Штучні легені людини. У майбутньому штучні легені можна буде носити у рюкзаку

Головна

Програми

Сучасна медична техніка дозволяє замінювати повністю чи частково хворі органи людини. Електронний водій ритму серця, підсилювач звуку для людей, які страждають на глухоту, кришталик зі спеціальної пластмаси – ось тільки деякі приклади використання техніки в медицині. Все більшого поширення набувають також біопротези, які рухаються мініатюрними блоками живлення, які реагують на біоструми в організмі людини.

Під час найскладніших операцій, що проводяться на серці, легенях або нирках, неоціненну допомогу медикам надають «Апарат штучного кровообігу», «Штучне легке», «Штучне серце», «Штучна нирка», які приймають на себе функції органів, що оперуються, дозволяють на час призупинити. їхню роботу.

«Штучне легке» є пульсуючим насосом, який подає повітря порціями з частотою 40 50 разів на хвилину. Звичайний поршень для цього не підходить: в струм повітря можуть потрапити частинки матеріалу його частин, що труться або ущільнювача. Тут і в інших подібних пристроях використовують хутра з гофрованого металу або пластику - сильфон. Очищене та доведене до необхідної температури повітря подається безпосередньо в бронхи.

"Апарат штучного кровообігу" влаштований аналогічно. Його шланги підключаються до кровоносних судин хірургічним шляхом.

Перша спроба заміщення функції серця механічним аналогом було зроблено ще 1812 року. Однак досі серед безлічі виготовлених апаратів немає цілком задовольняючого лікарів.

Вітчизняні вчені та конструктори розробили низку моделей під загальною назвою «Пошук». Це чотирикамерний протез серця із шлуночками мішчастого типу, призначений для імплантації в ортотопічну позицію.

У моделі розрізняють ліву та праву половини, кожна з яких складається зі штучного шлуночка та штучного передсердя.

Складовими елементами штучного шлуночка є: корпус, робоча камера, вхідний та вихідний клапани. Корпус шлуночка виготовляється із силіконової гуми методом нашарування. Матриця занурюється в рідкий полімер, виймається і висушується - і так щоразу, поки на поверхні матриці не створюється багатошарова плоть серця.

Робоча камера формою аналогічна корпусу. Її виготовляли із латексної гуми, а потім із силікону. Конструктивною особливістюробочої камери є різна товщина стінок, у яких розрізняють активні та пасивні ділянки. Конструкція розрахована таким чином, що навіть при повній напрузі активних ділянок протилежні стінки робочої поверхні камери не стикаються між собою, чим усувається травма формених елементів крові.

Російський конструктор Олександр Дробишев, незважаючи на всі труднощі, продовжує створювати нові сучасні конструкції «Пошуку», які будуть значно дешевшими від зарубіжних зразків.

Одна з найкращих на сьогодні закордонних систем «Штучне серце» «Новакор» коштує 400 тисяч доларів. З нею можна цілий рік вдома чекати на операції.

У кейсі валізці «Новакору» знаходяться два пластмасові шлуночки. На окремому візку – зовнішній сервіс: комп'ютер управління, монітор контролю, що залишається у клініці на очах лікарів. Будинки з хворим – блок живлення, акумуляторні батареї, які змінюються та заряджаються від мережі. Завдання хворого – стежити за зеленим індикатором ламп, що показують заряд акумуляторів.

Апарати «Штучна нирка» працюють вже досить давно та успішно застосовуються медиками.

Ще в 1837 році, вивчаючи процеси руху розчинів через напівпроникні мембрани, Т. Грехен вперше застосував і ввів у вживання термін «діаліз» (від грецького dialisis – відділення). Але лише 1912 року з урахуванням цього у США було сконструйовано апарат, з допомогою якого його автори проводили експериментально видалення саліцилатів із крові тварин. В апараті, названому ними «штучна нирка», як напівпроникну мембрану були використані трубочки з колодію, якими текла кров тварини, а зовні вони омивали ізотонічним розчином хлориду натрію. Втім, колодій, застосований Дж. Абелем, виявився досить крихким матеріалом і надалі інші автори для діалізу пробували інші матеріали, такі як кишечник птахів, плавальний бульбашок риб, очеревину телят, очерет, папір.

Для запобігання згортанню крові використовували гірудин – поліпептид, що міститься в секреті слинних залоз медичної п'явки. Ці два відкриття і з'явилися прототипом всіх подальших розробок в області очищення нирки.

Якими б не були удосконалення в цій галузі, принцип поки що залишається одним і тим самим. У будь-якому варіанті «штучна нирка» включає наступні елементи: напівпроникна мембрана, з одного боку якої тече кров, а з іншого боку – сольовий розчин. Для запобігання згортанню крові використовують антикоагулянти – лікарські речовини, що зменшують згортання крові. У цьому випадку відбувається вирівнювання концентрацій низькомолекулярних сполук іонів, сечовини, креатиніну, глюкози та інших речовин з малою молекулярною масою. При збільшенні пористості мембрани виникає переміщення речовин із більшою молекулярною масою. Якщо ж до цього процесу додати надлишковий гідростатичний тиск з боку крові або негативний тиск з боку розчину, що омиває, то процес перенесення буде супроводжуватися і переміщенням води - конвекційний масообмін. Для перенесення води можна скористатися осмотичним тиском, додаючи в діалізат осмотично активні речовини. Найчастіше з цією метою використовували глюкозу, рідше фруктозу та інші цукру та ще рідше продукти іншого хімічного походження. При цьому, вводячи глюкозу у великих кількостях, можна отримати дійсно виражений дегідратаційний ефект, проте підвищення концентрації глюкози в діалізаті вище деяких значень не рекомендується через можливість розвитку ускладнень.

Нарешті, можна взагалі відмовитися від розчину (діалізату), що омиває мембрану, і отримати вихід через мембрану рідкої частини крові: вода і речовини з молекулярною масою широкого діапазону.

У 1925 році Дж. Хаас провів перший діаліз у людини, а в 1928 році він використовував гепарин, оскільки тривале застосування гірудину було пов'язане з токсичними ефектами, та й сам його вплив на згортання крові було нестабільним. Вперше гепарин був застосований для діалізу в 1926 році в експерименті Х. Нехельсом і Р. Лімом.

Оскільки перелічені вище матеріали виявлялися малопридатними як основа для створення напівпроникних мембран, продовжувався пошук інших матеріалів, і в 1938 році вперше для гемодіалізу був застосований целофан, який у наступні роки тривалий час залишався основною сировиною для виробництва напівпроникних мембран.

Перший апарат «штучна нирка», придатний широкого клінічного застосування, було створено 1943 року У. Колффом і Х. Берком. Потім ці апарати удосконалились. При цьому розвиток технічної думки в цій галузі спочатку стосувався переважно саме модифікації діалізаторів і лише в Останніми рокамистало торкатися значною мірою власне апарати.

В результаті з'явилися два основні типи діалізатора, так званих котушкових, де використовували трубки з целофану, і плоскопаралельних, в яких застосовувалися плоскі мембрани.

У 1960 році Ф. Кіїл сконструював дуже вдалий варіант плоскопаралельного діалізатора з пластинами з поліпропілену, і протягом ряду років цей тип діалізатора та його модифікації поширилися по всьому світу, посівши чільне місце серед інших видів діалізаторів.

Потім процес створення більш ефективних гемодіалізаторів і спрощення техніки гемодіалізу розвивався у двох основних напрямках: конструювання самого діалізатора, причому домінуюче положення з часом зайняли діалізатори одноразового застосування, і використання напівпроникної мембрани нових матеріалів.

