Устройство и принцип работы аппарата для гемодиализа

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Костромской государственный университет имени Н. А. Некрасова»

Факультет технологии и сервиса

Кафедра биотехнических, технологических и информационных систем

 

 

 

 

Курсовая работа

по дисциплине _______________________________________________________

Тема: «Устройство и принцип работы аппарата для гемодиализа»

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

____________________________

студент _ курса направления

201000.62 «Биотехнические системы  и технологии»

__________________________

(подпись студента)

Руководитель: _____________________________, ______________________________ ______________________________ (подпись руководителя)

 

 

 

 

Кострома 2014

 

Содержание

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Даже далекий от медицины человек наверняка слышал термин «искусственная почка». Но, если раньше, всего каких-нибудь двадцать лет назад, это словосочетание встречалось у нас в стране очень редко и воспринималось в народе как некая фантасмагория (например, как маленький «электронный чемоданчик», с которым должен ходить больной), то сегодня почти все знают, что искусственная почка — это достаточно сложный, внушительных размеров аппарат, выполняющий одну, главную задачу: периодически освобождать от вредных веществ организм человека, у которого перестали работать собственные почки — больного хронической почечной недостаточностью.

Хроническая почечная недостаточность (ХПН) — тяжелое болезненное состояние, в результате которого у человека постепенно «отказывает», а потом и полностью прекращается функционирование выделительной системы, вернее, ее основного органа — почек. Другими словами, организм теряет способность очищаться естественным путем; токсины и прочие вредные вещества не удаляются, а только накапливаются в организме, что неминуемо грозит общим отравлением — когда в организме происходят необратимые изменения и спасти больного уже нельзя.

Что же доводит человека до такого состояния — плохое питание, алкоголь, наследственность, нервные стрессы? Или, наоборот, чего-то «недостает» почкам? Хроническая почечная недостаточность — в первую очередь осложнение различных заболеваний: непосредственно почечных, таких как всем известная мочекаменная болезнь, хронические нефриты, а также заболеваний общего характера — сердечно-сосудистых (хроническая гипертония, атеросклероз и другие), эндокринных, главным из которых, конечно, является сахарный диабет. А у маленьких детей причинами ХПН могут быть инфекции мочеполовой системы либо аномалии ее развития.

Существуют три стадии развития болезни: латентная (то есть протекающая скрыто), консервативно-курабельная (своего рода переходная) и терминальная. Зачастую болезнь прогрессирует именно скрыто, без каких-либо явных клинических признаков. Даже «переход» от консервативно-курабельной к последней, терминальной стадии иногда незаметен, а известные всем симптомы ХПН — рвота и тошнота, отечность, запах мочевины, а также функциональные нарушения кроветворной, сердечно-сосудистой, нервной и эндокринной систем — проявляются уже в самой поздней фазе — при уремии. Для перехода в терминальную стадию также характерно резкое уменьшение количества мочи: вместо положенных 2 л в сутки — до 1 л и менее. И это несмотря на прием мочегонных. И когда развернутые клинические признаки уремии вышли на первый план, больному требуется начать проведение заместительной почечной терапии. В противном случае может начаться процесс так называемой уремической интоксикации, влекущей необратимые изменения в организме.

У больного может развиться уремический перикардит (воспаление сердечной сумки с выпадом жидкости в полость перикарда, при этом в теле больного выслушивается специфический шум, который ни с чем нельзя спутать; врачи с горьким юмором называют его «похоронным звоном».  Наблюдается также критическая гипергидратация — когда организм перегружен жидкостью и есть опасность отека легких и кровоизлияния на коже и слизистых из-за повышенной кровоточивости. Сюда же можно отнести гиперкалиемию и метаболический ацидоз (повышение уровня калия и «закисление» крови), опасные развитием сердечно-сосудистых осложнений. В подобных случаях вопрос стоит уже о срочной, экстренной процедуре гемодиализа. В этой ситуации больным требуется гораздо больший период реабилитации, но гарантии полного восстановления работы органов и систем нет — сказываются последствия тяжелой уремической интоксикации. Вот почему так важно выявлять хроническую почечную недостаточность своевременно — ведь от этого зависит выживаемость пациентов на гемодиализе, качество их дальнейшей жизни.

