Принципы работы механического сердца

Механический помощник сердцу

Принципы работы механического сердца Та же самая технология, по которой созданы огромные насосы, в считанные минуты переправляющие сотни тонн топлива в двигатели шаттла, помогает детям, которые нуждаются в пересадке сердца, выжить в ожидании донорского органа.

Принцип действия и общие детали конструкции главных топливных насосов шаттла оказались пригодными для дублирования в миниатюрном устройстве, подключаемом к сердцу больного человека.

Идея ультралёгкого кровяного насоса родилась в сотрудничестве всемирно известного кардиохирурга Майкла Дебейки (Michael DeBakey) и инженеров космического центра Джонсона (Johnson Space Center). Прежде всего – Дэвида Сокира (David Saucier), которому Дебейки много лет назад пересадил донорское сердце.

Сейчас насос MicroMed-DeBakey VAD (желудочковое вспомогательное устройство) выпускает по лицензии NASA компания MicroMed Technology.

Устройство уже было имплантировано более двум сотням взрослых. А теперь американские власти одобрили его использование в детях возрастом от 5 до 16 лет. Первая такая операция прошла недавно в Хьюстоне.

Сокир, другие инженеры NASA, знаменитый хирург и доктора медицинского колледжа Бейлор (Baylor) потратили много сил, чтобы миниатюризировать технологию гигантских турбонасосов шаттла.

Принципы работы механического сердцаДоктор Майкл Дебейки (справа) и инженер Дэвид Сокир демонстрируют прибор (миниатюрный близнец насосов шаттла), который недавно начали имплантировать детям с больным сердцем (фото с сайта nasa.gov).
  • Особенно непросто было добиться устранения свёртывания крови, а также – травмирования кровяных телец – большой проблемы для искусственных кровяных насосов.
  • MicroMed-DeBakey VAD весит примерно 100 граммов и при этом имеет размер примерно в десять раз меньший, чем другие аналоги, доступные на рынке искусственных органов.
  • А это впервые позволило ставить искусственный желудочек (каковым по назначению является новый насос) маленьким детям, в грудной клетке которых просто не помещались прежние модели.

Ещё – с этим аппаратом вдвое (с 3 до 1,5 часов) снизилось время операции, что снизило риск осложнений. К тому же, «космический» кровяной насос оказался на треть дешевле аналогов, что расширило круг людей, которых он может спасти.

Аппарат перемещает кровь непрерывным потоком, а не импульсами, как настоящее сердце или многочисленные варианты искусственных сердец (или отдельных желудочков), которые вживляли пациентам ранее.

Здесь нет никаких клапанов и специальных насосных камер. Рабочее колесо — единственная движущаяся часть насоса.

Принципы работы механического сердцаДаже вместе с подводящими и отводящими трубками устройство очень невелико (фото с сайта nasa.gov).

Оно имеет шесть лезвий-лопастей с восьмью герметично запечатанными магнитами в каждом из них.

Электрическая обмотка в корпусе насоса приводит колесо во вращение. Его скорость – 7,5 тысяч – 12,5 тысяч оборотов в минуту.

Все компоненты помещены в титановую трубу. Вход насоса присоединён к полой игле, которая помещена в левый желудочек сердца. Выход насоса подключен к аорте.

Производительность аппарата (она регулируется) весьма велика – более 10 литров в минуту. А этого достаточно и для взрослых.

  1. Новый насос позволяет людям, ожидающим пересадку сердца, вести более-менее нормальный образ жизни, а не прозябать на больничной койке.
  2. Пациент носит с собой в небольшой сумке (весом всего 2,26 килограмма) контроллер с батареями, рассчитанными на 6-8 часов.
Принципы работы механического сердца
Схема насоса (иллюстрация с сайта micromedtech.com).
  • Контроллер способен подавать сигнал тревоги при снижении уровня заряда батарей, в случае какой-либо электронной ошибки или неосторожном отсоединении кабеля, идущего из сумочки внутрь тела больного.
  • Дома же у пациента имеется небольшой компьютер (устройство поддержки), которое записывает в память параметры работы насоса (они пригодятся врачам).
  • Здесь же – зарядное устройство с набором из нескольких запасных батарей.
Принципы работы механического сердцаКонтроллер, носимый пациентом в сумочке (фото с сайта micromedtech.com).
  1. Некоторые люди, использовавшие MicroMed-DeBakey VAD, целых два года жили с этим устройством до получения донорского органа.
  2. «Космический» насос также помогал выиграть время пациентам с ослабленным сердцем.
  3. Доктора знают, что в определённых случаях с подобной «подмогой» сердце заживало так, что вообще исчезала потребность в пересадке.
  4. Заметим, учёным пока не удалось создать компактное, надёжное и долговечное искусственное сердце, которое можно было бы поставить вместо настоящего.

Так, чтобы человек с механическим насосом гарантированно прожил до естественного конца жизни. В ближайшее время таких технологий не предвидится.

Но вот искусственные сердца (желудочки), выступающие в роли «подмоги» на период ожидания пересадки донорского органа, – давно распространённая практика.

Принципы работы механического сердца
Схема размещения насоса в теле пациента (иллюстрация с сайта micromedtech.com).

MicroMed-DeBakey VAD – выдающееся достижение в этой сфере. Может быть, когда-то эта технология позволит создать и долговременный аппарат, который полностью заменит больному его природный кровяной «насос».

Во всяком случае, сейчас инженеры изучают возможность продления гарантированного срока службы MicroMed-DeBakey VAD до 5 с лишним лет.

© membrana.ru

« Назад

Источник: https://www.fpublisher.ru/articles/type5/article84.htm

«Еще сутки, и я погиб бы»: в Украине впервые самостоятельно установили пациенту механическое..