Діалізатор – серце «штучної нирки», і тому основні зусилля хіміків та інженерів були завжди спрямовані на вдосконалення саме цієї ланки в складній системіапарату загалом. Однак технічна думка не залишала поза увагою і апарат як такий.

У 1960-х роках виникла ідея застосування так званих центральних систем, тобто апаратів «штучна нирка», в яких діалізат готували з концентрату – суміші солей, концентрація яких у 30–34 рази перевищувала концентрацію їх у крові хворого.

Комбінація діалізу «на злив» та техніки рециркуляції була використана в ряді апаратів «штучна нирка», наприклад, американською фірмою «Travenol». У цьому випадку близько 8 літрів діалізату з великою швидкістю циркулювало в окремій ємності, в яку був поміщений діалізатор і яку кожну хвилину додавали по 250 мілілітрів свіжого розчину і стільки ж викидали в каналізацію.

Спочатку для гемодіалізу використовували просту водопровідну воду, потім через її забрудненість, зокрема мікроорганізмами, пробували застосовувати дистильовану воду, але це виявилося дуже дорогою і малопродуктивною справою. Радикально питання було вирішено після створення спеціальних систем підготовки водопровідної води, куди входять фільтри для її очищення від механічних забруднень, заліза та його оксидів, кремнію та інших елементів, іонообмінні смоли для усунення жорсткості води та встановлення так званого «зворотного» осмосу.

Багато зусиль витрачено на вдосконалення моніторних систем апаратів «штучна нирка». Так, крім постійного стеження за температурою діалізату, стали постійно спостерігати за допомогою спеціальних датчиків та за хімічним складом діалізату, орієнтуючись на загальну електропровідність діалізату, яка змінюється при зниженні концентрації солей і підвищується при збільшенні такої.

Після цього в апаратах «штучна нирка» стали застосовувати іоно-селективні проточні датчики, які постійно стежили б за іонною концентрацією. Комп'ютер же дозволив керувати процесом, вводячи з додаткових ємностей елементи, що бракують, або змінювати їх співвідношення, використовуючи принцип зворотного зв'язку.

Величина ультрафільтрації в ході діалізу залежить не тільки від якості мембрани, у всіх випадках вирішальним фактором є трансмембранний тиск, тому в моніторах стали широко застосовувати датчики тиску: ступінь розрідження діалізу, величина тиску на вході і виході діалізатора. Сучасна техніка, що використовує комп'ютери, дозволяє програмувати ультрафільтрацію.

Виходячи з діалізатора, кров потрапляє у вену хворого через повітряну пастку, що дозволяє судити на око про приблизну величину кровотоку, схильність крові до згортання. Для попередження повітряної емболії ці пастки постачають повітропроводами, за допомогою яких регулюють у них рівень крові. В даний час у багатьох апаратах на повітряні пастки надягають ультразвукові або фотоелектричні детектори, які автоматично перекривають венозну магістраль при падінні в пастці рівня крові нижче заданого.

Нещодавно вчені створили прилади, які допомагають людям, які втратили зір – повністю чи частково.

Диво окуляри, наприклад, розроблено у науково-впровадницькій виробничій фірмі «Реабілітація» на основі технологій, які використовувалися раніше лише у військовій справі. Подібно до нічного прицілу, прилад діє за принципом інфрачервоної локації. Чорно матове скло окулярів насправді є пластинами з оргскла, між якими укладено мініатюрний локаційний пристрій. Весь локатор разом із очковою оправоюважить близько 50 грамів – приблизно стільки ж, скільки й прості окуляри. І підбирають їх, як і окуляри для зрячих, суворо індивідуально, щоб було зручно і красиво. Лінзи не тільки виконують свої прямі функції, але і прикривають дефекти очей. З двох десятків варіантів кожен може вибрати для себе найбільш вдалий.

Користуватися окулярами зовсім не важко: треба надіти їх та включити живлення. Джерелом енергії для них є плоский акумулятор розмірами з пачку сигарет. Тут же, у блоці, міститься і генератор.

Випромінені їм сигнали, натрапивши на перешкоду, повертаються назад і вловлюються «лінзами приймачами». Прийняті імпульси посилюються, порівнюються з пороговим сигналом, і, якщо є перешкода, зараз звучить зумер – тим голосніше, чим ближче до неї підійшла людина. Дальність дії приладу можна регулювати за допомогою одного з двох діапазонів.

Роботи зі створення електронної сітківки успішно ведуться американськими фахівцями НАСА та Головного центру при університеті Джона Гопкінса.

Спочатку вони постаралися допомогти людям, у яких ще збереглися деякі залишки зору. «Для них створено телеок, – пишуть у журналі «Юний технік» С. Григор'єв та Є. Рогов, – де замість лінз встановлені мініатюрні телеекрани. Так само мініатюрні відеокамери, розташовані на оправі, пересилають у зображення все, що потрапляє в поле зору звичайної людини. Однак для слабозорого картина ще й дешифрується за допомогою вбудованого комп'ютера. Такий прилад особливих чудес не створює і сліпих зрячими не робить, вважають фахівці, але дозволить максимально використати зорові здібності, що ще залишилися в людини, полегшить орієнтацію.

Наприклад, якщо в людини залишилася хоча б частина сітківки, комп'ютер «розщепить» зображення таким чином, щоб людина могла бачити навколишнє хоча б за допомогою периферійних ділянок, що збереглися.

За оцінками розробників, подібні системи допоможуть приблизно 2,5 мільйонів людей, які страждають на дефекти зору. Ну а як бути з тими, хто має сітківку практично повністю втрачено? Для них вчені центру очей, що працює при університеті Дюка (штат Північна Кароліна), освоюють операції з вживлення електронної сітківки. Під шкіру імплантуються спеціальні електроди, які, з'єднані з нервами, передають зображення в мозок. Сліпий бачить картину, що складається з окремих точок, що світяться, дуже схожу на демонстраційне табло, що встановлюють на стадіонах, вокзалах і в аеропортах. Зображення на «табло» знову створюють мініатюрні телекамери, укріплені на очковій оправі».

І, нарешті, останнє слово науки сьогодні – спроба методами сучасної мікротехнології створити нові чутливі центри на пошкодженій сітківці. Такими операціями займаються зараз у Північній Кароліні професор Рост Пропет та його колеги. Спільно із фахівцями НАСА вони створили перші зразки субелектронної сітківки, яка безпосередньо імплантується у око.

«Наші пацієнти, звичайно, ніколи не зможуть милуватись полотнами Рембрандта, – коментує професор. – Однак розрізняти, де двері, а де вікно, дорожні знакиі вивіски вони все-таки будуть ... »

100 великих чудес техніки

Санкт-Петербурзький Державний Політехнічний Університет

КУРСОВА РОБОТА

Дисципліна: Матеріали медичного застосування

Тема: Штучна легеня

Санкт-Петербург

Список умовних позначень, термінів та скорочень 3

1. Введення. 4

2. Анатомія дихальної системи людини.

2.1. Повітроносні шляхи. 4

2.2. Легкі. 5

2.3. Легенева вентиляція. 5

2.4. Зміни обсягу легень. 6

3. Штучна вентиляція легень. 6

3.1. Основні методи штучної вентиляції легень. 7

3.2. Показання для застосування штучної вентиляції легень. 8

3.3. Контролює адекватність штучної вентиляції легень.

3.4. Ускладнення при штучній вентиляції легень. 9

3.5. Кількісні характеристики режимів штучної вентиляції легень. 10

4. Апарат штучної вентиляції легень. 10

4.1. Принцип роботи апарату штучної вентиляції легень. 10

4.2. Медико-технічні вимоги до апарату ШВЛ. 11

4.3. Схеми подачі газової суміші пацієнту.

