Аппарат для экстракорпорального очищения крови

Аппарат для экстракорпорального очищения крови относится к устройствам для осуществления обменной обработки крови при патологическом состоянии пациента и позволяет заменить утраченную функцию выведения токсических веществ из организма. Аппарат для экстракорпорального очищения крови содержит гемодиализатор 1, разделенный полупроницаемой мембраной на секцию 2 крови, предназначенную для связи с системой кровообращения пациента, и секцию 3 для диализирующей жидкости, соединенную с очистным контуром 4, заполненным диализирующей жидкостью. Аппарат снабжен, по крайней мере, одной колонкой 5 с углеродным сорбентом, вход которой является входом отработанной диализирующей жидкости, а выход сообщен непосредственно или через промежуточные элементы очистного контура с емкостью 6 для диализирующей жидкости или входом секции 3 для диализирующей жидкости диализатора 1, в соединительную коммуникацию для связи с системой кровообращения пациента дополнительно введен плазмофильтр 7, вход которого связан с системой кровообращения пациента на выходе от него через первый регулировочный вентиль-распределитель 8, первый выход через второй регулировочный вентиль-распределитель 9 и насос 10 связан с системой кровообращения пациента на входе к нему, второй выход плазмофильтра 7 через третий регулировочный вентиль-распределитель 11 связан со входом колонки 5 с углеродным гемосорбентом, при чем контур 4 дополнительно содержит четвертый вентиль-распределитель 12, который установлен на выходе емкости 6 для диализирующей жидкости перед входом в секцию 3 диализирующей жидкости диализатора 1, при этом очистной контур 4 снабжен пятым регулировочным вентилем-распределителем 13, который связан с выходом секции 3 диализирующей жидкости диализатора 1, входом колонки 5 и установлен с возможностью связи с атмосферой. 1 с.п.ф., 1 з.п.ф., 1 ил.

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно, к устройствам для осуществления обменной обработки крови при патологическом состоянии пациента для замещения нарушенной или утраченной функции выведения метаболитов и токсических веществ из организма.

Известен аппарат для экстракорпорального очищения крови, содержащий диализатор, разделенный полупроницаемой мембраной на секцию для крови, предназначенную для соединения с системой кровообращения пациента, и секцию для диализирующей жидкости, соединенную с замкнутым очистным контуром, заполненным 20% раствором человеческого альбумина. Замкнутый очистной контур содержит дополнительный диализатор для регенерации альбумина против бикарбонатного буфера и два последовательно установленных после дополнительного диализатора абсорбционных патрона, заполненных анионообменной смолой IE 250 и активированным углем АС 250. Дополнительный диализатор сообщен с открытым контуром для анализирующей жидкости.

См. проспект ООО «Медфармосервис», являющегося представителем фирмы «TEAKLIN AG» Германия (Росток) «Краткая инструкция к терапевтическому комплексу MARS», 2004 г.; проспект фирмы KBV GmbH&Co.KG., также являющегося представителем фирмы «TEAKLIN AG» Германия (Росток) «Поддерживающая терапия печени (искусственная печень) MARS», 2003 г.

Известный аппарат обеспечивает эффективное удаление из организма водорастворимых и белковосвязанных токсинов. Однако широкое использование данного аппарата для целей детоксикации ограничивает сложность конструкции и высокая стоимость аппарата и расходных материалов к нему таких как абсорбционные патроны и высококонцентрированный раствор альбумина.

Наиболее близким по технической сущности, достигаемому эффекту и выбранным в качестве прототипа является аппарат для экстракорпорального очищения крови, содержащий диализатор, разделенный полупроницаемой мембраной на секцию крови, предназначенную для связи посредством соединительных коммуникаций с системой кровообращения пациента, и секцию для диализирующей жидкости, соединенную с замкнутым очистным контуром, заполненным диализирующей жидкостью, снабженным, по крайней мере, одной колонкой с углеродным сорбентом, вход которой является входом отработанной диализирующей жидкости, а выход сообщен непосредственно или через промежуточные элементы очистного контура с емкостью для диализирующей жидкости или входом секции для диализирующей жидкости диализатора.

См. патент на полезную модель 56191 по кл. А61М 1/14, заявл. 15.08.2005 г., опубл. 10.09.2006 г. «Аппарат для диализа».

Однако данный аппарат обеспечивает осуществление только процесса диализа в режиме рециркуляции по замкнутому очистному контуру.