— Я хожу по палате и больничному коридору не задыхаясь, — говорит Василий Павлюк. Кажется, мой собеседник сам удивляется происходящим с ним изменениям. — А ведь приехал сюда в ужасном состоянии. Врачи прямо говорят: еще сутки без операции, и я бы погиб. Тогда бы мы с вами уже не беседовали.

Мама Василия Анна, которая слушает наш разговор в палате столичного Центра сердца, едва сдерживает слезы. Сын берег ее и старался не посвящать во все нюансы своей болезни. О том, насколько критической была ситуация, она узнала только в Киеве, приехав к сыну уже после установки механического сердца.

— В детстве перенес миокардит, но меня вылечили, и, казалось, с сердцем все в порядке, — продолжает Василий. — А восемь лет назад внезапно появилась одышка, да какая! Стал задыхаться, даже когда спокойно шел по улице. Сделанная в районной больнице кардиограмма показала, что с сердцем у меня все очень плохо.

Врачи направили в областную больницу, и там я в первые же сутки попал из стационара в реанимацию. Меня подлечили. Время от времени я ложился в стационар, чтобы пройти очередной курс.

Сначала врачи предполагали, что ситуацию удастся улучшить с помощью лекарств, но в итоге все же пришли к выводу: сердечная мышца растянулась настолько, что помочь может только пересадка.

— К нам Василий поступил в очень тяжелом состоянии, — объясняет директор киевского Центра сердца доктор медицинских наук Борис Тодуров. — Мы готовили к операции по вживлению механического сердца другого пациента, который стоял у нас на учете.

Но его состояние позволяло еще подождать. А вот у Василия ситуация была критической: в запасе не больше суток. И мы в первую очередь установили купленное механическое сердце ему. А на днях прооперируем и того пациента, которому планировали вживить прибор.

Для него такое сердце уже есть.

Механическое сердце может продлить жизнь нашим тяжелым пациентам, дает им возможность дождаться операции по пересадке. Людмила Филяренко была первой, кому мы два года назад вживили механическое сердце.

Сердце у Люды было перерастянуто, едва сокращалось. А после операции, которую мы выполняли вместе с немецкими коллегами, у пациентки появилось время для ожидания пересадки.

Меньше чем через год в белорусской клинике женщине выполнили трансплантацию. Сейчас она вернулась к активной жизни.

Учрежденный при Центре сердца благотворительный фонд помогает собрать средства на покупку дорогостоящих аппаратов. Наши пациенты не смогли бы себе это позволить. А так они получают его бесплатно.

Принципы работы механического сердца
* Борис Тодуров: «Кардиохирурги называют механическое сердце мостиком к операции по трансплантации»

— Когда мне рассказали, что к моему сердцу подключат титановое приспособление, стало страшно, — продолжает Василий. — Но другого выхода у меня не было.

Я хоть и работал фельдшером, о пересадках органов ничего не знал, никогда не сталкивался с людьми, которые перенесли такую операцию.

Мой лечащий врач показал в своем телефоне механическое сердце, рассказал, что такое могут поставить только в одной киевской клинике. Поэтому полтора месяца назад я вместе с женой и отправился в столицу.

Во время нашего разговора в палату к пациенту несколько раз заходили медики: медсестра принесла лекарства, врач посмотрел показатели работы сердца, которые выводятся на монитор, а реабилитолог сообщил, когда начнутся занятия лечебной физкультурой.

— Пока мне не разрешают ходить по ступенькам, выходить на улицу, считая это слишком большой нагрузкой, — говорит Василий. — Но, надеюсь, со временем все это я снова смогу делать.

— Вы уже научились управляться со своим механическим сердцем?

— Это просто, — отвечает мужчина. — Видите, на окне стоит зарядное устройство для двух батарей. Две другие находятся в специальной сумке, и я подключаюсь к ним, если собираюсь пойти в ванную или в коридор. А пока сижу на месте, могу включиться прямо в сеть через розетку.

Главное — вовремя заряжать и менять батареи, следить за входящей в тело трубкой с проводами, активизирующими работу вшитого устройства. До тех пор, пока мне не сделают пересадку сердца, нельзя купаться в открытых водоемах, принимать ванну, а с душем нужно быть предельно внимательным.

Место вхождения трубки нельзя мочить.

Принципы работы механического сердца
* Чтобы механическое сердце не остановилось, Василий регулярно подзаряжает электрические батареи и носит с собой пятикилограммовую сумку, в которой находится устройство. Фото автора

Каков принцип действия искусственного сердца? Это турбина в титановом корпусе, имплантированная в сердце пациента. Она помогает перегонять пять литров крови за минуту.

Именно с такой задачей справляется здоровое сердце взрослого человека. Аккумуляторы и блок управления турбиной находятся в пятикилограммовой сумке.

В автономном режиме механическое сердце работает десять часов, затем требуется сменить батареи или подзарядиться.

— Этот прибор не может заменить сердце — он лишь помогает работать левому желудочку, — рассказывает Борис Тодуров. — Кстати, у многих возникает впечатление, что мы удаляем больное сердце, заменяя его механическим.

Ни в коем случае. Устройство одной своей частью присоединяется к верхушке левого желудочка, а вторая часть с помощью силиконового соединителя подключается к аорте. При этом правый желудочек работает, как и раньше.

Впервые операция по имплантации механического сердца была сделана в США более десяти лет назад, и с тех пор в мире проведено уже свыше трехсот таких вмешательств. Производители устройства считают, что оно может работать в организме полтора-два года, и этого времени достаточно, чтобы дождаться донора.

Но есть пациенты, которым механическое сердце служит гораздо дольше — одному уже десять лет, другому — девять. Этих людей, как они утверждают, устраивает качество их жизни, и они не соглашаются на пересадку, считая ее более рискованной, чем жизнь с турбиной.

Нас радует, что Людмила Филяренко — первая пациентка, которой мы имплантировали механическое сердце, — дождалась пересадки. Это дает надежду и другим.