5. Апарат штучного кровообігу. 13

5.1. Мембранні оксигенатори. 14

5.2. Показання до екстракорпоральної мембранної оксигенації. 17

5.3. Канюляція для екстракорпоральної мембранної оксигенації. 17

6. Висновок. 18

Список використаної литературы.

Перелік умовних позначень, термінів та скорочень

ШВЛ – штучна вентиляція легень.

АТ – артеріальний тиск.

ПДКВ - позитивний тиск в кінці видиху.

АІК – апарат штучного кровообігу.

ЕКМО – екстракорпоральна мембранна оксигенація.

ВВЕКМО - веновенозна екстракорпоральна мембранна оксигенація.

ВАЕКМО – веноартеріальна екстракорпоральна мембранна оксигенація.

Гіповолемія – зменшення об'єму циркулюючої крові.

Зазвичай під цим конкретніше мається на увазі зниження обсягу плазми.

Гіпоксемія - зниження вмісту кисню в крові в результаті порушення кровообігу, підвищеної потреби тканин у кисні, зменшення газообміну в легень при їх захворюваннях, зменшення вмісту гемоглобіну в крові та ін.

Гіперкапнія - підвищений парціальний тиск (і вміст) CO2 в артеріальній крові (і в організмі).

Інтубація — введення в гортань через рот спеціальної трубки з метою усунення порушення дихання при опіках, деяких травмах, важких спазмах гортані, дифтерії гортані та її гострих набряках, що швидко дозволяються, наприклад алергічних.

Трахеостома - це штучно сформований нориць трахеї, виведений в зовнішню область шиї, для дихання, минаючи носоглотку.

У трахеостому вставляється трахеостомічна канюля.

Пневмоторакс - стан, що характеризується скупченням повітря або газу в порожнині плеври.

1. Введення.

Дихальна система людини забезпечує по-сту-п-ле-ня в ор-га-нізм ки-сло-ро-да і видалення уг-ле-ки-сло-го га-за. Транс-порт га-зов і інших не-об-хо-ди-мих ор-га-низ-му речовин осу-ще-ст-в-ля-ет-ся з по-мо-щью кро- ве-нос-ної сис-те-ми.

Функ-ція ди-ха-тель-ної сис-те-ми сво-дит-ся лише до того, що б забезпечувати кров дос-та-точ-ним ко-ли-че-ст-вом ки -сло-ро-та і видаляти з неї уг-ле-кис-лий газ. Хі-мі-че-ське вос-ста-нов-лі-ня мо-ле-ку-ляр-но-го ки-сло-ро-да з об-раз-ва-ні-єм во-ди слу -Жить для мле-ко-пі-таю-щих основ-ним іс-точ-ні-ком енер-гії. Без неї життя не може продовжуватися довше кількох секунд.

Вос-ста-нов-ле-нія ки-сло-ро-да со-пут-ст-ву-ет об-ра-зо-ва-ня CO2 .

Кі-сло-рід, що входить у CO2, не про-ис-хо-дит не-по-сред-ст-вен-но з мо-ле-ку-ляр-ного ки-сло-рода. Використання O2 і об-разування CO2 пов'язане ме-ж-ду со-бій про-ме-жу-точ-ни-ми ме-та-бо -лі-че-скі-ми ре-ак-ція-ми; тео-ре-ти-че-ськи ка-ж-дая з них триває деякий час.

Об-мін O2 і CO2 ме-ж-ду ор-га-низ-мом і сре-дой на-зи-ва-ється ди-ха-ні-єм. У вис-ших жи-вот-них про-цесс ди-ха-ня осу-ще-ст-в-ля-є-ся бла-го-да-ря ря-ду по-слі-до-ва-тель- них про-цес-сов.

1. Об-мін га-зов ме-ж-ду сре-дой і лег-ки-ми, що звичай-но обо-зна-ча-ють як "ле-гоч-ну вен-ти-ля-цію".

Об-мін га-зов ме-ж-ду аль-ве-о-ла-ми лег-ких і кров-в'ю (ле-гоч-не ди-ха-ня).

3. Об-мін га-зов ме-ж-ду кров-в'ю і тка-ня-ми. Га-зи пе-ре-хо-дять внут-ри тканини до міс-там по-тре-ле-ня (для O2) і від місць об-раз-ва-ня (для CO2) (кле- точне дихання).

Ви-па-де-ня лю-бо-го з цих про-цес-сов при-во-дит до на-ру-ше-ні-ям ди-ха-ня і соз-да-ет небезпеку для жиз -ні людини.

2.
Анатомія дихальної системи людини.

Ди-ха-тель-на сис-те-ма че-ло-ве-ка зі-стоїть з тканин і ор-га-нів, забезпе-чи-ваю-щих ле-гоч-ну вен -ти-ля-цію і ле-гоч-не ди-ха-ня. До повіт-хо-нос-них пут-тям від-но-сят-ся: ніс, по-лість но-са, но-со-глот-ка, гор-тань, тра-хея, брон-хи і бронхіо-ли.

Лег-кі складаються з брон-хі-ол і аль-ве-о-ляр-них мі-шоч-ків, а також з ар-те-рій, ка-піл-ля-рів і вен ле-гоч-но-го кола кро-во-об-ра-ще-ня. До еле-мен-там ко-ст-но-ми-шеч-ної сис-те-ми, пов'язаним з ди-ха-ні-єм, від-но-сят-ся реб-ра, між- ре-бер-ні миш-ци, діа-фраг-ма і допо-мо-га-тель-ні ди-ха-тель-ні миш-ци.

По-ду-хо-нос-ні шляхи.

Ніс і по-лість но-са слу-жат про-во-дя-щи-ми ка-на-ла-ми для пові-ду-ха, в ко-то-рих він на-грі-ва-є-ся , ув-лаж-ня-є-ся і фільт-ру-є-ся. По-лість но-са ви-стла-на бо-га-то вас-ку-ля-ри-зо-ван-ної слизової оболонкою. Багато-чис-лен-ні ж-ст-кі во-лос-ки, а також снаб-жен-ние рес-ніч-ка-ми епі-те-лі-аль-ні і бо-ка- ло-вид-ні клітини служать для очи-ст-ки вди-хае-мо-го пові-ду-ха від твердих дих-тиць.

У верхній частині по-лос-ти лежать нюхальні клітини.

Гор-тань лежить ме-ж-ду тра-хе-ей і кор-нем язи-ка. По-лість гор-та-ні раз-де-ле-на двома склад-ка-ми сли-зи-стої об-лоч-ки, не пов-но-стю схо-дя-щи-ми-ся по середній лінії. Про-стран-ст-во ме-ж-ду цими-ми склад-ка-ми - го-ло-со-ва щілина за-щи-ще-но пла-стін-кою во-лок-ні-сто-го хряща - над-гор-тан-ні-ком.

Тра-хея на-чи-на-ет-ся у ниж-не-го кін-ця гор-та-ні і спу-ка-ет-ся в грудну порожнину, де де-літ-ся на права -Вий і лівий бронхи; стін-ка її про-ра-зо-ва-на зі-є-ні-тель-ної тканиною і хрящом.

Част-ти, що прими-кають до пи-ще-во-ду, за-мі-ще-ни фіб-роз-ною зв'яз-кою. Пра-вий бронх звичай-но ко-ро-че і ши-ре ле-во-го. Увійшовши в легкі, головні бронхи постепенно діляться на все більш дрібні трубки (бронхіоли), самі крейдяні кі з ко-то-рих - ко-неч-ные брон-хіо-ли яв-ля-ють-ся по-след-ним еле-ментом воз-ду-хо-нос-них шляхів. Від гор-та-ні до кінцевих брон-хі-ол труб-ки ви-стла-ни мер-ца-тель-ним епі-те-лі-єм.

