inima artificiala - dispozitivul pentru înlocuirea completă, la un moment sau altul funcția de pompare a inimii; Este în curs de dezvoltare.
Primul model cu AI. A fost creat de oamenii de știință sovietici V. Demikhova în 1937 și utilizate în experiment pe câini, pentru a-ochi ventricule îndepărtat. Acesta a constat din două cuplate tip diafragmă pompă acționată de un motor localizat în afara cavității toracice. Cu acest aparat a fost capabil să mențină fluxul de sânge în organism câine timp de ore pe doi ani și jumătate. Cu toate acestea, cercetările ample pe această temă a început abia la sfârșitul anilor '50.
In 1966, sub conducerea lui B. V. Petrovskogo primul laborator sovietic a fost stabilit Unional Institutul de Cercetări Științifice clinice și experimentale cu cele chirurgie IV. Problema cu crearea AI. dezvoltat în două direcții. Unul dintre ei - crearea unui GI. cu o unitate externă. Semnificația practică a lucrării în această direcție se datorează în primul rând necesitatea de a avea situații de resuscitare de urgență gata de a utiliza modelul de inimă, capabil pentru o perioadă scurtă de timp (de la câteva ore la câteva zile) pentru a furniza fluxul de sânge necesar pentru corpul vieții, din momentul încetării bruscă a activității cardiace a pacientului * până la selectarea transplantului cardiac. În plus, crearea unui GI. cu o unitate externă permite, în condiții experimentale, studiul materialelor pentru fabricarea unui model de inima artificiala implantabil pentru a studia modurile de lucru sale, precum și impactul aparatului asupra organismului ca un întreg și asupra organelor și sistemelor individuale. Al doilea, mult mai dificil domenii - crearea și aplicarea unui complet implantabile I. p. Conceput pentru întreținerea pe termen lung a circulației adecvate a corpului.
Modele astfel de dispozitive cu AI. atunci când este utilizat în experiment permite, de asemenea, testarea diferitelor materiale, sisteme de control automat. O căutare pentru anumite surse și convertoare de energie.
Deoarece 70-e. oamenii de știință sovietici medicale, în colaborare cu inginerii au creat mai mult de 20 de modele cu AI.
Fig. 1. Artificial Heart "de tip saccular."
Cerințe tehnice și medico-biologice, ca urmare a testelor pe termen lung în tribune hidrodinamice întâlnesc două modele. Unul dintre ei - un model de „tip saccular“ (Figura 1) - realizat din cauciuc fluorosiliconic. La baza acestui model se bazează pe studiul topografic al inimii umane și cerințele pentru „inima pompa“. Aceste cerințe includ: utilizarea unor materiale capabile să reziste pe termen lung încărcării ciclice și pentru a preveni tromboza; crearea de structuri, excluzând formarea zonelor de stagnare, zone de viteze de forfecare crescute și tensiuni locale; zonele minimizând în contact ciclic suprafețe, amploarea care depinde în mare măsură de lezarea celulelor sanguine.
Peretele exterior al camerelor ventriculare rigide sau semi-rigide, și interior - moale și elastic. Gura de intrare și de evacuare a pungii interioare sunt supape. Când alimentarea cu aer sau lichid între pereții ventriculului interior sac este comprimat și se produce stoarcere sângele din ea "
Prin reducerea presiunii dintre pungile se produce desfasurarea pungii interioare; presiune devine ea mai mică decât presiunea din amonte a supapei de admisie, supapa se deschide și umplerea ventriculului cu sânge.
Modelul modern cu AI. Are ventriculi, oferind un flux sanguin pulsatorie. Acest model are o greutate de lumină, corespunde cu dimensiunea medie a inimii umane, este potrivit pentru implantare. Aparatul este extrem de sensibil la fluxul venos și are capacitatea de a crește numărul de cicluri de impulsuri la 140-150 în 1 min. care permite atingerea volumului minut de sange pompat la 14-15 litri.
Fig. 2. Artificial Heart "de tip diafragmă."
Un alt model cu AI. (Fig. 2) are un „tip diafragmă“ structură într-o carcasă rigidă. Activă a tensiunii arteriale atrial este redus curent ondulație în linia venoasă, reducând astfel hemoliza.
sistolic de ejectie de sânge în acest model cu AI. și umplerea ulterioară a ventriculelor apare ca rezultat al schimbării poziției diafragmei sub presiune pentru fluidul de suprafață sau a gazului din servomotor. de sânge curent unidirecțional în ventriculele artificiali furnizează supapele de admisie și evacuare.
Proiectare de valve pentru GI s. extrem de diversă. Toate acestea pot fi împărțite în clapă și supapă de tip. supape Flap sunt una, două, trei sau chiar patru palete. supape de tip au un element de supapă sub forma obturator unui disc, un con sau o emisferă. În unele modele, I. p. cu un disc extern folosit animale naturale (proaspete sau conservate) valve cardiace (porci sau viței), care este fixat pe un cadru special. Suprafața structurii rigide a corpului este utilizat pentru a aplica stratul împământat care servește ca o placă condensator a senzorului capacitiv al volumului sanguin; a doua placă condensator este sânge pe interfața dintre sânge - diafragma.