— С механическим сердцем я прожила семь месяцев, — рассказывает 32-летняя жительница Кропивницкого Людмила Филяренко. — Постоянно слышала, как в груди работает турбинка, перегоняющая мою кровь. Было такое впечатление, что я постоянно еду в машине.

Честно говоря, не самое приятное ощущение. Я ждала операцию по пересадке сердца, для меня это было спасением. Мне хотелось снова выходить из дому, не засекая время, чтобы контролировать заряд механического устройства, работающего в моей груди.

И обрадовалась, когда появилась возможность отправиться в минскую клинику. Знаю, что мне пересадили сердце 49-летнего мужчины, у которого была тяжелая черепно-мозговая травма. Больше никаких данных об этом человеке мне не дали. Это не принято.

И хотя после операции было тяжело, я счастлива, что прошла весь этот длинный путь.

Людмила Филяренко: «После того как мне установили механическое сердце, я долго привыкала засыпать под его гул»

Людмила сама воспитывает сына. Сейчас ему одиннадцать лет.

— Единственное, что меня расстраивает, — это то, что после трансплантации нежелательно держать дома кота или собаку, а я очень люблю домашних животных, — говорит Людмила. — Но врачи говорят, что мой ослабленный иммунитет нужно защищать всеми возможными способами и не подвергать риску.

Кардиохирурги называют механическое сердце мостиком к операции по трансплантации. Причем украинские специалисты могли бы выполнять эту сложную операцию тоже. У них есть опыт, но вот уже десять лет в нашей стране не было ни одной пересадки сердца.

Может, в следующем году, когда в силу вступят изменения к Закону о трансплантации, ситуация изменится. Согласно поправкам, каждый человек в Украине может при жизни решить, согласен ли он стать донором органов после смерти.

Если украинские врачи получат возможность проводить трансплантацию от неродственного донора, возможно, Василию Павлюку уже не придется ехать на лечение за границу.

Пятнадцать лет назад Борис Тодуров с коллегами провели пересадку сердца харьковчанину Эдуарду Соколову. Донорское сердце в его груди работает до сих пор.

Принципы работы механического сердца
* Эдуард Соколов живет уже 15 лет с пересаженным сердцем, а Людмила Филяренко — 13 месяцев

— В 35 лет у меня случился обширный инфаркт миокарда, — рассказывал Эдуард в реанимационном отделении сразу после трансплантации в 2003-м году. — Он и привел к тому, что сердце стало увеличиваться, а усугубила ситуацию перенесенная пневмония. Когда через год я приехал на обследование, оказалось, что без трансплантации сердца не обойтись.

Донора Эдуард ждал девять месяцев и четырнадцать дней, находясь все это время в киевской больнице. Его прооперировали 29 октября 2003 года.

Принципы работы механического сердца
* Этот снимок сделан в 2003 году, на следующий день после того, как Эдуарду пересадили сердце

Каждый год в этот день харьковчанин приезжает к своим спасителям. Для него это теперь второй день его рождения. В этом году врачи встретили Эдуарда тортом, естественно, в виде сердца и «букетом» воздушных шаров с цифрой 15.

Принципы работы механического сердца
* Теперь каждый год Эдуард приезжает в Киев, чтобы отпраздновать второй день рождения. В этот раз его поздравили Борис Тодуров и другие врачи

— Донором сердца для меня стал 26-летний курсант МВД, у которого разорвалась аневризма в головном мозге, — говорит Эдуард. — Его отец согласился на то, чтобы сердце и две почки погибшего сына пересадили больным людям. Благодаря этому удалось спасти три жизни.

Первое время после операции мне снилось, что я — курсант МВД и никак не могу сдать экзамен.

Главные правила, которых нужно было придерживаться после операции, — это вовремя принимать иммуноподавляющие препараты, избегать мест большого скопления людей, чтобы не подхватить вирусную или бактериальную инфекцию. Любая простуда может привести к кризу отторжения.

Но к такому образу жизни достаточно быстро привыкаешь. Сейчас я в основном живу за городом, помогаю дочери присматривать за внуком. Я счастлив, что Борис Тодуров и его команда врачей подарили мне эти 15 лет жизни. Осенью 2003 года я уже прощался с родными, думал, жизнь закончилась…

— В Украине около тысячи человек ежегодно требуют трансплантации сердца, — добавляет Борис Тодуров. — А средняя продолжительность жизни человека, который попал в лист ожидания, составляет всего лишь полгода. На данный момент в таком листе ожидания у нас числятся 56 человек.

Именно механическое сердце становится для них надеждой, что удастся дождаться пересадки. Существует еще несколько хирургических методик, которые позволяют продлить срок ожидания, но они не дают такой продолжительный срок, как титановая турбина… Стоит такое устройство около 120 тысяч евро.

Мы не можем использовать их массово, потому что не существует государственной программы, позволяющей их закупать. Для того чтобы приобретать механическое сердце, благотворительный фонд «Сердце на ладони» постоянно ведет сбор средств.

Понятно же, что и наши пациенты не в состоянии оплатить такой дорогостоящий прибор. Но в некоторых случаях это оказывается ценой жизни человека.

Напомним, ранее «ФАКТЫ» рассказывали о уникальном случае, когда так называемая перекрестная трансплантация органов породнила две семьи — украинскую и турецкую.

Источник: https://fakty.ua/286317-ecshe-sutki-i-ya-pogib-by-v-ukraine-vpervye-samostoyatelno-ustanovili-pacientu-mehanicheskoe-serdce

Сердце как механическая система

Сердце явл. осн. источником энергии обеспечив. движ-е крови в сосуд. системе. Оно переводит хим. энергию, заключённую в молекулах АТФ, ОБРаЗУЮЩИХСЯ В СЕРДЕЧНой МЫШЦе, в мех.работу, т.е. представляет собой хемоэлектромехан. насос. 2 половинки связаны кровен. сосудами.