2.2.

У цілому легені мають вигляд губ-ча-тих, по-рис-тих до-ну-со-вид-них об-раз-ва-ний, лежа-щих в обох-их по-ло-ви-нах груд-ної по-лос-ти. Найменший структурний елемент легкого — долька складається з кінцевої бронхіоли, що веде до легальної. брон-хіо-лу та аль-ве-о-ляр-ний мішок. Стінки ле-гоч-ної брон-хіо-ли і аль-ве-о-ляр-но-го меш-ка об-ра-зу-ють уг-луб-ле-ня - аль-ве-о-ли . Така структура легень збільшує їхню дихальну поверхню, яка в 50-100 разів перевищує поверхню тіла.

Стінки аль-ве-ол складаються з одного шару епі-те-лі-аль-них клітин і ок-ру-же-ни ле-гоч-ни-ми ка-пил -ля-ра-ми. Внут-рен-ня поверх-ність аль-ве-о-ли по-кри-та по-верх-но-ст-но-ак-тив-ним ве-ще-ст-вом сур-фак-тан- том. От-дель-ная аль-ве-о-ла, тіс-но со-при-ка-саю-ся з со-сід-ні-ми струк-ту-ра-ми, має-ет фор-му не -прав-віль-но-го багато-го-гран-ні-ка і набли-зи-тель-ні роз-міри до 250 мкм.

При-ня-то вважати, що загальна поверхня аль-ве-ол, через ко-то-рую осу-ще-ст-в-ля-ет-ся га-зо-об -мен, екс-по-нен-ці-аль-но за-ві-сит від ве-са те-ла. З воз-рас-том від-ме-ча-ет-ся умень-ше-ня пло-ща-ді по-верх-но-сті аль-ве-ол.

Ка-ж-до леге-ко-ру-же-но меш-ком - плев-рой. На-руж-ний (па-ріє-таль-ний) лис-ток плев-ри при-ми-ка-є до внут-рен-ній по-верх-но-сті груд-ної стін-ки і діа-фраг -ме, внут-рен-ний (вис-це-раль-ний) по-кри-ва-є легке.

Щілина ме-ж-ду ли-ст-ка-ми на-зи-ва-є-ся плев-раль-ної по-лості. При русі грудної клітини внутрішній листок зазвичай легко ковзає по зовнішньому. Дав-ле-ня в плев-раль-ної по-лос-ті завжди менше ат-мо-сфер-ного (від-ри-ца-тель-не).

Штучні органи: людина вміє все

У ус-ло-ві-ях по-коя внут-ри-плів-раль-не дав-ле-ня у че-ло-ве-ка в середньому на 4,5 торр нижче ат-мо-сфер -но-го (-4,5 торр). Меж-плев-раль-ное про-стран-ст-во ме-ж-ду лег-ки-ми на-зы-ва-ет-ся сре-до-сте-ні-єм; у ньому на-хо-дят-ся тра-хея, зоб-на же-ле-за (ти-мус) і серце з біль-ши-ми со-су-да-ми, лім-фа-ті- че-ські вузли і пі-ще-вод.

Ле-гоч-на ар-те-рія не-сет кров від пра-во-го ж-лу-дочка серця, вона де-літ-ся на праву і ліву віт-ви, до -то-рі на-прав-ля-ють-ся до легких.

Ці ар-терії вет-в'ят-ся, слідуючи за брон-ха-ми, забезпечують великі струк-тури лег-кого і об-разу-ють ка- пил-ля-ри, оп-ле-таючі стін-ки аль-ве-ол. Повітря в аль-ве-о-лі від-де-лен від кро-ви в ка-піл-ля-рі стін-кою аль-ве-о-ли, стін-кою ка-піл-ля-ра і у деко-рих слу-ча-ях про-мі-жу-точ-ним шаром ме-ж-ду ні-ми.

З ка-пил-ля-рів кров по-сту-па-є в дрібні ве-ни, ко-то-рі в кінці кін-ців з-є-ня-ють-ся і об-ра- зу-ють ле-гоч-ні ве-ни, що дос-тав-ляють кров у лі-во перед-сер-дие.

Брон-хі-аль-ні ар-те-рії біль-шого кола також приносять кров до легеньких, а імен-но забезпечують бронхи і бронхіо -ли, лім-фа-ті-че-ські вузли, стін-ки кро-ве-нос-них со-судів і плев-ру.

Велика частина цієї крові від-те-ка-є в брон-хи-аль-ние ве-ни, а від-ту-да - в не-пар-ну (справа) і в по-лу -Не-пар-ну (слі-ва). Дуже не-велике ко-ли-че-ст-во ар-те-рі-аль-ної брон-хі-аль-ної кро-ви по-сту-па-є в ле-гоч-ні ве-ни .

10 штучних органів для створення справжньої людини

Оркестріон(Нім. Orchestrion) - назва низки музичних інструментів, принцип дії яких подібний до органу і гармоніці.

Спочатку оркестріоном називався переносний орган, сконструйований за задумом Аббата Фоглера у 1790 році. Він містив близько 900 труб, 4 мануали по 63 клавіші в кожному з них та 39 педалей. "Революційність" оркестріону Фоглера полягала в активному використанні комбінаційних тонів, що дозволило суттєво зменшити розміри лабіальних органних труб.

У 1791 році таку ж назву було надано інструменту, який створив Томас Антон Кунц у Празі. Цей інструмент був оснащений як органними трубами, так і струнами, подібними до фортепіанних. Оркестріон Кунца мав 2 мануали по 65 клавіш і 25 педалей, мав 21 регістр, 230 струн та 360 труб.

У початку XIXстоліття під назвою оркестріон (також оркестрина) з'явилася низка автоматичних механічних інструментів, пристосованих для імітації звучання оркестру.

Інструмент мав вигляд шафи, всередині якої був поміщений пружинний або пневматичний механізм, який при вкиданні монети наводився в дію. Розташування струн або труб інструменту було підібрано таким чином, щоб під час роботи механізму звучали певні музичні твори. Особливої популярності інструмент набув 1920-х років у Німеччині.

Пізніше оркестріон був витіснений програвачами грамофонних платівок.

Див. також

Примітки

Література

Оркестріон // Музичні інструменти: енциклопедія. – М.: Дека-ВС, 2008. – С. 428-429. – 786 с.
Оркестріон // Велика російська енциклопедія. Том 24. – М., 2014. – С. 421.
Мірек А.М.Оркестріон Фоглера // Довідник до схеми гармонік. - М: Альфред Мірек, 1992. - С. 4-5. – 60 с.
Оркестріон // Музичний енциклопедичний словник. - М: Радянська енциклопедія, 1990. - С. 401. - 672 с.
Оркестріон // Музична енциклопедія. - М: Радянська енциклопедія, 1978. - Т. 4. - С. 98-99. – 976 с.
Herbert Jüttemann: Orchestrien aus dem Schwarzwald: Instrumente, Firmen und Fertigungsprogramme.
Bergkirchen: 2004. ISBN 3-932275-84-5.

CC© wikiredia.ru

Експеримент, проведений в Університеті Гранади, став першим під час якого штучна шкірабула створена з дермою на основі арагозо-фібринного біоматеріалу. До цього часу використовувалися інші біоматеріали на кшталт колагену, фібрину, полигликолиевой кислоти, хітозану тощо.

Була створена стабільніша шкіра з функціоналом схожим на функціонал звичайної людської шкіри.

Штучний кишечник

У 2006 році англійські вчені сповістили світ про створення штучного кишечника, здатного точно відтворити фізичні та хімічні реакції, що відбуваються у процесі травлення.

Орган зроблений із спеціального пластику та металу, які не руйнуються та не піддаються корозії.

Тоді була вперше в історії проведена робота, яка демонструвала, як плюрипотентні стовбурові клітини людини в чашці Петрі можуть бути зібрані в тканину організму з тривимірною архітектурою і типом зв'язків, властивих тілі, що природно розвинулася.

Штучна кишкова тканина може стати терапевтичним засобом №1 для людей, які страждають на некротичний ентероколіт, запалення кишечника і синдром короткого кишечника.

У ході досліджень група вчених під керівництвом доктора Джеймса Уеллса використовувала два типи плюрипотентних клітин: ембріональні людські стовбурові клітини та індуковані, отримані шляхом перепрограмування клітин людської шкіри.

Ембріональні клітини називають плюрипотентними, тому що вони здатні перетворюватися на будь-який з 200 різних типівклітин людського організму.

Індуковані клітини підходять для «зачісування» генотипу конкретного донора, без ризику подальшого відторгнення та пов'язаних із цим ускладнень. Це новий винахід науки, тому поки неясно, чи мають індуковані клітини дорослого організму тим самим потенціалом, що і клітини зародка.

Штучна тканина кишечника була «випущена» у двох видах, зібрана з двох різних типів стовбурових клітин.

Щоб перетворити окремі клітини на тканину кишечника, знадобилося багато часу та сил.

Вчені збирали тканину, використовуючи хімікати, і навіть білки, які називають чинниками зростання. У пробірці жива речовина росла так само, як і в ембріоні людини, що розвивається.

Штучні органи

Спочатку виходить так звана ендодерма, з якої виростають стравохід, шлунок, кишки та легені, а також підшлункова залоза та печінка. Але медики дали команду ендодермі розвинутися тільки в первинні клітини кишечника. На їхнє зростання до відчутних результатів знадобилося 28 днів. Тканина дозріла і набула абсорбційної та секреторної функціональності, властивої здоровому травному тракту людини. У ній також з'явилися й специфічні стовбурові клітини, з якими працювати буде значно легше.

Штучна кров

Донорів крові завжди не вистачає – російські клініки забезпечені препаратами крові лише на 40% від норми.

Для проведення однієї операції на серці із використанням системи штучного обігу потрібна кров 10 донорів. Є ймовірність, що проблему допоможе вирішити штучна кров – її як конструктор вже почали збирати вчені. Створено синтетичні плазма, еритроцити та тромбоцити. Ще небагато, і ми зможемо стати Термінаторами!

Плазма– один із основних компонентів крові, її рідка частина. "Пластикова плазма", створена в університеті Шеффілда (Великобританія), може виконувати всі функції справжньої та абсолютно безпечна для організму. До її складу входять хімічні речовини, здатні переносити кисень і поживні речовини. На сьогоднішній день штучна плазма призначена для порятунку життя в екстремальних ситуаціяхАле в найближчому майбутньому її можна буде використовувати повсюдно.

Що ж, вражає. Хоча і трохи страшнувато припустити, що всередині тебе тече рідкий пластик, точніше, пластикова плазма. Адже, щоб стати кров'ю, її ще треба наповнити еритроцитами, лейкоцитами, тромбоцитами. Допомогти британським колегам із «кривавим конструктором» вирішили фахівці з Каліфорнійського університету (США).

Вони розробили повністю синтетичні еритроцитиз полімерів, здатні переносити кисень та поживні речовини від легень до органів та тканин і назад, тобто виконувати основну функцію справжніх червоних кров'яних клітин.

Крім того, вони можуть доставляти до клітин лікарські препарати. Вчені впевнені, що найближчими роками завершаться всі клінічні випробування штучних еритроцитів, і їх можна буде застосовувати для переливання.

Щоправда, попередньо розбавивши їх у плазмі – хоч у природній, хоч у синтетичній.

Не бажаючи відставати від каліфорнійських колег, штучні тромбоцитирозробили вчені з університету Case Western Reserve штату Огайо. Якщо бути точним, то це не зовсім тромбоцити, а їх синтетичні помічники, які теж складаються з полімерного матеріалу. Їхнє головне завдання – створити ефективне середовище для склеювання тромбоцитів, що необхідно для зупинки кровотечі.

Зараз у клініках для цього використовують тромбоцитарну масу, але її отримання – справа копітка і досить довга. Потрібно знайти донорів, зробити суворий відбір тромбоцитів, які до того ж зберігаються не більше 5 діб і схильні до бактеріальних інфекцій.

Поява штучних тромбоцитів знімає усі ці проблеми. Отже, винахід стане хорошим помічником і дозволить лікарям не боятися кровотеч.

Справжня & штучна кров. Що краще?

Термін "штучна кров" трохи неточний. Справжня кров виконує велику кількість завдань. Якщо буде створена повноцінна штучна кров, здатна повністю замінити справжню, це буде справжній прорив у медицині.

Штучна кров виконує дві основні функції:

1) збільшує обсяг кров'яних тілець

2) виконує функції збагачення киснем.

У той час як речовина, що збільшує обсяг кров'яних тілець, вже давно використовується в лікарнях, киснева терапія поки що перебуває в стадії розробки та клінічних досліджень.

3. Передбачувані переваги та недоліки Штучної крові

Штучні кістки

Медики з Імперіал коледжу в Лондоні стверджують, що їм вдалося псевдо-кістковий матеріал, який найбільш схожий за своїм складом справжні кістки і має мінімальні шанси на відторгнення.

Нові штучні кісткові матеріали фактично складаються з трьох хімічних сполук, які симулюють роботу справжніх клітин кісткової тканини.

Медики та фахівці з протезування по всьому світу зараз ведуть розробки нових матеріалів, які могли б послужити повноцінною заміною кісткової тканини в організмі людини.

Втім, на сьогодні вчені створили лише подібні до кісток матеріали, пересаджувати які замість справжніх кісток, нехай і зламаних, досі не доводилося.

Основна проблема таких псевдо-кісткових матеріалів полягає в тому, що їх організм не розпізнає як «рідні» кісткові тканини і не приживається до них. У результаті, в організмі пацієнта з пересадженими кістками можуть початися масштабні процеси відторгнення, що в найгіршому варіанті може навіть призвести до масштабного збою в імунній системі та смерті пацієнта.

Штучна легеня

Американські вчені з Єльського університету під керівництвом Лаури Нікласон зробили прорив: їм вдалося створити штучну легеню і пересадити її щурам.

Також окремо було створено легке, що працює автономно та імітує роботу цього органу

Треба сказати, що людська легеня є складним механізмом.

Площа поверхні однієї легені у дорослої людини становить близько 70 квадратних метрів, зібраних так, щоб забезпечувати ефективне перенесення кисню та Вуглекислий газміж кров'ю та повітрям. Але тканину легені важко відновлювати, тому зараз єдиний спосіб замінити пошкоджені ділянки органу — пересадка. Ця процедура дуже ризикована у вигляді високого відсоткавідторгнень.

Згідно зі статистикою, через десять років після трансплантації живими залишаються лише 10-20% пацієнтів.

«Штучне легке» є пульсуючим насосом, який подає повітря порціями з частотою 40-50 разів на хвилину. Звичайний поршень для цього не підходить, в струм повітря можуть потрапити частинки матеріалу його частин, що труться або ущільнювача. Тут, і в інших подібних пристроях використовують хутра з гофрованого металу або пластику – сильфони.

Очищене та доведене до необхідної температури повітря подається безпосередньо в бронхи.

Змінити руку? Не питання!..

Штучні руки

Штучні руки у ХІХ ст.

поділялися на "робочі руки" та "руки косметичні", або предмети розкоші.

Для муляра або чорнороба обмежувалися накладенням на передпліччя або плече бандажа зі шкіряної гільзи з арматурою, до якої прикріплювався відповідний професії робочого інструменту - кліщі, кільце, гачок тощо.

Косметичні штучні руки, дивлячись по заняттях, способу життя, ступеня освіти та інших умов, були більш менш складні.

Штучна рука могла мати форму природної, у витонченій лайковій рукавичці, здатна виконувати тонкі роботи; писати і навіть тасувати карти (як відома рука генерала Давидова).

Якщо ампутація не досягла ліктьового суглоба, то з допомогою штучної руки можна було повернути функцію верхньої кінцівки; але якщо ампутоване верхнє плече, то робота рукою була можлива лише за допомогою об'ємних, дуже складних апаратів, що вимагають великого зусилля.

Крім останніх, штучні верхні кінцівки складалися з двох шкіряних або металевих гільз для верхнього плеча і передпліччя, які над ліктьовим суглобом рухомо з'єднані в шарнірах за допомогою металевих шин. Пензель був зроблений з легкого дерева і нерухомо прикріплений до передпліччя або ж рухливий.

У суглобах кожного пальця були пружини; від кінців пальців йдуть кишкові струни, які з'єднувалися позаду кістового суглоба і тривали у вигляді двох міцніших шнурків, причому один, пройшовши по валиках через ліктьовий суглоб, прикріплювався на верхньому плечі до пружини, інший, також рухаючись на блоці, вільно закінчувався.

При довільному згинанні ліктьового суглоба пальці стулялися в цьому апараті і закривалися, якщо плече зігнуте під прямим кутом.

Для замовлень штучних рукдостатньо було вказати заходи довжини та обсягу кукси, а також здорової руки, і пояснити техніку мети, яким вони повинні служити.

Протези для рук повинні мати всі необхідні властивості, наприклад, функцію закриття і відкриття кисті, утримання і випускання з рук будь-якої речі, і протез повинен мати вигляд, який якомога точніше копіює втрачену кінцівку.

Існують активні та пасивні протези рук.

Пасивні лише копіюють зовнішній вигляд руки, а активні, які діляться на біоелектричні та механічні, виконують набагато більше функцій. Механічна кисть досить точно копіює справжню руку, тому будь-яка людина з ампутацією зможе розслабитися серед людей, а також зможе брати предмет і випускати його.

Бандаж, який кріпиться на плечовому поясі, наводить кисть у рух.

Біоелектричний протез працює завдяки електродам, які зчитують струм, який виробляється м'язами під час скорочення, сигнал передається на процесор і протез рухається.

Штучні ноги

Для людини з фізичним ушкодженням нижніх кінцівок, звичайно, важливі якісні протези для ніг.

Саме від рівня ампутації кінцівки і залежатиме правильний вибірпротеза, який замінить і зможе навіть відновити безліч функцій, які були властиві кінцівки.

Існують протези для людей, як молодих, так і літніх людей, а також для дітей, спортсменів, і тих, хто, незважаючи на ампутацію, веде таке ж активне життя. Протез високого класу складається із системи стоп, колінних шарнірів, адаптерів, зроблених із матеріалу високого класу та підвищеної міцності.

Сторінки:← попередня1234наступна →

Mohammadhossein Dabaghi et.al. \Biomicrofluidics 2018

Група вчених із Канади та Німеччини створила зовнішні штучні легені для новонароджених, які народилися з проблемами дихальної системи. Нові зовнішні легені є системою мікроканалів, що складається з двосторонніх пористих мембран, що збагачують кров киснем, що протікає через них. Кров по таких каналах тече самостійно, що є величезним плюсом і допомагає уникнути багатьох проблем, пов'язаних з зовнішніми насосами, повідомляється у статті у Biomicrofluidics.

Респіраторний дистрес-синдром (РДС) проявляється у приблизно 60 відсотків новонароджених при 28-тижневій гестації, у 15-20 відсотках при терміні 32-36 тижнів. При цьому через те, що легені - один із органів, що розвиваються наприкінці вагітності, передчасно народжені немовлята при РДС потребують додаткової зовнішньої допомоги для насичення крові киснем, поки їх власні легені не зможуть повністю виконувати свої функції самостійно. При цьому трапляються випадки, коли механічної вентиляції легень недостатньо, і лікарі змушені збагачувати кров киснем безпосередньо. У разі доводиться проганяти кров немовля через спеціальні мембранні системи, у яких відбувається насичення крові киснем.

Але, на відміну від дорослих, у новонароджених дітей об'єм крові зазвичай не перевищує 400–500 мілілітрів, а отже, щоб уникнути надмірного розведення крові та зниження гематокриту, небезпечно використовувати понад 30–40 мілілітрів крові для оксигенації поза тілом. Цей факт обмежує час, який одиниця крові може проводити поза організмом, тобто процес оксигенації має відбуватися досить швидко. Крім того, для уникнення перепадів тиску, які відбуваються при використанні перфузійного насоса та можуть пошкодити клітини крові, в ідеалі рух крові через мембранну систему має забезпечувати серце. І, хоч це й не критично, але було б добре, щоб мембрани могли збагачувати кров киснем, використовуючи для цього звичайне повітря, а не спеціально підготовлену суміш газів чи чистий кисень.

Усі ці вимоги вчені спробували задовольнити, використавши концепцію штучної плаценти. Вона передбачає обмін газами між кров'ю та зовнішнім джерелом, не змішуючи при цьому кров немовляти з іншими рідинами (лише додавши в неї сольовий розчин для підтримки кількості рідини, що циркулює в кровоносних судинах). При цьому, оскільки об'єм крові поза організмом повинен не перевищувати 30 мл, необхідно створити структуру, в якій при фіксованому обсязі площа дотику крові з газообмінною мембраною максимальна. Найпростіше це зробити, заповнивши кров'ю паралелепіпед з дуже маленькою висотою, проте така структура буде дуже нестійкою. Саме той факт, що конструкція має бути тонкою, але при цьому міцною, а також виготовленою з пористих матеріалів та накладав основні обмеження на створення штучних легень.

Для ефективного газообміну вчені розмістили дві квадратні (43×43 міліметри) пористі полідиметилсилоксанові мембрани паралельно один одному, розташувавши між ними мережу з квадратних колон зі стороною міліметр, утворивши безліч прямих, перпендикулярних один одному каналів, по яких тече кров. Крім механічного утримування мембран, ці колони також сприяли перемішування крові, роблячи її одноріднішою за складом у всій системі. Також, для достатньої стійкості конструкції, відсутності деформацій під час роботи та зменшення впливу дефектів, одна з мембран має бути достатньо товстою, щоб забезпечити міцність структури, але водночас досить тонкою для того, щоб через неї міг відбуватися газообмін. Для зменшення товщини полідиметилсилоксанового шару, не втрачаючи при цьому механічні властивості, дослідники вставили до нього мережу зі смужок армованої сталі.

Зміст

При порушенні дихання у хворого проводиться штучна вентиляція легень або ШВЛ. Її застосовують для життєзабезпечення, коли пацієнт не може самостійно дихати або коли лежить на операційному столі під анестезією, що викликає нестачу кисню. Виділяють кілька видів ШВЛ - від простої ручної до апаратної. З першою може впоратися практично будь-яка людина, друга – вимагає розуміння пристрою та правил застосування медичного обладнання

Що таке штучна вентиляція легень

У медицині під ШВЛ розуміють штучне вдування повітря в легені з метою забезпечення газообміну між довкіллямта альвеолами. Застосовуватися штучна вентиляція може як міра реанімації, коли в людини серйозні порушення самостійного дихання, або як засіб захисту від нестачі кисню. Останній стан виникає при анестезії чи захворюваннях спонтанного характеру.

