eng
Выпуск #2/1998
В.Галкин, А.Лебедь, Г.Коновалов.
Портативная искусственная почка — помощь в экстремальных ситуациях
Портативная искусственная почка — помощь в экстремальных ситуациях
Просмотры: 2927
Сегодня отечественная медицина испытывает острый дефицит в современной аппаратуре гемодиализа. Зарубежные стационарные установки для большинства лечебных учреждений недоступны из-за дороговизны, а оборудование, выпускаемое в России, из-за низкого качества не обеспечивает эффективную помощь больным, страдающим от уремической интоксикации. В результате реальную помощь получают лишь 15—17% нуждающихся, а уровень смертности в группе больных с острой почечной недостаточностью достигает 50—90%. Надежду на то, что эта совершенно нетерпимая ситуация в ближайшем будущем может измениться, вселяет появление в России экстракорпоральной установки “Кортэкс 01/02”. Разработчикам научно-производственного предприятия “Кортэкс” впервые в мире удалось создать портативную систему, которая выполняет все операции очистки крови. Достоинства системы уже получили широкое признание, во всяком случае за рубежом. На Всемирном салоне изобретений “Брюссель—Эврика” она награждена золотой медалью и дипломом.
Способность поддерживать жизнь в людях, обреченных на гибель, — показатель не столько медицинской, сколько социальной защищенности населения. Важнейшую роль в поддержании тяжелобольных людей играют системы очистки крови, освобождающие организм от лишней жидкости, шлаков и токсинов. Вот почему столь актуально создание многофункционального аппарата экстракорпорального (вне организма человека) очищения крови для оказания неотложной помощи при острой интоксикации, длительного жизнеобеспечения пациентов, страдающих острой почечной недостаточностью, а также для коррекции иммунных отклонений. В нашей стране эта задача успешно решена в научно-производственном предприятии “Кортэкс”, образованном в 1991 году при ГосЦНИРТИ группой раработчиков и медиков. Они создали не только многофункциональный, но и, что особенно важно, портативный вариант аппарата “искусственная почка” — “Кортэкс 01/02” для скорой медицинской помощи и санитарной авиации [1—4].
По функциональным возможностям система “Кортэкс” сопоставима с лучшим зарубежным стационарным оборудованием. Она позволяет проводить восемь экстракорпоральных процедур: гемодиализ, гемодиафильтрацию, гемофильтрацию, плазмофильтрацию, каскадную плазмофильтрацию, изолированную ультрафильтрацию, гемосорбцию и плазмоиммуносорбцию*. Существующие за рубежом портативные аппараты искусственной почки (английский Portalysis и японский Niprocurri) выполняют только одну из них. Следует отметить, что в СССР, а теперь и в России не производилась и не производится даже стационарная многофункциональная аппаратура. Не создавалось и оборудование для выполнения таких процедур, как каскадная плазмофильтрация и плазоиммуносорбция.
Конструктивно аппарат “Кортэкс 01/02” выполнен в виде двух блоков — перфузионного и диализного, размещаемых в чемоданах размером 640х420х250 мм каждый (рис.1). Все гидравлические элементы (датчики давления, правильности закладки кровопроводящих магистралей, детекторы воздуха, клапан безопасности, перистальтические одномагистральные насосы крови и антикоагулянта, перистальтический двухмагистральный насос плазмозамещения), а также терминал управления работой аппарата и обеспечения диалогового режима с обслуживающим персоналом расположены на лицевой вертикальной панели перфузионного блока. В верхней торцевой части диализного блока размещен одномагистральный перистальтический насос диализата. Там же находится и первичный источник питания на 50 В. С помощью жесткого сочленения оба блока могут быть объединены в Т-образную конструкцию, разворачиваемую на почти горизонтальной площадке размером около 0,7х1,0 м.