Сокращение сердечной мышцы создаёт разность давления в артериальной и венозной системе, благодаря чему возникает движ-е крови. Фаза сокращения сердца наз-ся систолой, фаза ослабления — диастолой. Работа за одно сокращение — работа на преодоление вязкости в сосудистой системе.

Е1-Е2 =А, где А — работа сердца, Е1 — энергия аорты, Е2 — энергия вены. Объём крови, выбрасываемый сердцем в минуту наз-ся минутным объёмом кровотока, котор. равен систолическому объёму, умноженному на число сердечных сокращений в минуту.

А=V•(?1+(?•??)/2), ? — разность между систолическим и диастолическим давлениями, ? — скорость изгнания крови из сердца, ? — плотность крови. Скорость и давление в аорте больше чем в вене.

В малом круге кровообращения кровь встречает значительно меньшее сопротивление, чем в большом круге, следовательно, скорость большая, а плотность маленькая. Давление в правом желудочке равно 1/5 давления в левом желудочке. А=Аб.кр.+Ам.кр., А=6/5•?лев.жел.•V+?•??•V, ?=1,05•10? кгм?,V=580 мг, ?ср=0,5 мс. ?лев.жел=3990 Па, А=2,93Дж.

  • ОЦЕНКА РАБОТЫ И МОЩНОСТИ СЕРДЦА
  • Работа, совершаемая сердцем, затрачивается на преодоление сопротивления и сообщение крови кинетической энергии.
  • Рассчитаем работу, совершаемую при однократном сокращении левого желудочка.

Vу – ударный объем крови в виде цилиндра. Можно считать, что сердце поставляет этот объем по аорте сечением S на расстояние I при среднем давлении р. Совершаемая при этом работа равна:

  1. A1 = FI = pSI = pVy.
  2. На сообщение кинетической энергии этому объему крови затрачена работа:
  3. где р – плотность крови;
  4. υ – скорость крови в аорте.
  5. Таким образом, работа левого желудочка сердца при сокращении равна:
  6. Так как работа правого желудочка принимается равной 0,2 от работы левого, то работа всего сердца при однократном сокращении равна:

Эта формула справедлива как для покоя, так и для активного состояния организма, но эти состояния отличаются разной скоростью кровотока. Физические основы химического метода измерения давления крови. Физический параметр – давление крови – играет большую роль в диагностике многих заболеваний.

Вопрос 18

Поверхностное натяжение, стремление вещества (жидкости или твердой фазы) уменьшить избыток своей потенциальной энергии на границе раздела с др. фазой (поверхностную энергию).

Определяется как работа, затрачиваемая на создание единицы площади поверхности раздела фаз (размерность Дж/м2).

Согласно другому определению, поверхностное натяжение – сила, отнесенная к единице длины контура, ограничивающего поверхность раздела фаз (размерность Н/м); эта сила действует тангенциально к поверхности и препятствует ее самопроизвольному увеличению.

Коэффициент поверхн натяж определяется по формуле. Если обозначить длину границы поверхности жидкости l , силу поверхностного натяжения одной плёнки, действующей на этой границе, — F, то коэффициент поверхностного натяжения будет

Метод отрыва кольца.  На поверхность исследуемой жидкости помещают кольцо или рамку. Если жидкость смачивает кольцо, то силы поверхностного натяжения F1 и F2, действующие на его наружную и внутреннюю поверхности диаметрами D и d, направлены внутрь жидкости, как показано на рис.

Принципы работы механического сердца

  • и создают суммарную силу поверхностного натяжения, равную
  • Fп = σπ(D + d). (3)
  •  Чтобы оторвать кольцо от поверхности жидкости, надо приложить направленную вверх силу F, которая скомпенсирует силу тяжести mg кольца и силу поверхностного натяжения Fп:
  • F = Fп + mg. (4)
  •  Измерив с помощью динамометра или весов силу F отрыва кольца и зная его массу и размеры, из соотношений (3) и (3) получают выражение для коэффициента поверхностного натяжения жидкости:
  • σ = (F − mg)/(π(D + d)).
  • Сталагмометрический метод (метод счета капель).

 Форма и размер капель, отрывающихся от конца капиллярной трубки, зависят не только от силы поверхностного натяжения, но и от диаметра трубки и плотности вытекающей жидкости. При вытекании жидкости из капиллярной трубки размер капли постепенно растет. На рис.

Принципы работы механического сердца

Показан процесс образования капли.

 Перед отрывом капли образуется шейка, диаметр d которой несколько меньше диаметра d1 капиллярной трубки.

По окружности шейки капли действуют силы поверхностного натяжения, удерживающие каплю. По мере увеличения размера капли растет сила тяжести mg, стремящаяся оторвать ее.

В момент отрыва капли она равна результирующей силе поверхностного натяжения Fн = πdσ:

  1. πdσ = mg.
  2. Отсюда следует, что, измеряя массу m одной капли и зная диаметр d шейки капли, можно вычислить коэффициент поверхностного натяжения:
  3. σ = mg/(πd).
  4.  Массу одной капли определяют взвешиванием на аналитических весах определенного отсчитанного количества капель (отсюда и название метода) и последующего вычисления средней массы одной капли.
  5. Смачивание и несмачивание

Молекулярные силы притяжения действуют также между молекулами жидкостей и твердого тела, которое с ней соприкасается; по значению силы притяжения зависят от природы как жидкостей, так и твердого тела. Если силы притяжения молекулы жидкости и молекул твердого тела больше, чем между молекулами самой жидкости (молекула м4 на рис 4.

