Зачем нам нужно очищение? Часто человек даже не подозревает, в каком плачевном состоянии находится его организм, насколько он загрязнен, зашлакован, буквально забит токсинами. С чем это связано?На каждом углу трубят о том, что Земля находится на грани экологической

Зачем нужно голодать Вот несколько факторов, негативно влияющих на наше здоровье: Окружающая среда: воздух, вода, почва, в которых содержатся промышленные яды. Избыточное питание, перегружающее органы пищеварения и другие системы организма. Неправильный рацион (вы

Зачем нужно двигаться В моей первой книге мы уже давали определение движению. Под ним я подразумеваю не бытовое движение (перемещение из точки А в точку Б, приготовление пищи, уборку и другие действия), а физические упражнения, фитнес (например, занятия гимнастикой, бег,

ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ - аппарат для полной замены на то или иное время насосной функции сердца; находится в процессе разработки.

Первая модель И. с. была создана советским ученым В. Демиховым в 1937 г. и применена в эксперименте на собаках, к-рым удалялись желудочки сердца. Она состояла из двух спаренных насосов мембранного типа, приводимых в действие электромотором, расположенным вне грудной полости. С помощью этого аппарата удавалось поддерживать кровообращение в организме собаки в течение двух с половиной часов. Однако широкие исследования по этой проблеме начались лишь в конце 50-х гг.

В 1966 г. под руководством Б. В. Петровского во Всесоюзном научно-исследовательском ин-те клинической и экспериментальной хирургии была создана первая в СССР лаборатория И. с. Проблема создания И. с. развивается по двум направлениям. Одно из них - создание И. с. с внешним приводом. Практическое значение работ в этом направлении обусловлено в первую очередь необходимостью иметь для экстренных реанимационных ситуаций готовую к использованию модель сердца, способную на непродолжительный период времени (от нескольких часов до нескольких дней) обеспечить кровоток, необходимый для жизнедеятельности организма, от момента внезапного прекращения деятельности больного сердца * до момента подбора сердечного трансплантата. Кроме того, создание И. с. с внешним приводом позволяет производить в условиях эксперимента исследование материалов для изготовления модели имплантируемого искусственного сердца, изучать режимы ее работы, а также влияние аппарата на организм в целом и на отдельные органы и системы. Второе, неизмеримо более сложное направление - создание и применение полностью имплантируемого И. с., предназначенного для многолетнего обеспечения организма адекватным кровообращением.

Модели таких аппаратов И. с. при использовании в эксперименте позволяют проводить также испытания различных материалов, систем автоматического управления. Ведется поиск специальных источников и преобразователей энергии.

С 70-х гг. советские ученые-медики в содружестве с инженерами создали более 20 моделей И. с.

Техническим и медико-биологическим требованиям в результате длительных испытаний на гидродинамических стендах отвечают две модели. Одна из них - модель «мешотчатого типа» (рис. 1) - изготовлена из фторсиликонового каучука. В основу этой модели положены топографические исследования сердца человека и требования, предъявляемые к «сердечному насосу». Эти требования предусматривают: использование материалов, способных выдерживать длительные циклические нагрузки и препятствовать тромбообразованию; создание конструкций, исключающих образование застойных зон, областей повышенных скоростей сдвига и местных напряжений; сведение до минимума площади циклически соприкасающихся поверхностей, от величины которых во многом зависит травма форменных элементов крови.

Наружная стенка камер желудочков жесткая или полужесткая, а внутренняя - мягкая и эластичная. На входе и выходе из внутреннего мешка имеются клапаны. При подаче воздуха или жидкости между стенками такого желудочка внутренний мешок сжимается и происходит выжимание из него крови»

При снижении давления между мешками происходит расправление внутреннего мешка; давление внутри него становится меньше, чем давление перед входным клапаном, клапан открывается и происходит заполнение желудочка кровью.

Современная модель И. с. имеет желудочки, обеспечивающие пульсирующий ток крови. Эта модель имеет небольшой вес, соответствует средней величине сердца человека, удобна для имплантации. Аппарат высокочувствителен к венозному притоку и обладает способностью увеличивать число пульсовых циклов до 140-150 в 1 мин., что позволяет достигать минутного объема перекачиваемой крови до 14-15 л.

Другая модель И. с. (рис. 2) имеет «диафрагменный тип» конструкции в жестком корпусе. Активные предсердия снижают давление пульсирующего тока крови в венозном русле, благодаря чему снижается гемолиз.

Систолический выброс крови в этой модели И. с. и последующее заполнение желудочков происходят в результате перемены положения диафрагмы под давлением на ее поверхность газа или жидкости от привода. Однонаправленный ток крови в искусственных желудочках обеспечивают входной и выходной клапаны.

Конструкции клапанов для И. с. чрезвычайно разнообразны. Все их можно разделить на лепестковые и вентильного типа. Лепестковые клапаны бывают одно-, двух-, трех- и даже четырех лепестковые. Клапаны вентильного типа имеют запирательные элементы в форме диска, конуса или полусферы. В некоторых моделях И. с. с внешним приводом применяются естественные (свежие или консервированные) клапаны сердца животных (телят или свиней), которые закрепляют на специальных каркасах. Поверхность жесткой конструкции корпуса используется для нанесения токопроводного слоя, который служит обкладкой конденсатора емкостного датчика объема крови; второй обкладкой конденсатора является кровь на границе раздела кровь - диафрагма.

В качестве приводов для И. с. довольно широко используются электромеханические устройства. В различных конструкциях И. с. они отличаются друг от друга; самый простой электромеханический привод состоит из электромоторов постоянного тока. Расположенные снаружи приводы соединяются с камерами исполнительных механизмов с помощью пластмассовых шлангов для подведения газа или жидкости к насосам.

Диаметр магистралей, через которые проходит газ, зависит от того, какой газ используется в системе. Напр., при применении воздуха диаметр магистрали должен быть не менее 6-7 мм. В тех случаях, когда необходимо подвести электроэнергию, используют провода, покрытые биологически инертными пластмассами.

В одной из моделей в качестве источника энергии используется радиоизотопная ампула с плутонием-238, помещенная в тепловой аккумулятор. Двигателем служит двухпоршневая тепловая машина с независимым приводом на каждый желудочек И. с. Кровяной насос является одновременно и теплообменником, и первичным датчиком для системы регулирования. Общий вес модели менее 2 кг, объем ок. 1,8 л.

Наряду с техническими вопросами по созданию И. с. большие трудности представляет проблема изыскания материалов для изготовления узлов И. с. К ним предъявляются следующие требования: высокая прочность, отсутствие «усталости», способность сохранять свои физ.-хим. свойства в организме человека, обладать биол, инертностью.

При конструировании И. с. используются нержавеющая сталь, титановые сплавы, полимерные материалы (фторопласты, полиолефины), различные соединения кремнийорганических каучуков (силиконы), полиуретаны, полиэфирсиликонуретаны, пироуглероды, материалы с тромборезистентными покрытиями на основе гидрофильных гелей, полиэлектролитных комплексов с отрицательным поверхностным зарядом и др. Конструкции из полимерных материалов даже при длительной работе позволяют уменьшить опасность тромбоза. Однако, несмотря на это, проблема профилактики тромбоза, который наблюдается как в полостях сердца, так и в соединительных магистралях и внутриорганных кровеносных сосудах, остается актуальной. В связи с этим проводятся исследования патогенетических механизмов тромбообразования в условиях контакта крови с большой площадью полимерной поверхности, обширной операционной травмы, обусловленной кардиэктомией, особенностями искусственного кровообращения и травмой форменных элементов крови. При этом отмечается значительный выброс в кровь тканевого и кровяного тромбопластина, который создает гиперкоагуляционный фон и способствует активизации тромбообразующих свойств крови.

Кроме того, большую роль в процессах, происходящих на границе кровь - полимер, играют электрокинетические явления. Они связаны с тем, что форменные элементы и белки крови заряжены отрицательно. Неизмененная внутренняя оболочка сердца и сосудов также несет отрицательный заряд. Отталкивание элементов крови от одноименно заряженной сосудистой стенки - важ ный фактор, препятствующий тромбообразованию. Наличие положительного или нулевого потенциала на поверхности полимерного материала, по-видимому, одна из причин, предрасполагающих к тромбообразованию.

Лаймен (D. Lyman, 1972), Адати (М. Adachi, 1973) отметили особенность синтетических материалов типа велюр с нерассеченной петлей или с очень короткими ворсинками при использовании их в качестве пластического материала в хирургии сердца - способность задерживать форменные элементы крови. При пропитывании кровью такой поверхности в петлях велюра или между ворсинками оседают форменные элементы и белки крови и через 40-45 дней формируется очень гладкая и тонкая биол, выстилка, по микроскопическому строению чрезвычайно похожая на эндотелий. Длительность срока образования защитной выстилки на поверхности синтетических материалов значительно ограничивает возможности использования такого способа профилактики тромбообразования в И. с., т. к. за это время не исключается возможность образования тромбов на поверхности используемых полимерных материалов.

Важное место в разработке И. с. занимают гидродинамические исследования. Главная их цель - совершенствование геометрии полостей, исключение застойных зон, вихревых турбулентных течений, потоков с большими градиентами скоростей.

Не менее сложная задача - создание автоматического управления работой И. с., обеспечивающего кровоток в соответствии с потребностями организма. Известно, что сердце человека и животных меняет свою динамику в очень широком диапазоне. Так, у человека в состоянии покоя она равна 5,5-6,5 л в 1 мин. и при значительной физ. нагрузке возрастает в несколько раз.

В модели И. с. «диафрагменного типа» система управления основана на информации от емкостного датчика объема предсердия. Разрабатывается система управления, в к-рой в качестве датчика информации используется остающаяся часть живого сердца -его предсердия и синусовый узел, служащие мультипараметрическим датчиком в системе управления. Для формирования частоты сокращений желудочков используют Р-волновый электрический кардиостимулятор и преобразователь длительности систолы.

Имплантация И. с. не получила клин, применения. Готовые модели И. с., отдельные его узлы (напр., клапаны и приводы), прежде чем их начинают изучать в эксперименте на животных, исследуются на различных стендах (рис. 3). Эти стенды - гидравлическая модель сердечно-сосудистой системы, конечно, со множеством допущений и упрощений. Жидкость, к-рая циркулирует на стенде, по своей вязкости приближается к вязкости крови. Как правило, в контур стендовых установок включают расходомеры и ряд других устройств, напр, камеру для измерения величины обратного тока жидкости через входной и выходной клапаны при различных режимах работы И. с. Датчики давления, вводимые в различные отделы И. с., позволяют определять колебания давления внутри его, перепады давления на клапанах и ряд других параметров. На специальных стендах изучают также турбулентность потоков жидкости, проходящих через И. с. и его клапаны, степень разрушения крови и т. д.

Испытанные на стендах модели И. с. имплантируются животным (собакам, свиньям, овцам, но чаще телятам весом 70-110 кг). Выбор, напр., телят обусловлен тем, что форменные элементы их крови по своим физ. свойствам наиболее близки к человеческим. Кроме того, размеры сердца теленка указанного веса приблизительно равны габаритам сердца взрослого человека.

Операция имплантации И. с. в эксперименте выполняется под эндотрахеальным наркозом в условиях искусственного кровообращения (см.) или под гипотермией (см. Гипотермия искусственная).

После выключения сердца животного из кровообращения его удаляют, оставляя правое и левое предсердия. Аорта и легочный ствол пересекаются на уровне полулун ных клапанов. Затем производят имплантацию И. с. с помощью канюль или сосудистых швов, соединяющих соответствующие камеры. При использовании канюль предсердия, аорта и легочная артерия И. с. соединяются с предсердиями и крупными сосудами животного. Более совершенной является методика имплантации И. с. с помощью сосудистых швов. Техника этой операции принципиально не отличается от общепринятой техники ортотопической пересадки сердца (см.). После соединения И. с. с организмом воздух из всех полостей его вытесняется физиол, р-ром; только после удаления даже мельчайших пузырьков воздуха Й. с. можно включать. Как только работа И. с. стабилизировалась, грудную клетку зашивают.

Продолжительность жизни экспериментальных животных с И. с. составляет в среднем 3-5 дней. В отдельных экспериментах она приближается к 1 мес.

При работе И. с. развиваются различные изменения в легких, печени, почках и др. органах. Эти изменения могут быть как функциональными, так и морфологическими.

Библиография: Проблемы искусственного сердца и вспомогательного кровообращения, под ред. Б. В. Петровского и В. И. Шумакова, М., 1970; Шумаков В. И. и др. Модель искусственного сердца для интраперикардиальной имплантации, Мед. техника, №5, с. 5, 1970, библиогр.; A k u t s u T. Artificial heart, Total replacement and partial-support, Amsterdam, 1975; Kennedy J. H. a. o. Progress toward an orthotopic cardiac prosthesis, Biomater, med. Devices artif. Org., v. 1, p. 3, 1973; Lyman D. J., Hill D. W. a. S t i r k R. K. The interaction of tissue cells with polymer surfaces, Trans. Amer. Soc. artif. intern. Org., v. 18, p. 19, 1972, bibliogr.

В. И. Шумаков.

Искусственное сердце

Артериальный насос, выполняющий функцию сердца

Артериальный насос в Лондонском научном музее

Искусственное сердце - представляет собой технологическое устройство, предназначенное для поддержания достаточных для жизнедеятельности параметров гемодинамики.

В настоящее время под искусственным сердцем понимается две группы технических устройств.

• К первой относятся гемооксигенаторы, также их называют аппараты искусственного кровообращения . Они состоят из артериального насоса, перекачивающего кровь, и блока оксигенатора, который насыщает кровь кислородом. Данное оборудование активно используется в кардиохирургии, при проведении операций на сердце.
• Ко второй относятся кардиопротезы, то есть технические устройства, имплантируемые в организм человека, призванные заменить сердечную мышцу и повысить качество жизни больного. Следует отметить, что в настоящее время данные устройства являются лишь экспериментальными и проходят клинические испытания. Пионером в разработке этого устройства являлся советский ученый Демихов .

В 2009 году еще не было создано эффективного имплантируемого человеку протеза всего сердца. Ряд ведущих кардиохирургических клиник проводит успешные частичные замены органических компонентов на искусственные. Например, производится замена клапанов, крупных сосудов, предсердий , желудочков . Также следует отметить, что вполне успешно производится пересадка донорского сердца.

По состоянию на 2010 год существуют прототипы эффективных имплантируемых искусственно человеку протезов всего сердца. В центре имени Бакулева 26 марта 2010 года была произведена операция по полной замене сердца человека на искусственный аналог кардиохирургом Лео Бокерия , совместно с его американским коллегой. Данный аппарат обеспечивает адекватное кровоснабжение органов и тканей пациента, главным его недостатком является наличие аккумулятора массой 10 кг, нуждающимся в перезарядке каждые 12 часов. В настоящее время данные протезы рассматриваются как временная мера позволяющая пациенту с тяжелой сердечной патологией дожить до момента пересадки сердца.

Помимо кардиохирургического, существует и медико-психологический аспект проблемы искусственного сердца. Так, у четверти пациентов после операции протезирования клапанного аппарата сердца в послеоперационный период формируется специфический психопатологический симптомокомплекс, получивший наименование Кардиопротезный психопатологический синдром , описанный в 1978 г. Не исключено, что с подобной проблемой придется столкнуться при проведении более масштабных операций по имплантации искусственного сердца.

Примечания

Ссылки

• Впервые в мире постоянное искусственное сердце имплантировано в ватиканской больнице пациенту детского возраста

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Искусственная биоэнергетическая система
• Искусственные люди Марса

Смотреть что такое "Искусственное сердце" в других словарях:

ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ - ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ, устройство, используемое в хирургии, которое принимает на себя функции сердца и легких. Применяется при открытых операциях на сердце, когда собственное кровообращение пациента временно прервано. Состоит из насоса,… … Научно-технический энциклопедический словарь

искусственное сердце - Аппарат для интракорпорального искусственного кровообращения. [ГОСТ 23498 79] Тематики аппаратура искусственного кровообращения … Справочник технического переводчика

искусственное сердце - dirbtinė širdis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. artificial cardiac system vok. künstliches Blutkreislaufgerät, n; künstliches Herz Lungen System, n rus. аппарат искусственного кровообращения, m; искусственное сердце, n pranc. cœur … Automatikos terminų žodynas

"ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ - ЛЁГКИЕ" - АППАРАТ, аппарат искусственного кровообращения (АИК), обеспечивает оптим. уровень кровообращения и обменных процессов в организме больного или в изолир. органе донора; предназначен для врем, выполнения ф ций сердца и лёгких. АИК включает: аппарат … Большой энциклопедический политехнический словарь

Искусственное сердце - лёгкие аппарат - («Искусственное сердце лёгкие» аппарат,) то же, что Искусственного кровообращения аппарат … Большая советская энциклопедия

Искусственным сердцем называют механическое устройство, частично или полностью имплантируемое. Когда сердце пациента не способно обеспечивать организм достаточным количеством крови, вживляют прибор, временно или постоянно заменяющий насосную функцию.

Элементы искусственного сердца

В имплантации прибора нуждаются пациенты с тяжелыми сердечными патологиями. Это может быть

• ишемическая болезнь сердца после тяжелого инфаркта миокарда;
• некоторые формы дилатационной кардиомиопатии и другие заболевания.

Часто искусственное сердце вживляют больным, ожидающим пересадки органа. Сразу найти донора практически невозможно, а прибор будет временно выполнять функции сердечного насоса. Не редки случаи, когда после открытой операции на сердце, не представляется возможным отключить пациента от аппарата. Тогда подключают искусственное сердце.

Наиболее совершенным с точки зрения технического исполнения можно назвать искусственное сердце на пневмоприводе. Его конструкционные элементы:

1. Имплантируемое насосное устройство.

Рабочая часть механизма, изготовленная из медицинских биополимеров. Состоит из двух искусственных желудочков. Каждый из них имеет кровяную и воздушную камеру.

2. Манжеты с искусственными клапанами.

Они необходимы для присоединения искусственных камер к предсердиям, аорте и легочному стволу.

3. Воздуховод.

Длинная трубка (полтора-два метра), связывающая воздушные камеры желудочков с компрессорами, находящимися за пределами тела пациента.

Строение искусственного сердца представлено на рисунке:

1 – аорта; 2 – артерия; 3 – кровяной микрофильтр; 4 – артериальный насос; 5 – оксигенатор (насыщает кровь кислородом); 6 – вена; 7 и 8 – нижняя и верхняя полые вены.

Как работает искусственное сердце?

1. В воздушные камеры желудочков подается воздух.

2. Через гибкую мембрану он поступает в кровяную камеру и толкает кровь в магистральный сосуд.

3. В воздушной камере образуется вакуум, в результате чего мембрана втягивается внутрь.

4. В кровяную камеру из предсердия поступает кровь.

Весь процесс регулируется приводом искусственного сердца. Прибор в состоянии поддерживать жизнь пациента в течение нескольких недель. Правда, имеются данные о более длительном использовании, когда продолжительность жизни человека после трансплантации искусственного сердца превышала шестьсот дней.

Постоянно разрабатываются новые устройства. Задача разработчиков – сделать искусственное сердце полностью имплантируемым, а также способным перекачивать кровь более длительное время. Ведь есть пациенты, имеющие противопоказания к пересадке сердца.

Возможности современной медицинской науки

Термином «искусственное сердце» называют протезы желудочков, предсердий или сердечных клапанов. Искусственный заменитель всего сердца в настоящее время не используется массово. Чаще всего пациенту вживляют протезы желудочков. Делают это в терминальной стадии сердечной недостаточности.

Но наука не стоит на месте. Прототипы всего сердца уже существуют. Первая известная операция по имплантации органа была проведена в 2010 году. Исполнитель – кардиохирург Лео Бокерия. Искусственное сердце работало на тяжелом аккумуляторе, два раза в сутки нуждающемся в подзарядке. Не очень удобно для человека. Поэтому такой протез считается временной мерой.

Полностью заменить сердце удалось израильским врачам. Операция по пересадке происходила в медицинском центре имени Рабина в 2012 году. Средства массовой информации сообщали, что прибор сделан компанией Syncardia, устойчив к засорам кровяными сгустками и перекачивает почти девять литров крови в минуту.