Способ биогемофильтрации организма и устройство для его осуществления

Способ биогемофильтрации организма и устройство для его осуществления

Реферат

Изобретение относится к способам и устройствам экстракорпоральной гемокоррекции.

Существует способ экстракорпоральной гемокоррекции и устройство для его осуществления. Способ заключается во влиянии здорового организма (донора) на больной посредством переноса из последнего через массообменники и транспортную среду различных токсинов и продуктов метаболизма в организм донора; параллельно из организма донора к больному переходят вещества, концентрация которых у больного меньше, чем у биообъекта. (RU патент на изобретение №2203097, МПК 7 А61М 1/14, 30.01 2001 г.).

Этот способ выбран нами за прототип.

Однако в процессе клинических испытаний было замечено, что очищение организма больного осуществляется недостаточно эффективно. Это обусловлено замедлением перехода метаболитов и токсинов из крови больного в кровь донора и обратным перемещением необходимых организму больного веществ за счет уменьшения концентрационного градиента на границах раздела «кровь больного - транспортная среда» и «транспортная среда - кровь донора». Таким образом, наличие транспортной среды в системе «кровь больного - транспортная среда - кровь донора» уменьшает скорость 2-стороннего массопереноса.

Кроме того, перенос токсинов из крови больного в кровь донора негативно сказывается на состоянии здоровья донора.

Известный способ реализуется с помощью устройства для его осуществления. Данное устройство позволяет провести экстракорпоральную гемокоррекцию, но не позволяет использовать его для гемофильтрации у пациента, т.к. имеет контур транспортной среды и не имеет устройств для дискретного отбора и транспортировки гемофильтрата и компенсации потери гемофильтрата донором, замещающим раствором (RU патент на изобретение №2203097, МПК 7 А61М 1/14, 30.01 2001 г.).

Это устройство выбрано нами за прототип.

Задачей предлагаемого способа гемофильтрации у пациента и устройства для его осуществления является увеличение скорости элиминации токсинов из организма больного и введения в него необходимых веществ из крови донора (относительно способа экстракорпоральной гемокоррекции, выбранного нами за прототип), что приводит к увеличению эффективности способа, также увеличению степени безопасности донора.

В способе экстракорпоральной гемокоррекции переход продуктов метаболизма и токсинов из крови больного сначала осуществляется через мембрану диализатора (размер пор до 50 ангстрем) или гемофильтра (размер пор до 150 ангстрем) в транспортную среду, а затем из нее через мембрану диализатора или гемофильтра в кровь донора.

Перенос веществ из крови больного в кровь донора через 2 мембраны по концентрационному градиенту происходит сначала за счет насыщения этими веществами транспортной среды. По достижении концентрации переносимых веществ в транспортной среде большей их концентрации в крови донора происходит их перенос из транспортной среды в кровь донора. Обратный перенос веществ из крови донора в кровь больного происходит аналогично.

Следует отметить, что продукты метаболизма, излишек которых необходимо вывести из крови больного, в нормальной концентрации присутствуют и в крови донора. Поэтому перенос их из крови больного через транспортную среду в кровь донора довольно длителен.

Метод гемофильтрации широко применяется в клинической практике. Он заключается в удалении из кровяного русла больного значительного количества гемофильтрата с одновременной заменой его замещающим раствором. За сеанс гемофильтрации удаляется до 30 литров гемофильтрата. В составе удаляемого гемофильтрата наряду с продуктами метаболизма и токсинами присутствуют микроэлементы, витамины, аминокислоты и другие вещества, необходимые организму больного, но проходящие по концентрационному градиенту через поры мембраны гемофильтра. При такой массированной потере необходимых больному веществ наступает их заметный дисбаланс в организме больного. Этот дисбаланс довольно сложно корректировать ввиду сложности, а иногда и невозможности определения вида и количества выведенных веществ.

Поставленная задача в способе гемофильтрации у пациента, включающем очищение и нормализацию состава крови пациента через мембранный массообменник и удаление гемофильтрата пациента из контура рециркуляции крови, отличием является то, что гемофильтрацию проводят через два последовательно соединенных контура гемофильтрации пациента и донора, при этом гемофильтрат пациента замещают полноценным гемофильтратом донора.

Гемофильтрат донора в отличие от замещающего раствора содержит все необходимые больному элементы, удаленные из него в процессе гемофильтрации больного.

Предложенный способ гемофильтрации у пациента и устройство для его осуществления, а также признаки, отличающие их от известных, в медицинской и патентной литературе не обнаружены.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что гемофильтрат больного удаляют из контура рециркуляции крови больного, а замещают его полноценным гемофильтратом донора, при этом потерю гемофильтрата донора компенсируют стандартным замещающим раствором.

Именно удаление из крови больного его гемофильтрата и замещение этой потери гемофильтратом донора позволяет ввести в него необходимые вещества из крови донора, увеличивает скорость элиминации токсинов из организма больного и приводит к увеличению эффективности способа и повышению степени безопасности донора, а введение в кровяное русло донора замещающего раствора способствует компенсации потери его веса.