1) то прилежащие к твердому телу частицы жидкости пристают (прилипают ) к его поверхности. Это явление называется смачиванием, а жидкость — смачивающей .Если силы притяжения между молекулами жидкости и твердого тела меньше, чем между молекулами жидкости, то жидкость называется несмачивающей.

Принципы работы механического сердца

КРАЕВОЙ УГОЛ

(угол смачивания), угол q, образуемый поверхностью тв. тела (или жидкости) и плоскостью, касательной к поверхности жидкости, граничащей с телом (рис.).

Принципы работы механического сердца

Равновесное значение q определяется тремя значениями поверхностного натяжения s на границах соприкасающихся фаз: cosq=(s32-s31)/s12 (индексы соответствуют границам раздела сред, обозначенных на рис.

цифрами). Это выражение справедливо в отсутствии гистерезиса смачивания. К. у. определяет степень смачивания: для идеально смачиваемых поверхностей q=0, для несмачиваемых он может быть даже больше 90°.

Источник: https://cyberpedia.su/15xbe35.html

Как работает механическое сердце

Принципы работы механического сердца

16 сентября 30-летней матери-одиночке Людмиле Филяренко имплантировали второе механическое сердце в Украине. Но как оно работает, и сколько сможет поддерживать жизнь пациентки? О принципах работы сложного устройства рассказал проводивший операцию кардиохирург, директор Киевского городского центра сердца Борис Тодуров.

Без подзарядки сердце работает 10 часов

Принципы работы механического сердцаМеханическое сердце Berlin Heart – это турбина, заключенная в титановый корпус. Прибор обеспечивает циркуляцию крови в организме пациента. Внутри корпуса в магнитном поле вращается маленький «нож от мясорубки». Винт не прикасается к стенкам корпуса, чтобы не травмировать клетки крови.

Скорость вращения винта – до 10 тысяч оборотов в минуту; количество крови, которое он может прогнать через корпус – до 5 литров в минуту. Это вполне соответствует объему циркуляции крови у взрослого человека. Зависимо от скорости притока крови и сопротивления на выходе, турбина регулирует себя сама.

Аккумуляторы и блок управления находятся в пятикилограммовой сумке, которую пациент должен носить с собой. Прибор принимает показатели датчиков внутри корпуса и самостоятельно регулирует скорость движения турбины. Механическое сердце нужно регулярно подзаряжать: в автономном режиме оно работает 10 часов.

Загрузка…

Если в крови образуются мелки тромбы, тормозящие работу механизма, запускается режим очистки турбины. Также у пациента есть возможность регулировать скорость турбины вручную, обеспечивая необходимый кровоток в зависимости от веса, физической нагрузки и энергозатрат.  

Прибор не заменит сердце полностью

Принципы работы механического сердца

При надлежащем уходе и контроле свертываемости крови прибор может работать несколько лет. Рекордсмен с  механическим сердцем Berlin Heart живет в Германии уже 9 лет.

Среди пациентов с механическим сердцем есть даже атлеты

Люди с механическим сердцем должны избегать интенсивных физических нагрузок. Также нельзя плавать в озере или реке, потому что из организма через кожу выходит кабель питания и управления. Это место – ворота для инфекции, и его нужно постоянно обрабатывать антисептиком.

При этом пациенты могут водить машину и заниматься спортом. Среди обладателей прибора есть даже атлеты, которые занимают призовые места. Таким образом, ограничения весьма условные, и зависят от общего состояния организма.

В Германии (родине  Berlin Heart) искусственное сердце носят 1,5-2 года. Именно столько реципиенту нужно для того, чтобы подобрать донора. Механическое сердце – это мост для трансплантации тем людям, которые еще не дождались донорского сердца, но уже не могут жить со своим собственным.

Напомним, что оба украинских пациента (Павле Дорошко и Людмила Филяренко) получили механические сердца Berlin Heart «в кредит», под честное слово волонтеров и специалистов Института сердца МОЗ Украины.

Стоимость одного такого устройства – 118 тысяч евро. Долг за сердца еще не выплачен. Он составляет 40 и 80 тысяч евро соответственно. Сбором средств занимается благотворительный фонд «Серце на долоні».

 

Источник: http://www.likar.info/bolezni-serdtsa-i-sosudov/news-78396-mehanicheskoe-serdtse-kak-ono-rabotaet/

Шанс на спасение — искусственное сердце

При крайней степени нарушения сократительной способности сердца или при проведении кардиологических вмешательств используется механическое устройство, временно поддерживающее достаточный уровень жизненно-важных параметров.

Все аппараты для искусственного кровообращения подразделяют на оксигенаторы (насыщают кровь кислородом) и кардиопротезы (имплантируют в организм). Такие устройства помогают провести длительные операции на открытом миокарде или быть надеждой на спасение жизни в период ожидания донорского органа для трансплантации.

История открытия механического сердца

Первооткрывателем возможности поддержания кровотока по сосудам вне организма был советский врач Демихов.

Он провел операцию собаке еще в 1937 году, установив на место сердца насос, который был соединен с электрическим двигателем.

В 60-е годы американские ученые Кольф и Акутсу создали сердце из пластика с 4-мя трехстворчатыми клапанами. Его работа обеспечивалась пневматическим приводом.

Но настоящая успешная имплантация искусственного сердца осуществлена только в 1969 году хирургом из Америки Кули. Пациент страдал от аневризмы левого желудочка. Ему провели обширную резекцию (удаление) части миокарда, после чего было невозможно отключить от аппарата экстракорпорального кровообращения.

Так как единственным шансом на спасение жизни могла бы быть пересадка сердца, то до ее проведения установили механический трансплантат. Он проработал 64 часа, затем было найдено и пересажено донорское сердце. К сожалению, больной погиб от пневмонии, прожив менее 2 суток. Но подобная двухэтапная трансплантация лежит в основе современных операций.

