Размещено на http://www.allbest.ru/

ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ ИНЕФТЕГАЗОДОБЫЧИ

Кафедра «Кибернетических систем»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Медицинские приборы, аппараты, системы и комплексы»

Тема: «Устройство и принцип действия аппаратов для искусственного кровообращения»

ВЫПОЛНИЛ: Суслов С.О.

Группа: БАСб-19-1

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ Доцент

кафедры КС, к.б.н. Глушкова Елена Геннадьевна

2022 г



Задание на курсовую работу

1. Обучающемуся Суслову Степану Олеговичу

Тема курсовой работы закреплена распоряжением по университету от

«14» сентября 2022 г. № 03-3010/99-к

«Устройство и принцип действия аппаратов для искусственного кровообращения».

2. Срок сдачи обучающимся законченной курсовой работы ««5» декабря 2022 г.

3. Содержание курсовой работы: искусственное кровообращение; методы искусственного кровообращения; устройство и принцип действия аппаратов для искусственного кровообращения; технические характеристики аппаратов искусственного кровообращения; сравнительный анализ технических характеристик аппаратов для искусственного кровообращения.

4. Перечень графического материала:

Дата выдачи задания: «12» сентября 2022 г.

Руководитель доцент кафедры КС и ФМД, к.б.н.: Е. Г. Глушкова

Задание принял к исполнению «12» сентября 2022 г.

обучающийся _____________С. О. Суслов



Содержание

• Введение
• 1. Теоретическая часть
• 1.1 Обследование органов сердечно-сосудистой системы
• 1.2 Методы замещения функции сердца
• 1.2.1 Контрапульсация
• 1.2.2 Вспомогательное искусственное кровообращение с мембранным оксигенатором
• 1.2.2 Экстренное искусственное кровообращение
• 1.3 Составные части аппарата для искусственного кровообращения
• 1.4 Основные требования, предъявляемые для АИК
• 1.5 Методика проведения ИК
• 1.6 Выбор раствора для заполнения АИК
• 1.7 Подключение АИК к больному
• 1.8 Начало и поддержание ИК
• 1.9 Переход на естественное кровообращение
• 2. Практическая часть
• 2.1 Оценка технических параметров АИК «LivaNova Sorin S5»
• 2.2 Оценка технических параметров АИК «MAQUET HL 20»
• 2.3 Оценка технических параметров АИК «Terumo Sarns System 1»
• 2.4 Сравнительная характеристика технических параметров АИК
• 2.5 Техническое обслуживание АИК
• Заключение

Список литературы



Введение

аппарат искусственный кровообращение сердечный

Экстракорпоральное или искусственное кровообращение, или искусственная перфузия, представляет собой способ поддержки кровотока в организме, в отдельном органе или в отдельной области организма искусственным путем.

Искусственное кровообращение используется в хирургии сердца и магистральных сосудах, терапии терминальных состояний, а также в онкологии, нейрохирургии, акушерстве, гинекологии, эндокринологии и др. Только с использованием искусственного кровообращения обеспечивается возможность операций на пустом и обескровленном сердце. Для реализации искусственного кровообращения в настоящее время используются специальные технические средства -- аппараты искусственного кровообращения (АИК) или, как их еще называют, «аппараты сердце-легкое», начало создания которых было положено советским ученым С. С. Брюханенко в 1924 г.

В настоящее время многочисленными фирмами выпускается большой ассортимент АИК, имеющих различные характеристики и стоимости. Однако все эти аппараты имеют один и тот же принцип действия, в соответствии с которым кровь из венозного русла пациента собирается, насыщается кислородом, очищается от диоксида углерода и с помощью насоса перекачивается в артериальное русло пациента, т.е. АИК выполняет насосную функцию сердца и функции насыщения крови кислородом и очищения от диоксида углерода, которые в организме человека выполняют легкие. Несмотря на техническую простоту этих операций, для получения возможностей их реализации применительно к организму человека в АИК приходится включать множество вспомогательных устройств, датчиков, устройств управления и сигнализации. Этим определяется тот факт, что современные АИК представляют собой сложные технические системы, поддержание работы которых при их применении осуществляется группой врачей и инженеров.

В курсовой работе рассматриваются методы замещения функции сердца, а также устройство и принцип действия аппарата для искусственного кровообращения.

Цель работы: рассмотреть устройство и принцип действия аппарата для искусственного кровообращения.

Исходя из поставленной цели, были сформулированы следующие задачи:

1. Подробно изучить устройство аппарата «Искусственное лёгкое».

2. Изучить методы замещения функции сердца.

3. Узнать технические характеристики аппаратов для искусственного кровообращения.

4. Составить сравнительную характеристику технических параметров аппарата для искусственного кровообращения.

Объектом исследования является оборудование для перфузии сердца.

Предметом исследования является оборудование для искусственного поддержания кровообращения.



1. Теоретическая часть

1.1 Обследование органов сердечно-сосудистой системы

Полное обследование всех систем необходимо для выявления периферических и системных проявлений сердечно-сосудистых заболеваний и признаков других патологий, которые могут оказывать негативное влияние на сердце. Обследование должно включать:

- Оценку основных показателей состояния организма

- Пальпацию пульса и аускультацию

- Оценку состояния вен

- Обследование грудной клетки и пальпацию

- Перкуссию, пальпацию и аускультацию сердца

- Исследование лёгких, включая перкуссию, пальпацию и аускультацию

- Оценку органов брюшной полости и конечностей

Аускультация сердца обсуждается в отдельном разделе. Несмотря на возрастающую популярность методов визуализации сердца, аускультация у постели больного по-прежнему информативна, так как она всегда доступна и может проводится повторно без каких-либо дополнительных затрат.

Обследование также включает сбор других данных о пациенте.

К показателям жизнедеятельности относятся:

- Артериальное давление

- Частота и ритм сердечных сокращений

- Частота дыхания

- Температура

Дополнительные данные, часто полученные на ряду с показателями жизненно важных функций, включают вес пациента и сатурацию кислорода в периферической крови (SpO2).