Задачей настоящей полезной модели является создание аппарата для экстракорпорального очищения крови с расширенными функциональными возможностями, позволяющего осуществлять различные способы экстракорпоральной очистки крови такие как гемодиализ, плазмаферез, плазмафильтрация, плазмасорбция, гемофильтрация и гемодиафильтрация.

Техническим результатом, позволяющим решить эту задачу является оптимизация конструкции аппарата для экстракорпорального очищения крови.

Поставленная задача достигается тем, что в известном аппарате для экстракорпорального очищения крови, содержащем диализатор, разделенный полупроницаемой мембраной на секцию крови, предназначенную для связи посредством соединительных коммуникаций с системой кровообращения пациента, и секцию для диализирующей жидкости, соединенную с очистным контуром, заполненным диализирующей жидкостью, снабженным, по крайней мере, одной колонкой с углеродным сорбентом, вход которой является входом отработанной диализирующей жидкости, а выход сообщен непосредственно или через промежуточные элементы очистного контура с емкостью для диализирующей жидкости или входом секции для диализирующей жидкости диализатора, согласно полезной модели в соединительную коммуникацию для связи с системой кровообращения пациента дополнительно введен плазмофильтр, вход которого связан с системой кровообращения пациента на выходе от него через первый регулировочный вентиль-распределитель, первый выход через второй регулировочный вентиль-распределитель и насос связан с системой кровообращения пациента на входе к нему, второй выход через третий регулировочный вентиль-распределитель связан со входом колонки с углеродным гемосорбентом, при чем очистной контур дополнительно содержит четвертый регулировочный вентиль-распределитель, который установлен на выходе емкости диализирующей жидкости перед входом в секцию диализирующей жидкости диализатора, при этом очистной контур снабжен пятым регулировочным вентилем-распределителем, который связан с выходом секции диализирующей жидкости диализатора, входом колонки с углеродным гемосорбентом, и установлен с возможностью связи с атмосферой.

В качестве диализирующей жидкости возможно использование 10-12% раствора человеческого альбумина или цитозоли печени свиньи, или донорской плазмы.

Проведенные исследования по патентным и научно-техническим источникам информации свидетельствует о том, что предлагаемый аппарат для экстракорпорального очищения крови неизвестен, а следовательно, соответствует критерию «новизна».

Предлагаемый аппарат для экстракорпорального очищения крови может быть изготовлен на любом предприятии, специализирующемся в данной отрасли так как для этого требуются известные материалы и стандартное оборудование широко выпускаемое отечественной и зарубежной промышленностью.

Таким образом, заявляемый аппарат для экстракорпорального очищения крови соответствует критерию «промышленная применимость».

Предлагаемая совокупность существенных признаков сообщает заявляемому аппарату для экстракорпорального очищения крови новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу, а именно создание аппарата для экстракорпорального очищения крови с расширенными функциональными возможностями, позволяющего осуществлять различные способы экстракорпоральной очистки крови такие как гемодиализ, плазмаферез, плазмафильтрация, плазмасорбция, гемофильтрация и гемодиафильтрация.

Введение в соединительную коммуникацию для связи с системой кровообращения пациента плазмофильтра вход которого связан с системой кровообращения пациента на выходе от него через первый регулировочный вентиль-распределитель, первый выход через второй регулировочный вентиль-распределитель и насос связан с системой кровообращения пациента на входе к нему, второй выход через третий регулировочный вентиль-распределитель связан со входом колонки с углеродным гемосорбентом позволяет проводить дополнительные способы экстракорпоральной очистки кроме гемодиализа такие как плазмаферез, плазмафильтрация и плазмосорбция.

Установка в очистном контуре четвертого и пятого регулировочных вентилей - распределителей позволяет проводить такие способы экстракорпоральной очистки крови как гемофильтрация и гемодиафильтрация, при чем гемодиафильтрация может проводится при одновременном осуществлении гемодиализа и гемофильтрации.

Установка пятого регулировочного вентиля-распределителя с возможностью связи с атмосферой позволяет удалять токсические вещества, проходящие через мембрану гемодиализатора, и тем самым обеспечивает работу системы на «сброс» при необходимости отведения фильтрата от гемодиализатора и отходов от колонки с углеродным сорбентом, что также расширяет функциональные возможности аппарата для экстракорпорального очищения крови.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, на котором представлена схема заявляемого аппарата.