Все дальнейшие попытки создания искусственного аналога сердца не привели к ожидаемому результату. Модели российских аппаратов могут работать до 100 дней, их внешний двигатель громоздкий, подзарядка должна быть каждые 12 часов.

Первое такое устройство было подключено пациенту в Центре Бакулева в 2010 году. Его можно использовать пока как временное спасение для пациентов, ожидающих пересадку сердца.

Так как спрос на искусственное сердце повышается с каждым годом, то проводится постоянное совершенствование приборов и научные открытия в этой области. К новейшим, но экспериментальным разработкам, относится сердце, напечатанное на 3D принтере, а также выращенное из стволовых клеток.

Рекомендуем прочитать статью об установке кардиостимулятора. Из нее вы узнаете о целях установки устройства и его типах, методике имплантации и возможных осложнениях.

А здесь подробнее о гипертрофии миокарда.

Удачные примеры установки искусственного органа в разных странах

Долгое время самым известным механическим сердцем была модель Джарвик 7, рекордная продолжительность жизни больного составила 620 дней. Именно столько прожил со времени установки (в 1985 году) У. Шредер, доказав, что можно заменить биологический орган на рукотворный.

Модель искусственного сердца Джарвик 7

Следующей версией такого прибора был Симбион, а в настоящее время Синкардия является практически единственной успешной моделью искусственных сердец. Основная проблема подобных устройств – это вес зарядного устройства, которое нужно было возить с собой или носить в рюкзаке за спиной.

Пациенты с таким аппаратом не избавлены от необходимости пересадки донорского органа, но они могут ожидать трансплантацию не только в больнице, как было раньше, а зарядить аккумулятор от обычной розетки, находясь дома. Синкардии установлены 1600 больным, максимальный срок работы превысил 3,5 года. Поэтому у пациентов появился шанс дожить до того момента, когда будет найден подходящий донор.

Искусственное сердце справа

Что такое синдром пересаженного сердца

Несмотря на то, что после пересадки механического аналога сердца или замены его клапанов появляется шанс на жизнь, многие пациенты не ощущают облегчения. Это связано с такими причинами:

  • возникает страх поломки устройства,
  • шум от работы по ночам не дает возможности уснуть,
  • больной постоянно фиксирован на ритме сердцебиений,
  • нарастает депрессия и суицидальные наклонности.

Появляются жалобы на головную боль, онемение конечностей, обмороки и головокружения, сильную утомляемость. Это заставляет больных резко ограничивать физическую активность.

Одним из опасений является отсутствие боли при нарушении работы прибора, поэтому пациенты боятся утратить контроль за своим здоровьем. Подобная симптоматика лечится совместными усилиями кардиолога и психиатра.

Риски установки аппарата

Операция довольно сложная, она имеет прогнозируемые и внезапные осложнения. Так, например, ни один врач не может дать гарантию, что во время установки механического сердца не возникнет смерть.

К достаточно ожидаемым рискам относятся:

  • аллергические реакции на медикаменты,
  • формирование кровяных сгустков,
  • интенсивное кровотечение,
  • инфекция,
  • поломки или помехи в работе механизма.

Все же большинство операций проходят успешно и без осложнений, а пациенты с искусственным сердцем способны даже пробежать марафонскую дистанцию. Все зависит как от заболевания, так и от стремления пациента к выздоровлению и соблюдения рекомендаций врача.

Смотрите на видео об установке искусственного сердца:

Системы искусственного кровообращения

Экстракорпоральное кровообращение, то есть подключение сосудистой сети пациента к аппаратам для очистки, насыщения кислородом или введения медикаментов, бывает таких видов:

  • общее,
  • изолированное,
  • вспомогательное.

Общий вариант предусматривает использование механического насоса и оксигенатора вместо работы сердца и легких. Такие аппараты искусственного кровообращения широко используются в кардиохирургии.

Если нужно изолировать орган или систему от общего кровотока для того, чтобы в вести большую концентрацию лекарственного вещества, то такой способ назван регионарным или изолированным. Он применяется онкологами и хирургами для перфузии цитостатиков или антибиотиков.

Вспомогательное кровообращение снижает нагрузку на сердце путем снижения притока крови или сопротивления периферических сосудов. Проводится в виде внутриартериальной баллонной контрпульсации, разгрузки при подключении к роликовым или центрифужным насосам, а также установки искусственных желудочков сердца.

Что представляет собой аппарат искусственного кровообращения

В составе устройства, которое может взять на себя основные функции организма – дыхание и циркуляцию крови для передачи кислорода тканям, входят такие части:

  • оксигенатор (аналог легких),
  • теплообменник (поддерживает температуру),
  • насос с регуляцией производительности (искусственное сердце),
  • магистрали для передвижения крови,
  • фильтры для поглощения газовых пузырьков, кровяных сгустков, разрушенных клеток крови.

Дополнительно в составе могут быть системы для поглощения крови из раневой зоны, дренажа левого желудочка, измерения скорости кровотока, температуры венозной и артериальной крови, давления, содержания кислорода. Для заправки прибора могут быть использованы:

  • физиологический раствор глюкозы или хлорида натрия,
  • реополиглюкин,
  • калия хлорид,
  • бикарбонат натрия,
  • эритроцитарная масса из донорской крови.

Принципы работы

Подключение аппарата для искусственного кровообращения зависит от выбранной методики оперативного вмешательства. Наиболее распространенная схема предусматривает такие этапы:

  1. Забор крови из обеих полых вен или из правого предсердия, желудочка.
  2. Поступление в оксигенатор.
  3. Накачивание насосом в бедренную артерию.
  4. Продвижение по брюшной и грудной части аорты (против обычного направления).
  5. Через дугу аорты кровь течет в коронарные и мозговые артерии.

Длительность подключения зависит от вида операции – от нескольких минут до 4 — 8 часов. При этом врач старается как можно меньше держать пациента на искусственной перфузии.