Артериальное давление (АД) измеряется на обеих руках и, для исключения врожденных пороков сердца и заболеваний периферических сосудов, на обеих ногах. Резиновая пневматическая камера манжетки соответствующего размера охватывает 80% окружности конечности, и ширина составляет 40% от окружности. I тон, который появляется при снижении ртутного указателя, соответствует систолическому артериальному давлению, а полное исчезновение тонов - диастолическому артериальному давлению (5 фаза тонов Короткова). Различия в уровне артериального давления между руками допустимы в пределах 15 мм рт.ст., если оно больше, то это свидетельствует о сосудистой патологии (например, диссекции грудной части аорты) или заболеваниях периферических сосудов. Уровень давления на ногах обычно на 20 мм рт.ст. превышает уровень давления на руках. Чтобы получить точное измерение артериального давления, пациент должен

- Сидеть на стуле (не на кушетке для осмотра больного) в течении >5 минут, ноги на полу, спина с опорой

- Поддерживать руку на уровне сердца, чтобы при этом одежда не покрывала область наложения манжеты.

- Воздерживаться от физических упражнений, употребления кофеина и курения в течение не менее 30 минут до проведения измерения.

Частота и ритмичность сердечных сокращений оцениваются при пальпации пульса на сонной или лучевой артериях, или при аускультации сердца при подозрении на аритмию - некоторые сердечные сокращения при аритмии слышны при аускультации, но не приводят к возникновению пальпируемой пульсовой волны.

Изменения частоты дыхания могут быть признаком декомпенсации сердечной функции или первичного заболевания легких. Частота дыхания увеличивается при сердечной недостаточности или беспокойстве и уменьшается или приобретает интермиттирующий характер у умирающего больного. Поверхностное, быстрое дыхание может возникать при поражении плевры.

Температура может повышаться при ревматической лихорадке или инфекционном поражении сердца (например, эндокардите). После инфаркта миокарда часто наблюдается субфебрильная температура тела. При лихорадке, сохраняющейся на протяжении более 72 часов целесообразен поиск других причин.

Вес измеряют с помощью напольных весов при каждом посещении клиники пациентом, в идеале, на нем должно быть одно и то же количество одежды каждый раз. У пациентов с сердечной недостаточностью увеличение веса может указывать на гиперволемию, в то время как потеря веса может указывать на сердечную кахексию (непреднамеренная потеря веса не за счёт отеков >5% в течение последних 12 месяцев-- 1). Анамнез и дополнительные данные объективного обследования (яремных вен, исследования легких и конечностей), чтобы определить, связаны ли изменения веса с изменениями объема и/или количества мышц или жира.

Измеряют сатурацию кислорода в периферических артериях (SpO2). Пульсоксиметрия измеряет насыщение гемоглобина кислородом в артериальной крови (SpO2) и служит в качестве быстрой неинвазивной оценки оксигенации тканей. Пульсоксиметрия проводится с помощью датчика, прикрепленного к пальцу или мочке уха. По общему мнению, значение SpO2 ? 95% является нормой, тогда как значение <95% предполагает гипоксемию. Заметным исключением из этого порогового значения являются пациенты с хронической обструктивной болезнью легких; у таких пациентов целевой уровень SpO2 составляет 88-92%. При наличии гипоксемии потенциальная этиология сердца включает: отек легких у пациентов с сердечной недостаточностью и внутрисердечными шунтами справа налево (открытое овальное окно у пациентов с легочной гипертензией, врожденные пороки сердца, включая тетраду Фалло).



1.2 Методы замещения функции сердца

Данные методы вспомогательного и искусственного кровообращения и оксигенации используются только в условиях специализированного стационара, требуют дорогостоящей аппаратуры и специально подготовленного персонала. Вследствие этого, в России они не получили достаточного распространения.

1.2.1 Контрапульсация

Методы контрапульсации первоначально были основаны на отсасывании крови из аорты в систолу и ее нагнетании в диастолу, однако применение метода осложнялось необходимостью введения значительных доз гепарина и большим гемолизом. Менее травматичным и более доступным стал метод баллонной контрапульсации, при котором в аорту вводится баллончик, раздуваемый газом в диастолу и спадающийся в систолу. Предложен и метод наружной контрапульсации, при котором с помощью двухслойного пневмокостюма создается перемежающееся давление на поверхность тела или только на нижние конечности, низкое -- в систолу, высокое -- в диастолу [6].

1.2.2 Вспомогательное искусственное кровообращение с мембранным оксигенатором

При сохраненной деятельности сердца, но нарушенной функции легких применяется вспомогательное искусственное кровообращение с мембранным оксигенатором. Данная методика позволяет в течение нескольких суток поддерживать жизнь пациента путем забора неоксигенированной венозной или артериальной крови, ее оксигенации и возвращения в крупную артерию и вену. Несмотря на очевидные достоинства, метод имеет существенные недостатки, связанные с необходимостью массивной гепаринизации, невозможностью его выполнения на фоне септических процессов.

1.2.2 Экстренное искусственное кровообращение

Наиболее радикальной мерой замещения функций сердца и легких является экстренное искусственное кровообращение (аппарат сердце-легкие), аналогичное тому, которое используется при операциях на открытом сердце. Ограничения в применении этого метода связаны с его очень высокой стоимостью, необходимостью определенного времени для подготовки аппаратуры и эксфузии или трансфузии значительного объема крови для заполнения контура циркуляции.

1.3 Составные части аппарата для искусственного кровообращения

Любой АИК состоит из двух блоков: физиологического и механического. К физиологическому блоку относятся все детали, соприкасающиеся с кровью. Основными узлами физиологического блока являются оксигенатор, или "искусственное легкое", и артериальный насос, или "искусственное сердце". Сюда же относятся различного рода емкости и шланги, с помощью которых узлы физиологического блока соединяются между собой, образуя так называемый циркуляторный контур аппарата, по которому движется кровь во время искусственного кровообращения.

На рисунке 1.1 представлена типичная схема АИК используемого в кардиохирургии для общего искусственного кровообращения.



Рисунок 1.1 Схема аппарата искусственного кровообращения: 1 - коронарный отсос; 2 - манометр; 3 - фильтр-ловушка; 4 - теплообменник; 5 - артериальный насос; 6 - оксигенатор; 7 - приемный сосуд

Манометр - прибор для измерения давления газа и жидкостей в замкнутом пространстве. Венозная кровь из сосудов больного самотеком переливается в оксигенатор, располагающийся ниже уровня операционного стола, где насыщается кислородом, освобождается от избытка углекислоты и далее артериальным насосом нагнетается в кровяное русло больного.