Раньше многие наши больные просто не доживали до явных клинических симптомов хронической почечной недостаточности, умирая в «переходной» стадии от осложнений сопутствующих болезней. Статистики в нашей стране фактически не велось. Сейчас радикально бороться с болезнью можно только одним путем — обеспечивать всех нуждающихся незаменимой диализной терапией и тем самым спасать им жизнь.

Предметом исследования является аппарат для гемодиализа. В качестве объекта изучения взят аппарат Artis (Приложение 1)

Курсовая работа выполнена с целью закрепления знаний, полученных в процессе обучения.

Задачи курсовой работы:

• изучение истории развития аппаратов для гемодиализа;
• изучение описания аппарата, его конструкции и технических характеристик;
• изучение принципов работы аппарата;

Для написания курсовой работы использован теоретический метод исследования, такой как изучение литературы.

В связи с изученным материалом будут сделаны соответствующие выводы.

 

ГЛАВА 1 ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ АППАРАТОВ ДЛЯ ГЕМОДИАЛИЗА.

1. Общие сведения

 

Гемодиализ (от гемо- и др.-греч. διάλυσις — разложение, отделение) — метод внепочечного очищения крови при острой и хронической почечной недостаточности. Во время гемодиализа происходит удаление из организма токсических продуктов обмена веществ, нормализация нарушений водного и электролитного балансов.

Следует отличать гемодиализ (при котором очищение крови осуществляется через искусственную мембрану с применением аппарата «искусственная почка») от перитонеального диализа (при котором очищение крови производится за счёт смены специальных растворов в брюшной полости, а в качестве мембраны выступает брюшина пациента) и кишечного диализа (промывание слизистой оболочки кишечника умеренно гипертоническими растворами).

Проблема очищения крови занимала медицинскую науку ещё с античных времен. В древности считалось, что многие болезни происходят от смешения телесных жидкостей. Для их очистки применялись различные отвары и смеси растений и минералов. Данные действия были в массе своей неэффективны или даже вредны для больного. Интерес к очищению крови то вспыхивал, то угасал.

На качественно новый уровень проблема очищения крови вышла в начале XIX века, когда с развитием биохимии стали понятны многие процессы, протекающие в организме человека. Физические основы гемодиализа заложил в 1854 году шотландский ученый Томас Грэхэм, опубликовав свой труд «Осмотическая сила». В этой работе он впервые описал способ изготовления полупроницаемых мембран из специально обработанного пергамента. С помощью данного метода стало возможно осуществлять разделение коллоидных и кристаллоидных растворов. В своей работе он экспериментально доказал классические в настоящее время законы диффузии и осмоса. Процесс диффузии кристаллоидных растворов через пергаментную бумагу был назван им «диализом». В своей работе он также доказал связь размеров молекулы и скорости диффузии. Чем молекула больше, тем меньше скорость диффузии.

Спустя 50 лет Джон Джекоб Абель создал первый аппарат для удаления растворённых в крови веществ. Исследования проводились на собаках с удаленными почками. В ходе опытов была доказана возможность эффективного удаления из крови не связанных с белками азотистых соединений. Малая площадь фильтрующей мембраны у аппарата не позволяла эффективно применять его для очистки крови у людей. В качестве средства, предотвращающего свёртывание крови при прохождении через аппарат, использовался гирудин — антикоагулянт, получаемый из пиявок. В связи с низкой эффективностью препарата, серьёзную проблему представляли тромбоэмболические осложнения.