Если для операции требуется более часа, то кровь дополнительно охлаждается. Это позволяет понизить потребность в кислороде, а значит, и скорость кровотока.

При особо сложных вмешательствах гипотермия может достигать 15 градусов.

Действие искусственного кровообращения на организм

Условия гемодинамики, которые воспринимаются организмом как стрессовые, включают:

  • обратный поток крови в аорте,
  • минимальный уровень давления в полостях сердца,
  • разрушение клеток крови в период продвижения по жестким магистралям,
  • отключение легочного кровотока,
  • скопление в крови медиаторов боли,
  • гипотония и низкое сопротивление сосудов.

Операция с подключением к аппарату искусственного кровообращения подобна тяжелой травме, кровопотере и шоковому состоянию.

Для компенсации организм перераспределяет питание таким образом, чтобы защитить головной мозг и сердце в ущерб для остальных органов.

Это мешает достигнуть нормального кровотока даже на высокой скорости перфузии. Поэтому ткани страдают от недостатка кислорода и обменного закисления крови.

Осложнения после

Самыми сложными для последующего лечения являются такие нарушения после отключения пациента от прибора:

  • закупорка сосудов жизненно-важных органов эмболом, тромбом, кальцием или каплями жира, воздухом;
  • ишемия органов;
  • реакция на консервированную кровь;
  • чрезмерная кровоточивость из-за введения Гепарина или активации фибринолиза.

Для предотвращения этих осложнений в период экстракорпорального кровотока проводится постоянное исследование состояния пациента и лабораторных показателей. Современные аппараты снабжены системами многоступенчатых фильтров.

Рекомендуем прочитать статью о жизни после установки кардиостимулятора. Из нее вы узнаете о восстановлении после операции, особенностях жизни с устройством, возможности занятий спортом и необходимости регулярных осмотров.

А здесь подробнее о лечении гипертрофии левого желудочка сердца.

Искусственное сердце представляет собой прибор, через который проходит кровь в период кардиохирургических вмешательств или его имплантируют в организм пациента. Несмотря на то, что есть примеры длительной жизни с подобным устройством, такая установка является временной мерой для больных, ожидающих донорское сердце.

Протезированные клапаны или желудочки сердца могут взывать сложные психологические проблемы. В период операции замена собственных функций легких и сердца на аппаратные позволяет провести необходимые манипуляции на открытом сердце.

Источник: http://CardioBook.ru/iskusstvennoe-serdce/

Механическая работа серда. Сердечный цикл

Механическая работа сердца связана с сокращением его миокарда. Работа правого желудочка в три раза меньше работы левого желудочка.

Общая работа желудочков за сутки такова, что она достаточна для того, чтобы поднять человека массой 64 кг на высоту 300 метров.

В течение жизни сердце перекачивает столько крови, что ею можно было бы заполнить канал длиной 5 метров, по которому бы прошел большой теплоход.

Сердце с механической точки зрения представляет собой насос ритмического действия, чему способствует клапанный аппарат. Ритмические сокращения и расслабления сердца обеспечивают непрерывный ток крови.

Сокращение сердечной мышцы называется систолой, его расслабление —диастолой. При каждой систоле желудочков происходит выталкивание крови из сердца в аорту и легочный ствол.

В обычных условиях систола и диастола четко согласованы во времени. Период, включающий одно сокращение и последующее расслабление сердца, составляет сердечный цикл. Его продолжительность у взрослого человека равна 0,8 секунды при частоте сокращений 70 — 75 раз в минуту.

Началом каждого цикла является систола предсердий. Она длится 0,1 сек. По окончании систолы предсердий наступает их диастола, а также систола желудочков. Систола желудочков длится 0,3 сек. В момент систолы в желудочках повышается давление крови, оно достигает в правом желудочке 25 мм рт. ст., а в левом — 130 мм рт. ст.

По окончании систолы желудочков начинается фаза общего расслабления, длящаяся 0,4 сек. В целом период расслабления предсердий равен 0,7 сек., а желудочков — 0,5 сек. Физиологическое значение периода расслабления состоит в том, что за это время в миокарде происходят обменные процессы между клетками и кровью, т. е.

происходит восстановление работоспособности сердечной мышцы.

Гемодинамика изучает движение крови в кровеносной системе. Рассмотрим некоторые принципы гидродинамики.

Описание потока жидкости

Для описания течения жидкости необходимо рассмотреть движение небольшого ее объема. Линии, вдоль которых перемещаются частицы жидкости, называются линиями тока.

Если каждая последующая частица жидкости проходит через данную точку, следуя по тому же пути, что и предыдущая частица жидкости, течение жидкости называется стационарным.

Линии тока при стационарном течении жидкости отображают направление течения, которое может быть прямым или изогнутым. Касательная, проведенная в любой точке к линиям тока, указывает направление вектора скорости в данной точке.

Уравнение неразрывности

Рассмотрим движение несжимаемой жидкости через трубку переменного сечения. Если некоторый объем жидкости поступает в один конец трубки, то равный ему объем должен выйти через другой конец трубки.

Основным показателем течения жидкости в трубке является Q – объемная скорость течения жидкости — объем жидкости (V), перемещающейся за единицу времени через поперечное сечение трубки.

Если объемная скорость жидкости, которая поступает через один конец трубки, составляет Q1, то объемная скорость жидкости, вытекающей из другого конца трубки, будет Q2, и она будет равна Q1. Этот принцип называется уравнением неразрывности.

Таким образом, уравнение неразрывности можно записать: Q1= Q2 (1).

Объемная скорость жидкости равна произведению линейной скорости жидкости ν(м/с) на площадь поперечного сечения трубки S: Q = v*S(2)

Для трубки с переменным поперечным сечением (S1, S2 и т.д.) имеем другую форму уравнения неразрывности: v1S1= v2S2= … = vnSn(3).