Перед тем как попасть в кровяное русло больного кровь проходит через теплообменник (устройство для поддержания необходимой температуры крови) и фильтр-ловушку, предохраняющий от попадания в сосудистое русло больного эмболов (тромботические массы, кусочки кальция с клапанов и пузырьки газа). Кровь из вскрытых полостей сердца и поврежденных тканей эвакуируется в АИК с помощью специального устройства - так называемого коронарного отсоса.

Аппарат искусственного кровообращения состоит из:

1) Оксигенатора (искусственного лёгкого),

2) Теплообменника, обеспечивающего поддержание необходимого температурного режима,

3) Регулируемого артериального насоса (искусственного сердца),

4) Артериальной и венозной магистралей для тока крови,

5) Одного либо нескольких микрофильтров, улавливающих во время искусственного кровообращения из крови агрегаты форменных элементов, пузырьки газа и другие микроэмболы.

6) Кроме того, имеются специальные системы для дренирования левого желудочка и отсасывания из операционной раны крови (так называемый коронарный отсос), измерительные устройства для определения производительности насосной системы, показателей расхода газов, перфузионного давления, уровня крови в искусственном лёгком и т.д.

Оксигенатор. Кровь попадает туда из катетеризированных вен правого предсердия самотеком. В оксигенаторе она насыщается кислородом и освобождается от углекислого газа. Оксигенаторы делятся на два основных класса: оксигенаторы, в которых газообмен осуществляется при непосредственном контакте кислорода с кровью, и оксигенаторы, где кровь и кислород разделены газопроницаемой мембраной.

В первый класс входят два типа: пузырьковые и пленочные. Второй класс получил название мембранных оксигенаторов.

Пузырьковые оксигенаторы (1.2) основаны на принципе прохождения кислорода через кровь.

Рисунок 1.2 Схема пузырькового оксигенатора: 1 - вход для венозной крови; 2 - вход для отсасываемой кардиотомической крови; 3 - диффузор для кислорода; 4 - надувная газообменная камера; 5 - пеногасительная камера; 6 - фильтр; 7 - отстойная камера; 8 - выход артериализованной крови; 9 -манометр и баллончик для сжатия газообменной камеры

Венозная кровь и кислород в этих оксигенаторах, поступая снизу в газообменную камеру, контактируют между собой и образуют большую поверхность быстро меняющейся пенной структуры, в которой осуществляется контактный газообмен. Превращение пенной структуры в капельножидкое состояние происходит в следующей, пеногасительной камере. Артериализованная кровь, прошедшая через фильтр и полностью освобожденная в спиралеобразных или наклонных стоках от пузырьков газа, поступает в отстойную камеру, откуда возвращается насосом в сосудистое русло организма. Кислород, поступающий в кровь из нижней части пузырькового оксигенатора противоточного типа, создает пенный столб (экран), навстречу которому из верхней части оксигенатора стекает венозная кровь. Этот принцип более экономичен и эффективен. Расход кислорода и количество крови существенно меньше, чем в прямоточных оксигенаторах. Из-за вспенивания небольшой части притекающей венозной крови меньше травмируются форменные элементы крови. Недостатком указанных оксигенаторов является сложность управления, обусловленная необходимостью постоянного наличия пенного столба [3].

На рисунке 1.3 показаны схемы пленочных оксигенаторов. Принцип их действия основан на газообмене между венозной кровью и потоком кислорода, происходящим в тонкой пленке крови, сформированной на твердой поверхности. Пленочные оксигенаторы принято разделять на экранные (стационарные) и ротационные.



Рисунок 1.3 Схемы пленочных оксигенаторов: 1 -- вход венозной крови; 2 -- щели распределительной проточной камеры; 3 -- корпус; 4 -- экранные пластины; 5 -- выход артериализованной крови; 6 -- штуцер подачи кислорода; 7 -- выход диоксида углерода и оставшегося кислорода; 8 -- вал; 9 -- диски; 10 -- привод

В стационарных пленочных оксигенаторах (рис. 1.3а) венозная кровь через щели распределительной камеры в виде плоских струй стекает на верхние торцы экранных пластин (на рисунке 1.3а эти пластины расположены перпендикулярно плоскости чертежа). В результате на поверхностях экранных пластин образуются стекающие вниз 17 пленки крови. В проточную камеру, в которой размещены экранные пластины, с постоянным объемным расходом поступает кислород. После насыщения крови кислородом, она собирается в нижней части камеры, а оставшийся после газообмена кислород и выделившийся диоксид углерода покидают проточную камеру сверху. Недостатком таких оксигенаторов является плохая управляемость по производительности. От этого недостатка свободны ротационные оксигенаторы. Эти устройства обладают хорошей управляемостью и высокой эффективностью, которые достигаются за счет вращения рабочих поверхностей. В качестве последних используются поверхности цилиндров, спиралей или дисков. Наиболее простую конструкцию имеет дисковый оксигенатор, схема которого показана на рисунке 1.3б. Он представляет собой отрезок горизонтально расположенной прозрачной трубы, во внутренней полости которого вращается вал с насаженными на него дисками. Эти диски частично погружены в кровь, протекающую через оксигенатор [1]. Вращающиеся диски увлекают за собой кровь, на поверхности которых происходит газообмен с протекающим через камеру потоком кислорода. Из нижней части камеры насыщенная кислородом кровь поступает к насосу, а остатки кислорода и выделившийся диоксид углерода покидают камеру через штуцер, расположенный в верхней ее части. Размеры эффективной рабочей поверхности, а, следовательно, и его производительность могут изменяться за счет изменения скорости вращения вала с дисками.

Мембранные оксигенаторы основаны на непрямом контакте кислорода и крови, разделенных полупроницаемой синтетической мембраной.



Рисунок 1.4 Схема мембранного оксигенатора крови: 1 - проточная камера; 2 - мембраны; 3 - сетки; 4 - выход диоксида углерода и оставшегося кислорода; 5 - вход венозной крови; 6 - распределительная камера; 7 - вход кислорода; 8 - штуцер выхода артериализованной крови; 9 - полые волокна; 10 - крепления пучка полых волокон

Основным элементом данного оксигенатора является прочная композиционная мембрана. Попарно соединенные мембраны образуют камеры тока газа, формирующие между собой камеры тока крови. Пакет камер установлен в прозрачный корпус из биоинертного материала (поликарбоната). Через нижний центральный штуцер венозная кровь поступает в оксигенатор, а через верхним артериализованная кровь возвращается в сосудистое русло организма.

Выбор типа оксигенатора в кардиохирургии определяется сложностью операции и состоянием больного. Так, при протезировании 2-3 клапанов сердца, при длительных и повторных операциях предпочтение отдается мембранным оксигенаторам, но могут быть использованы и пленочные. При кратковременных операциях могут быть применены другие контактные оксигенаторы. Для длительной, многосуточной вспомогательной оксигенации при интенсивной терапии и реанимации применяют только мембранные оксигенаторы.

В работе с оксигенаторами различных типов необходимо соблюдать установленные эксплуатационные правила заполнения элементами перфузата, поддержания допустимых объемов крови и кислорода, и безопасного уровня артериализованной крови в отстойных камерах или резервуарах.

Наиболее удобны в эксплуатации, одноразовые стерилизованные оксигенаторы. Их хранят в заводской упаковке при t° 18--20°, в сухом месте. Многоразовые же требуют тщательной подготовки, сборки и стерилизации, которая наиболее надежно осуществляется в автоклаве.

Теплообменник. Согревает или охлаждает кровь до определенной требуемой температуры. Так, чтобы избежать травматизации клеток крови во время перфузии, а это возможно при длительных оперативных вмешательствах, когда она проходит через циркуляторный контур многократно, используют гипотермию. Теплообменник может быть трубчатым или щелевым.

Рисунок 1.5 Схемы теплообменников: а) трубчатый теплообменник: кровь протекает через ряд параллельных трубок, помещенных в цилиндрическую емкость, через которую циркулирует вода; б) щелевой теплообменник типа "труба в трубе": кровь протекает через узкую щель между внутренней и наружной трубами (с двойными стенками), по которым циркулирует вода-направление движения крови указано белыми стрелками, воды - пунктирными стрелками

Артериальный насос. По своей конструкции он может быть мембранный, камерный, роликовый, пальчиковый. Основная функция его состоит в нагнетании оксигенированной крови в артерию.

Фильтр-ловушка. Кровь, попадая в аппарат искусственного кровообращения, может образовать сгустки, содержать пузырьки газа, поэтому перед обратным поступлением в кровеносное русло больного ее фильтруют.

Коронарный отсос. Любой АИК, как правило, снабжен системой коронарного отсоса для удаления крови из полостей сердца и оперативной раны, и возвращения ее в оксигенатор АПК. Следует подчеркнуть, что коронарным отсосом можно пользоваться только в условиях гепаринизации больного. Сразу после введения протамина сульфата для нейтрализации гепарина (по окончании ПК) необходимо отсасывать кровь обычным отсосом В. противном случае может свернуться кровь, оставшаяся в оксигенаторе, которою обычно нагнетают больному в ближайшие 10-20 мин после перфузии. Отметим также, что именно в системе коронарного отсоса происходит наибольший гемолиз, особенно если применяется вакуумный принцип. При использовании роликовых насосов гемолиз менее выражен. В современных аппаратах имеется несколько таких насосов с раздельной регуляцией их производительности.

Насосы. Конструкция и изготовление устройств, выполняющих нагнетательную функцию сердца, встречают меньше трудностей, чем решение проблемы искусственной артериализации крови. Создаются насосы, обладающие производительностью, приблизительно равной минутному объему сердца в покое, то есть порядка 5 л/мин, однако при их конструировании учитываются специфические требования, предъявляемые к "искусственному сердцу".

Практическое применение в АИК нашли два основных класса насосов: клапанные и бесклапанные.

Клапанные насосы подразделяются на насосы с внутренними и наружными клапанами. Наиболее типичными представителями клапанных насосов являются мембранные и камерные насосы (на рисунке номера 1 и 2).

Рисунок 1.6 Схемы клапанных (1 и 2) и бесклапанных (3 и 4) насосов: 1 - мембранный насос; 2 - камерный насос; 3 - роликовый насос; 4 - пальчиковый насос; а и б - последовательные положения подвижных частей (направление передвижения указано черными стрелками) насоса в различные моменты его рабочего цикла; направление движения крови указано белыми стрелками

Бесклапанные насосы работают по принципу выдавливания крови из эластичной трубки путем прокатывания по ней ролика или попеременного пережатия ее механическими "пальцами" (роликовые и пальчиковые насосы, на рисунке номера 3 и 4). При конструировании насосов для АИК учитывают реологические свойства крови (вязкость, скорость тока крови по магистралям аппарата и другое), чтобы свести к минимуму травматизацию ее клеток.

1.4 Основные требования, предъявляемые для АИК

К современному АИК для общего искусственного кровообращения предъявляют следующие основные требования:

1) Аппарат должен надежно поддерживать на протяжении всей перфузии заданный минутный объем кровообращения в организме (порядка 4--5 л для взрослого больного) и заданную температуру циркулирующей крови;

2) Оксигенатор должен обеспечивать адекватную артериализацию крови: насыщение ее кислородом не ниже чем до 95% и поддержание р на уровне 35--45 мм ртутного столба;

3) Объем заполнения АИК должен быть небольшим (не более 3 л при перфузии взрослых больных);

4) Аппарат должен быть снабжен устройством для возврата в циркуляторный контур крови, изливающейся из вскрытых полостей сердца и поврежденных тканей;

5) Травма крови в аппарате должна быть минимальной (не более 40 мг свободного гемоглобина плазмы за первый час перфузии);

6) Физиологически блок АИК должен изготовляться из нетоксичного материала, химически инертного по отношению к крови;

7) Его конструкция должна обеспечивать возможность очистки и стерилизации в условиях клиники [7].