Ca drive-uri pentru AI cu. Acesta este utilizat pe scară largă dispozitive electromecanice. În diferite modele de IV cu. ele diferă unul de altul; Cel mai simplu element de acționare electromecanic constă dintr-un motor electric de curent continuu. Plasat în afara servomotoarele sunt conectate la camerele de actuatoarelor cu furtunuri din material plastic pentru alimentarea cu gaz sau lichid la pompă.
Diametrul arterelor, prin care curge gazul depinde dacă gazul este utilizat în sistem. Ex. atunci când se aplică diametrul conductei de aer trebuie să fie de cel puțin 6-7 mm. În cazurile în care este necesară pentru a aduce electricitate folosind fire acoperite cu materiale plastice inerte biologic.
Într-unul dintre modelele ca sursă de energie este utilizat fiolă radioisotopic cu plutoniu-238 este plasat în acumulatorul de căldură. motor cu piston dublu este un motor termic cu acționare independent pentru fiecare ventricul cu AI. Pompa de sange este simultan și schimbătorul de căldură, iar senzorul primar pentru sistemul de control. Modele de greutate comună în mai puțin de 2 kg, cantitatea de aprox. 1,8 litri.
Alături de aspectele tehnice privind crearea de AI cu. mare dificultate este problema de a găsi materiale pentru fabricarea componentelor cu IA. Ele trebuie să îndeplinească următoarele cerințe: rezistență ridicată, lipsa de „oboseală“, capacitatea de a păstra sale chimico-fizica. proprietăți la om au biol, inertia.
La proiectarea cu I .. oțel folosit inoxidabil, aliaje de titan, materiale polimerice (fluoropolimeri, poliolefine), diverși compuși de cauciuc siliconic (siliconi), poliuretani, poliefirsilikonuretany, hidrocarbură, materiale cu acoperiri tromborezistente bazate pe geluri hidrofile, complexe polielectrolit cu o sarcină de suprafață negativă și altele. Construcția de polimer materiale chiar și după utilizare prelungită poate reduce riscul de tromboză. Cu toate acestea, în ciuda acestui fapt, problema de prevenire a trombozei, care se observă în cavitățile inimii și în liniile de legătură și a vaselor de sange intra-organ, rămâne relevantă. În acest sens, studiile sunt mecanisme patogenice stări trombotice în contact sanguin cu o arie mare a suprafeței polimerului, traumatisme chirurgicale extinse cauzate kardiektomiey, caracteristici traume si celule sanguine de by-pass cardiopulmonar. În același timp, există o eliberare semnificativă în țesutul de sânge și sânge tromboplastina, care creează un fond de hipercoagulabilitate și ajută la activarea proprietățile trombogenice ale sângelui.
În plus, un rol important în procesele care au loc la granița sângelui - un polimer, joacă fenomene electrocinetice. Acestea sunt legate de faptul că elementele formate și proteinele din sânge sunt încărcate negativ. captuseala interioara Nemodificată a inimii si vaselor de sange poarta, de asemenea, o sarcină negativă. Repulsia celulelor sanguine din peretele vascular cum ar fi taxa - factor important ny prevenirea trombozei. Prezența potențial pozitiv sau zero, pe suprafața materialului polimeric este, aparent, un motiv pentru care predispun la tromboza.
Leimen (D. Lyman, 1972), Adachi (M. Adachi, 1973) a remarcat caracteristica din materiale sintetice, cum ar fi velur sau cu buclă nerassechennoy cu fibre foarte scurte, atunci când sunt utilizate ca material plastic in chirurgia cardiaca - capacitatea de a păstra celulele sanguine. Atunci când o astfel de impregnare suprafață de sânge în buclele velur sau fibrele sunt depozitate între corpusculii și proteine din sânge și 40-45 de zile au format o biol foarte buna si subtiri, captuseala, pe structura microscopică este extrem de similar cu endoteliu. Durata care formează o garnitură de protecție de pe suprafața materialului sintetic limitează în mod considerabil utilizarea acestei metode în prevenirea formării trombusului cu VI. t. Pentru a. În acest timp, aceasta nu exclude posibilitatea de formare a cheagurilor de sânge de pe suprafața materialelor polimerice utilizate.
Un loc important în dezvoltarea AI cu. ocupă de cercetare hidrodinamică. Principalul lor obiectiv - îmbunătățirea geometriei cavităților, cu excepția zonelor stagnante ale fluxurilor turbulente vortex, curge cu gradienți mari de viteză.