Аппарат представляет собой сложную компьютеризованную систему, работающую под управлением интерактивного программного обеспечения. Он оснащен встроенными центральным процессорным устройством на основе портативного PC/XT-совместимого компьютера с производительностью 106 операций/с и шестью периферийными процессорами (рис.2). Четыре унифицированные платы периферийных процессоров предназначены для регулировки и стабилизации частоты вращения бесколлекторных двигателей ДБМ-120-1-0.4-2Р18 насосов крови, плазмозамещения, диализной жидкости, а также шагового двигателя инфузионного насоса антикоагулянта. Один процессор следит за работой контрольных приборов (датчиков давления в магистралях, детекторов пузырьков воздуха и др.). В блок периферийных процессоров входит и кросс-плата. Мультипроцессорная система и стабилизированные вторичные источники питания встроены в перфузионный блок. Аппарат содержит интерфейсы периферийных процессоров, датчиков давления, температуры, электропроводности жидкости, воздушных пузырьков, накопителей на магнитных дисках, клавиатуры и цветного ЖК-индикатора. Эти устройства выполнены на отечественных микросхемах средней степени интеграции. Для облегчения работы персонала и снижения вероятности ошибок при оперативном вводе информации, клавиатура, расположенная на передней панели аппарата, содержит всего шесть клавишей (“вверх”, “вниз”, “вправо”, “влево”, “сброс” и “ввод”). Помимо отображения вводимой и получаемой в ходе лечебной процедуры информации, а также сообщений медицинскому персоналу в критических и аварийных ситуациях, ЖК-индикатор с разрешением 600х200 пикселей отображает мнемосхемы сборки гидравлических трактов конкретных процедур восстановления гемостаза, входящих в функциональную схему системы.
Промышленные гидравлические узлы аппарата “Кортэкс-01” прошли лабораторно-медицинские испытания в отделении экстракорпоральных методов лечения и трансфузиологии в Медицинском центре Управления делами Президента Российской Федерации. Испытания подтвердили достаточность эксплуатационных параметров для экстракорпоральных процедур, в частности контролируемых путем компьютерного управления фазой бесколлекторных моментных электродвигателей перистальтических насосов расходов перфузата 0,1—1800 мл/мин, инфузата — 0,01—10 мл/ч. Сейчас НПП “Кортэкс” переводит электронную схему “Кортэкс-01” на более дешевую и надежную импортную элементную базу с высокой степенью интеграции.
Диалоговый режим работы, порядок включения и устанавливаемые врачом режимы работы элементов функциональной схемы аппарата задаются специальной программой “Кортэкс 01/02—01”, хранимой в НГМД и содержащей до 12 основных и вспомогательных программных модулей. Модуль 1 предоставляет выбор процедуры из меню с помощью клавиш-стрелок “вверх/вниз”. После выбора конкретной процедуры программа переходит в режим подсказки оператору (модуль 2). На этом этапе на ЖК-индикаторе воспроизводится мнемоническое изображение внешнего вида аппарата и порядок укладки сегментов магистрали на его передней панели. После сборки аппарата программа переходит к предварительной настройке параметров процедуры (модуль 3). Схема экстракорпоральных процедур представлена графически при помощи согласованных с медиками мнемосхем. На этапе настройки оператор устанавливает верхние и нижние пределы и предварительные параметры процедуры (скорость кровотока, подачи антикоагулянта и диализной жидкости, время процедуры и т.п.), а также шаг изменения каждого параметра. Настройка выполняется с помощью соответствующих клавиш-стрелок, перемещаемых вдоль горизонтальных и вертикальных цифровых шкал. По завершении настройки всю информацию можно записать в НГМД, чтобы в дальнейшем использовать ее по умолчанию. Модуль 4 запускает необходимые для данной операции насосы и выводит их на заданные режимы работы. Модуль 5 поддерживает операции вывода необходимой информации и контроля времени процедуры, а модуль 6 периодически опрашивает датчики (контроль текущих параметров процедуры). По желанию персонала параметры можно корректировать (модуль 7).
Причины возникновения аварийной или критической ситуации анализируются и классифицируются как устранимые или неустранимые. К устранимым без прерывания процедуры относится выход отдельного параметра процедуры за пределы разрешенного диапазона (например, давление в возвратной магистрали превышает допустимое значение 200 мм рт. ст.). В этом случае на ЖК-индикатор передаются сообщение о причине аварийной ситуации (модуль 12) и рекомендации по ее устранению (корректировка параметра, необходимые манипуляции и др.). При возникновении неустранимых ситуаций (например, появление в магистрали воздушных пузырьков) ЖК-индикатор воспроизводит соответствующее сообщение и система осуществляет аварийную остановку процедуры (модуль 11). Завершается процедура по желанию оператора или по истечении времени процедуры под управлением модуля 10. Сообщение об этом появляется на экране за пять минут до завершения процедуры. Затем программа возвращается в меню выбора процедур (модуль 1). По желанию оператора можно блокировать аварийные остановки и окончание процедуры по истечении заданного времени. Но в этом случае ответственность за результаты процедуры возлагается на медицинский персонал. Специальная защита программного обеспечения “Кортэкс 01/02-01” от несанкционированного копирования и внесения изменений гарантирует безопасное проведение экстракорпоральных процедур.