Формами штучної вентиляції є апаратна та пряма. Перша використовує газову суміш для дихання, яка закачується в легені апаратом через трубку інтубації. Пряма має на увазі ритмічні стискання та розтискання легень для забезпечення пасивного вдиху-видиху без використання апарату. Якщо застосовується «електрична легеня», м'язи стимулюються імпульсом.

Показання для ШВЛ

Для проведення штучної вентиляції та підтримки нормального функціонуваннялегень існують показання:

раптове припинення кровообігу;
механічна асфіксія дихання;
травми грудної клітки, мозку;
гостре отруєння;
різке зниження артеріального тиску;
кардіогенний шок;
астматичний напад.

Після операції

Інтубаційну трубку апарату штучної вентиляції вставляють у легені пацієнта в операційній або після доставки з неї відділення інтенсивної терапії або палату спостереження за станом хворого після наркозу. Цілями та завданнями необхідності ШВЛ після операції вважаються:

виключення відкашлювання мокротиння та секрету з легенів, що знижує частоту інфекційних ускладнень;
зменшення потреби у підтримці серцево-судинної системи; зниження ризику нижнього глибокого венозного тромбозу;
створення умов для живлення через трубку для зниження частоти розладу ШКТ та повернення нормальної перистальтики;
зниження негативного впливу на скелетну мускулатуру після тривалої дії анестетиків;
швидка нормалізація психічних функцій, нормалізація стану сну та неспань.

При пневмонії

Якщо у хворого виникає тяжка пневмонія, це швидко призводить до розвитку гострої дихальної недостатності. Показання застосування штучної вентиляції при цій хворобі вважаються:

порушення свідомості та психіки;
зниження артеріального тиску до критичного рівня;
уривчасте дихання більше 40 разів на хвилину.

Проводиться штучна вентиляція на ранніх стадіях розвитку захворювання, щоб збільшити ефективність роботи та знизити ризик смерті. ШВЛ триває 10-14 діб, через 3-4 години після введення трубки роблять трахеостомію. Якщо пневмонія має масивний характер, її проводять з позитивним тиском до кінця видиху (ПДКВ) для кращого розподілу легень та зменшення венозного шунтування. Разом із втручанням ШВЛ проводиться інтенсивна терапія антибіотиками.

При інсульті

Підключення ШВЛ при лікуванні інсульту вважається реабілітаційним заходом для хворого та призначається при показаннях:

внутрішня кровотеча;
ураження легень;
патологія у сфері дихальної функції;
кома.

При ішемічному або геморагічному нападі спостерігається утруднене дихання, яке відновлюється апаратом ШВЛ з метою нормалізації втрачених функцій мозку та забезпечення клітин достатньою кількістю кисню. Ставлять штучні легені при інсульті терміном до двох тижнів. За цей час відбувається зміна гострого періоду захворювання, знижується набряклість мозку. Позбутися ШВЛ потрібно по можливості, якомога раніше.

Види ШВЛ

Сучасні методи штучної вентиляції поділяють на дві умовні групи. Прості застосовуються в екстрених випадках, а апаратні – в умовах стаціонару. Перші допустимо використовувати за відсутності у людини самостійного дихання, у неї гострий розвиток порушення ритму дихання чи патологічний режим. До простих методик відносять:

З рота в рот або з рота в ніс– голову постраждалого закидають назад до максимального рівня, відкривають вхід у горло, зміщують корінь язика. Той, хто проводить процедуру, стає збоку, рукою стискає крила носа хворого, відхиляючи голову назад, іншою рукою тримає рот. Глибоко вдихнувши, рятувальник щільно притискає губи до рота чи носа хворого і різко енергійно видихає. Хворий має видихнути за рахунок еластичності легень та грудини. Одночасно проводять масаж серця.
Використання S-подібного повітроводу або мішка Рубена. До застосування у хворого потрібно очистити дихальні шляхи, після чого щільно притиснути маску.

Режими ШВЛ у реанімації

Апарат штучного дихання застосовується в реанімації та відноситься до механічним методомШВЛ. Він складається з респіратора та інтубаційної трубки або трахеостомічної канюлі. Для дорослого і дитини застосовують різні апарати, що відрізняються розміром пристрою, що вводиться і частотою дихання, що налаштовується. Апаратна ШВЛ проводиться у високочастотному режимі (понад 60 циклів за хвилину) з метою зменшення дихального об'єму, зниження тиску в легенях, адаптації хворого до респіратора та полегшення припливу крові до серця.

Методи

Високочастотна штучна вентиляція ділиться на три способи, які застосовують сучасні лікарі:

об'ємна- характеризується частотою дихання 80-100 за хвилину;
осциляційна- 600-3600 за хвилину з вібрацією безперервного або переривчастого потоку;
струминна– 100-300 на хвилину, є найпопулярнішою, при ній у дихальні шляхи за допомогою голки або тонкого катетера вдується кисень або суміш газів під тиском, інші варіанти проведення – інтубаційна трубка, трахеостома, катетер через ніс чи шкіру.

Крім розглянутих способів, що відрізняються за частотою дихання, виділяють режими ШВЛ за типом апарату, що використовується:

Автоматичний– дихання пацієнта повністю пригнічене фармакологічними препаратами. Хворий повністю дихає за допомогою компресії.
Допоміжний- Дихання людини зберігається, а подачу газу здійснюють при спробі зробити вдих.
Періодичний примусовий- Використовується при перекладі від ШВЛ до самостійного дихання. Поступове зменшення частоти штучних вдихів змушує пацієнта дихати самому.
З ПДКВ– при ньому внутрішньолегеневий тиск залишається позитивним по відношенню до атмосферного. Це дозволяє краще розподіляти повітря у легенях, усувати набряки.
Електростимуляція діафрагми- Проводиться через зовнішні голчасті електроди, які дратують нерви на діафрагмі і змушують її ритмічно скорочуватися.

Апарат ШВЛ

У режимі реанімації або післяопераційній палаті використовується апарат штучної вентиляції легень. Це медичне обладнання потрібне для подачі газової суміші з кисню та сухого повітря у легені. Використовується примусовий режим з метою насичення клітин та крові киснем та видалення з організму вуглекислого газу. Скільки різновидів апаратів ШВЛ:

за видом застосовуваного обладнання- Інтубаційна трубка, маска;
за застосовуваним алгоритмом роботи– ручний, механічний, з нейроконтрольованою вентиляцією легень;
По віку- Для дітей, дорослих, новонароджених;
з приводу- Пневмомеханічний, електронний, ручний;
за призначенням- Загального, спеціального;
по застосовуваній сфері- Відділення інтенсивної терапії, реанімації, післяопераційне відділення, анестезіології, новонароджених.

Техніка проведення штучної вентиляції легень

Для виконання штучної вентиляції лікарі використовують апарати ШВЛ. Після огляду хворого лікар встановлює частоту та глибину вдихів, підбирає газову суміш. Гази для постійного дихання подаються через шланг, пов'язаний з трубкою інтубації, апарат регулює і тримає під контролем склад суміші. Якщо використовується маска, що закриває ніс і рот, апарат забезпечує сигналізаційну систему, що сповіщає про порушення процесу дихання. При тривалій вентиляції трубка інтубації вставляється в отвір через передню стінку трахеї.

Проблеми під час штучної вентиляції легень

Після встановлення апарату штучної вентиляції та в ході його функціонування можуть виникнути проблеми:

Наявність боротьби пацієнта з апаратом ШВЛ. Для виправлення усувають гіпоксію, перевіряють положення вставленої ендотрахеальної трубки та саму апаратуру.
Десинхронізація з респіратором. Приводить до падіння дихального об'єму, неадекватної вентиляції. Причинами є кашель, затримка дихання, патології легень, спазми в бронхах, неправильно встановлений апарат.
Високий тиск у дихальних шляхах. Причинами стають порушення цілісності трубки, бронхоспазми, набряк легень, гіпоксія.

Відлучення від штучної вентиляції легень

Застосування ШВЛ може супроводжуватися травмами через підвищений тиск, пневмонію, зниження роботи серця та інші ускладнення. Тому важливо припинити штучну вентиляцію якнайшвидше з урахуванням клінічної ситуації. Показанням для відлучення є позитивна динаміка одужання з показниками:

відновлення дихання з частотою менше 35 за хвилину;
хвилинна вентиляція скоротилася до 10 мл/кг чи менше;
у пацієнта немає підвищеної температури чи інфекції, апное;
показники крові стабільні.

Перед відлученням від респіратора перевіряють залишки м'язової блокади, скорочують до мінімуму дозу заспокійливих препаратів. Виділяють такі режими відлучення від штучної вентиляції.

Те, що вдування повітря в легені може оживити людину, знали з найдавніших часів, але допоміжні прилади для цього почали виробляти лише в середні віки. У 1530 році Парацельс вперше застосував ротовий повітропровід зі шкіряним хутром, призначеним для роздмухування вогню в каміні. Через 13 років Везалеус опублікував працю «Про будову людського тіла», в якій обґрунтував користь вентиляції легень через введену в трахею трубку. А 2013 року дослідники Університету Кейс Вестерн Резерв створили прототип штучної легені. Апарат використовує очищений атмосферне повітряі не потребує концентрованого кисню. Пристрій за структурою нагадує людську легеню з силіконовими капілярами та альвеолами і працює на механічною помпою. Біополімерні трубки імітують розгалуження бронхів на бронхіоли. У майбутньому заплановано вдосконалення апарату із прив'язкою до скорочень міокарда. Мобільний пристрій з великою ймовірністю може замінити транспортний апарат ШВЛ.

Розміри штучної легені - до 15x15x10 сантиметрів, розміри її хочуть максимально наблизити до людського органу. Величезна площа газової дифузійної мембрани дає 3-х - 5-ти кратне підвищення ефективності киснеобміну.

Поки що прилад тестується на свинях, але тести вже показали його ефективність при дихальній недостатності. Використання штучної легені допоможе відмовитися від більш потужних транспортних апаратів ШВЛ, що працюють з вибухонебезпечними кисневими балонами.

Штучне легеня дозволяє активізувати пацієнта, інакше прикутого до постільного реаніматологічного або транспортного апарату ШВЛ. А з активізацією зростають шанс на одужання та психологічний стан.

Пацієнти, які чекають на пересадку донорської легені, зазвичай змушені перебувати в лікарні досить довго на апараті для штучної оксигенації, користуючись яким, можна тільки лежати в ліжку і спостерігати, як за тебе дихає машина.

Проект штучної легені, здатної протезувати дихальну недостатність, дає цим пацієнтам шанс на якнайшвидше одужання.

У комплект портативної штучної легені входить найлегше і насос для крові. Автономна роботарозрахована терміном до трьох місяців. Мінімальні розміри апарату дозволяють йому замінити транспортний апарат ШВЛ екстрених медичних служб.

Робота легені заснована на портативному насосі, що збагачує кров газами повітря.

Деяким людям (особливо новонародженим дітям) не потрібна тривала подача висококонцентрованого кисню через його окисні властивості.

Ще один нестандартний аналог ШВЛ, що застосовується при високому пошкодженні спинного мозку, - надшкірна електростимуляція діафрагмальних нервів (френікус-стимуляція). Розроблено трансплевральний масаж легень за В. П. Смольниковим - створення в плевральних порожнинах стану пульсуючого пневмотораксу.

Штучні легкі, досить компактні для того, щоб їх можна було переносити у звичайному рюкзаку, вже успішно протестували на тваринах. Подібні пристрої здатні зробити набагато комфортніше за життятих людей, чиї власні легені з якоїсь причини не функціонують належним чином. До цих пір для цих цілей використовувалося дуже громіздке обладнання, але новий пристрій, що розробляється вченими в даний момент, здатний змінити це раз і назавжди.

Людина, чиї легені не здатні виконувати свою основну функцію, як правило, приєднуються до машин, які проганяють їх кров через газообмінник, збагачуючи її киснем і видаляючи з неї вуглекислий газ. Зрозуміло, під час цього процесу людина змушена лежати на ліжку чи кушетці. І чим довше вони перебувають у лежачому стані, тим слабшими стають їхні м'язи, роблячи одужання малоймовірним. Саме для того, щоб зробити пацієнтів мобільними, були розроблені компактні штучні легені. Проблема стала особливо актуальною у 2009 році, коли стався спалах свинячого грипу, внаслідок якого у багатьох хворих відмовили легені.

Штучні легені можуть допомогти хворим реабілітуватися від деяких легеневих інфекцій, а й дозволять пацієнтам дочекатися відповідних донорських легень для трансплантації. Як ви знаєте, черга часом може розтягнутися на довгі роки. Ситуацію ускладнює той факт, що у людей з легкими, що відмовили, як правило, сильно ослаблене і серце, якому належить прокачувати кров через .

«Створення штучних легень набагато складніше завдання, ніж проектування штучного серця. Серце просто перекачує кров, тоді як легені є складною мережею альвіол, усередині яких відбувається процес газообміну. На сьогоднішній день немає технології, здатної навіть наблизитися до ефективності справжніх легень», — розповідає співробітник Університету Піттсбурга Вільям Федершпіль.

Команда Вільяма Федершпіля розробила штучні легені, які включають насос (підтримує серце) і газообмінник, але при цьому пристрій настільки компактний, що легко поміститься в невелику сумку або рюкзак. Пристрій приєднується до трубок, з'єднаних з кровоносною системою людини, ефективно збагачуючи кров киснем і видаляючи надлишки вуглекислого газу. У поточному місяці завершилися успішні випробування приладу на чотирьох піддослідних вівцях, під час яких кров тварин насичувалась киснем протягом різних періодів часу. Таким чином, вчені поступово довели час безперервної роботи приладу до п'яти діб.

Альтернативну модель штучних легень розробляють дослідники Університету Карнегі - Меллон все в тому ж Піттсбурзі. Цей прилад призначений насамперед для тих пацієнтів, чиє серце досить здорове, щоб самостійно прокачувати кров через зовнішній штучний орган. Пристрій так само приєднується до трубок, що безпосередньо з'єднуються з серцем людини, після чого ременями прикріплюється до його тіла. Поки обидва прилади потребують джерела кисню, тобто – додаткового переносного балона. З іншого боку, в даний час вчені намагаються вирішити цю проблему, і в них цілком успішно виходить.

Прямо зараз дослідники тестують прототип штучних легень, якому балон із киснем більше не потрібен. Згідно з офіційною заявою, нове покоління пристрою буде ще компактнішим, а кисень виділятиметься з навколишнього повітря. Прототип зараз тестується на лабораторних щурах та демонструє по-справжньому вражаючі результати. Секрет нової моделі штучних легень полягає у використанні ультратонких (всього 20 мікрометрів) трубочок з полімерних мембранзначно збільшують поверхню газообміну.

Розділи