Аппарат для экстракорпорального очищения крови содержит диализатор (гемодиализатор) 1, разделенный полупроницаемой мембраной на секцию 2 крови, предназначенную для связи посредством соединительных коммуникаций с системой кровообращения пациента, и секцию 3 для диализирующей жидкости, соединенную с очистным контуром 4, заполненным диализирующей жидкостью. Аппарат снабжен, по крайней мере, одной колонкой 5 с углеродным сорбентом, вход которой является входом отработанной диализирующей жидкости, а выход сообщен непосредственно или через промежуточные элементы очистного контура с емкостью 6 для диализирующей жидкости или входом секции 3 для диализирующей жидкости диализатора 1, в соединительную коммуникацию для связи с системой кровообращения пациента дополнительно введен плазмофильтр 7, вход которого связан с системой кровообращения пациента на выходе от него через первый регулировочный вентиль-распределитель 8, первый выход через второй регулировочный вентиль-распределитель 9 и насос 10 связан с системой кровообращения пациента на входе к нему, второй выход плазмофильтра 7 через третий регулировочный вентиль-распределитель 11 связан со входом колонки 5 с углеродным гемосорбентом, при чем очистной контур 4 дополнительно содержит четвертый регулировочный вентиль-распределитель 12, который установлен на выходе емкости 6 для диализирующей жидкости перед входом в секцию 3 диализирующей жидкости диализатора 1, при этом очистной контур 4 снабжен пятым регулировочным вентилем-распределителем 13, который связан с выходом секции 3 диализирующей жидкости диализатора 1, входом колонки 5 с углеродным гемосорбентом и установлен с возможностью связи с атмосферой.

Для транспортировки диализирующей жидкости установлены насосы 10 и 14.

В качестве диализирующей жидкости в аппарате использован 10-12% раствор человеческого альбумина или цитозоль печени свиньи или донорская плазма.

Аппарат для экстракорпорального очищения крови в режиме гемодиализа используют следующим образом:

Кровь пациента поступает в гемодиализатор 1, где она очищается за счет встречного потока диализирующей жидкости из резервуара 6 при помощи насоса 14 при открытом регулировочном вентиле-распределителе 12 и опять поступает к пациенту при открытом регулировочном вентиле-распределителе 9 за счет работы насоса 10. При этом токсические вещества проходят через мембрану гемодиализатора 1 и удаляются при открытии регулировочного вентиля-распределителя 13 в положении связи с атмосферой.

В режиме плазмофереза, плазмафильтрации и плазмосорбции аппарат используют следующим образом:

Кровь пациента при помощи регулировочного вентиля-распределителя 8 направляют в плазмофильтр 7, где происходит разделение на форменные элементы крови, которые с помощью регулировочного вентиля 9 и насоса 10 возвращают пациенту, и плазму крови, которую с помощью регулировочного вентиля-распределителя 11 направляют для очистки в колонку 5 с гемосорбентом, а оттуда в накопительную емкость 6 или посредством регулировочного вентиля 9 при помощи насоса 10 также возвращают пациенту. После предварительной регулировки степени окклюзии насоса 10 становится возможным размещение в его ложе более тонкостенного насосного сегмента стандартного комплекта магистралей для двухигольного плазмафереза с плазмофильтром ПФМ. В таком варианте аппарат позволяет отказаться от дополнительной промежуточной емкости т.к. становится возможным прямое возвращение эритромассы в другую вену за счет движущей силы насоса.

В режиме гемофильтрации и гемодиафильтрации кровь от пациента проходит через гемодиализатор 1 с высокопроницаемыми мембранами (гемофильтры) и возвращается пациенту через регулировочный вентиль-распределитель 9 с помощью насоса 10 при одновременном выведении фильтрата через регулировочные вентили 11 и 13 и одновременном введении заменяющего раствора. Гемодиафильтрация проводится при одновременном осуществлении гемодиализа и гемофильтрации.

Возможность удаления водорастворимых и белковосвязанных токсинов в заявляемом аппарате была подтверждена экспериментами.

Для этого были проведены модельные эксперименты с использованием донорской крови на экспериментальной установке. Эксперименты осуществляли следующим образом. Лиофильно высушенный цитозоль растворяли в бидистиллированной воде и при постоянном перемешивании полученной суспензии с помощью перфузионного насоса пропускали через гемодиализатор по разъемам для диализной жидкости по принципу рециркуляции. Одновременно с этим проводили перфузию донорской крови, которую подавали также по принципу рециркуляции с помощью перфузионного насоса через разъемы гемодиализатора по крови.