Мобильный, быстро разворачиваемый портативный аппарат “Кортэкс 01/02 “ — качественно новый образец медицинской техники, который в равной степени может быть использован в полевых условиях, амбулаторно или стационарно. Он особенно перспективен при оказании экстренной медицинской помощи в труднодоступных регионах с малым числом госпиталей и больниц, оборудованных стационарной аппаратурой для внепочечного очищения крови. Конечно, разработка передовой наукоемкой гемодиализной технологии, создание и промышленное освоение портативного компьютеризованного аппарата “искусственная почка” обходится дорого (в среднем его себестоимость оценивается в 25—27 тыс. долл.). Но эти затраты оправданы огромной потребностью России в аппаратах гемодиализа и плазмофереза. Для организации производства таких аппаратов потребуются инвестиции в размере 1 млн.долл. При объеме выпуска 150—170 аппаратов в год эти средства будут возвращены всего за один год. Нет нужды напоминать, что инвестиции в новые медицинские технологии — “святое дело”. Мы еще не забыли Спитак и Нефтегорск, массовые отравления в Ставрополе и не имеем права лишать своих детей и внуков возможности получить экстренную и эффективную медицинскую помощь при природных и технических катаклизмах.
* Ультрафильтрация — конвекционное освобождение крови от воды и растворенных в ней веществ путем создания повышенного положительного гидростатического давления со стороны крови или разрежения с внешней стороны полупроницаемой мембраны; гемодиафильтрация — процедура одновременной ультрафильтрации и гемодиализа; последовательная ультрафильтрация и гемодиализ — процедура, при которой ультрафильтрация выполняется отдельно от гемодиализа; изолированная ультрафильтрация — ультрафильтрация без последующего гемодиализа; гемофильтрация — конвекционное освобождение крови от растворенных в ней веществ через высокопроницаемые мембраны с компенсацией потерь воды и электролитов специальным физиологическим раствором; гемосорбция (гемоперфузия) — эффективно дополняет гемодиализ, увеличивая степень очищения крови от веществ со средним молекулярным весом при хронической и, возможно, острой почечной недостаточности.
Литература
1. Портативный аппарат для экстракорпоральных процедур восстановления гомеостаза. Решение о выдаче патента по заявке №94029898 (приоритет от 11.08.1994 г.).
2. Портативный аппарат для экстракорпоральных процедур восстановления гомеостаза. Свидетельство РФ на полезную модель N1631 (приоритет от 27.08. 1993 г.).
3. Портативный аппарат для экстракорпоральных процедур восстановления гомеостаза. Патент РФ на промышленный образец N41015 (приоритет от 27. 08.1993 г.).
4. Ведомость технического проекта и пояснительная записка к ОКР “Почка” “Портативная экстракорпоральная система Кортэкс 01/02 для санитарной авиации и скорой медицинской помощи”. КНГЖ. 408732 TII,П3. — М.: ГосЦНИРТИ/НПП “Кортэкс”.
По функциональным возможностям система “Кортэкс” сопоставима с лучшим зарубежным стационарным оборудованием. Она позволяет проводить восемь экстракорпоральных процедур: гемодиализ, гемодиафильтрацию, гемофильтрацию, плазмофильтрацию, каскадную плазмофильтрацию, изолированную ультрафильтрацию, гемосорбцию и плазмоиммуносорбцию*. Существующие за рубежом портативные аппараты искусственной почки (английский Portalysis и японский Niprocurri) выполняют только одну из них. Следует отметить, что в СССР, а теперь и в России не производилась и не производится даже стационарная многофункциональная аппаратура. Не создавалось и оборудование для выполнения таких процедур, как каскадная плазмофильтрация и плазоиммуносорбция.
Конструктивно аппарат “Кортэкс 01/02” выполнен в виде двух блоков — перфузионного и диализного, размещаемых в чемоданах размером 640х420х250 мм каждый (рис.1). Все гидравлические элементы (датчики давления, правильности закладки кровопроводящих магистралей, детекторы воздуха, клапан безопасности, перистальтические одномагистральные насосы крови и антикоагулянта, перистальтический двухмагистральный насос плазмозамещения), а также терминал управления работой аппарата и обеспечения диалогового режима с обслуживающим персоналом расположены на лицевой вертикальной панели перфузионного блока. В верхней торцевой части диализного блока размещен одномагистральный перистальтический насос диализата. Там же находится и первичный источник питания на 50 В. С помощью жесткого сочленения оба блока могут быть объединены в Т-образную конструкцию, разворачиваемую на почти горизонтальной площадке размером около 0,7х1,0 м.
Аппарат представляет собой сложную компьютеризованную систему, работающую под управлением интерактивного программного обеспечения. Он оснащен встроенными центральным процессорным устройством на основе портативного PC/XT-совместимого компьютера с производительностью 106 операций/с и шестью периферийными процессорами (рис.2). Четыре унифицированные платы периферийных процессоров предназначены для регулировки и стабилизации частоты вращения бесколлекторных двигателей ДБМ-120-1-0.4-2Р18 насосов крови, плазмозамещения, диализной жидкости, а также шагового двигателя инфузионного насоса антикоагулянта. Один процессор следит за работой контрольных приборов (датчиков давления в магистралях, детекторов пузырьков воздуха и др.). В блок периферийных процессоров входит и кросс-плата. Мультипроцессорная система и стабилизированные вторичные источники питания встроены в перфузионный блок. Аппарат содержит интерфейсы периферийных процессоров, датчиков давления, температуры, электропроводности жидкости, воздушных пузырьков, накопителей на магнитных дисках, клавиатуры и цветного ЖК-индикатора. Эти устройства выполнены на отечественных микросхемах средней степени интеграции. Для облегчения работы персонала и снижения вероятности ошибок при оперативном вводе информации, клавиатура, расположенная на передней панели аппарата, содержит всего шесть клавишей (“вверх”, “вниз”, “вправо”, “влево”, “сброс” и “ввод”). Помимо отображения вводимой и получаемой в ходе лечебной процедуры информации, а также сообщений медицинскому персоналу в критических и аварийных ситуациях, ЖК-индикатор с разрешением 600х200 пикселей отображает мнемосхемы сборки гидравлических трактов конкретных процедур восстановления гемостаза, входящих в функциональную схему системы.
Промышленные гидравлические узлы аппарата “Кортэкс-01” прошли лабораторно-медицинские испытания в отделении экстракорпоральных методов лечения и трансфузиологии в Медицинском центре Управления делами Президента Российской Федерации. Испытания подтвердили достаточность эксплуатационных параметров для экстракорпоральных процедур, в частности контролируемых путем компьютерного управления фазой бесколлекторных моментных электродвигателей перистальтических насосов расходов перфузата 0,1—1800 мл/мин, инфузата — 0,01—10 мл/ч. Сейчас НПП “Кортэкс” переводит электронную схему “Кортэкс-01” на более дешевую и надежную импортную элементную базу с высокой степенью интеграции.
Диалоговый режим работы, порядок включения и устанавливаемые врачом режимы работы элементов функциональной схемы аппарата задаются специальной программой “Кортэкс 01/02—01”, хранимой в НГМД и содержащей до 12 основных и вспомогательных программных модулей. Модуль 1 предоставляет выбор процедуры из меню с помощью клавиш-стрелок “вверх/вниз”. После выбора конкретной процедуры программа переходит в режим подсказки оператору (модуль 2). На этом этапе на ЖК-индикаторе воспроизводится мнемоническое изображение внешнего вида аппарата и порядок укладки сегментов магистрали на его передней панели. После сборки аппарата программа переходит к предварительной настройке параметров процедуры (модуль 3). Схема экстракорпоральных процедур представлена графически при помощи согласованных с медиками мнемосхем. На этапе настройки оператор устанавливает верхние и нижние пределы и предварительные параметры процедуры (скорость кровотока, подачи антикоагулянта и диализной жидкости, время процедуры и т.п.), а также шаг изменения каждого параметра. Настройка выполняется с помощью соответствующих клавиш-стрелок, перемещаемых вдоль горизонтальных и вертикальных цифровых шкал. По завершении настройки всю информацию можно записать в НГМД, чтобы в дальнейшем использовать ее по умолчанию. Модуль 4 запускает необходимые для данной операции насосы и выводит их на заданные режимы работы. Модуль 5 поддерживает операции вывода необходимой информации и контроля времени процедуры, а модуль 6 периодически опрашивает датчики (контроль текущих параметров процедуры). По желанию персонала параметры можно корректировать (модуль 7).
Причины возникновения аварийной или критической ситуации анализируются и классифицируются как устранимые или неустранимые. К устранимым без прерывания процедуры относится выход отдельного параметра процедуры за пределы разрешенного диапазона (например, давление в возвратной магистрали превышает допустимое значение 200 мм рт. ст.). В этом случае на ЖК-индикатор передаются сообщение о причине аварийной ситуации (модуль 12) и рекомендации по ее устранению (корректировка параметра, необходимые манипуляции и др.). При возникновении неустранимых ситуаций (например, появление в магистрали воздушных пузырьков) ЖК-индикатор воспроизводит соответствующее сообщение и система осуществляет аварийную остановку процедуры (модуль 11). Завершается процедура по желанию оператора или по истечении времени процедуры под управлением модуля 10. Сообщение об этом появляется на экране за пять минут до завершения процедуры. Затем программа возвращается в меню выбора процедур (модуль 1). По желанию оператора можно блокировать аварийные остановки и окончание процедуры по истечении заданного времени. Но в этом случае ответственность за результаты процедуры возлагается на медицинский персонал. Специальная защита программного обеспечения “Кортэкс 01/02-01” от несанкционированного копирования и внесения изменений гарантирует безопасное проведение экстракорпоральных процедур.
Мобильный, быстро разворачиваемый портативный аппарат “Кортэкс 01/02 “ — качественно новый образец медицинской техники, который в равной степени может быть использован в полевых условиях, амбулаторно или стационарно. Он особенно перспективен при оказании экстренной медицинской помощи в труднодоступных регионах с малым числом госпиталей и больниц, оборудованных стационарной аппаратурой для внепочечного очищения крови. Конечно, разработка передовой наукоемкой гемодиализной технологии, создание и промышленное освоение портативного компьютеризованного аппарата “искусственная почка” обходится дорого (в среднем его себестоимость оценивается в 25—27 тыс. долл.). Но эти затраты оправданы огромной потребностью России в аппаратах гемодиализа и плазмофереза. Для организации производства таких аппаратов потребуются инвестиции в размере 1 млн.долл. При объеме выпуска 150—170 аппаратов в год эти средства будут возвращены всего за один год. Нет нужды напоминать, что инвестиции в новые медицинские технологии — “святое дело”. Мы еще не забыли Спитак и Нефтегорск, массовые отравления в Ставрополе и не имеем права лишать своих детей и внуков возможности получить экстренную и эффективную медицинскую помощь при природных и технических катаклизмах.
* Ультрафильтрация — конвекционное освобождение крови от воды и растворенных в ней веществ путем создания повышенного положительного гидростатического давления со стороны крови или разрежения с внешней стороны полупроницаемой мембраны; гемодиафильтрация — процедура одновременной ультрафильтрации и гемодиализа; последовательная ультрафильтрация и гемодиализ — процедура, при которой ультрафильтрация выполняется отдельно от гемодиализа; изолированная ультрафильтрация — ультрафильтрация без последующего гемодиализа; гемофильтрация — конвекционное освобождение крови от растворенных в ней веществ через высокопроницаемые мембраны с компенсацией потерь воды и электролитов специальным физиологическим раствором; гемосорбция (гемоперфузия) — эффективно дополняет гемодиализ, увеличивая степень очищения крови от веществ со средним молекулярным весом при хронической и, возможно, острой почечной недостаточности.
Литература
1. Портативный аппарат для экстракорпоральных процедур восстановления гомеостаза. Решение о выдаче патента по заявке №94029898 (приоритет от 11.08.1994 г.).
2. Портативный аппарат для экстракорпоральных процедур восстановления гомеостаза. Свидетельство РФ на полезную модель N1631 (приоритет от 27.08. 1993 г.).
3. Портативный аппарат для экстракорпоральных процедур восстановления гомеостаза. Патент РФ на промышленный образец N41015 (приоритет от 27. 08.1993 г.).
4. Ведомость технического проекта и пояснительная записка к ОКР “Почка” “Портативная экстракорпоральная система Кортэкс 01/02 для санитарной авиации и скорой медицинской помощи”. КНГЖ. 408732 TII,П3. — М.: ГосЦНИРТИ/НПП “Кортэкс”.
Отзывы читателей