Поставленная задача в части устройства для гемофильтрации у пациента решается устройством, содержащем два контура гемофильтрации - пациента и донора, каждый из которых включает насос крови, мембранный массообменник, ловушку воздуха, мановакууметры для контроля венозного и артериального давлений, измерительную емкость с весами, реверсивный насос и электромагнитные клапаны, отличием которого является введение в него индикатора прорыва мембраны массобменников, измерительной емкости с весами и реверсивного насоса в цепи замещающего раствора, в качестве замещающего раствора пациента использован гемофильтрат донора, измерительные емкости с весами в последовательно соединенных контурах гемофильтрации пациента и донора установлены с возможностью подачи в них соответственно гемофильтрата пациента и донора и возврата гемофильтрата пациента на слив, а гемофильтрата донора - в ловушку воздуха пациента, а измерительная емкость с весами в цепи возврата замещающего раствора установлена с возможностью подачи в нее замещающего раствора из емкости с замещающим раствором и возврата замещающего раствора в ловушку воздуха донора.

Сущность устройства заключается в том, что в него введены 2 цепи гемофильтрации: больного и донора, соединенные последовательно. Стабилизация веса больного и донора осуществляется за счет дискретного отбора гемофильтрата из крови больного и донора и замещающего раствора путем закачки их в мерные емкости и контролем с помощью весов. Также синхронно, под контролем весов, производится удаление из мерной емкости гемофильтрата больного на слив, гемофильтрата донора в кровяное русло больного и замещающего раствора в кровяное русло донора, что увеличивает скорость элиминации токсинов из организма больного, увеличивает степень безопасности организма донора и повышает эффективность способа.

Забор гемофильтрата из массообменников больного и донора, а также предотвращение прорыва мембран масообменников производят под контролем мановакуумметров, и индикаторами прорыва мембран контролируют попадание крови в гемофильтрат, что обеспечивает безопасность процедуры.

Направление потоков гемофильтрата больного и донора, а также замещающего раствора регулируют с помощью электромагнитных клапанов, осуществляя поток гемофильтратов и замещающего раствора сначала в мерные емкости, а затем гемофильтрата больного на слив, гемофильтрата донора в кровяное русло больного, а замещающего раствора в кровяное русло донора.

Оснащение реверсными насосами цепей гемофильтрата больного и донора, а также цепи замещающего раствора позволяет осуществить циклическую перекачку растворов в измерительные емкости и из них.

Предлагаемый способ гемофильтрации у пациента может быть осуществлен только с помощью данного устройства, что позволяет сделать вывод о единстве изобретения.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для гемофильтрации у пациента, содержащая:

- контур рециркуляции крови пациента, который состоит из последовательно соединенных насоса крови 2, массообменника 3, ловушки воздуха 6 и двух мановакуумметров 1 и 5;

- контур рециркуляции крови донора, который состоит из последовательно соединенных насоса крови 20, массообменника 21, ловушки воздуха 24 и двух мановакуумметров 19 и 23;

- цепь гемофильтрации пациета, которая состоит из реверсивного насоса 9, индикатора прорыва мембраны 10, измерительной емкости - 11, весов 12, мановакуумметра 8 и двух электромагнитных клапанов 4 и 7;

- цепь гемофильтрации донора, которая состоит из реверсивного насоса 16, индикатора прорыва мембраны 15, измерительной емкости 14, весов 13, мановакуумметра 18 и двух электромагнитных клапанов 17 и 22;

- цепь замещающего раствора, которая состоит из реверсивного насоса 26, измерительной емкости 30, весов 29, емкости с замещающим раствором 28, двух электромагнитных клапанов 25 и 27,

Способ гемофильтрации у пациента осуществляется с помощью предлагаемого устройства следующим образом.

Кровь больного перфузируют насосом крови 2 через массообменник больного 3 и через венозную ловушку воздуха 6 возвращают обратно в кровяное русло больного. Мановакуумметры 1 и 5 контролируют артериальное и венозное давление в контуре экстракорпорального кровотока больного. Кровь донора перфузируют насосом 20 через массообменник донора 21 и через ловушку воздуха 24 возвращают обратно в кровяное русло донора. Мановакуумметры 19 и 23 контролируют артериальное и венозное давление в контуре экстракорпорального кровотока донора. Цикл гемофильтрации у пациента начинается с того, что одновременно включают насосы 9, 16 и 26. Насос 9 через открытый электромагнитный клапан 4 под контролем мановакуумметра 8 убирает из массообменника больного 3 гемофильтрат. Гемофильтрат больного через индикатор прорыва мембраны 10 подают в измерительную емкость 11, установленную на весах 12. По достижении заданного веса гемофильтрата насос 9 останавливают. Одновременно насос 16 через открытый электромагнитный клапан 22 под контролем мановакууметра 18 убирает из массообменника 21 гемофильтрат донора. Гемофильтрат донора через индикатор прорыва мембраны 15 подают в измерительную емкость 14, установленную на весах 13. По достижении заданного веса гемофильтрата насос 16 останавливают. Параллельно насос 26 через открытый электромагнитный клапан 27 заполняет измерительную емкость 30, установленную на весах 29, замещающим раствором из емкости 28. По достижении заданного веса насос 30 останавливают. После остановки всех трех насосов электромагнитные клапаны 4, 22 и 27 закрывают, а электромагнитные клапаны 7, 17 и 25 открывают. Насосы 9, 16 и 26 переключают на реверс. Насос 9 откачивает гемофильтрат больного из измерительной емкости 11 на слив. Насос 16 перекачивает гемофильтрат донора из измерительной емкости 14 в ловушку воздуха больного 6. Насос 26 перекачивает замещающий раствор из измерительной емкости 30 в ловушку воздуха донора 24. По обнулении весов 12, 13 и 29 клапаны 7, 17 и 25 закрывают и цикл повторяется. Таким образом, обеспечивают стабилизацию веса больного и донора в процессе лечения больного.