Для моделирования печеночной недостаточности в донорскую кровь добавляли хлорид аммония и на протяжении всего времени проведения эксперимента производили замеры концентрации аммиака в крови и цитозоле. В процессе проведения эксперимента контакт крови с материалом осуществляли через полупроницаемую мембрану гемодиализатора в течение 6-8 часов при скоростях перфузии материала и крови 100 мл/мин.

Исследования, результаты которых представлены в таблице, показали, что уже через 1 час после начала эксперимента из крови удаляется 84% аммиака. Данные концентрации мочевины в крови и цитозоле свидетельствуют об увеличении концентрации мочевины в последнем, что отражает процесс синтеза мочевины из аммиака.

Концентрация аммиака и мочевины в крови и цитозоле при осуществлении модельных экспериментов на аппарате экстракорпорального очищения крови.

Одним из важнейших патогенетических механизмов развития печеночной недостаточности является гипераммонийемия, которая развивается вследствие нарушения способности гепатоцитов синтезировать мочевину. Полученные данные дают основание предполагать, что использование заявляемого аппарата сопровождается диффузией аммиака по градиенту концентрации из крови в цитозоль и связыванием его в орнитиновом цикле синтеза мочевины. Таким образом, подключение к кровеносной системе больных аппарата для экстракорпорального очищения крови обеспечивает детоксикацию и нормализацию обменных процессов.

Технология применения альбумина в экстракорпоральном контуре в режиме рециркуляции через угольный сорбент позволяет эффективно снижать концентрацию токсических соединений в крови у пациентов. Для модельных исследований использовали донорскую плазму, в которой были созданы высокие исходные концентрации токсичных веществ: салицилата натрия, 2,4-динитрофенола (2,4-ДНФ), анилина, аммиака и молекул средней массы. Контакт плазмы и альбумина осуществляли через полупроницаемую мембрану гемодиализатора в течение 3 часов при скоростях перфузии плазмы и альбумина 150 мл/мин при температуре 37°С. Отбор проб плазмы и альбумина осуществляли через определенные промежутки времени для выявления динамики изменения концентраций веществ эндогенного и экзогенного происхождения.

Динамика эффективности альбуминового диализа плазмы.

пл. - донорская плазма; альб. - раствор альбумина.

По полученным данным уже через 30 мин. после начала эксперимента из плазмы удаляется 56% салицилата натрия, 62% 2,4-ДНФ, 78% аммиака, 66% анилина и 64% средних молекул. Через 60 мин. - 65% салицилата натрия, 73% 2,4-ДНФ, 84% аммиака, 75% анилина и 77% средних молекул. В то же время наблюдается пропорциональное увеличение концентрации данных соединений в растворе сывороточного альбумина, что свидетельствует о связывании токсинов альбумином в сравнении с обычным диализом. К концу эксперимента альбумином связалось 67% салицилата натрия, 78% 2,4-ДНФ, 92% аммиака, 91% анилина и 89% средних молекул.

На следующем этапе исследования альбумин после проведенного альбумин-диализа перфузировали через углеродный гемосорбент ВНИИТУ-1 в течение 3 часов. Результаты представлены в таблице.

Динамика эффективности очистки альбумина.

Результаты показали, что через 30 мин. сорбируется 68% салицилата, 58% 2,4-ДНФ, 83% аммиака, 60% анилина и 49% средних молекул. Через 60 минут - 71% 2,4-ДНФ, 81% салицилата натрия, 97% аммиака, 80% анилина и 62% средних молекул. Через 180 мин. на сорбенте остается 91% салицилата натрия, 84% 2,4-ДНФ, 100% аммиака, 96% анилина и 76% средних молекул. Аналогичные результаты были получены при использовании вместо альбумина донорской плазмы.

