Российские врачи создали портативную искусственную почку
Она облегчит жизнь пациентов
В Зеленоградском инновационно-техническом центре завершаются опытно-конструкторские работы по созданию “портативной почки”. Изобретение претендует на настоящий прорыв в медицине. Нашим учёным и инженерам удалось создать компактный и мобильный аппарат для гемодиализа.
Всевозможные колбы, трубки и приборы, по сути, имитируют человеческий организм. На нем тестируют портативную “искусственную почку”. На лабораторных животных эксперименты уже проведены и признаны успешными, передает ТВ Центр.
“Мешок – это брюшная полость. Заливается литр нашего модельного раствора в эту полость, ставится в термостат. В термостате поддерживается температура 37-38 градусов, как в человеке”, – рассказывает научный сотрудник, инженер МИЭТ Анастасия Бакланова.
Первый аппарат для гемодиализа – то есть очистки крови от токсинов – был разработан в далеком 1913-м году в США. Спустя сто лет в Зеленограде ученые создали прорывную технологию на стыке медицины, физики, химии, и программирования. В каждом направлении – не просто шаг, а скачок вперед. Жизненно необходимое устройство теперь может повсюду сопровождать человека с болезнью почек. И помещается прибор в небольшой рюкзак.
В технологическом центре – своеобразная выставка “искусственных почек”. Эти массивные аппараты для гемодиализа можно разве что перекатывать на колесах. На контрасте: новое устройство весит около 5 килограммов. Но в идеале, должно быть еще легче.
Состоящий из насосов и клапанов аппарат закачивает диализный раствор в брюшную полость пациента через катетеры. В отличие от прежних устройств жидкость с выведенными токсинами может рециркулировать: её очищает специальный модуль. Устройство управляется через приложение на смартфоне, оно контролирует температуру, давление человека, а также дает тревожный сигнал, если показатели отклоняются от нормы.
“Мы планируем упростить эту систему так, чтобы первое подключение проходило с помощью специалиста как это обычно бывает при домашнем диализе. Когда специалист объясняет пациенту последовательность действий, как он должен обрабатывать руки, чтобы не занести инфекцию. И чтобы после тренировочного курса пациент имел возможность работать с этой системой самостоятельно”, – объясняет научный сотрудник Зеленоградского инновационно-технического центра Борис Путря.
Только в Москве, по данным медиков, около 4 с половиной тысяч пациентов нуждаются в регулярном диализе. Кто-то проходит процедуру на протяжении нескольких месяцев в ожидании пересадки почки. Кто-то привязан к аппаратам десятилетиями – каждую неделю под капельницей не менее 12 часов. Специалисты убеждены, изобретение российских ученых, в первую очередь, будет востребовано молодыми работоспособными пациентами.
“Основным страхом которых являются многочасовые лежания и устрашающий вид коробок с диализирующими веществами. Наверное, тот новый пласт пациентов, которые стоят на пороге заместительной почечной терапии, – оптимальное будет внедрение в качестве заместительной почечной терапии вот этих портативных устройств”, – говорит врач-нефролог отделения “Искусственная почка” Клиники имени Е.М. Тареева Агунда Кучиева.
Опытно-конструкторские работы над портативной почкой должны завершиться уже в этом году. После этого начнутся клинические испытания. В случае их успеха, аппарат запустят в массовое производство.
Егор Киселёв, Михаил Бахтияров, Никита Филиппов. “ТВ Центр”.
Виды и принцип работы аппарата «искусственная почка», процедура гемодиализа
Острая и хроническая почечная недостаточность – серьезные патологии, при которых органы не функционируют должным образом.
Из-за нарушения работы выделительной системы возможен застой мочи. Без очищения организма путем регулярного выведения продуктов метаболизма начинается интоксикация.
Если такому пациенту своевременно не оказать квалифицированную помощь, отравление организма продуктами жизнедеятельности может привести к летальному исходу.
Для выведения токсичных веществ необходимы процедуры с использованием аппарата «искусственная почка».
Что такое искусственная почка
Для удаления токсинов из крови инженерами создан медицинский аппарат, именуемый «искусственная почка». Вес стационарного оборудования составляет более 80 кг.
Такой прибор очищает кровь от отходов жизнедеятельности. Сама процедура называется гемодиализом.
В основе аппарата «искусственная почка» (АИП) лежат биологические процессы очищения организма от токсичных веществ и их выведения, осуществляемые почками. При проведении гемодиализа объем крови пациента не меняется.
Принцип работы аппарата
По конструкции «искусственная почка» представляет собой сложное устройство с несколькими гибкими трубками и резервуарами.
Аппарат состоит из нескольких элементов:
- диализатора;
- перфузионного устройства (своеобразного насоса);
- устройства, смешивающего и подающего диализный раствор;
- монитора для контроля скорости циркуляции крови.
Перфузионное устройство подает кровь к диализатору, а после очистки возвращает ее в организм.
Основа устройства – диализатор. Это резервуар, состоящий из двух частей. Между секциями установлена мембрана для фильтрации. С одной стороны к ней подводится кровь, а с другой – раствор для диализа.
Диализирующие растворы насыщены электролитами почти в той же концентрации, что и в плазме крови. Отходы после очищения крови выводятся из камеры при помощи гибких трубок.
Физико-химические принципы функционирования искусственной почки основаны на фильтрации крови. При этом из крови удаляются вещества с низкой молекулярной массой (калий, натрий, креатинин, аммиак, хлор и т. д.).
Процесс фильтрации полностью контролируется медицинским персоналом при помощи монитора, на котором отображаются основные показатели.
В норме скорость движения крови составляет 300-450 мл/мин. Если она ниже, длительность процесса увеличивается. При большей скорости кровь хуже очищается.
Нормализовать скорость позволяет особая фистула, соединяющая вену и артерию. Она формируется во время специальной операции и позволяет подключать аппарат по мере необходимости без вреда для сосудов.
Фистула необходима в случаях частого проведения диализа.
Основные виды аппаратов «искусственная почка»
По конструкции оборудование для гемодиализа бывает трех видов:
- стационарное. Это громоздкий аппарат, устанавливаемый в клиниках;
- портативное. Уменьшенный переносной аналог стационарного аппарата, который может использоваться в домашних условиях;
- имплантируемая искусственная почка. Использование на практике такого аппарата пока не представляется возможным, так как это новейшая разработка ученых, которая на данный момент проходит необходимые тесты.
Существует несколько основных видов аппаратов для гемодиализа, отличающихся по типу фильтров:
- Дисковые. Такие конструкции состоят из 25-35 пластин, выступающих в роли каркаса. Между ними размещается по 2 листа полупроницаемой мембраны. Пластины защищают мембраны от разрыва. Между листами протекает кровь. Недостатком такого типа аппарата является небольшой объем обрабатываемой жидкости.
- Капиллярные. В таких моделях мембрана состоит из множества полых волокон. Кровь проходит внутри капилляров, которые снаружи омываются диализирующим раствором.
Мембраны по скорости фильтрации разделяются на следующие группы:
- обычные (средняя скорость);
- высокоэффективные (высокая скорость);
- высокоточные (высокая точность при средней скорости).
Каждая больница стремится приобрести наиболее современную модель аппарата. Однако из-за высокой стоимости не всем учреждениям они по карману.
Стационарный аппарат искусственная почка
Стационарный аппарат – это устройство для поддержания почек, устанавливаемое в лечебном заведении. Конструкция такого прибора состоит из:
- гемодиализатора с фильтрационной мембраной;
- системы очистки воды;
- насосной станции;
- монитора.
Для удобства пациента рядом с аппаратом устанавливается кресло-кровать.
Современные модели оборудования для гемодиализа могут работать автономно. Они контролируют состояние пациента, сами изготавливают диализирующий раствор, корректируют его состав в зависимости от показателей больного.
В этом случае автоматизирован весь цикл, включая заполнение систем и их промывку.
Процедуры гемодиализа проводятся амбулаторно или в условиях стационара.
Очищение крови требует строго контроля со стороны медперсонала. Это позволяет предупредить возможные осложнения, которые могут возникать после процедуры.
Портативная искусственная почка
Благодаря новым разработкам производителей медицинского оборудования пациенты с болезнями почек обрели возможность проводить процедуру в домашних условиях. Портативная искусственная почка небольшая по весу (от 4 до 7 кг), но эффективная.
Преимуществами такого аппарата являются:
- отсутствие необходимости обращаться в больницу;
- возможность проведения жизненно важной процедуры в комфортных условиях;
- безопасность благодаря индивидуальному использованию аппарата.
Однако наряду с преимуществами есть и недостатки: высокая стоимость портативной «искусственной почки» и необходимость предварительного обучения пользователей управлению прибором.
Имплантируемая искусственная почка
Разработки в области медицины не прекращаются. Недавно ученые из США представили новый аппарат – «искусственную почку» для имплантации. Это устройство призвано решить проблему нехватки донорских почек для пересадки.
Суть разработки состоит в проведении операции по вживлению в человеческий организм компактного устройства, которое сможет выполнять функцию почек.
Оно содержит биологические фильтры, состоящие из почечных клеток. Работать устройства будет благодаря естественному давлению крови.
Пока устройство проходит испытания в лабораторных условиях. Разработки проводятся для усовершенствования аппарата и повышения эффективности очищения крови.
Показания к проведению гемодиализа
Фильтрацию крови при помощи аппарата назначают в следующих случаях:
- острая или хроническая почечная недостаточность;
- пиелонефрит;
- острый гломерулонефрит;
- сахарный диабет;
- отек легкого либо мозга;
Однако не только болезни почек и нарушение функции выделения могут стать причиной назначения гемодиализа. Манипуляция необходима при отравлениях токсинами.
Гемодиализ может назначаться для очищения организма при передозировке наркотических веществ, алкогольной интоксикации, отравлении химическими веществами и биологическими ядами.
Противопоказания
Существует ряд противопоказаний для проведения гемодиализа:
- кровотечения различного характера;
- тяжелая форма артериальной гипертензии;
- инфекционные заболевания;
- инфаркт и ишемический инсульт;
- туберкулез в открытой форме;
- онкологические заболевания;
- заболевания центральной нервной системы;
- сахарный диабет у пациентов старше 70 лет;
- патологии, влияющие на свертываемость крови.
Также не проводят процедуру фильтрации крови лицам старше 80 лет и пациентам, у которых два или более хронических заболевания.
Однако есть исключение: когда речь идет о спасении жизни пациента, противопоказания не принимаются во внимание. Его подключают к аппарату для очищения организма от токсинов, а при возникновении побочных эффектов назначают дополнительное лечение.
Проведение гемодиализа
Процедура гемодиализа может занимать несколько часов. Повторять ее при хронической форме болезней почек необходимо не менее 2-4 раз в неделю.
Однако в период обострения заболевания очищение крови следует проводить ежедневно до полной стабилизации состояния больного. Продолжительность процесса может увеличиваться при низкой скорости движения крови либо тяжелом состоянии пациента.
Перед началом манипуляции больной должен пройти специальную подготовку. Для начала измеряется пульс и артериальное давление. Затем проводится взвешивание пациента для определения объема воды, подлежащей удалению из организма.
Так как больные с хронической почечной недостаточностью проходят процедуру гемодиализа часто, сосуды могут не справиться с нагрузкой.
Поэтому медики вшивают катетер в паховую вену либо формируют фистулу из вены и артерии. Преимуществом катетера является возможность его использования сразу после установки. Фистулу необходимо подготовить заранее.
Больной располагается в кресле, после чего в сосуд вводится игла с подсоединенной гибкой трубкой, по которой кровь будет поступать в аппарат для диализа.
При этом пациент может смотреть видео, читать и разговаривать. По окончании манипуляции из сосудов извлекаются катетеры (или трубки из катетера), и пациент может отправляться домой.
Возможные осложнения
Никто не может предугадать реакцию организма на специфическое вмешательство.
Процесс очистки может быть сопряжен с рядом побочных эффектов даже при условии применения современных аппаратов «искусственной почки»:
- анемия;
- тошнота и рвотные позывы;
- онемение конечностей;
- изменение артериального давления;
- судороги в мышцах;
- болевые ощущения в области груди либо спины.
При несоблюдении стерильности при проведении процедуры возможно присоединение инфекциями. Крайне редко наблюдаются аллергические реакции.
Кроме того, вероятно возникновение таких осложнений, как перикардит (воспаление оболочки сердца) и поражение костей. При возникновении осложнений пациенту необходимо обратиться к лечащему врачу для назначения курса лечения.
В заключение
Почечная недостаточность – тяжелое заболевание, которое значительно снижает качество жизни. Постепенное отравление организма негативно влияет на все системы и органы.
Однако процедуры гемодиализа в комплексе с другими методами лечения позволяют продлить жизнь человека. Главное – проводить их в соответствии с правилами.
Эффективность применения аппарата «искусственная почка» зависит от состояния больного и особенностей его организма.
Искусственные почки и домашние аппараты для диализа. Обзор
Ежегодно от отказа почек умирает больше людей, чем от рака молочной железы или простаты. Чтобы как-то поддержать жизнь людей, страдающих от такого заболевания, сегодня используют технологию гемодиализа. Гемодиализ — это разработанная еще в середине прошлого века медицинская методика, позволяющая очистить организм человека от токсичных веществ без задействования почек. В её основе лежат простые и известные всем со школьного курса процессы диффузии и передачи энергии поточным способом. Сегодня для удаления из кровяного русла токсичных веществ, отходов, солей и избытка жидкости при острой или хронической почечной недостаточности используют специализированные устройства – гемодиализные аппараты, в которых очистка крови происходит при пропускании ее через полупроницаемую пористую мембрану. Эта процедура, выполняемая обычно в больнице, как правило трижды в неделю по нескольку часов, очень утомительна для пациентов и работает только тогда, когда человек подключен к этому аппарату.
В 1960-х годах кардиостимулятор был размером с микроволновую печь, а аппарат для диализа – с холодильник. Сегодня кардиостимулятор по своим размерам похож на таблетку, а аппарат для диализа – все еще на холодильник. Хотя и здесь начались революционные изменения, появились более портативные системы, стали разрабатываться устройства, позволяющие проводить диализ прямо на дому у пациентов. В нашем обзоре мы вкратце расскажем об этих инновациях.
Аппараты для гемодиализа
Tablo
Американская компания Outset Medical разработала диализный аппарат, получивший название Tablo, который действует как потребительское устройство, поэтому почти любой человек, пройдя небольшой тренинг, может научиться самостоятельно проводить диализ. Благодаря автоматизации различных процессов, количество отдельных операций, которые пользователь должен осуществить, уменьшено более, чем наполовину, по сравнению с существующими профессиональными системами. Большой сенсорный дисплей имеет интуитивно понятный интерфейс, который с помощью анимации и пошаговых инструкций позволяет пользователю пройти через весь процесс диализа.
При этом нет необходимости использовать дистиллированную воду, поскольку Tablo подключается к водопроводному крану и самостоятельно фильтрует воду до нужной чистоты. Система также производит собственный диализный раствор, еще более упрощая обслуживание и применение устройства.
За счет использования автоматизации на основе сенсоров, беспроводной передачи данных и сенсорного интерфейса, устройство может работать как аппарат на самообслуживании, т.е. пациенты могут включать и контролировать свое лечение самостоятельно, не завися от медицинского персонала. Это позволяет снизить затраты в этой сфере, исторически требующей постоянного участия персонала и использования разнообразного дорогого оборудования
Устройство уже прошло все этапы тестирования и разрешено американским регулятором отрасли к применению в домашних условиях.
AWAK PD
Компания AWAK Technologies выпустила носимую систему перитонеального диализа AWAK Peritoneal Dialysis (AWAK PD), в которой используется собственная запатентованная технология сорбента.
При перитонеальном диализе проводится очистка крови, причем в качестве мембранного фильтра используется брюшина самого пациента. То есть раствор для перитонеального диализа вводят через постоянную трубку в брюшную полость, и там же происходит процесс очистки. Жидкость остается в брюшной полости в течение определенного периода времени, прежде чем она будет слита и утилизирована.
Это первое в мире подобное устройство в значительной мере изменило режим проведения перитонеального диализа. Система AWAK позволяет проводить диализ “на ходу”, преодолевая проблему долгих часов терапевтической процедуры и необходимости подключения к крупногабаритным аппаратам диализа.
Преимуществом этой системой является тот факт, что его можно использовать для детей.
AMIA
Еще одна автоматизированная система перитонеального диализа, которую разработала компания Baxter, предназначена для использования на дому у пациента и имеет облегчающее эту процедуру управление, например, голосовые инструкции, сенсорную панель для ввода команд, а также двунаправленные телемедицинские возможности для обеспечения удаленной помощи пациенту. При этом используется облачная телемедицинская платформа Sharesource, с помощью которой врач может отслеживать и управлять проведением процедуры диализа дома у пациента.
В системе применяется диализатор Baxter Revaclear, который использует трехслойную мембрану из полиэфирсульфона и предназначен для лечения хронической и острой почечной недостаточности.
Существует еще несколько аналогичных систем, которые находятся в разной стадии разработки. С ними вы, в частности, можете ознакомиться в обзоре “Цифровые и мобильные технологии в сфере урологии”.
Искусственная почка
Носимая искусственная почка
Разработанная еще в 2014 году в Медицинском центре Седарс Синай (США), носимая искусственная почка весит всего 5 кг и носится на уровне талии на поясе. Она в непрерывном режиме очищает кровь от токсинов, обеспечивая пациентов недостижимой ранее свободой от необходимости каждую неделю проводить несколько часов привязанными к гемодиализному устройству.
Носимая искусственная почка, в сущности, представляет собой разобранную традиционную диализную машину, которая переделана таким образом, чтобы ее можно было носить на ремне, надетого вокруг талии. Главное отличие заключается в том, что новая диализная машина включает в себя фильтрующую систему, которая исключает необходимость постоянно добавлять очищенную воду в устройство.
Питание всей системы осуществляется от батарей, что делает ее полностью мобильным терапевтическим устройством.
Носимая искусственная почка уже прошла испытания с участием 7 пациентов и в настоящее время модифицируется с целью прохождения сертификации регулирующих органов.
Сейчас устройство требуется еще несколько доработать, чтобы избежать возникновение пузырей двуокиси углерода, с чем столкнулись во время тестирования. Кроме того, система использует катетер, который, как известно, может быть источником инфекций, и здесь также необходимы дополнительные исследования, хотя разработчики и так используют разные методы, предотвращающие закупорку катетера и появление инфекции.
Имплантируемая искусственная почка
Имплантируемая искусственная почка – является альтернативой гемодиализу и другим внешним носимым устройствам, которые держат пациента “на привязи” или существенно снижают его мобильность. При этом, в отличие от имплантации живой почки, при установке этого устройства пациенту нет необходимости применять иммуноподавляющие лекарства, чтобы предотвратить отторжение.
Американские исследователи Калифорнийского университета из Сан-Франциско и университета Вандербильта разработали имплантат iHemo размером с кофейную чашку, который способен выполнять функции почки и стать великолепным решением для пациентов с хроническим заболеванием почек.
Имплантат состоит из двух компонентов – фильтров, которые разделяют различные субстанции в крови, и “биореактора”, который переносит их либо опять в кровь, либо в мочевой пузырь для удаления из тела. Эти устройства помещены в прочный корпус, покрытый пленкой из материала, который безопасен для использования внутри нашего тела. Имплантат соединен трубками с расположенными рядом венами и мочевым пузырем. Питание устройство получает за счет давления крови пациента и этот прибор не требует использования внешних трубок или кабелей, которые сегодня ассоциируются с носимой искусственной почкой.
Искусственная почка сначала пропускает кровь через многослойный силиконовый фильтр, который удаляет отходы, а затем через “биореактор”, сделанный из выращенных в лаборатории клеток почки. Эта система возвращает в кровь полезные соли, сахар и воду примерно так же, как это делает настоящая почка.
Очищенная кровь возвращается в систему кровообращения через вены, подключенные к имплантату, а отходы перемещаются в мочевой пузырь через соответствующую трубочку.
Первые испытания эффективности и работоспособности этой системы на людях должны начаться в ближайшее время. Планируется, что они продлятся порядка двух лет, после чего можно ждать сертификации регуляторов и вывода устройства на рынок.
Еще одна компания, Qidni Labs, создает полностью имплантируемую искусственную почку, которая использует систему нанофильтрации для имитации функции органа. Разработанный специалистами фирмы прототип уже хорошо зарекомендовал себя при имплантации в свиней.
Фильтр устройства изготавливается из ультратонких мембран кристаллического кремния, которые покрываются биосовместимым материалом, чтобы не провоцировать иммунную реакцию. Сегодня такие кремниевые мембраны могут производиться в массовом порядке с размерами пор от 5 до 20 нанометров – достаточно большими, чтобы пропускать частицы отходов, но слишком маленькими для кровяных клеток.
По утверждению разработчиков это устройство будет непрерывно фильтровать кровь пациента в течение многих лет, не требуя обслуживания и очистки, что позволит навсегда освободить пациента от аппаратов диализа.
На базе этой технологии компания также планирует выпустить носимый миниатюрный диализный аппарат, который, по видимости, появится на рынке раньше имплантируемого устройства.
В настоящее время Qidni Labs тестирует свои устройства и, если все пойдет по плану, разработчики ожидают, что эти приборы выйдут на рынок через четыре-пять лет.
Сейчас проект находится на доклинической стадии. Первые тесты планируется завершить в середине следующего года, после чего начнется процесс тестирования на людях.
Источники:
http://propochki.info/lechenie/vidy-i-printsip-raboty-apparata-iskusstvennaya-pochka-protsedura-gemodializa
http://evercare.ru/iskusstvennye-pochki-i-domashnie-apparaty-dlya-dia
http://www.vnukovo.ru/at-the-airport/passengers-with-disabilities/
Загрузка...