Nu este sarcina mai puțin dificil - pentru a oferi un control automat al funcționării cu AI. furnizarea fluxului sanguin, în conformitate cu nevoile organismului. Este cunoscut faptul că inima omului și animalelor se schimbă dinamica acestuia într-o gamă foarte largă. De exemplu, o persoană în stare de repaus este egal cu 5,5-6,5 litri la 1 min. și un mare nat. încărcare crește de mai multe ori.
I. Modelul cu. „Tip F“ sistem de control se bazează pe informații din volumul atrial senzor capacitiv. Sistemul de control dezvoltat, într-un roi ca senzor de informații este folosit partea rămasă este atriumul inimii sale de viață și de nod sinusal care deservesc senzor Multiparametru în sistemul de control. Pentru generarea contracțiilor frecvenței ventriculare, folosind convertor p-val și un cablu electric sistolei durata pacemaker.
Fig. 3. Schema standului hidrodinamice pentru cercetare a inimii artificiale 1 -manometr; 2 - capacitatea de intrare; 3- presiunea de intrare; 4 - acceleratie; 5 - contorul de curgere a lichidului; 6 - sistemul de control al ventricul artificial; 7 - ventricul artificial (sistola ventriculară prezentată în fantomă); 8 - presiunea din cutia de evacuare; 9 - ieșire capacitate. Săgețile indică direcția de curgere a lichidului.
Implantarea cu AI. Nu am primit o serie de aplicații de pană. Modelul Gata cu AI. nodurile individuale (de ex. valvele și elementele de acționare), înainte de a începe să studieze experimental la animale sunt studiate pe diferite suporturi (Fig. 3). Aceste standuri - modelul hidraulic al sistemului cardiovascular, desigur, cu o mulțime de ipoteze și simplificări. Lichidul circulă spre paradis pe standul de viscozitatea sa se apropie de vâscozitatea sângelui. De obicei, circuitul de setare standul include debitmetre și mai multe alte dispozitive, de exemplu, o cameră de lichid pentru măsurarea curentului invers prin supapele de intrare și ieșire în diferite condiții de funcționare cu VI. Senzori de presiune, încorporate în diferite departamente I. p. este posibil să se determine fluctuațiile de presiune din interiorul acesteia, diferența de presiune pe vana, și câțiva alți parametri. La standuri speciale sunt, de asemenea, studiaza turbulentele fluxului de fluid care trece prin I. p. și valvele sale, gradul de distrugere a sângelui și așa mai departe. d.
Testat pe standuri cu modelul IV. animalele implantate (câini, porci, oi, dar majoritatea viței cântărind 70-110 kg). Alegerea, de exemplu. viței, datorită faptului că elementele formate din sânge pe Phys lor. proprietăți similare cu cele mai umane. În plus, dimensiunea inima acestui vițel greutăți sunt aproximativ egale cu dimensiunile inimii umane adulte.
Operațiunea I. implantare. în experimentul efectuat sub anestezie endotraheală, bypass cardiopulmonar (cm.) sau sub hipotermie (vezi. Hipotermia PU).
După oprirea inimii animalului din circulație este îndepărtată, lăsând în dreapta și din stânga atrii. Aorta si trunchiul pulmonar se intersectează la supapele GUVERNAMENTALE semilunare. Apoi produc IM implantare. prin canule sau suturi vasculare care leagă camerele respective. Când se utilizează canule atrium, aortă și artera pulmonară cu IV. conectat la atrium și vasele mari ale animalului. O metodă îmbunătățită de implantare este un GI. folosind suturi vasculare. Echipamentul acestei operații nu este fundamental diferită de arta convențională transplantul cardiac ortotopic (cm.). După conectarea cu IV. cu aer din toate cavitățile corpului este strămutați cul, p set; Numai după îndepărtarea chiar și cele mai mici bule de aer J. cu. puteți include. Odată ce lucrarea cu AI. stabilizat, piept a fost suturată.
Durata de viață a animalelor experimentale cu MI. o medie de 3-5 zile. În experimente separate, este aproape de o luna.
Atunci când se lucrează cu AI. dezvolta diverse schimbări în plămâni, ficat, rinichi, etc .. organisme. Aceste modificări pot fi atât funcționale și morfologice.
Bibliografie: Probleme de inima artificiala si suport circulator, ed. B. V. Petrovskogo și V. I. Shumakova, M. 1970; Shumakov VI, și altele. Modelul pentru intrapericardiac implantare de inima artificiala, miere. Aparatele, №5, p. 5, 1970, ref.; O k u t s u inima T. artificială, de înlocuire totală sau parțială-suport, Amsterdam, 1975; Kennedy J. H. o. o. Progresul spre o proteză cardiacă orthotopic, Biomater, med. Aparate artif. Org. v. 1, p. 3, 1973; Lyman D. J. Hill D. W. a. S t i r k R. K. Interacțiunea celulelor tisulare cu suprafete polimerice, Trans. Amer. Soc. artif. intern. Org. v. 18, p. 19, 1972, Bibliogr.