Примеры клинического использования аппарата экстракорпорального очищения крови:

Пациентка А, 68 лет, поступила в стационар с диагнозом: цирроз печени, острая фаза, неустановленной этиологии, класс С по Чайлд-Пью. Портальная гипертензия в стадии декомпенсации, гепатоспленомегалия, асцит, желтуха. На момент осмотра состояние тяжелое, сознание ясное. Больной проводилась стандартная консервативная терапия, а также сеанс гемосорбции и трансфузии свежезамороженной плазмы общим объемом 2000 мл. Учитывая неэффективность консервативного лечения, больной провели сеанс альбуминового диализа. До сеанса АД 140/90, ЧСС 98; после 130/70, ЧСС 72. Самочувствие больной субъективно улучшилось. По биохимическим показателям наблюдались следующие тенденции: активность ACT уменьшилась на 31%, ЛДГ - на 61%, ГГТП - на 9%, ЩФ - на 9%. Содержание общего билирубина снизилось на 34%, его прямой фракции - на 12,5%, непрямой - на 56,5%. На 4% уменьшилось содержание в крови среднемолекулярных пептидов (СМП). На фоне проведенного лечения состояние больной оставалось стабильно тяжелое, сохранялся высокий уровень билирубина, синдром холестаза преобладал над синдромом цитолиза, наблюдались асцит, желтуха.

Пациентка Б, 50 лет, поступила в клинику с диагнозом: токсический гепатит, развившийся после операции сафенэктомии, проводившейся под фторотановым наркозом. В анамнезе холецистэктомия. Состояние больной средней степени тяжести, стабильное, сознание ясное, желтуха, сонливость. Пациентке проводилась консервативная терапия и экстракорпоральные методы лечения: два сеанса обменного плазмафереза, один сеанс гемосорбции. Проведен сеанс альбуминового диализа,. Получены следующие результаты: активность АЛТ уменьшилась на 19,5%, ГГТП - на 2,5%, ЩФ - на 27%. Содержание общего билирубина снизилось на 14%, его прямой фракции - на 58%, содержание непрямой фракции возросло в 2,8 раза. На 4,6% уменьшилось содержание в крови СМП. Больная выписана с улучшением состояния и положительной динамикой биохимических показателей.

Пациентка Д., 47 лет, поступила в клинику с диагнозом: острый токсический гепатит, вызванный приемом внутрь жидкости «Кристалл». Сопутствующий диагноз - хронический алкоголизм. Общее состояние тяжелое, желтуха, сонливость, заторможенность, энцефалопатия 2 степени, поверхностное оглушение. Болезненность в правом подреберье, печень не пальпируется, перкуторно размеры ее в норме, асцита нет. Проведено 2 сеанса гемодиафильтрации объемом по 16 литров и длительностью по 6 часов. Была отмечена положительная динамика общего состояния и биохимических параметров. Активности АЛТ и ACT снизились на 34% и на 6%, значительно понизились активности ЩФ и ГГТП - на 79% и 92% соответственно. Содержание общего билирубина уменьшилось на 24%, холестерина - на 31%, СМП - на 33%. Концентрация аммиака в крови снизилось на 50%, а содержание мочевины выросло на 69%, что связано с усилением детоксицирующей способности печени пациентки.

1. Аппарат для экстракорпорального очищения крови, содержащий диализатор, разделенный полупроницаемой мембраной на секцию крови, предназначенную для связи посредством соединительных коммуникаций с системой кровообращения пациента, и секцию для диализирующей жидкости, соединенную с очистным контуром, заполненным диализирующей жидкостью, снабженным, по крайней мере, одной колонкой с углеродным сорбентом, вход которой является входом отработанной диализирующей жидкости, а выход сообщен непосредственно или через промежуточные элементы очистного контура с емкостью для диализирующей жидкости или входом секции для диализирующей жидкости диализатора, отличающийся тем, что в соединительную коммуникацию для связи с системой кровообращения пациента дополнительно введен плазмофильтр, вход которого связан с системой кровообращения пациента на выходе от него через первый регулировочный вентиль-распределитель, первый выход через второй регулировочный вентиль-распределитель и насос связан с системой кровообращения пациента на входе к нему, второй выход через третий регулировочный вентиль-распределитель связан со входом колонки с углеродным гемосорбентом, причем очистной контур дополнительно содержит четвертый регулировочный вентиль-распределитель, который установлен на выходе емкости для диализирующей жидкости перед входом в секцию диализирующей жидкости диализатора, при этом очистной контур снабжен пятым регулировочным вентилем-распределителем, который связан с выходом секции диализирующей жидкости диализатора, входом колонки с углеродным гемосорбентом, и установлен с возможностью связи с атмосферой.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что в качестве диализирующей жидкости использован 10-12%-ный раствор человеческого альбумина или цитозоль печени свиньи, или донорская плазма.