1.5 Методика проведения ИК

ИК требует тщательного многостороннего контроля за функциями жизненно важных органов и систем. Некоторые из показателей анестезиологи и перфузиологи получают в виде мониторинга, т.е. постоянно, другие - периодически на различных этапах операции и перфузии. Под непосредственным контролем перфузиолога находятся приборы, дающие информацию в режиме мониторинга о производительности артериального и отсасывающих насосов, температуре артериальной крови, охлаждающей и согревающей воды, циркулирующей через теплообменник. К нему же поступают данные исследования газов крови, КОС, электролитов, гематокрита, свертывающей системы крови и др. Остальные параметры -- ЭЭГ, ЭКГ, среднее артериальное давление, ЦВД, температура тела (пищевод, носоглотка, прямая кишка), диурез и т.д. - находятся под контролем анестезиолога. Следует подчеркнуть, что в процессе перфузии анестезиолог и перфузиолог постоянно обмениваются информацией.



1.6 Выбор раствора для заполнения АИК

В период освоения и внедрения ИК в клиническую практику использовали свежую гепаринизированную кровь в количестве 4-5л. Затем организационные сложности заставили клиницистов пользоваться консервированной кровью со сроком хранения до 5 дней. В дальнейшем стали очевидны опасности циркуляции в организме больших количеств чужеродной крови. Был описан «синдром гомологичной крови» с выходом плазмы из сосудистого русла, застоем и «заболачиванием» крови в системе чревных сосудов, агрегацией эритроцитов и тромбоцитов в различных областях и в первую очередь в легочных сосудах с открытом артериовенозных шутов и возникновением гиноксемии (перфузионные легкие). Эти изменения сопровождались коагулопатией, печеночно-почечной недостаточностью, метаболическим ацидозом, снижением сурфактантной активности и податливости легких и т.д. Иными словами, налицо была картина шока, достаточно полно описанная в литepaтype при переливании больших объемов крови, тяжелой травме и т.д. Решению этой проблемы способствовали гемодилюция, совершенствование аппаратуры для ИК с меньшим объемом первичного заполнения (до 1,5 л) и большей оксигенирующей способностью. Это позволило у взрослых больных проводить перфузию без использования донорской крови. Целесообразность гемодилюции была подтверждена существенным снижением количества осложнений со стороны легких, свертывающей системы крови, улучшением тканевой перфузии, диуреза, уменьшением числа почечных осложнений и повреждений форменных элементов. Многие авторы, использующие аутокровь и растворы, т.е. оперирующие без донорской крови, отмечают высокое содержание тромбоцитов и значительное снижение числа послеоперационных кровотечений. Недостатками гемодилюции являются уменьшение кислородной емкости крови и избыточное содержание жидкости в сосудистой системе, чреватое опасностью гипоксии, перегрузки сердца и отека органов и тканей. Эти факторы не представляют существенной опасности во время перфузии, но проявляются при переходе на естественное кровообращение [6]. Оптимальная степень гемодилюции равняется 20--25 мл/кг, максимальная -- 30 мл/кг. Гипотермия существенно нивелирует недостатки гемодилюции за счет снижения потребностей тканей в кислороде и повышения его растворимости в плазме при охлаждении. Для заполнения АИК используют кристаллоидные и коллоидные плазмозаменители с различными компонентами. Из кристаллоидов чаще всего применяют 5% раствор глюкозы, сбалансированные солевые компоненты (раствор Хартмана, Рингер-лактат, плазмолит-148), маннитол, из коллоидных плазмозаменителей -- желатиноль, реополиглюкин, «перфузионный коктейль», декстран-40 и декстран-70, 5% и 20% растворы альбумина и др. В последние годы определенный интерес вызывают работы по созданию искусственного носителя кислорода, проведенные как в СССР, так и за рубежом [1]. Цель этих исследований -- получить перфторхимические соединения, способные переносить растворенный в них кислород. Созданы отечественные препараты перфторан, перфукол, зарубежные флюозол ГС-43, флюозол ДА (35 и 20%). Эксперименты на животных и отдельные клинические наблюдения показали эффективность этих препаратов как переносчиков кислорода, однако были выявлены и существенные недостатки. В частности, установлено, что перфторуглеродные соединения, покинув сосудистое русло, длительно задерживаются в ретикулоэндотелиальной системе. Резюмируя вышеизложенное, следует отметить, что оптимальной средой для заполнения АИК являются комбинированные кристаллоидно-коллоидные растворы. Количество свежей индивидуально подобранной крови должно быть сведено к минимуму. Основанием для добавления донорской крови в аппарат является опасность избыточной гемодилюции (детский возраст, исходно низкий гематокрит).



1.7 Подключение АИК к больному

После заполнения аппарата и удаления воздуха из артериальной магистрали проверяют и корригируют КОС перфузата. Важно знать, что подогревать перфузат (без крови) не следует, так как, согласно закону Генри, это приводит к выходу пузырьков газа из перфузата [4]. Канюли вводят в восходящую аорту и полые вены после предварительной инъекции гепарина, как правило, из расчета 3 мг/кг. Следует подчеркнуть, что первоначальной расчетной дозы гепарина для безопасности проведения перфузии без дополнительного контроля за свертываемостью крови может быть недостаточно. По данным РосЗдравНадзора, после введения одинаковой дозы 3 мг/кг многие больные оказывались либо недостаточно, либо избыточно гепаринизированы. С этой целью перед началом ИК необходимо оценить такой показатель, как активированное время свертывания крови (ABCK), -- оптимальный уровень которого во время ИК должен быть в пределах 450--500 с. АВCК целесообразно исследовать через каждые 30--45 мин перфузионного периода.

Перед началом ИК анестезиолог вводит в оксигенатор препараты, необходимые для поддержания анестезии и миорелаксации.

1.8 Начало и поддержание ИК

Переход с естественного кровообращения на искусственное осуществляется в два этапа. Первый - параллельное кровообращение - требует от перфузиолога большого искусства. Основная задача заключается в поддержании адекватного кровоснабжения головного мозга и недопущении даже кратковременного периода гипоксии вследствие быстрого уменьшения объема циркулирующей крови (ОЦК). Как показывает опыт, для предупреждения указанного осложнения необходимы тесное сотрудничество и взаимопонимание между анестезиологом, перфузиологом и хирургом. Важно, чтобы на этапе параллельного кровообращения количество притекающей в АИК по венозным катетерам крови не превышало бы количества нагнетаемой артериальным насосом. Перфузиолог контролирует приток венозной крови с таким расчетом, чтобы ЦВД уменьшалось постепенно, а биоэлектрическая активность мозга не изменялась. Аналогичным образом перфузиолог должен регулировать работу артериального насоса, увеличивая его производительность до расчетной постепенно, в течение 2--3 мин [4]. После того как достигнут перфузионный баланс между притоком и оттоком на уровне расчетной производительности, можно переходить к этапу полного ИК путем перетягивания турникетов над венозными катетерами. Многолетний опыт свидетельствует о том, что расчетная производительность артериального насоса должна быть в пределах 2,2--2,4 л/мин. В дальнейшем ее корригируют в зависимости от степени охлаждения (согревания) под контролем Ро₂ и Р_Со₂ артериальной и венозной крови, показателей КОС, гематокрита, ЭЭГ и др. Для улучшения периферического кровотока и предупреждения артериальной гипертензии в АИК вводят вазодилататоры (дроперидол, натрия нитропруссид, гигроний, арфонад). Спецификой ИК является начальное падение артериального давления и общего периферического сопротивления с последующим повышением при неизменной производительности АИК. Подчеркнем, что артериальное давление обычно не достигает исходного уровня, в то время как общее периферическое сопротивление в условиях гипотермии временами, особенно у гипертоников, может увеличиваться по сравнению с исходным уровнем. По мнению большинства авторов, во время перфузии целесообразно поддерживать среднее артериальное давление в пределах 50--60 мм рт. ст. В условиях умеренной гипотермии (28--30°С), адекватного периферического кровотока, достигаемого применением вазодилататоров, и производительности АИК 2,2--2,4 л/(м²*мин) такое артериальное давление полностью обеспечивает доставку кислорода к органам и тканям. В связи с тем, что большинство операций проводится в условиях холодовой и фармакологической кардиоплегии, часть раствора в процессе перфузии поступает в оксигенатор и усиливает гемодилюцию. Для выведения излишков воды многие перфузиологи в процессе ИК подключают специальный прибор - гемоконцентратор, который выводит излишки воды из перфузата, возвращая кровь в АИК.

Одновременно эта система защищает сердце от гипоксии, так как один и тот же объем кардиоплегического раствора циркулирует по кругу (полость перикарда - отсос - теплообменник - насос - полость перикарда), охлаждаясь с помощью маленького теплообменника.

1.9 Переход на естественное кровообращение

После завершения внутрисердечного этапа операции, согревания больного и восстановления сердечной деятельности начинается не менее щепетильный период - переход с искусственного на естественное кровообращение, который должен быть плавным, с этапом параллельного кровообращения, который обычно длительнее, чем параллельное кровообращение в начале перфузии. Разумеется, все зависит от функциональной полноценности сердца, степени восстановления ее сократительной способности после периода кардиоплегии и ишемии. Очевидно одно -- нагрузка на сердце должна увеличиваться постепенно. Анестезиолог регулирует этот процесс, основываясь на показателях сердечного выброса, артериального давления, ЦВД, давления в левом предсердии, ЭКГ и ЭЭГ. При наличии признаков сердечной недостаточности параллельное кровообращение продолжают на фоне энергичной кардиотонической терапии. Перфузию прекращают, когда сердце начинает адекватно перекачивать 75% минутного объема крови. После пережатия венозной магистрали АИК продолжает нагнетать кровь через артериальную магистраль под контролем ЦВД, которое не должно превышать 15-17 см вод. ст. В последующие 15-20 мин постепенно, дробными порциями (70-100 мл), по мере снижения ЦВД продолжается нагнетание крови из АИК.

Восстановление ОЦК и стабилизация гемодинамики являются основанием для удаления венозных канюль из предсердия и начала введения протамина сульфата для нейтрализации гепарина. Артериальная канюля удаляется несколькими минутами позже с тем, чтобы ввести дополнительный объем крови из АИК в ответ на снижение артериального давления. В течение 30-40 мин постперфузионного периода АИК и канюли должны оставаться в операционной на случай экстренного подключения. При нестабильной гемодинамике этот период увеличивают. Если медикаментозными средствами не удается стабилизировать сердечную деятельность, следует, не теряя времени, прибегать к вспомогательным методам поддержания кровообращения.



2. Практическая часть

2.1 Оценка технических параметров АИК «LivaNova Sorin S5»

Аппарат имеет жидкокристаллический монитор, на который выводятся данные о состоянии самого аппарата (заряд аккумулятора, пульсирующий поток каждого насоса), текущее время, кардиоплегия, соотношение газов крови и т.д. Корпус аппарата сделан из нержавеющей стали. Данный вариант имеет модульную конструкцию. Отдельные модули, компоненты и аксессуары могут быть легко заменены, вся система может быть изменена и расширена.

Рисунок 2.1 Внешний вид системы перфузии «LivaNova Sorin S5»

Особенности:

- Наклонные дисплеи насосов, гибкая система мачт

- Отображение в хронологическом порядке всех тревог на системном дисплее

- Встроенные аккумулятор, который обеспечивает непрерывную работу аппарата в течении 130 мин

- 4 колесика, которые позволяют без особых усилий транспортировать аппарат

- Роликовые и центрифужные насосы, которые создают пульсирующий кровоток

- Головка роликового насоса может легко вращаться на 180 градусов и автоматически фиксироваться в оптимальном положении

- Небольшие размеры, позволяющие компактно размещать аппарат в помещении с любой площадью.

- Система DMS автоматически записывает все параметры перфузии и события, происходящие с аппаратом искусственного кровообращения, а также показатели внешних устройств [5].

Таблица 2.2

Технические характеристики АИК «LivaNova Sorin S5»

Наименование характеристики	Значение
Консоль	Механическая проверка функций, периодическая выборка
Роликовые насосы	Интервал RPM 0 - 250 об. /мин (по/против часовой стрелки). Скорость потока 0 - 10 л/мин, окклюзия 0.03 мм
Регулирование давления	+/- 990 мм рт.ст., активирование 1 мм рт.ст.
Изменение температуры	40 каналов с датчиками, диапазон 10 - 40° С
Детектор воздушных потоков	Детекция > 260 мкм, «стоп» уровень насоса > 0.065 кв.см
Детектор уровня	Ограничение «стоп» уровня 10 мм

2.2 Оценка технических параметров АИК «MAQUET HL 20»

Данный аппарат сочетает в себе технологию современной перфузиологии с возможностями четкого обзора и манипулирования приборами для безопасного лечения пациентов и эффективной работы оператора. Каждая функция насоса обозначается его названием, ассоциированная функция насоса отображается на его лицевой панели. Все тревоги и ошибки сопровождаются как звуковой, так и визуальной сигнализацией. Для выключения всех тревожных сигналов используется одна кнопка на панели управления. Оператор может следить за температурой пациента, не отвлекаясь от пациента. К панели управления системы можно присоединить контрольный модуль кардиоплегии, который позволяет отобразить и контролировать основные показатели, такие как объем, отношение, время, температура и давление.

Рисунок 2.3 Внешний вид аппарата для искусственного кровообращения «MAQUET HL 20»

Особенности:

- Система защиты от воздушной эмболии;

- Дисплей с плоским экраном предоставляет графическую и функциональную информацию о состоянии пациента;

- Все функции контроля и предупреждения находятся на одной панели;

- Одна ручка регулирует все настройки, кроме скорости насоса;

- Функция насоса назначается по имени, а не по местоположению, а назначенная функция насоса отображается на его передней панели;

- В случае сбоя питания будет задействована полностью автоматическая система резервного питания от батареи, которая будет работать достаточно времени для завершения большинства хирургических процедур;

- Все насосы и модули работают от напряжения 24v для повышения безопасности пациента и оператора.

Таблица 2.4

Технические характеристики АИК «MAQUET HL 20»

Наименование характеристики	Значение
Консоль	Автоматическая проверка функций, периодическая выборка, экстренное включение питания
Роликовые насосы	Интервал RPM 0 - 250 об. /мин (по/против часовой стрелки). Скорость потока 0 - 10 л/мин, окклюзия 0.03 мм
Регулирование давления	+/- 997 мм рт.ст., активирование 1 мм рт.ст., включение визуальной и звуковой тревоги, цифровая индикация
Изменение температуры	44 канала с датчиками, диапазон 0 - 50° С, включение визуальной и звуковой тревоги, цифровая индикация
Детектор воздушных потоков	Детекция > 300 мкм, «стоп» уровень насоса > 0.065 кв.см
Детектор уровня	Ограничение «стоп» уровня 10 мм

2.3 Оценка технических параметров АИК «Terumo Sarns System 1»

Микропроцессорная электронная схема. Регулировка окклюзии центрального валика с механической микрокалибровкой. Бесшумный. Панель управления из поликарбоната с дисплеем для отображения числа оборотов в минуту, л/мин и л/мин/м2 и еще одним для просмотра вводимой поверхности тела пациента. Выбор трубок ј", 3/8" и Ѕ" для получения точных данных о потоках. Управление скоростью вращения валика с помощью мультивольтной кнопки [4].

Рисунок 2.5 Внешний вид аппарата для искусственного кровообращения «Terumo Sarns System 1»

Особенности:

- Консоль для 3-5 роликовых насосов. 2 дополнительных роликовых насоса могут быть установлены на мачте.

- Панель с 3, 4 или 6 модулями дисплея.

- Пользователи систем SIII и SIII Encore могут легко передавать данные со своих внешних устройств управления или SCP в Систему S5.

- Головки насосов можно поворачивать в нужное положение для оптимизации разводки труб.

- До 4 TFT-дисплеев могут быть установлены вертикально друг на друга. панель мачты.

- Бесщеточные роликовые насосы с прямым приводом снижают уровень шума.



Таблица 2.6

Технические характеристики АИК «Terumo Sarns System 1»

Наименование характеристики	Значение
Консоль	Высота: 13,7 дюйма (34,8 см) Ширина: 15,7 дюйма (39,9 см) Глубина: 3,4 дюйма (8,6 см)
Роликовые насосы	Диаметр головки насоса: 10.2 см Напряжение: 24В Рабочий диапазон: 0-4 л/мин.
Регулирование давления	Поток: 0 - 10 л/мин FiO2: 0,21 - 1,00 Измеренный O2: 21% - 100%
Изменение температуры	38 каналов с датчиками, диапазон 0 - 45° С, включение визуальной и звуковой тревоги, цифровая индикация
Детектор воздушных потоков	Детекция > 250 мкм, «стоп» уровень насоса > 0.065 кв.см
Детектор уровня	Ограничение «стоп» уровня 10 мм

2.4 Сравнительная характеристика технических параметров АИК

Результаты сравнительной характеристики технических параметров параметров аппаратов для кровообращения «LivaNova Sorin S5», «MAQUET HL 20» и «Terumo Sarns System 1» представлены в таблице 2.7

Таблица 2.7

Сравнительная характеристика технических параметров АИК

Наименование характеристики	LivaNova Sorin S5	MAQUET HL 20	Terumo Sarns System 1
Консоль	Механическая проверка функций	Автоматическая проверка функций	Полуавтоматическая проверка функций
Роликовые насосы	Интервал вращения 0 - 250 об. /мин (по/против часовой стрелки). Скорость потока 0 - 10 л/мин	Интервал вращения 0 - 250 об. /мин (по/против часовой стрелки). Скорость потока 0 - 10 л/мин	Интервал вращения 0 - 250 об. /мин (по/против часовой стрелки). Скорость потока 0-4 л/мин
Регулирование давления	+/- 990 мм рт.ст., активирование 1 мм рт.ст.	+/- 997 мм рт.ст., активирование 1 мм рт.ст., цифровая индикация	Поток: 0 - 10 л/мин FiO2: 0,21 - 1,00 Измеренный O2: 21% - 100%
Изменение температуры	40 каналов с датчиками, диапазон 10 - 40° С	44 канала с датчиками, диапазон 0 - 50° С, включение визуальной и звуковой тревоги, цифровая индикация	38 каналов с датчиками, диапазон 0 - 45° С
Детектор воздушных потоков	Детекция > 260 мкм, «стоп» уровень насоса > 0.063 кв.см	Детекция > 300 мкм, «стоп» уровень насоса > 0.075 кв.см	Детекция > 250 мкм, «стоп» уровень насоса > 0.065 кв.см
Детектор уровня	Ограничение «стоп» уровня 10 мм	Ограничение «стоп» уровня 10 мм	Ограничение «стоп» уровня 10 мм
Габариты, мм	650х600х890	900x600x2300	643x610x1151
Страна-производитель	США	Германия	Япония

На основании изученных данных по аппаратам ИК «LivaNova Sorin S5», «MAQUET HL 20» и «Terumo Sarns System 1», по практически всем техническим параметрам данные системы идентичны друг другу и обладают достаточной производительностью, благодаря которой могут быть использованы в хирургии сердца и магистральных сосудах, а также в онкологии и нейрохирургии [4]. Также стоит отметить то, что в данный момент востребован только мембранный тип оксигенаторов в аппаратах ИК, так как при мембранной оксигенации не травмируются форменные элементы крови.



2.5 Техническое обслуживание АИК

Целью ремонта является восстановление технических и эксплуатационных характеристик оборудования до номинальных значений для обеспечения возможности использования оборудования по назначению.

Первый шаг в процессе - диагностика, которая включает в себя:

- Осмотр блоков и узлов на наличие механических повреждений и проверка работоспособности;

- Контроль целостности дыхательных контуров, а также герметичности их соединений с оборудованием, бесперебойности работы системы подачи кислорода;

- Проверку точности датчиков и программного обеспечения для мониторинга показателей (при наличии интеллектуальной системы управления).

Работы по ремонту аппаратов ИК следует начинать с диагностики. По сути, это полное тестирование аппарата, проверка его узлов, выявление дефектного модуля как физического, так и программного. Диагностику необходимо проводить на аппарате с замененными (заведомо исправными) расходными материалами и замененными запасными частями для технического обслуживания. Это позволит исключить неисправности, связанные с отсутствием ТО или не регулярной заменой медицинских расходных материалов. На практике такие неисправности встречаются в 75% случаев отказа оборудования. Желательно применять оригинальные или рекомендованные заводом-изготовителем расходные материалы и запасные части.

Ремонтные работы связаны не только с механической заменой запасной части, но и с настройкой (калибровкой) аппарата. Такие работы выполняются с использованием специализированных средств измерений, имеющих поверку. Установка запасной части без работ по калибровке, если такие предусмотрены регламентом замены или неправильный ремонт могут нанести вред здоровью пациента. Чтобы обеспечить безопасность и надежность эксплуатации аппаратов ИК, необходимо следовать регламенту технического обслуживания завода-изготовителя. Все описанные в руководстве пользователя и сервисной документации процедуры должен выполнять квалифицированный специалист.



Заключение

Таким образом, аппараты для искусственного кровообращения играют важную роль в, а также оказывают значительное влияние на тактики лечения пациентов. Именно поэтому важно знать основополагающие факты о устройстве, принципе действий и технических характеристиках иммунологических анализаторов, применяемых в клинико-диагностических лабораториях. В результате исследования в курсовой работе были изучены: 1. Основные методы замещения функции сердца; 2. Устройство и принцип действия приборов и комплексов для искусственного кровообращения (в частности на пузырьковых и мембранных оксигенатораъ). 3. Технические характеристики аппаратов ИК «LivaNova Sorin S5», «MAQUET HL 20» и «Terumo Sarns System 1»; Также на основе изученных данных была составлена сравнительная характеристика АИК по техническим параметрам, в результате анализа которой, были выявлены аппараты с большей производительностью, а также была оценена возможность их использования в палатах хирургии разного масштаба.

В связи с современными возможностями кардиохирургии все большее внимание уделяется дальнейшему повышению качества лечения. В области искусственного кровообращения должны быть решены еще многие проблемы, чтобы приблизить его к идеальной перфузии, которая [2] теоретически существует и характеризуется физиологическими величинами всех изменяемых параметров гомеостаза. Медицина не стоит на месте, она развивается и в скором будущем созданные искусственные аппараты и органы смогут полностью заменить больные органы человека. Следовательно, продолжительность жизни станет выше.

Хотя фундаментальная технология аппарата искусственного кровообращения не менялась в течение многих лет, постоянно предпринимаются усилия по улучшению компонентов и уменьшению проблем, связанных с гемолизом, свертыванием крови в экстракорпоральном контуре (особенно в оксигенаторе). Производители продолжают совершенствовать данный аппарат, например, улучшая газообмен, улучшая биосовместимость, снижая вероятность тромбоза или эмболии с помощью фильтров и уменьшая явную нагрузку на кровь, чтобы свести к минимуму гемолиз.



Список литературы

1. Илясов Л.В. Технические средства поддержания и реабилитации функциональных систем организма человека (искусственные органы): учебное пособие / Л.В. Илясов, Н.И. Иванова. 2-е изд., доп. и перераб. Санкт-Петербург: Лань, 2022. 120с. Текст: электронный // Лань: электронно-библиотечная система. URL: https://e.lanbook.com/book/256028 (дата обращения: 05.12.2022).

2. Бурмистрова О. Ю. Основы реаниматологии: учебник для СПО / О. Ю. Бурмистрова. 3-е изд., стер. Санкт-Петербург: Лань, 2022. 221с.Текст: электронный // Лань: электронно-библиотечная система. URL: https://e.lanbook.com/book/189322 (дата обращения: 05.12.2022).

3. Sorin S5 Heart-Lung Machine - Текст: электронный // LIVANOVA: [сайт]. URL: https://www.livanova.com/cardiopulmonary/en-us/hlm-equipment/s5 (дата обращения: 06.12.2022).

4. Terumo Sarns System 1 - Текст: электронный // Soma TECH INTL: [сайт]. URL: https://www.somatechnology.com/Heart-Lung-Machines/Terumo-Sarns-System-1.aspx (дата обращения: 06.12.2022).

5. GETINGE АИК HL 20 - Текст: электронный // ТАВИМЕД: [сайт]. URL: https://tavimed.ru/upload/files/products/hl20-1508248037.pdf (дата обращения: 06.12.2022).

6. Осипов В.П. Основы искусственного кровообращения / В.П. Осипов. Москва: Медицина, 1976. 320 с. Текст: непосредственный.

7. Галлетти П.М. Основы и техника экстракорпорального кровообращения [Текст] / П. М. Галлетти, Г. А. Бричер; пер. с англ. Р. А. Мейтиной и А. А. Писаревского. Москва: Медицина, 1966. 295 с. Ил.; 27 см.

Размещено на Allbest.ru

...