Первый гемодиализ человеку (пациенту, страдающему уремией) был проведен в Германии врачом Георгом Хаасом, в октябре 1924 года. В качестве антикоагулянта использовался очищенный гирудин, антигенные свойства которого не позволяли проводить диализ более 30—60 минут. В 1927 году впервые при гемодиализе в качестве антикоагулянта был применён гепарин. Таким образом, Хаас был первым, кто свёл вместе все составляющие, необходимые для успешного гемодиализа. Он применил эффективный и безопасный антикоагулянт, создал аппарат с мембраной большой площади, обеспечил эффективную подачу крови на фильтрующую мембрану.

Первый случай успешного выведения человека из уремической комы с помощью гемодиализа произошёл 3 сентября 1945 года. Голландский медик Виллем Кольф, внедряя в клиническую практику гемодиализ, усовершенствовал аппарат, разработанный Георгом Хаасом. Основной целью, с которой применялся гемодиализ, была борьба с уремией. В результате очистки крови с помощью гемодиализатора удалось снизить концентрацию мочевины в крови и вывести больную из комы. В результате проведённого лечения, 11 сентября 1945 года было достигнуто значительное улучшение состояния пациентки, устранена угроза жизни. Впервые на практике была однозначно доказана клиническая эффективность данного метода. В 1946 году Вильям Кольф издал первое в мире руководство по лечению больных уремией с помощью гемодиализа.

Началом эпохи хронического гемодиализа считается 1960 год, когда Белдингу Скрибнеру и Вейну Квинтону удалось решить проблему долгосрочного сосудистого доступа. 10 апреля 1960 в Чикаго было объявлено о новом устройстве. Долговременный сосудистый доступ обеспечивался путем имплантации в лучевую артерию и подкожную вену двух тонкостенных тефлоновых трубок. Наружные концы шунта соединялись изогнутой тефлоновой трубкой, которая на время проведения гемодиализа удалялась, а к шунтам подключался гемодиализатор.

 

1.2 Сущность метода

 

Во время гемодиализа происходит удаление находящихся в крови веществ путём диффузии и конвекции, которые зависят от свойств гемодиализной мембраны, а также удаление лишней воды из организма (ультрафильтрация).

Диффузия во время гемодиализа осуществляется через искусственную избирательно проницаемую мембрану, с одной стороны которой находится кровь пациента, а с другой — диализирующий раствор. В зависимости от размера пор и других характеристик мембраны из крови могут удаляться вещества с различной молекулярной массой — от натрия, калия, мочевины до белков (β2-микроглобулин). Из диализирующего раствора в кровь пациента также могут переходить электролиты (натрий, калий, кальций, хлорид и т. д.) и крупномолекулярные вещества. Поэтому диализирующий раствор содержит определенную концентрацию электролитов для поддержания их баланса в организме пациента и проходит специальную очистку, чтобы не допустить попадания бактериальных токсинов или токсичных веществ в кровоток пациента. Следует отметить, что при диффузии из крови практически не удаляются связанные с белками и гидрофобные токсические вещества.

Конвекция осуществляется через ту же гемодиализную мембрану за счёт разницы в давлении со стороны крови и диализирующего раствора. Она позволяет удалить гидрофобные токсические вещества.

Ультрафильтрация происходит за счёт трансмембрального давления (давления крови на полупроницаемую мембрану), создаваемого роликовым насосом. Современные аппараты для проведения гемодиализа оснащены электронными блоками автоматического расчёта необходимого трансмембрального давления для снятия необходимого количества жидкости.

 

1.3 Показания к применению.

 

Применяется при необходимости очищения крови от находящихся в ней вредных для организма веществ при следующих патологических состояниях:

• Острая почечная недостаточность.
• Хроническая почечная недостаточность.
• Отравления ядами и лекарствами (способными пройти через гемодиализную мембрану).
• Тяжёлые нарушения электролитного состава крови.
• Отравление спиртами
• Гипергидратация, угрожающая жизни (отёк лёгких, отёк головного мозга и т. п.), не снижаемая консервативной терапией. Чаще применяется изолированная ультрафильтрация.

 

1.4 Оборудование и материалы