Способ применения изолированной петли тонкой кишки в качестве искусственной биологической почки

Способ применения изолированной петли тонкой кишки в качестве искусственной биологической почки

Реферат

Изобретение относится к медицине и, в частности, к лечению острой и хронической почечной недостаточности.

По данным медицинской статистики в Российской Федерации около 150 тысяч больных нуждаются в лечении терминальной стадии почечной недостаточности, а в мире около 5 миллионов.

Известен патент РФ №2020970 "ИСКУССТВЕННАЯ ПОЧКА", описывающий устройство искусственной почки, содержащей соединительные коммуникации, гемодиализатор, разделенный полупроницаемой мембраной на секцию для крови, предназначенную для соединения с системой кровообращения пациента, и секцию для диализирующей жидкости, имеющей вход, соединенный с источником диализирующей жидкости, и имеющей выход для использованной диализирующей жидкости и ультрафильтрата крови. Отличием является то, что для лечения хронической почечной недостаточности в нестационарных условиях посредством дискретных диализных сеансов (процедур) суммарной еженедельной длительности не больше 24 ч почка содержит средство для сбора и измерения количества расходуемой диализирующей жидкости и ультрафильтрата и мембрану, обеспечивающую пропускную способность в отношении мочи по крайней мере 40 мл/мин и в отношении ультрафильтрации по крайней мере 8 мл/ч/мм рт.ст. Недостатками прототипа являются необходимость соблюдения стерильности, отсутствие индивидуального подбора для пациента концентрации натрия в диализирующей жидкости и ограниченные функциональные возможности.

Также известен патент РФ №2245724 "ИСКУССТВЕННАЯ ПОЧКА", устраняющий часть недостатков предыдущего изобретения и обеспечивающий индивидуальный подбор для пациента концентрации натрия в диализирующей жидкости и расширение функциональных возможностей устройства. Искусственная почка содержит источник опорного напряжения, блок сравнения, блок анализа знаков, блок выделения модуля, аналого-цифровой преобразователь, элемент НЕ, генератор тактовых импульсов, элементы ЗИ первой и второй групп, датчик концентрации натрия (в крови пациента), шприц, отводящий артериально-венозный шунт, первый и второй соединители, цепь крови, гемодиализатор, секцию для крови, полупроницаемую мембрану, секцию для диализирующей жидкости, выходную линию, средство для сбора отработанной диализирующей жидкости и ультрафильтрата, взвешивающее устройство, подвижную опору, подводящий артериально-венозный шунт, входную линию, расходомер, резервуар диализирующих компонентов, зажим, стерильное соединительное устройство. Резервуар диализирующих компонентов содержит первую, вторую и третью емкости, дозаторы первой и второй групп, управляемые клапаны первой и второй групп и блок смешивания.

Также известен патент РФ №2032426 "УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕМОДИАЛИЗА", целью которого является повышение биосовместимости устройства путем регулирования рН и окислительно-восстановительного потенциала диализирующего раствора в пределах физиологической нормы без изменения ионной силы раствора. Недостатком вышеописанных устройств и методов является тот факт, что гемодиализ - лечение, когда кровь больного прокачивается через аппарат искусственной почки, это, во первых, способ, требующий соблюдения стерильности и грозящий больному очень серьезными осложнениями в большом проценте случаев. Во вторых, очень дорогой способ (стоимость от 20 до 40 тысяч долларов США в год на одного больного).

В России гемодиализ с помощью искусственной почки доступен лишь менее 5% нуждающихся в нем. Это в основном больные, живущие в самых крупных городах России, а остальные больные умирают. Пациенты, живущие за счет искусственной почки, постоянно привязаны к лечебному учреждению. Три гемодиализа в неделю по 5-6 часов делает их жизнь невыносимо тяжелой.

Несмотря на многочисленные осложнения при использовании искусственной почки: сепсис, септический эндокардит с поражением клапанов сердца, гемолиз, тромбоз артериовенозной фистулы с возможной тромбоэмболией в легочную артерию, аневризмы фистулы, перегрузка правой половины сердца за счет непрерывного сброса артериальной крови в вену, потеря фибрина, многочисленные поражения костной ткани и т.д., все же гемодиализ остается самым эффективным способом замещения утраченной функции почек из существующих на сегодняшний день. Под его защитой можно дождаться донорской почки. Однако пересаженная почка может и не прижиться, а если и приживется, то постоянный прием иммунодепрессантов приведет к снижению сопротивляемости организма к инфекции и больной может умереть от банального воспаления легких. Так что и пересадка донорской почки до полного разрешения проблемы тканевой несовместимости не является панацеей в лечении больных с терминальной стадией почечной недостаточности.

Существует еще и перитониальный диализ. Он, как и гемодиализ, проводится в строго стерильных условиях. Несоблюдение этого правила может привести к такому грозному осложнению, как перитонит, который и в век антибиотиков в 20-25% случаев заканчивается летально. Он менее эффективный и требует более длительного диализа (по 8-9 часов 3-4 раз в неделю). Этот метод чаще применяется у детей и маленьких людей, у которых из-за мелких по диаметру сосудов конечностей невозможно создание артериовенозной фистулы для подключения к искусственной почке.

Описанные выше способы очистки крови от азотистых шлаков порой на всю жизнь привязывают больных к медицинским специализированным учреждениям и делают их жизнь невыездной.

Более 60 лет известен способ очищения организма от азотистых шлаков с помощью отмывания тонких кишок диализирующей жидкостью (кишечный диализ). Среди известных решений следует отметить патент KR 9602848, описывающий составы для проведения кишечного диализа, и патент EG 22643, описывающий устройства катеторов для кишечного диализа. Двухпросветный зонд вводят через рот или нос в желудок, а далее под контролем рентгена его смещают в тонкие кишки. С помощью одного канала зонда умеренно раздувают баллончик. Он способствует усилению перистальтики кишки, и зонд продвигается дальше, и когда его конец находится в 40 см от привратника, начинают вводить диализирующий гипертонический раствор в количестве до 15 литров в тощую кишку. Введенный таким образом раствор выводится из организма вместе с химусом и калом естественным путем. Промывание таким образом кишечника 3-4 раза в неделю по утрам натощак по интенсивности выведения из организма мочевины и креатинина по мнению некоторых авторов лишь немногим уступает перитонеальному диализу. Описанный метод является очень мучительным и не применим у детей младшего возраста и у ослабленных пожилых больных, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями. При данном методе ворсинки тонких кишок не отмываются в достаточной мере от слизи и химуса, что снижает эффективность способа.

Введение большого количества диализирующей жидкости в кишки, особенно у гиперстеников, приводит к повышению давления в брюшной полости и, как следствие, к значительному подъему диафрагмы и уменьшению внутреннего объема грудной клетки. Это приводит к дыхательной недостаточности и смещению сердца вверх с перегибом легочной артерии и восходящей аорты.

Данный метод кишечного диализа, как и гемодиализ, привязывает больного до конца жизни к лечебному учреждению. Он не может более чем на 1-2 дня отлучиться из дома, например, на дачу или в другой город в гости к родственникам. Его жизнь становится однообразной, мучительной и скучной. Особенно страдает молодежь.

Однако описанный метод очистки жидкой среды организма от азотистых шлаков в отличие от гемодиализа и перитониального диализа не требует соблюдения стерильности. И если бы избавить больных от переполнения кишок огромным количеством жидкости и проведением сеанса в лечебном учреждении под контролем рентгена, да еще избавить больного от выброса из организма 4 раза в неделю значительной части питательных веществ и кишечных ферментов, то кишечный диализ создал бы конкуренцию как гемодиализу, так и перитениальному диализу.

Сопоставив все за и против всех видов диализа мы пришли к выводу, что нужно промывать не все кишки анализирующим раствором, а лишь ограниченную ее длину, изолированную от основной части кишок. А это значит, использовать в качестве биологической модели искусственной почки описанный во всех учебниках по физиологии метод формирования кишечных фистул по Тири-Веллу, предложенных для изучения секреторной функции тонких кишок собак.

Осталось только рассчитать оптимальную длину тонкой кишки, которую без риска для здоровья больного можно выключить из пищеварения и использовать ее по новому назначению - для очистки жидкой среды организма от азотистых шлаков и других метаболических ядов путем промывания слизистой оболочки кишки уже известными по химическому составу диализирующими растворами: ацетатными, бикарбонатными и т.д. Известно, что у взрослого человека длина тонкого кишечника равна 6,5-7 метрам, что в 4,3 раза превышает длину тепа (см. Н.К.Лысенков, В.И.Бушкович, М.Г.Привес. Учебник нормальной анатомии. - М.: Медгиз, 1958, с.337).

По данным Fragnnhait (1925 г.) организм человека полностью компенсирует удаление тонкой кишки до 1/3 ее длины. При удалении свыше 1/3 длины наблюдается выраженная склонность к поносам и больному не удается восстановить свой исходный вес.

В этой связи предлагается использовать для создания искусственной биологической почки менее 1/3 длины тонкой кишки.

Сущность способа заключается в следующем.

Сначала у больного хирургическим путем вьщеляют и отсекают отрезок тонкой кишки 1 (чертеж) длиной менее 1/3 длины всех тонких кишок.

Выводят оба конца на переднюю брюшную стенку, а свободные края кишок подшивают к коже, формируя фистулы по Тири-Веллу, а проходимость прерванной кишки восстанавливают с помощью ручного или механического шва 2. После надежного срастания слизистой кишки с кожей начинают проведение сеансов диализа изолированного от пищеварения отрезка тонкой кишки, для чего через обе фистулы в кишку на глубину 4-5 см вводят мягкие, например силиконовые, канюли 3 и 4, на концах которых расположены надувные манжетки. Противоположные концы канюль соединяются с резиновыми трубками 5 и 9, одна из которых 5 проходит через насос 6, например, роликового типа и свободный конец которой погружен в нагретую до 38-39°С диализирующую жидкость 8 налитую в емкость 7, а конец второй трубки 9 опущен в ту же емкость. Нагнетание жидкости в центральный конец кишки производят в разных режимах (ламинарный, турбулентный, пульсирующий, возвратно-поступательный, вибрирующий и т.д.), при этом возврат жидкости происходит через трубку 9 в емкость 7, а раствор для кишечного диализа готовит сам больной путем растворения порошка или концентрированного раствора специального состава в не стерильной, но желательно кипяченной водопроводной, колодезной или родниковой воде, предварительно проверенной на содержание в ней концентрации: Na+, Ca++, Mg++, Cl^-, по месту жительства. Режимы и время проведения кишечного диализа первоначально назначает курирующий больного врач. Пример конкретного применения способа кишечного диализа и устройства для его осуществления в эксперименте на собаке.

Опыт от 03.03.2005 г. (экспериментальная лаборатория Окружного Военного клинического госпиталя №1586, г.Подольск) Операция: Удаление обеих почек и выведение концов петли тощей кишки на брюшную стенку. Это подготовительный этап перед проведением кишечного диализа.

Экспериментальное животное - беспородная собака, самка, массой 16,4 кг. Примедикапия - п./к. 1 мл атропина, 2 мл дроперидола. Наркоз внутривенный тиопенталовый - 1 мл 2,5% раствора на 1 кг массы животного.

Операция. Срединная лапаротомия. Интракапсулярно удалены обе почки. Отступя на 20 см от связки Трейца отсечена тощая кишка. Второе пересечение кишки выполнено на 60 см к периферии. Проходимость кишки восстановлена путем ее сшивания универсальным сшивающим аппаратом (УСА - 19) двухрядным скобочным швом с образованием наружной манжетки.

Оба конца иссеченной кишечной петли вывели на переднюю брюшную стенку слева и сформировали две фистулы в левой подвздошной области (фистулы по Тири-Велла). Рану ушили послойно.

До операции мочевина в крови - 5,2 ммоль/л, креатинин - 0,11 ммоль/л.

Через 2,5 суток (05.03.2005 г.) состояние собаки резко ухудшилось - лежит. Масса тела - 15,8 кг. Мочевина в крови - 39,0 ммоль/л, креатинин - 0,96 ммоль/л. Выраженная азотемия. Собаку взяли в операционную. Ее донесли на руках и фиксировали на операционном столе. Через фистулы в оба конца кишки на глубину 3-4 см ввели мягкие эластичные канюли, фиксировали их там раздувными манжетками и начали нагнетать теплую (38-39°С) диализирующую жидкость с помощью роликового насоса в центральный конец кишки со скоростью 500 мл в минуту. При этом жидкость оттекала из периферического конца кишки обратно в пластмассовую канистру емкостью 20 литров.

Промывание петли тощей кишки длилось 4,5 часа. За это время через нее прошло 135 литров диализирующей жидкости. С каждым часом проведения кишечного диализа состояние собаки улучшалось. Она становилась все активней, и ее стало невозможно удерживать без седативных средств привязанной к столу, что и послужило причиной прекращения проведения диализа. К этому времени мочевина в крови снизилась с 39 до 23 ммоль/л, а креатинин с 0,96 до 0,36 ммоль/л.

Собака самостоятельно дошла до своей клетки в виварии. Результат на лицо.

Если учесть, что жидкая среда организма распределяется равномерно во внутриклеточном, межклеточном и внутрисосудистом пространстве и составляет 50% от массы собаки, то в данном конкретном случае это составляет 9,6 литра. Значит, во всем организме собаки до сеанса диализа накопилось 374 ммоль мочевины (9,6 л×39 ммоль/л = 374 ммоль), а креатинина 9,21 ммоль ( 9,6 л×0,96 ммоль/л = 9,21 ммоль). В перфузате (20 л) к концу диализа обнаружили мочевину в концентрации 9,3 ммоль/л, а это значит, что во всем перфузате находилось 186 ммоль мочевины. Таким образом, благодаря проведенному кишечному диализу в течение 4,5 часов удалось вывести из всего организма собаки 49,7% мочевины.

Креатинин в перфузате был обнаружен в концентрации 0,08 ммоль/л, а во всем диализирующем растворе его накопилось 1,6 ммоль. Это значит, что за 4,5 часа диализа удалоссь вывести из жидкой среды собаки около 17% креатинина.

После проведения сеанса кишечного диализа масса тела снизилась до 15,2 кг. Значит, из организма собаки вывели 600 мл жидкости, что достигли путем введения глюкозы в диализирующий раствор.

В данном эксперименте через каждые 1,5 часа проводили обследование крови на белок, гемоглобин, гематокрит, калий, кальций, натрий и магний. Все эти показатели были без существенной динамики.

Следующие сеансы кишечного диализа у этой собаки были проведены 07.03.2005 г., 10.03.2005 г. 12.03.2005 г., и были получены идентичные результаты.

Чтобы не терять кишечный сок, постоянно выделяемый из периферического конца изолированной кишки, а следовательно, и белок, обе фистулы после сеанса диализа соединяли между собой пластиковой трубкой-пробкой. Теперь вырабатываемый кишечный сок циркулировал по кругу, а чтобы отключенная из процесса пищеварения кишка не атрофировалась от бездействия, после каждого сеанса диализа в ее центральный конец вводили яичный белок, взбитый на растворе глюкозы.

10 марта кишечный диализ проводили 6 часов. В этом случае удалось вывести из организма 70.8% мочевины, что по эффективности очистки крови от азотистых шлаков сравнимо с современным гемодиализом с помощью искусственной почки.

10 марта после проведения очередного диализа на левую переднюю лапу собаки был наложен и затянут до пережатия вен резиновый жгут. Он был оставлен до следующего сеанса диализа как экспериментальная модель длительного сдавления тканей. 12 марта собаку взяли на перфузию. Передняя лапа резко отечная и собака на нее не наступает. В момент введения в концы изолированной кишки канюль вдруг собаку затрясло и пропал пульс на бедренной артерии. Животное стало агонировать, но сердце еще билось. Медсестра, увидев на лапе жгут, быстро его сняла, подумав, что это она оставила его после забора крови в предыдущий раз, и тут же покаилась. Стало ясно, что гипоксический яд, накопившийся в передней лапе устремился в общее кровеносное русло и вызвал смертельное отравление животного, тем более что у собаки отсутствовали почки. Внутривенно были введены 0,2 мл норадреналина и 0.2 мл корглюкона. Появился очень частый нитевидный пульс на бедре. Срочно начали проводить кишечный диализ. Через 15-20 минут пульс на бедре уже был удовлетворительного наполнения. Собака ожила и живо реагировала на все происходящее. Диализ проводили 5 часов и вывели 51,6% мочевины и 32.9% креатинина. За это время отек заметно спал и собака своим ходом дошла до вивария.

Последний опыт показал, что кишечный диализ является эффективным не только при полном отсутствии функции почек, но и при синдроме длительного сдавления тканей с выраженным венозным застоем.

В связи с отсутствием средств на оплату необходимого количества сотрудников для проведение хронических экспериментов на собаках, опыт был прекращен. В этой связи очередной диализ 14 марта не проводили и собака умерла 15 марта, прожив без почек только за счет кишечного диализа 12 суток. Нет сомнения в том, что данная собака жила бы до тех пор, пока бы ей проводили кишечный диализ. В двух контрольных опытах были удалены почки у 2-х собак и выведены концы изолированных кишок на переднюю брюшную стенку, но диализ не проводили. Собаки умерли в сроки 3 и 3,5 суток после удаления почек от уремии.

Результаты полученные в эксперименте позволяют нам рекомендовать предложенный способ к использованию в клинической практике. Предварительную операцию больным с хронической почечной недостаточностью могут сделать хирурги в обычных городских больницах, а после созревания фистул, на что уйдет 20-30 дней, можно приступить к проведению кишечного диализа, но уже в нефрологическом отделении.

Подобрав больному режим перфузии и обучив его делать диализ самостоятельно, можно отпустить пациента домой, поставив его на диспансерный учет.

Технический результат: данный способ применения изолированной петли тонкой кишки в качестве искусственной биологической почки позволяет сделать кишечный диализ эффективным не только при полном отсутствии функции почек, но и при синдроме длительного сдавления тканей с выраженным венозным застоем.

Способ позволяет исключить зависимость пациента от привязки к лечебному учреждению и является доступным для самого широкого круга больных, нуждающихся в лечении терминальной стадии почечной недостаточности.

1. Способ кишечного диализа, отличающийся тем, что выделяют и отсекают петлю тонкой кишки длиной, не превышающей 1/3 всей длины тонкой кишки, оба конца изолированной от пищеварения петли кишки выводят на переднюю брюшную стенку, после чего проводят диализ через изолированную петлю кишки, при этом нагнетают диализирующий раствор в центральный конец изолированной петли, который вытекает из ее периферического конца в емкость с диализирующим раствором.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что время перфузии составляет от 2 до 6 ч.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что диализирующий состав расфасован в сухом или жидком виде из расчета его растворения на 5, 10 и 20 л воды.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что после сеанса диализа обе фистулы соединяют между собой трубкой-пробкой.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в промежутках между сеансами диализа производят "кормление" изолированной петли пищевыми добавками, по составу близкими к химусу.