В предлагаемом устройстве для гемофильтрации у пациента токсины и продукты метаболизма больного напрямую удаляют из организма больного, и они не влияют на состояние здоровья донора, а необходимые больному вещества вводят в его организм непосредственно с гемофильтратом донора. Потерю жидкости донором компенсируют замещающим раствором.

Предлагаемое устройство для гемофильтрации у пациента прошло экспериментальные испытания на животных в РНЦХ РАМН.

ПРИМЕР.

В эксперименте использовали двух свиней породы Крупная белая. Обоим животным - «донору» (масса 40,5 кг) и «больной» (масса 68 кг) - в общую яремную вену вводили двухпросветные катетеры. «Больной» свинье под наркозом была выполнена билатеральная нефроэктомия для создания модели почечной недостаточности, и через 29 часов на диализаторах F 60 «Фрезениус» был проведен сеанс экстракорпоральной гемокоррекции продолжительностью 8 часов. Скорость протока крови у «донора» составляла 120-140 мл/мин, «больной» - 130-140 мл/мин, скорость рециркуляции транспортной среды (0,9% раствор хлорида натрия) - 230-250 мл/мин.

Через 25 часов подопытным свиньям был проведен сеанс гемофильтрации. Использовались диализаторы F 60. Скорость протока крови «донора» составляла 150-175 мл/мин, «больной» - 180-200 мл/мин. У свиней отбирался гемофильтрат со средней скоростью 4 л/час. Продолжительность сеанса гемофильтрации составила 8 часов. Всего за время сеанса гемофильтрации было удалено и обменено по 32 л гемофильтрата.

Был рассчитан процент очистки крови «больной» свиньи от мочевины, креатинина и калия на протяжении сеансов экстракорпоральной гемокоррекции и гемофильтрации по формуле:

процент очистки = 100% × (C₁-C₂)/C₁, где C₁ - концентрация исследуемого показателя в крови животного до начала сеанса очистки и С₂ - концентрация исследуемого показателя в крови животного после сеанса очистки. Результаты расчетов представлены в таблице.

Процент очистки крови «больной» свиньи от мочевины, креатинина и калия на протяжении сеансов очистки

Способ очистки	Процент очистки крови по:
мочевине	креатинину	калию
экстракорпоральная гемокоррекция	38,9	31,0	22,1
гемофильтрация	56,3	48,2	29,4

Как видно из таблицы, гемофильтрация более чем на 30% эффективнее экстракорпоральной гемокоррекции.

Таким образом, предлагаемый способ гемофильтрации пациента и устройство для его осуществления позволяют:

увеличить скорость элиминации токсинов из организма больного, что повышает эффективность способа гемофильтрации по сравнению с экстракорпоральной гемокоррекцией более чем на 30%.

Предложенный способ гемофильтрации у пациента и устройство для его осуществления найдут широкое клиническое применение.

1. Способ гемофильтрации у пациента, включающий очищение и нормализацию состава крови пациента через мембранный массообменник и удаление гемофильтрата пациента из контура рециркуляции крови, отличающийся тем, что гемофильтрацию проводят через два последовательно соединенных контура гемофильтрации пациента и донора, при этом гемофильтрат пациента замещают полноценным гемофильтратом донора.

2. Устройство для гемофильтрации у пациента, содержащее два контура гемофильтрации - пациента и донора, каждый из которых включает насос крови, мембранный массообменник, ловушку воздуха, мановакуумметры для контроля венозного и артериального давлений, измерительную емкость с весами, реверсивный насос и электромагнитные клапаны, отличающееся тем, что в него введены индикаторы прорыва мембраны массобменников, измерительная емкость с весами и реверсивный насос в цепи замещающего раствора, в качестве замещающего раствора пациента использован гемофильтрат донора, измерительные емкости с весами в последовательно соединенных контурах гемофильтрации пациента и донора установлены с возможностью подачи в них соответственно гемофильтрата пациента и донора и возврата гемофильтрата пациента на слив, а гемофильтрата донора - в ловушку воздуха пациента, а измерительная емкость с весами в цепи возврата замещающего раствора установлена с возможностью подачи в нее замещающего раствора из емкости с замещающим раствором и возврата замещающего раствора в ловушку воздуха донора.