Министерство Образования и Науки Российской Федерации

Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования

Санкт-Петербургский Государственный Университет Аэрокосмического Приборостроения

Пояснительная записка к курсовой работе

на тему: Гемодиализ в условиях стационара

по дисциплине: Биотехнические системы

Санкт-Петербург

2010

Введение

Гемодиализ - это удаление продуктов жизнедеятельности или ядовитых веществ из крови с помощью диализа. Гемодиализ обычно выполняется больным, у которых резко нарушена функция почек; он осуществляется с помощью аппарата "искусственная почка" и диализатора. Забираемая из артерии больного кровь пропускается через диализатор и находится с одной стороны от полупроницаемой мембраны, в то время как раствор, по своему электролитному составу аналогичный циркулирующей крови, накапливается с другой стороны от нее. Вода и содержащиеся в крови ненужные продукты жизнедеятельности организма фильтруются через эту мембрану, поры которой являются слишком маленькими и не позволяют клеткам крови и протеинам проходить через нее. Очищенная кровь затем возвращается в организм больного через вену.

Гемодиализ является одним из важных достижений нефрологии, благодаря которому проблема успешной терапии хронической почечной недостаточности (ХПН) стала рассматриваться не только в теоретическом, но и в практическом аспекте. Преимущество этого вида лечения ХПН столь очевидно, что, несмотря на нерешенность многих теоретических вопросов, он активно внедряется в широкую клиническую практику. Число диализных центров в Европе с 1966 по 1973 год увеличилось со 100 до 508, а количество больных, леченных диализом, достигло 18 750 (Franz, 1973). Хронический гемодиализ занимает большое место в плане подготовки больного к трансплантации почек. Решить практический вопрос успешной пересадки почки -- значит решить в первую очередь вопрос адекватного хронического гемодиализа. В этой связи к хроническому гемодиализу предъявляются особые требования, коренным образом отличающие его от острого. Стало очевидным, что из опыта лечения острой почечной недостаточности с помощью аппарата «искусственная почка» в хронический гемодиализ можно безоговорочно перенести только саму идею экстракорпорального очищения, другие же достижения следует использовать весьма осторожно и с оговорками. Особые требования предъявляются к решению задач-показаний и противопоказаний к хроническому диализу, к аппаратуре, способу подключения больного к аппарату, организации работы обслуживающего персонала, тактике лечения больного. Аппаратура должна быть стандартной, долговечной, безопасной, надежной и простой в обращении. Аппаратуру следует рассчитывать на многократное и безотказное использование, что значительно снижает стоимость ее эксплуатации. При этом важно предусмотреть простую и быструю взаимозаменяемость узлов и систем, которые по техническим условиям использования недолговечны. К таким системам в первую очередь относится система по крови. В аппарате «искусственная почка» она должна быть наиболее простой и надежной, рассчитанной на одноразовое применение. Площадь кровопроводящей системы, подлежащей повторному использованию, в идеале, должна быть сведена к минимуму. Простота и надежность сборки и стерилизации аппаратуры делают ее пригодной для многократных использований, доступной широкому кругу потребителей. Безопасность аппаратуры для больного достигается наличием систем программирования контроля диализа и детекторов аварийной ситуации, позволяющих при необходимости автоматически прекратить дальнейший диализ. Это дает возможность резко снизить непродуктивные затраты рабочего времени обслуживающего персонала, в 3--4 раза повысить производительность труда, снять элемент чрезмерной эмоциональной нагрузки с медицинского персонала в период подготовки к диализу и в ходе его ведения, подготовить больного к переводу на самодиализ в условиях стационара или на дому.

1. Аппарат «Искусственная почка»

В 1913 американский учёный Джон Абель создал аппарат для гемодиализа, который явился прообразом искусственной почки. В 1944 голландский учёный Вильям Колф впервые успешно применил на практике искусственную почку. Первым успешно оперированным пациентом была 67-летняя женщина, находившаяся в уремии.

В 2010 году в США был разработан имплантируемый в организм больного гемодиализный аппарат. Аппарат разработанный в Калифорнийском университете в Сан-Франциско имеет размеры в целом соответствующие размеру человеческой почки. Имплантат, помимо традиционной системы микрофильтров, содержит биореактор с культурой клеток почечных канальцев способных выполнять метаболические функции почки. Прибор не требует энергообеспечения и работает за счет давления крови пациента. Данный биореактор имитирует принцип работы почки за счет того что культура клеток почечных канальцев находится на полимерном носителе и обеспечивает обратную реабсорбцию воды и полезных веществ, так же как это происходит в норме. Что позволяет значительно повысить эффективность диализа и да же полностью отказаться от необходимости трансплантации донорской почки.

Число больных, получающих лечение на аппаратах «искусственная почка», постоянно увеличивается. Так в 1976 году оно уже превышало 40 000, в 1984 году составляло более 100 000, в настоящее время это число приближается к 500 000. Гемодиализ доказал свое право на существование как эффективный метод лечения больных с терминальной стадией ХПН. Методика гемодиализа непрерывно совершенствуется, непрерывно совершенствуются аппараты «искусственная почка» Это связано с внедрением таких принципиальных новшеств, как переход от рециркулярного тока диализирующей жидкости к однократному, применение концентрата для приготовления диализирующей жидкости, использование ацетата вместо бикарбоната натрия для регуляции рН раствора, создание специальных устройств для бикарбонатного диализа, создание различных моделей одноразовых диализаторов, в частности диализатора из полых волокон, так называемого каппилярного диализатора.

Большую роль в повышении надежности аппаратов «искусственная почка» при проведении гемодиализа сыграл перевод элементной базы аппарата на микропроцессоры. Это позволило не только повысить точность проведения гемодиализа и получить более высокие результаты лечения, но и повысить систему контроля безопасности пациента. Применение микропроцессоров позволило упростить калибровку аппаратов «искусственная почка», внедрить процедуру самотестирования аппарата перед диализом, а также упростило диагностику определения неисправностей на основе применения системы кодов ошибок.

Значительному усовершенствованию подверглись не только аппараты «искусственная почка», но и методика его клинического применения. Одним из существенных усовершенствований была разработка метода гемофильтрации и гемодиафильтрации.

2. Конструкция современных аппаратов «искусственная почка»

Конструктивно аппараты «искусственная почка» состоят из двух основных блоков -блока гидравлики и блока процессора. Блок гидравлики выполняет следующие задачи:

Приготовляет диализирующую жидкость из концентрата и поступающей очищенной воды путем смешивания одной части концентрата и 34 частей воды.

Производит деаэрацию приготовленной диализирующей жидкости для исключения попадания мельчайших пузырьков воздуха в диализатор.

Нагревает диализирующую жидкость до необходимой температуры. Обычно эта температура близка к температуре человеческого тела и устанавливается в пределах от 35.0 до 41.0 градусов Цельсия.

Осуществляет подачу диализирующей жидкости в диализатор со скоростью в пределах от 300 до 1000 мл в минуту. Стандартной является скорость 500 мл в минуту.

Проводит ультрафильтрацию, т.е. вытеснение из крови низкомолекулярных соединений (вода, мочевина) за счет создания разницы давления в диализаторе между поступающей с одной стороны диализатора крови и протекающей с другой стороны диализирующей жидкости. Такое давление называется трансмембральным и в дальнейшем обозначается -ТМР.

Осуществляет забор из диализатора диализирующей жидкости вместе с ультрафильтратом.

В необходимых случаях обеспечивает обход диализирующей жидкости мимо диализатора, так называемая система BYPASS.

Проводит внутреннюю дезинфекцию аппарата до и после гемодиализа.

В составе блока гидравлики имеются датчики проводимости и температуры, датчик ТМР, детектор утечки крови из диализатора, а также специфические датчики для каждой конкретной модели аппарата «искусственная почка», осуществляющие мониторинг работы системы гидравлики и входящих в нее насосов и помп.

В настоящее время существует 2 основных вида аппаратов «искусственная почка». К первому виду относятся аппараты с прямоточным прохождением диализирующей жидкости через диализатор. В аппаратах данной группы поток диализирующей жидкости осуществляется двумя насосами, один из которых стоит перед диализатором, а второй после диализатора. За счет подачи на насосы регулирующих напряжений поддерживается постоянный поток диализирующей жидкости, а также формируется отрицательное давление в диализаторе. Данное давление напрямую связано с величиной трансмембрального давления (ТМР), а поэтому ТМР является контролируемой величиной. В свою очередь ТМР влияет на объем ультрафильтрации, Таким образом, осуществляется контроль над объемом выводимой из крови пациента жидкости. Данный принцип построения гидравлики аппаратов «искусственная почка» существует довольно давно. Основное достоинство этого технического решения простота конструкции, главный недостаток- наличие неконтролируемой ультрафильтрации. Суть проблемы заключается в том, что для обеспечения безопасности проведения диализа при нулевой ультрафильтрации (часто применяется у детей и при некоторых видах острых отравлений у взрослых) необходимо обеспечить отрицательное давление ТМР. Однако при этом любой диализатор будет пропускать определенное количество ультрафильтрата, которое будет неучтенным. С другой стороны создать нулевое давление ТМР в диализаторе недопустимо, так как при этом будет наблюдаться процесс обратной фильтрации от диализирующей жидкости к крови. При этом проведение гемодиализа будет считаться небезопасным для пациента.

Несмотря на указанные выше недостатки, аппараты с прямоточным прохождением диализирующей жидкости через диализатор широко используются в медицинской практике. Яркими представителями таких аппаратов в нашей стране являются аппараты шведской фирмы GAMBRO, среди которых аппарат АК-10 выпуска начала 80-х годов (до сих пор эксплуатируется в некоторых отделениях гемодиализа РБ) и аппараты более поздних разработок фирмы - АК-90, АК-95, АК-100, АК-200.

Вторую группу аппаратов «искусственная почка» представляют аппараты с закрытым контуром диализирующей жидкости, в котором поток через диализатор формируется с помощью так называемого эквалайзера. Принцип действия эквалайзера будет рассматриваться далее; отметим же сейчас все преимущества, которые дает данное техническое решение. Благодаря тому, что поток диализирующей жидкости через диализатор проходит по замкнутому контуру, появляется возможность проводить гемодиализ с нулевой ультрафильтрацией при любых значениях ТМР при соблюдении условий безопасности пациента. Это связано с тем, что обратная фильтрация из замкнутого объема невозможна. С другой стороны, при необходимости проведения ультрафильтрации есть возможность откачивать из замкнутого объема необходимый объем жидкости с помощью обычной помпы. Объем одного качка помпы может быть откалиброван и обычно составляет 1 миллилитр. Таким образом, в отличие от аппаратов первой группы, где ТМР является основным фактором, по которому рассчитывается ультрафильтрация, в аппаратах второй группы (с замкнутым контуром) объем ультрафильтрации формируется напрямую по количеству качков помпы ультрафильтрации. Такой контроль за объемом ультрафильтрации называется волюметрическим обеспечивает более точные параметры проведения гемодиализа.

Аппараты «искусственная почка», построенные по принципу замкнутого контура в настоящее время получили наибольшее распространение и выпускаются ведущими фирмами-производителями гемодиализного оборудования. В нашей республике широко представлены аппараты «искусственная почка» немецкой фирмы Fresenius. В конце 80-х годов фирма выпускала аппараты Fresenius-2008, на смену им пришли аппараты Fresenius-4008, которые зарекомендовали себя с наилучшей стороны. Большое распространение нашли у нас в стране аппараты «искусственная почка» Althin System 1000 фирмы Baxter. Представлен также и ряд аппаратов других фирм.

Если по конструкции гидравлической части аппараты «искусственная почка» принципиально отличаются, то блок процессора у всех аппаратов сходен и выполняет следующие задачи:

1. Обеспечивает работу аппарата «искусственная почка» в режимах подготовки к диализу, проведение различных вариантов гемодиализа и режим дезинфекции аппарата после диализа.

2. Контроль артериального, венозного и трансмембрального (ТМР) давления.

3. Контроль электропроводности диализирующей жидкости.

4. Контроль подогрева и поддержания постоянной температуры диализирующей жидкости.

5. Контроль приготовления диализирующей жидкости.

6. Расчет программы диализа по введенным параметрам времени и объема ультрафильтрации и контроль над поддержанием расчетных параметров во время диализа.

7. Контроль деаэрации жидкости в системе гидравлики.

8. Контроль детектора утечки крови из диализатора.

9. Контроль детектора попадания воздуха в кровь в экстракорпоральном контуре.

10. Обеспечивает циркуляцию крови по экстракорпоральному контуру через диализатор.

11. Обеспечивает введение гепарина в кровь во время проведения гемодиализа.

12. Обеспечивает ввод необходимых данных диализа и возможность корректировки данных в процессе диализа.

13. Мониторинг всех контролируемых параметров с выводом основных данных на экран.

14. Электронная, световая и звуковая система тревоги включается при выходе какого-либо из контролируемых параметров за установленные пределы либо при неисправностях аппарата и в ряде случаев автоматически прекращает диализ.

Основным требованием, предъявляемым к блоку процессора аппарата «искусственная почка», является обеспечение безопасности пациента во время проведения гемодиализа. Во всех современных аппаратах «искусственная почка» это требование обеспечивается применением венозного клапана, перекрывающее кровоток через экстракорпоральную систему в следующих случаях: - при утечке крови из диализатора, - при возможности попадания воздуха в кровь пациента, - выход за установленные пределы значений венозного, артериального давления и ТМР, при наличии технических неисправностей аппарата.

Кроме этого, процессор прекращает подачу диализирующей жидкости в диализатор при выходе за установленные пределы величины электропроводности и температуры диализирующей жидкости, а также останавливает ультрафильтрацию при включении венозного клапана и при окончании времени гемодиализа.

К одним из средств, повышающих надежность проведения гемодиализа, относится наличие в современных аппаратах «искусственная почка» аккумуляторного блока. Он позволяет вернуть кровь пациенту при аварийном отключении электричества и таким образом избежать потери крови, а также позволяет запомнить аппарату все настройки и вернуться к продолжению гемодиализа после устранения аварии.

Необходимым компонентом аппарата «искусственная почка» является электронная система взвешивания, без которой невозможно проводить точный контроль изменений массы тела пациента во время гемодиализа.

Одной из главных характеристик аппарата «искусственная почка» является точность поддержания таких параметров, как проводимость и температура диализирующей жидкости, скорость потока жидкости через диализатор, скорость кровотока, объем ультрафильтрации. Современные аппараты «искусственная почка» позволяют поддерживать температуру диализирующей жидкости в пределах 0,1 градуса, остальные параметры с точностью 1%.

Конструкция аппарата «искусственная почка» постоянно совершенствуется. Причиной этому служит все возрастающие требования к качеству проведения гемодиализа и повышению надежности системы безопасности пациента. С другой стороны постоянно совершенствуется элементная база блока процессора аппарата «искусственная почка». В начале 80-х годов в блоке процессора применяли микросхемы малой степени интеграции на КМОП-структуре. Логика работы аппарата была жестко запрограммирована, точность поддержания параметров была невысокой, а само количество контролируемых параметров было ограничено. Надежность работы таких аппаратов была относительно невысокой, кроме этого существовала проблема с диагностикой неисправностей аппаратной части.

Современные аппараты «искусственная почка» собраны на базе микропроцессоров и лишены вышеперечисленных недостатков. Для аппаратов, выпускаемых в настоящее время, обязательными являются наличие режима самотестирования перед диализом. Аппарат тестирует все свои системы и блоки и выдает код ошибки при наличии неисправности. Система кодов ошибок позволяет быстро провести диагностику неисправности и устранить ее оперативно.

Калибровка современных аппаратов «искусственная почка» выполняется автоматически в калибровочном режиме. Вход в калибровочный режим возможен только при введении сервисного кода и исключает возможность доступа посторонних лиц. [Калибровка возможна при наличии специальных калибровочных приборов, -таких как кондуктометр, электронные весы с большой точностью. Таким образом, достигается точность и надежность работы аппарата «искусственная почка».

Конструктивно аппараты «искусственная почка» выполнены по блочно-модульному принципу. Для примера рассмотрим конструктивное исполнение аппарата Fresenius-4008. Аппарат Fresenius-4008 состоит из двух основных блоков - блока гидравлики и блока процессора блок гидравлики включает в себя все насосы, помпы, клапаны и другие гидравлические элементы, а также датчики температуры, проводимости, датчик ТМР, датчики положения заборников концентрата. Подача управляющих напряжений и сигналы датчиков передаются по кабелям через разъемные соединения. Конструкция гидравлического блока предусматривает выдвигание блока из корпуса аппарата по направляющим для обеспечения свободного доступа к элементам гидравлики. Каждый элемент гидравлики имеет свой разъем, что позволяет отключить его для диагностики. На блоке гидравлики имеется 4 порта для подключения измерителя давления с целью регулировки или определения неисправности блока.

Блок процессора аппарата Fresenius-4008 также выдвигается из корпуса аппарата по направляющим. Конструктивно блок представляет собой плату с разъемами, на которых установлены модули процессора. Каждый модуль имеет свое функциональное назначение и может быть заменен на аналогичный в процессе ремонта. Кроме того, на плате модуля такие элементы, как микропроцессоры, микросхемы оперативной памяти и ППЗУ, установлены на колодках, что обеспечивает высокую ремонтопригодность и позволяет оперативно ввести новое программное обеспечение. На задней панели блока процессора имеется разъем для подключения компьютера. Это предоставляет возможность проводить диагностику неисправностей самого блока процессора, когда режим самотестирования аппарата невозможен. Кроме того, это дает возможность быстро ввести новое программное обеспечение без замены ППЗУ на блоке процессора.

Передняя панель аппарата Fresenius-4008 содержит кнопки для ввода информации в аппарат, управление его режимами, шкалы для отображения основных контролируемых параметров и дисплей для вывода информации о диализе, предупреждающих сигналах и режимах лечения. На шкале имеются трехцветные указатели о режимах работы аппарата. Зеленый цвет указателя показывает нормальное функционирование, желтый указывает на предупреждение о выходе соответствующего параметра за установленные пределы, красный цвет указывает на сработавшую систему безопасности пациента. Все это в совокупности с применением звуковой сигнализации позволяет облегчить контроль проведения гемодиализа и функционированием аппарата «искусственная почка».

В аппарате имеется отдельный блок питания, система вентиляции блока процессора и аккумуляторный блок. Имеются конструктивно выполненные отдельные блоки:

блок перильстатического насоса, обеспечивающего подачу крови от больного к диализатору с регулируемой скоростью и датчиком измерения артериального давления;

блок гепаринового насоса, обеспечивающего непрерывную подачу гепарина в кровь для предотвращения ее свертываемости во время диализа,

блок венозного клапана с датчиком венозного давления.

3. Способы подключения больного к аппарату

В связи с тем, что больному с ХПН для поддержания жизни в течение длительного времени необходимо производить 3 сеанса гемодиализа в неделю, к способу подключения больного к аппарату предъявляются следующие основные требования: 1) для эффективного гемодиализа объемная скорость кровотока через аппарат должна составлять 200--250 мл/мин; 2) доступ к кровотоку должен быть технически легким, достаточно частым и не вызывать у больного отрицательных эмоций; 3) между диализами не должно нарушаться нормальное кровообращение как во всем организме, так и в месте подключения. К сожалению, ни один из существующих способов подключения не удовлетворяет указанным требованиям. Вено - венозный способ подключения по методу для лечения ХПН может быть рекомендован лишь в экстренных случаях, когда задержка с проведением гемодиализа угрожает жизни больного. Способ требует врачебного исполнения, достаточно травматичный, а количество возможных подключений ограничено. Артерио-венозные способы подключения сводятся к образованию постоянно функционирующего анастомоза периферических Сосудов. Анастомоз, образованный с помощью канюль, введенных в артерию и вену, и соединительной трубки, выведенной на поверхность кожи, принято называть шунтом. Артериально- венозный анастомоз после подкожного сшивания артерии с веной называют фистулой. В 1962 году впервые доложили об успешном применении артерии неполного шунта, состоящего из тефлоновых канюль и силастиковой соединительной трубки. С той поры этот тип шунта, получивший название Квинтон -- Скрибнеровского или Скрибнеровского, стал основным способом подключения больного к аппарату. Хирургическая техника наложения шунта достаточно проста. На руке шунт соединяется в нижней трети предплечья, а на ноге в области нижней трети голени. Канюли шунта должны подбираться по диаметру артерии и вены. При введении их в просвет сосудов не должна подворачиваться интима. Концы шунта выводятся наружу не через операционную рану, а через дополнительные разрезы кожи. Выходные концы шунта в подкожной жировой клетчатке должны располагаться свободно, без перегибов. На рану накладывают швы. Выведенные на кожу обе половины шунта соединяются таким образом, чтобы соединительный сегмент из тефлона не попадал на изгиб петли, а артериальный конец шунта был длиннее венозного. Шунт начинает функционировать сразу же после наложения. Шунт с подкожным коленом имеет ряд недостатков. При тромбировании подкожное колено препятствует введению в сосуд экстрактора для извлечения тромба. Кроме того, при снятии шунта необходим повторный разрез кожи над местом соединения канюли с сосудом для удаления лигатур, перевязки сосуда и удаления подкожного колена шунта. Учитывая эти недостатки, предложили прямой шунт со специальными подкожными крыловидными фиксаторами. Наш опыт убеждает в том, что для фиксации прямого шунта в фиксаторах нет необходимости. Фиксируя прямой шунт с помощью двух лигатур, мы ни разу не отметили случайного выхождения канюль из просвета сосудов как при стационарных, так и при амбулаторных гемодиализах. Через прямой шунт в просвет сосуда легко ввести экстрактор. При удалении прямого шунта его извлекают, не прибегая к разрезу кожи. После тромбирования выжидают 3--4 дня. Сосуд фиксируют выше места канюлирования и, потягивая за конец шунта, выводят из-под кожи дистальную лигатуру. Ее срезают, и канюля легко выходит из просвета сосуда. В течение 2-летней работы отделения гемодиализа при подобном способе извлечения канюли кровотечение отмечено лишь в одном случае. При этом произведена перевязка артерии на протяжении. При отсутствии кровотечения накладывается тугая давящая повязка. После наложения шунта оперированная конечность нуждается в иммобилизации в течение 2--3 недель. На 8--10 дней назначают антибиотики широкого спектра действия. В этот же период внутримышечно вводят гепарин (20--25 тыс. ЕД в сутки), а оба конца шунта промывают физиологическим раствором с гепарином. Гемодиализ начинают через 7--10 дней. При отсутствии кровотечения из раны гемодиализ можно проводить в день операции. Начинающееся воспаление в месте выхода шунта (краснота, отек, болезненная пальпация) -- тревожный сигнал. К лечению приступают немедленно. Назначают антибиотики. Местно применяют мазевые повязки с антибиотиками, гидрокортизоном, физиотерапию. Если воспаление не уменьшается в течение 3--4 дней, решают вопрос о снятии шунта. Нарушение герметичности соединения шунта с сосудами -- показание к немедленному удалению шунта. Перевязки конечности с шунтом должны проводиться вне диализов 2--3 раза в неделю. Как следствие воспаления может развиться тромбирование шунта. Причинами тромбирования могут быть тугая повязка, перегиб шунта, падение артериального давления. Тромбированный шунт не пульсирует, холодный, над отводящей веной не выслушивается шум «мельничного колеса». Удаление тромба -операция, мало приятная, как для врача, так и для больного. Тромб извлекают шприцем, создавая разрежение, а также специально созданными экстракторами. Если тромб механическим путем не извлекается, в шунт вводят тромболитические агенты. При этом применяют стрептокиназу по 30--50 тыс. ЕД в 3--5 мл раствора. Осложнения после введения стрептокиназы в виде болей в груди и животе, одышки, сердцебиении, бронхоспазма встречаются в 18% случаев, что говорит о небезопасности ее использования. Применили при тромбировании шунта аспергиллин-О, который обладает менее выраженными антигенными свойствами. Извлечение тромба может осложниться вспышкой сепсиса, развитием эмболии (тромбом или воздухом) сосудов головного мозга, легочных артерий; описаны тяжелые анафилактические реакции, внезапная смерть больного (Ошккег и др., 1969). Предотвращение тромбирования кумариновыми производными, к сожалению, не всегда возможно из-за опасности кровотечений. Артериальный конец шунта функционирует от 1 до 40 месяцев, венозный конец -- от 0,5 до 19,3 месяцев при средней частоте тромбирования 1,28 раза в месяц. По данным Д. Л. Арустамова и др. (1974), средняя продолжительность функционирования шунта составляет 20-25 дней и в редких случаях несколько месяцев. Столь малый средний период функционирования шунта, очевидно, связан с погрешностями в оперативной технике или недостаточно хорошим уходом. Отрицательные свойства шунтов (тромбирование и инфицирование) заставили искать другие, более надежные способы подключения больного к аппарату. Метод подключения больного к аппарату с помощью подкожного артерио - венозного анастомоза между а. и ветвью в области нижней трети предплечья. При достаточном кровотоке тромбирование фистулы встречается лишь в единичных случаях, а подкожное расположение фистулы резко уменьшает возможность инфицирования. Обычно фистула формируется на нерабочей руке. В зависимости от взаиморасположения сосудов и их калибра анастомоз накладывают по типу бок в бок, конец в бок, бок в конец и конец в конец. Наиболее приемлем анастомоз бок в бок. Другие типы анастомозов преимуществ перед ним не имеют. Техника наложения фистулы приводит к тому, что артерии с диаметром просвета менее 1,5 мм чаще тромбируются и не дают достаточного кровотока, необходимого для эффективного диализа. При анастомозе конец в конец с успехом может быть применен отечественный сосудосшивающий аппарат АСЦ--4. Если на руке отсутствует подходящая вена для наложения анастомоза, фистула может быть сформирована с помощью аллотрансплаптата (Г. М. Соловьев и др. 1972). Через 3--5 недель после наложения фистулы отводящая подкожная вена значительно увеличивается в диаметре, стенка ее гистологически становится схожей с артериальной. Она используется для подключения больного к аппарату с помощью специальных пункционных игл диаметром 1,5--2 мм. Диализ ведут с подключением насоса по крови. После окончания диализа производится нейтрализация гепарина протамин- сульфатом. Иглы удаляются, а на месте проколов на 12 часов накладывается тугая асептическая повязка. Ведение диализа на фистулах требует определенных навыков у врачей и медицинских сестер. В большинстве диализных центров фистулы пунктируются врачами, и лишь в немногих -- опытными медицинскими сестрами. При использовании фистулы затрудняется ведение самодиализов и домашних диализов. Все же при опросе врачей, медицинских сестер и пациентов в диализных центрах предпочтение отдано артериовенозной фистуле. Вероятно, это связано с тем, что фистула не требует к себе особого внимания со стороны больного. Она позволяет вести ему привычный образ жизни.

4. Разработка структурной схемы аппарата для гемодиализа

5. Контур приготовления диализного раствора

5.1 Структурная схема контура приготовления диализного раствора

Обозначения на схеме:

КС - клапан сброса (BYPASS);

Т - датчик температуры;

ВВ - вход воды;

ДПр - детектор протечки крови;

УФ - ультрафильтрация;

С1, С2 - датчики проводимости;

К1, К2 - растворы концентратов;

Ф - входной фильтр воды;

Н - нагреватель;

ДА - деаэратор.

5.2 Деаэратор

Способ удаления воздуха из воды во всех аппаратах одинаков - создание отрицательного давления от 500 до 600 мм рт.ст. Более высокое давление недостаточно, т.к. при давлении диализата ниже давления разряжения дегазация будет происходить внутри диализатора. В некоторых аппаратах для формирования более крупных пузырьков воздуха применяются специальные фильтры, в других вода распыляется при отрицательном давлении. В обоих случаях эффективность процедуры увеличивается.

5.3 Система пропорционального смешивания

Для приготовления диализной жидкости заданного состава необходимо диализный концентрат и очищенную воду смешать в заданной пропорции. Рассмотрим два типа гидравлической системы гемодиализного аппарата.

При первом типе поток диализной жидкости через диализатор непрерывен. Скорость потока диализной жидкости через диализатор задается насосом потока, а скорости подачи концентратов - насосами концентратов. Пропорция разведения определяется соотношениями скоростей насоса потока и насосов концентрата. Например, при скорости диализной жидкости 500 мл/мин скорость подачи концентрата «А» должна быть 14,3 мл/мин, концентрата «B» - 17,5 мл/мин, что соответствует соотношению 32,78:1,22:1 (концентрат «А» - PGS21, Fresenius; концентрат «B» - 8,4% бикарбоната натрия).

Другой вариант гидравлической схемы характерен прерывистым потоком диализной жидкости через диализатор. Основой такой системы является балансировочная камера или дуплексный насос. В данном случае скорость потока диализной жидкости определяется частотой хода поршня дуплексного насоса, либо частотой переключения балансировочной камеры, а пропорция разведения соотношением объемов забора дуплексного и концентратного насосов. Например, при объеме балансировочной камеры 30 мл подача концентрата «A» за один такт составляет 0,857 мл, а концентрата «B» - 1,050, что соответствует соотношению 32,78:1,22:1 (концентраты те же, что и в предыдущем примере).

В последнее время широко стало применяться автоматическое варьирование проводимости в ходе диализа (профиль натрия). Это достигается изменением скорости работы концентрационного насоса при постоянной скорости потока диализной жидкости. Однако следует учесть, что при этом наряду с концентрацией натрия изменяется и содержание других электролитов в диализном растворе. Некоторые современные гемодиализные аппараты могут быть оснащены дополнительным оборудованием для автоматического изменения в диализате содержания каждого иона.

Основной целью использования гемодиализа с изменяемой концентрацией натрия в диализирующем растворе является компенсация гипоосмолярности плазмы, которая возникает в ходе процедуры и приводит к гиповолемии и снижению АД. Обусловлена она двумя факторами: во-первых, быстрым удалением мочевины из плазмы крови (особенно в первые часы гемодиализа), а, во-вторых, диффузионной потерей электролитов. Наиболее приемлемым режимом профилирования натрия при 4-х часовой процедуре диализа является следующий вариант: в первые 50 мин терапии концентрация натрия поддерживается на уровне 160 ммоль/л, в последующие 50 мин - 130 ммоль/л, далее в течение 45 мин - 160 ммоль/л, затем - 130 ммоль/л на 45 мин и в заключении процедуры используется концентрация натрия 140 ммоль/л в течение 50 мин. В периоды с высоким содержанием натрия в диализате устанавливается большая скорость ультрафильтрации (режим профилирования ультрафильтрации).

5.4 Система контроля проводимости

Проводимость является параметром, по которому судят о концентрации ионов в диализной жидкости. Она измеряется с помощью двух или более электродов, помещенных в диализат, через которые проходит электрический ток. В случае бикарбонатного диализа, для контроля соотношения двух концентратов, измерение проводимости должно осуществляться после разбавления каждой компоненты. Приемлемая точность измерения +/-2%. При изменении проводимости более, чем на +/-4% от установленного значения срабатывает тревога и поток диализной жидкости переключается в обход диализатора (байпас). Одна из проблем, встречающаяся при эксплуатации измерителей проводимости, связана с покрытием электродов слоем загрязнения.

Своевременное обнаружение этого может быть обеспечено установкой дублирующего датчика проводимости, но с другой константой ячейки (константа ячейки - отношение расстояния между электродами к их площади).

Одинаковое загрязнение электродов различной площади дает рассогласование показаний проводимости от датчиков, что является причиной тревоги, указывающей на загрязнение.

5.5 Система нагрева и контроля за температурой диализной жидкости

Во избежание интоксикации нагреватели для гемодиализных аппаратов изготавливаются из нержавеющей стали . Для предотвращения коррозии нагревателя сначала подогревается чистая вода, а потом к ней добавляется концентрат.

Температура диализной жидкости не может выходить за пределы «окна» 33 - 40 Гр.Ц., а при изменении более, чем на +/-1 Гр.Ц. от установленного значения срабатывает тревога и поток диализной жидкости переключается в обход диализатора (байпас).

Существует определенная вероятность выхода из строя нагревательной системы. Внезапное уменьшение температуры не имеет особо опасных последствий для пациента - гипотермия распознается по клиническим симптомам: чувство холода и озноба.

Более того, у больных с нестабильной гемодинамикой, обусловленной ультрафильтрацией, использование диализного раствора с пониженной температурой (до 35 Гр.Ц.) приводит к стабилизации состояния (уменьшению выраженности гипотонической реакции). Указанная положительная реакция объясняется увеличением сократительной активности миокарда левого желудочка и повышением общего переферического сосудистого сопротивления.

Потенциально опасным является увеличение температуры свыше 42 Гр.Ц., что может привести к гемолизу и денатурации белка. В этой ситуации активируется тревога отключающая нагревательную систему.

Как правило, в аппарате находятся 2 датчика температуры (исключая датчики, используемые с целью температурной компенсации проводимости): один является элементом системы управления, второй элементом системы контроля температуры. В некоторых аппаратах, для повышения безопасности, система контроля разделена на две функционально независимые подсистемы: одна для индикации изменения температуры более чем на +/-1 гр.Ц., вторая для индикации превышения порога в 41 гр.Ц. В общей сложности в гидравлической системе аппарата могут находится до 3 датчиков температуры.

5.6 Система управления ультрафильтрацией

Во время гемодиализа вода под воздействием градиента гидростатического давления внутри диализатора переходит из крови в диализат. Скорость ультрафильтрации зависит от давления на мембране диализатора (трансмембранное давление), рассчитываемого как давление со стороны крови минус давление со стороны диализата. Давление крови в диализаторе зависит от скорости насоса крови и изменяется в ходе процедуры в небольших пределах. Таким образом, управлять ультрафильтрацией в большей степени можно путем изменения давления диализной жидкости.

Принципиально различают две системы управления ультрафильтрацией, условно называемые, по давлению и по объему. Далее приведено краткое описание работы каждой из систем:

В системе управления УФ по давлению с одним насосом дроссель ограничивает поток диализной жидкости. При увеличении скорости насоса разряжения давление в диализаторе будет уменьшаться.

В системе управления УФ по давлению с двумя насосами разряжение в диализаторе создается за счет повышенной, относительно насоса наддува скорости насоса разряжения.

В системе управления УФ по объему основным элементом является дуплексный насос Его особенность в том, что он одновременно подает и забирает из диализатора одинаковое количество жидкости. В данном случае разряжение задается насосом ультрафильтрации.

К основному недостатку систем с управлением ультрафильтрацией по давлению следует отнести ограничение на коэффициент ультрафильтрации (KUF) используемых диализаторов, что объясняется погрешностью измерения трансмембранного давления.

Коэффициент ультрафильтрации - это количество жидкости проходящей через мембрану за 1 час в расчете на 1 мм рт.ст. градиента трансмембранного давления

Например, при использовании диализатора с KUF 60 мл/ч/мм рт.ст. и точностью измерения ТМР +/-3 мм рт.ст. погрешность ультрафильтрационной системы будет +/- 180 мл/ч. Максимальная величина KUF зависит от конкретного устройства гидравлической системы.

Например, HD-secura, использующая два датчика давления до и после диализатора и имеющая специальный режим работы с высокопроницаемыми мембранами, может работать с диализаторами с KUF до 60 мл/ч/мм рт.ст. включительно.

Недостатками системы управления ультрафильтрацией по объему являются: во-первых, прерывистый поток диализной жидкости и следовательно уменьшение эффективности процедуры, во-вторых, чувствительность к проникновению воздуха внутрь замкнутого контура, что требует специальной системы деаэрации.

5.7 Система контроля ультрафильтрации

В первых моделях гемодиализных аппаратов измерение удаляемой из пациента жидкости в процессе диализа не производилось; контроль осуществлялся только по установленному ТМР, скорость удаления жидкости определялась приблизительно как произведение ТМР на KUF. Существенная погрешность такого рода вычислений была вызвана: 1.несоответствием определенного in vitro значения KUF реальному; 2. уменьшением KUF в ходе диализа; 3. неточностью определения ТМР.

Современная гемодиализная аппаратура автоматически определяет скорость удаления жидкости и выдает соответствующую информацию на табло, что позволяет проводить гемодиализ с программированным изменением ультрафильтрации.

О возможности проведения диализа с изменяемой на протяжении терапии скоростью УФ в случае профилирования натрия уже говорилось. Второй вариант терапии заключается в варьировании скорости УФ при стабильной (140 - 142 ммоль/л) концентрации натрия в диализирующем растворе. Наиболее популярной является методика при которой скорость УФ в первый час диализа ступенчато увеличивается до максимума, который поддерживается в течение первой половины диализной терапии, а затем постепенно уменьшается (до нуля) в конце процедуры. Естественно, что предлагаемые схемы терапии являются в некоторой степени условными и подлежат индивидуальной коррекции в каждом конкретном случае.

В случае системы управления УФ по объему способ контроля ультрафильтрата подсказан самой конструкцией гидравлической части: подсчет скорости работы насоса УФ.

В случае системы управления ультрафильтрацией по давлению возможны, как минимум, два варианта контроля удаленной жидкости. Первый, когда на основании измерения входного и выходного потоков диализата делается вывод о количестве ультрафильтрата поступившего из крови, и второй вариант, когда о скорости удаления жидкости судят по заполнению специальной электродной камеры.

Погрешность работы системы измерения УФ должна быть не хуже 50 - 60 мл/ч. При меньшем значении она становится неразличима на фоне неточности определения «сухого» веса пациента, пищи во время диализа и введенного физиологического раствора.

В качестве дополнительного усовершенствования системы контроля УФ следует упомянуть о возможности предотвращения обратной фильтрации.

Считается, что диализная жидкость не должна быть полностью стерильна, потому что мембрана диализатора является достаточно эффективным барьером для бактерий и их эндотоксинов. Однако, при возникновении определенных условий наличие бактериальных продуктов может сыграть негативную роль.

Если диализ осуществляется при низкой скорости ультрафильтрации, то на определенном участке диализатора может наблюдаться изменение направления давления, а значит и обратная фильтрация проникновение диализной жидкости в кровь.

Наиболее подвержена обратной фильтрации та часть диализатора, где диализная жидкость подается, а кровь покидает диализатор. Если обратная фильтрация и возникает, то прежде всего в этом месте. Поскольку выходное давление крови измеряется на всех аппаратах, то разумный способ контроля обратной фильтрации - установка датчика входного давления диализата. Такие датчики, например, установлены в HD-secura и DW1000. Машина выдает тревогу когда входное давление диализата приближается к выходному давлению крови, тем самым предупреждая о появлении обратной фильтрации.

Если при использовании стандартной мембраны в условиях обратной фильтрации вероятность проникновения бактерий и эндотоксинов мала (хотя такие случаи и отмечаются), то при работе в тех же условиях с высокопроницаемой мембраной, размеры пор которой относительно велики, вероятность проникновения бактериальных продуктов в кровь увеличивается, что может привести к нежелательным побочным эффектам.

Другой способ предотвращения возможных последствий проникновения бактериальных продуктов в кровь - это установка специальных фильтров диализной жидкости для удаления бактерий и эндотоксинов, а также проведение гемодиализа с использованием стерильного диализного раствора.

5.8 Детектор протечки крови

Детектор предназначен для определения проникновения крови в диализную жидкость, что может произойти при разрыве мембраны диализатора. Это оптический датчик либо видимого, либо инфракрасного света. Луч, пересекающий поток диализата, при изменении цвета последнего теряет свою интенсивность и детектор регистрирует наличие крови. По такому принципу устроены датчики протечки крови большинства аппаратов для гемодиализа.

При длительной эксплуатации оптическая система, соприкасающаяся с диализной жидкостью, может загрязниться, что приведет к ложному срабатыванию тревоги. Метод контроля свободный от этого недостатка основан на двухлучевом принципе. Через поток диализата поочередно, с большой частотой, проходят два луча красного и зеленого цвета. При загрязнении оптической системы происходит ослабление обоих лучей. При наличии крови ослабляется только луч зеленого цвета.

Наличие крови в диализате (даже в небольших количествах) можно проверить с помощью бензидиновой пробы, что и делается в сомнительных случаях.

5.9 Дезинфекция контура приготовления диализной жидкости

Контур приготовления диализной жидкости требует периодической дезинфекции. Дело в том, что, несмотря на высокое качество обработки, вода подаваемая в гемодиализный аппарат для приготовления диализной жидкости, может содержать бактерии. Помимо этого, бикарбонатный концентрат является благоприятной средой для размножения микроорганизмов, а при температуре 37 Гр.Ц. этот процесс интенсифицируется.

Дезинфекция может быть осуществлена как подогревом до 85 - 90 Гр.Ц.(тепловая дезинфекция), так и с помощью химических реактивов, например, формалина, гипохлорита натрия или перуксусной кислоты.

Другая проблема существующая при бикарбонатном диализе - это отложение солей кальция на внутренних частях гидравлической системы аппарата. Для их растворения применяется лимонная или уксусная кислота.

Тепловая дезинфекция после использования диализата содержащего глюкозу может вызывать карамелизацию последней и, как следствие, закупорку гидравлических линий. Поэтому, до и после тепловой дезинфекции желательно осуществлять промывку холодной водой.

Аналогичное требование предъявляется для химической дезинфекции. В этом случае предварительная промывка нужна для предотвращения контакта остатков концентрата с дезинфектантом, а последующая - для предупреждения попадания химического реагента в диализную жидкость при последующем гемодиализе.

Важное требование к системе безопасности - это наличие оповещения (тревоги) персонала о непроведенной промывке после химической дезинфекции.

5.10 Система ввода и отображения информации

Развитие электронных средств отображения и обработки информации существенным образом повлияло на конструкцию гемодиализных аппаратов. Прогресс технологии производства позволил изменить способ представления информации.

Появление возможности «общения» с машиной, ответа на поставленные вопросы понизило вероятность неадекватных действий оператора.

Так, например, раньше наличие тревоги, как правило, выражалось только в звуковом и световом сигналах, а в современных аппаратах на дисплей выводится текстовое сообщение, позволяющее получить не только информацию о возможных причинах тревоги, но и о действиях которые нужно предпринять для ликвидации опасной ситуации. Это существенно повышает степень безопасности за счет сокращения времени ликвидации причины тревоги.

Текстовые сообщения дают наглядное представление о текущем состоянии аппаратуры и ее режиме работы в привычной для оператора форме.

Как следующий этап в развитии средств отображения информации, что несомненно найдет применение в гемодиализной технике, можно рассматривать совмещение текстовых сообщений с символами, пиктограммами, образно дающими оператору информацию о состоянии машины или о действиях которые нужно предпринять.

Заключение

В своей работе я рассмотрела часть аппарата «Искусственная почка» - контур приготовления диализного раствора. Этот один из самых важных узлов гемодиализной системы, по характеристикам которой можно судить об аппарате в целом.

На основании вышеприведенной информации можно выделить следующие основные характеристики современного гемодиализного аппарата:

1. Возможность проведения всех видов гемодиализной терапии как с бикарбонатным, так и с ацетатным буфером с точным контролем УФ: обычный гемодиализ, высокоэффективный гемодиализ и высокопоточный гемодиализ.

2. Возможность программированного изменения проводимости (натрия) в диализной жидкости и скорости УФ в ходе процедуры.

3. Контроль за обратной фильтрацией, наличие фильтров диализной жидкости для удаления бактерий и эндотоксинов.

4. Возможность комплектации системой автоматического измерения АД и ЭКГ пациента в ходе процедуры.

5. Самотестирование основных узлов перед началом процедуры.

6. Наличие сервисного программного обеспечения для точного и максимально быстрого определения неисправного элемента.

7. Возможность организации централизованной системы контроля за ходом гемодиализа на нескольких мониторах с выводом обобщенной информации на компьютер.

8. Диалоговый режим взаимодействия с оператором.

Список литературы

1. Ермоленко В.М. Хронический гемодиализ, М., 1982;

2. Розенталь Р.Л. Лечение хронической почечной недостаточности, с. 47, Рига, 1984;

3. Стецюк Е.А. Основы гемодиализа, ГЭОТАР-МЕД, 2001;

4. Сапожников Д.Б., Смирнов А.В. Аппаратура для гемодиализа: описание основных узлов, М., 2000.