тем, исследованию стабильности создаваемого роликовым насосом расхода при различных режимах перфузии, которая во многом определяет эффективность и воспроизводимость нормализующего воздействия, не уделялось, по нашему мнению, должного внимания.
Проведенные нами исследования показали, что за 4-5 часов процедуры такие параметры перфузии, как избыточное давление на выходе насоса (при соответствующем выборе окклюзии) и частота вращения роликовой головки не оказывают заметного влияния (менее 1,5 %) на стабильность расхода, создаваемого роликовым насосом с астатическим по скорости электроприводом. Рассмотрение роликового насоса как функциональной модели объемного дозатора физиологической жидкости позволяет оценивать расход Q, создаваемый насосом с учетом влияния параметров перфузии.
Результаты исследования поведения насосных сегментов при различных режимах перфузии использованы при разработке алгоритма управления роликовым насосом, что позволило обеспечить стабильность создаваемого насосом расхода.
Предложенные технические решения использованы при создании перфузионной и гемодиализной аппаратуры, серийно выпускаемой в настоящее время ассоциацией "РЕНАРТ".
Е.П. Максимов
ВНИИ медицинского приборостроения РАМН, г. Москва
Методика проектирования гидросистем диализных блоков аппаратов для гемодиализа ранее не имела самостоятельного значения в связи с тем, что все разработки такого рода проводились в двух организациях в нашей стране, где и использовались. В связи с конверсией имеется неудовлетворительная практика самостоятельного проектирования гемодиализной аппаратуры без учета накопленного ранее опыта, что приводит к появлению недееспособных конструкций.
Рекомендуемая нами методика включает определенную последовательность проектных работ: