Искусственные органы

Государственный медицинский  университет г.Семей

Кафедра: Нормальной физиологии и медицинской биофизики

 

СРС

Тема: Искусственные  органы

 

Выполнила: Тальмуханова Диана

ОЗ-105

Проверила: Ковалева Л.В.

 

2012г.

План

 

1. Введение

 

2. Искусственные  механические органы:

• Искусственное сердце и кардиостимулятор
• Искусственное легкое или оксигенатор
• Искусственная почка и гемодиализ

 

3. Заключение

Список используемой литературы 

Введение

 

Важным разделом трансплантологии, получающим все более  плодотворное развитие, является создание и применение искусственных органов. Созданию искусственных органов  способствуют современные достижения математики, механики, электроники, химии  полимеров и инженерного освоения различных видов энергии: эти  достижения реализуются в конкретных конструкциях, способных имитировать  функции природных прототипов. Необходимость  создания искусственных органов  обусловлена, во-первых, большими возможностями  интенсивной терапии и, во-вторых, тем, что хирургическая служба трансплантации не сможет полностью решить проблему замещения утраченных жизненно важных органов человека из-за дефицита пригодных донорских органов.

 

Искусственные органы — это устройства, предназначенные  для временной или постоянной активной замены утраченной функции  природного прототипа (правда, эта функция  еще не может быть замещена полностью, особенно если конкретный прототип, например легкое, печень, почка или поджелудочная  железа, обладает комплексом сложных  функций). С искусственным органом  не следует отождествлять функциональный протез — устройство, пассивно воспроизводящее  основную утраченную функцию природного прототипа за счет своей формы  или конструктивной особенности.

 

 

Искусственное сердце и кардиостимуляторы 

• имплантация искусственного водителя ритма (кардиостимулятора)

• имплантация искусственных клапанов сердца

• имплантация искусственных желудочков

• имплантация искусственного сердца

 

Применение искусственного водителя ритма показано при серьезных  нарушениях ритма сердца:

• Синдром слабости синусового узла (заболевание синусового узла). В этих случаях частота импульсов в синусовом узле значительно снижается и не соответствует потребностям организма.

• Блокада сердца. При этом либо не все импульсы возбуждения синусового узла достигают желудочков сердца, либо они вообще не проходят и предсердия и желудочки сокращаются независимо друг от друга. Блокада сердца может произойти в атриовентрикулярном (предсердно-желудочковом) узле или проводящих тканях.

 

 

Кардиостимулятор задает сердцу постоянный и адекватный ритм, заставляя сердечную мышцу ритмично сокращаться. Таким образом, нормализуется циркуляция крови и снабжение организма кислородом и питательными веществами.

Вся система электрокардиостимулятора состоит из двух частей:

• Импульсного генератора, который собственно и называется электрокардиостимулятор. Импульсный генератор состоит из электронной схемы и батареи, которые помещены в герметичный корпус. Электронная схема проводит исследование активности сердца и генерирует посылаемые к сердцу импульсы, контролируя их синхронизацию.

• Электрода (или двух электродов), который представляет собой специальный спиральный проводник, обладающий достаточной гибкостью, чтобы выдерживать кручение и сгибание, вызываемые движениями тела и сокращениями сердца. Электрод передает сердцу электрический импульс, вырабатываемый импульсным генератором, и несет обратно информацию об активности сердца.

Кардиостимулятор

Имплантация клапанов

При замене клапанов применяются современные  механические (искусственные клапаны  сердца) и биологические модели.

Механические  клапаны сердца - это протезы, которые  служат для замены функции естественного  клапана сердца человека. Сердце человека имеет четыре клапана: трехстворчатый, митральный, пульмональный и аортальный.

Предназначение  клапанов сердца - обеспечить беспрепятственный  ток крови через сердце по малому и большому кругу кровообращения к органам и тканям. В результате различные патологические процессы, как приобретенные, так и врожденные, могут вызывать нарушение работы клапанов (одного или нескольких), что  проявляется стенозом клапана или  его недостаточностью. Оба этих процесса могут привести к постепенному развитию сердечной недостаточности.

Типы механических клапанов сердца

Существует три типа механических клапанов сердца - шариковые, наклонный  диск и двустворчатые - в различных  модификациях

 

Первый искусственный клапан сердца был шариковый, он состоит из металлического каркаса, в котором заключен шарик из силиконового эластомера. Когда давление крови в камере сердца превышает давление снаружи камеры, шарик выталкивается против каркаса и дает течь току крови. По завершении сокращения сердечной мышцы давление в камере снижается и становится ниже, чем за клапаном, поэтому шарик движется в обратную сторону, закрывая проход крови из одной камеры сердца в другую.

 

Вскоре были созданы дисковые клапаны  сердца. Дисковый клапан состоит из одного кругового обтуратора, который регулируется металлической распоркой. Они производятся из металлического кольца, покрытого пористым политетрафторэтиленом, в котором подшиты нити для удерживания клапана на месте. Металлическое кольцо с помощью двух металлических опор, держит диск, который открывается и закрывается во время выполнения сердца своей насосной функции. Сам диск такого клапана обычно делается из чрезвычайно твердого углеродного материала (пиролитический углерод), для того, чтобы клапан мог работать без изнашивания в течение многих лет.

Двустворчатый клапан состоит из двух полукружных клапанов, которые вращаются вокруг распорки, прикрепленной к основанию клапана. Этот дизайн был предложен в 1979 году и, хотя, они помогали справиться с некоторыми проблемами, которые отмечались с некоторыми клапанами, двустворчатые клапаны подвержены наличию обратного тока крови (регургитации) и поэтому они не могут считаться идеальными. Однако, двустворчатые клапаны обеспечивают более естественный ток крови, по сравнению с шариковыми или дисковыми клапанами. Одним из преимуществ этих клапанов является то, что они хорошо переносятся пациентом. Таким пациентам требуется гораздо меньшая доза антикоагулянтов для профилактики образования тромбов.

 

Двустворчатые клапаны имеют преимущество перед другими в более эффективной  площади открытия (2.4-3.2 см2 по сравнению  с 1.5-2.1 у одностворчатых клапанов). Также, эти клапаны характеризуются  гораздо меньшей степенью образования  клапанов.

 

Механические клапаны сердца сегодня  являются наиболее надежными и заслуживающими доверия и позволяют пациенту жить нормальной жизнью. Большинство  механических клапанов служат минимум  в течение 20 - 30 лет.

Биологические клапаны

 

Биологическое клапаны - это клапаны, которые создаются из животных тканей, например, из ткани клапанов сердца свиньи, при этом они проходят предварительно некоторую химическую обработку  для того, чтобы они были пригодны для имплантации в сердце человека. Все дело в том, что свиное сердце больше других схоже с сердцем  человека, и поэтому лучше всего  подходит для использования в  замене клапанов сердца.

 

Имплантация свиных клапанов сердца - это тип ксенотрансплантации. При  этом имеется риск отторжения пересаженного  клапана. Для профилактики этого  осложнения могут применяться определенные препараты, но они не всегда эффективны.

 

В другом типе биологических клапанов применяется биологическая ткань, которая подшивается к металлическому каркасу. Ткань для таких клапанов берется из бычьего или лошадиного перикарда. Ткань перикарда очень  подходит для клапанов ввиду своих  чрезвычайных физических свойств. Этот тип биологических клапанов очень  эффективен для замены. Ткань для  таких клапанов стерилизуется, ввиду  чего они перестают быть чужеродными  для организма, и реакции отторжения не отмечается. Такие клапаны гибкие и прочные, и при этом пациенту не требуется принимать антикоагулянты.

Механический клапан

 

Биологический клапан

Искусственное сердце или искусственные желудочки применяются у больных в терминальной стадии сердечной недостаточности для спасения их жизни и поддержки кровообращения до того момента, когда найдется подходящей для пересадки сердца донорский орган. У некоторых больных с противопоказаниями для пересадки сердца (возраст, сопутствующие заболевания и т.д.) искусственное сердце может быть имплантировано как окончательный вариант.

 

В модели четырехкамерного сердца с желудочками  мешотчатого типа различают левую  и правую половины, каждая из которых  состоит из искусственного желудочка  и искусственного предсердия. Составными элементами искусственного желудочка  являются: корпус, рабочая камера, входной  и выходной клапаны. Корпус желудочка  изготавливается из силиконовой  резины методом наслоения.

 

Рабочая камера по форме аналогична корпусу. Ее изготавливали из латексной резины, а потом из силикона. Конструктивной особенностью рабочей камеры является различная толщина стенок, в которых  различают активные и пассивные  участки. Конструкция рассчитана таким  образом, что даже при полном напряжении активных участков противоположные  стенки рабочей поверхности камеры не соприкасаются между собой, чем  устраняется травма форменных элементов  крови.

 

Артериальный насос

Искусственное легкое или оксигенатор

К неимплантируемым временно действующим искусственным органам относится оксигенатор (искусственное легкое).

Искусственное легкое представляет собой систему полупроницаемых  мембран, с одной стороны которых  находится воздух, а с другой - кровь. Мембраны изготовлены из полимера, свободно пропускающего газы, но непроницаемого для жидкостей. Устройство подключается к легочному стволу и легочным венам - сосудам, по которому лишенная кислорода венозная кровь поступает  в легкие, а насыщенная кислородом артериальная - в левое предсердие сердца.

 

Искусственное легкое или оксигенатор - устройство, временно заменяющее функция легких человека. Оксигенатор вместе с насосом, перекачивающим кровь, является основным компонентом аппарата искусственного кровообращения.

 

Применяется совместно  с насосами, которые поддерживают кровообращение в организме больного во время операций на открытом сердце с помощью аппарата искусственного кровообращения, или для улучшения  кровообращения в организме больного, страдающего заболеваниями сердца или лёгких, при которых содержание кислорода в крови значительно  снижается.

 

 

Первые оксигенаторы, которые использовались в пятидесятых годах двадцатого века, были сделаны из стекла и стали, использовались многократно и работали на принципе прямого смешения крови и кислорода. Все это приводило к существенным повреждениям крови и развитию осложнений.

 

Современные оксигенаторы, подобно нормальным легким, разделяют кровь и воздух при помощи мембраны. Эти одноразовые устройства предельно надежны и обеспечивают полную безопасность пациентам

Искусственное легкое

Гемодиализ. Аппарат искусственная  почка

 

Сущность гемодиализа заключается  в том, что кровь больного поступает  в диализатор аппарата «искусственная почка», где она очищается от излишков накопившихся в организме продуктов  азотистого метаболизма, а затем  возвращается в кровяное русло организма.

 

В тех случаях, когда требуется  проводить многократный гемодиализ, больному накладывают специальный  артерио-венозный шунт или артерио-венозную фистулу, с помощью которых его, когда это необходимо, подключают к аппарату.

 

В аппарате «искусственная почка» можно  выделить следующие основные узлы: диализатор с кровопроводящими магистралями, кровяной насос, блок электронного контроля за параметрами крови и диализата, блок подготовки и слива диализата.

Для получения представления  о принципе гемодиализа, остановимся  кратко на основных узлах аппарата «искусственная почка». Одним из главных  его узлов является диализатор. Он предназначен для внепочечного очищения крови. Диализатор состоит из трех-четырех  опорных пластин и двух разделов, называемых «полости диализата» и «полости крови». Полости диализата и крови  отделены друг от друга мембранами. По полости диализата протекает  диализат, а по полости крови тонким слоем протекает кровь. Таким  образом, диализат омывает полость  крови.

 

Следующим узлом  «искусственной почки » является кровяной насос. Он служит для нагнетания крови по магистралям из артерии  в диализатор и для возвращения  ее после очищения в кровяное русло  больного через вену.

 

Очень важный узел аппарата – блок электронного контроля за параметрами крови и диализата (монитор). С его помощью обеспечивается контроль за целостью мембраны. Даже при  ее микропрорыве (микроповреждении) и попадании в диализат небольшого количества крови автоматически срабатывают электронные датчики, останавливается кровяной насос и прекращается поступление диализата. Контролируется также давление крови в системе аппарат-больной, скорость кровотока.

По диализирующей  жидкости контролируется температура, концентрация раствора, скорость движения диализата, величина отрицательного давления в диализаторе. В случае каких-либо нарушений в системе или отклонений от заданных параметров немедленно включается световой и звуковой сигнал тревоги. Тогда до устранения обнаруженного  дефекта гемодиализ прекращается. Такова принципиальная схема аппарата «искусственная почка».