Таким образом, произведение линейной скорости движения жидкости на площадь поперечного сечения одинаково во всех сечениях. Отсюда, если уменьшается S, то v при этом увеличивается, и наоборот.

Обычно линейная скорость течения не одинакова в каждой точке поперечного сечения. Уравнение неразрывности отражает среднюю скорость течения.

Вязкость

Вязкость — свойство жидкостей, обусловленное движением частиц жидкости относительно друг друга, что обуславливает возникновение сопротивления течению жидкости в целом. Вязкость возникает из-за внутреннего трения между молекулами жидкости. Такое трение обуславливает возникновение различия скоростей движения частиц в потоке жидкости.

Обратной величиной вязкости является текучесть. Различные жидкости отличаются по вязкости. Например, вязкость нефти больше, чем вязкость воды.

Вязкость является основным показателем в определении сил, которые преодолевают жидкости при перемещении в трубках и сосудах. Вязкость крови существенно влияет на ток крови в сердечно-сосудистой системе.

Рис. 1. Профиль векторов скоростей при ламинарном течении жидкости между двумя листами металла

Понятие вязкости было предложено Ньютоном. Представим простой эксперимент, показанный на Рис. 1. Между двумя плоскими металлическими пластинами поместили тонкий слой жидкости.

Нижняя пластина установлена неподвижно, а верхняя пластина под действием определенной силы перемещается с постоянной скоростью. Эта сила необходима для преодоления вязких свойств жидкости. Она должна иметь большие значения для более вязкой жидкости, чем для менее вязкой жидкости.

Если верхняя пластина перемещается, жидкость приходит в так называемое ламинарное движение. Каждый слой жидкости движется с некоторой скоростью ν. Каждый слой оказывает силовое действие на нижние пластины и испытывает действие равной силы в обратном направлении.

В результате, скорости разных слоев жидкости оказываются не одинаковыми. Профиль векторов скоростей разных слоев жидкости показан на Рис. 1. Так формируется градиент скорости dν/dx.

Ньютон доказал, что сила внутреннего трения F пропорциональна площади соприкасающихся слоев жидкости S и градиенту скорости dν/dx:

Константа прямой пропорциональности (η- ″эта″), называется абсолютной вязкостью жидкости (или динамической вязкостью).

Она равна силе внутреннего трения, возникающей между двумя слоями общей площадью, равной единице, при градиенте скорости между ними, равном 1. Единицей измерения вязкости является [Н·с/м2]или [Па·с].

Величина вязкости зависит от природы жидкости и ее температуры. Вязкость жидкостей уменьшается с увеличением температуре и наоборот.

В некоторых случаях удобней применять относительную вязкость,а не абсолютную. Относительная вязкость жидкости — это абсолютная вязкость этой жидкости, деленная на вязкость воды.

Источник: https://megaobuchalka.ru/5/2272.html

Недостаточность кровообращения, развивающаяся на определенном этапе течения большинства заболеваний сердца, является прогрессирующим процессом, сопровождающимся высокой инвалидизацией и летальностью. Главной альтернативой трансплантации сердца может быть использование систем поддержки желудочков сердца.

Таким образом, искусственный желудочек сердца – (англ.  VAD – Ventricular Assist Device) – механическое устройство, частично или полностью заменяющее функцию сердца при сердечной недостаточности. Дословный перевод: Желудочковое вспомогательное устройство.

Следует отличать понятия «искусственное сердце» (англ. total artificial heart) и «искусственный желудочек сердца», так как последний заменяет только работу правого или левого желудочков сердца, или же обоих. В этих случаях имеются ввиду правый искусственный желудочек сердца (англ.

RVAD — Right Ventricular Assist Device) или левый искусственный желудочек сердца (англ. LVAD — Left Ventricular Assist Device). Прикрепленная к верхушке левого желудочка и восходящей аорте, помпа LVAD  отводит кровь от ослабленного левого желудочка и приводит ее в движение по всем остальным частям организма.

Помпой управляет контроллер системы с помощью внутренней компьютерной программы. Существует также Двойной искусственный желудочек сердца (англ. BiVAD – Biventricular Assist Device). Использование того или иного типа желудочкового вспомогательного устройства зависит от резистентности сосудов легкого.

Левожелудочковые устройства используются наиболее часто, однако в случае повышенной резистентности сосудов легких стоит вопрос об использовании правых искусственных желудочках сердца.

Применение этих устройств в лечении тяжелой сердечной недостаточности рассматривается в трёх аспектах. Первый – это «мост» к трансплантации сердца, т.е. устройство используется временно, пока пациент ожидает донорское сердце: для выживания и успешного выполнения трансплантации сердца, вряд ли можно обойтись без механической поддержки кровообращения.

Кроме того в случае выраженной легочной гипертензии (PA систолическое давление >60), которая сохраняется, несмотря на оптимальную медицинскую и инотропную терапию и, как предполагается, имеет реактивный компонент, который будет реагировать на длительную нормализацию давления в левом предсердии (на фоне механической поддержки сердца).

Второй – это «мост» к выздоровлению, когда, благодаря использованию искусственного желудочка сердца, восстанавливается функция сердечной мышцы, т.е.

для пациентов с фатальным снижением сердечного выброса в тех ситуациях, когда восстановление возможно или вероятно: острый инфаркт миокарда осложненный кардиогенным шоком, острый миокардит с значительным снижением сократительной способности сердца, острая сердечная недостаточность после кардиохирургических вмешательств.

Третий – долгосрочная терапия для пациентов с 1 или более основных противопоказаний к трансплантации сердца: IV класс сердечной недостаточности с прогрессированием проявлений сердечной недостаточности, несмотря на оптимальную проводимую терапию; пик потребления кислорода

Источник: http://www.heartfailure.by/doctor/hirurg/zhelud-heart

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector