Аппарат искусственного кровообращения – принцип работы

Где используется

В основном аппарат искусственного кровообращения (АИК) применяется в кардиохирургии, при операциях на открытом сердце. Во время оперативного вмешательства сердце не может выполнять свою функцию насоса и ее заменяют механическим перекачиванием оксигенированной крови. Есть и другое применение аппарата искусственного кровообращения – это регионарная перфузия.

Существует несколько видов экстракорпорального кровоснабжения:

• общее, когда АИК выполняет функцию сердца и легкого во всем организме;
• регионарное, когда его применяют для перфузии одного органа или его части;
• вспомогательное, с различными вариантами.

Общее применяется в кардиохирургии. Регионарное используют у онкологических, хирургических больных, когда нужно создать определенную концентрацию лекарственных препаратов в одном регионе, например, в злокачественной опухоли. Нередко их используют в трансплантологии. Существуют также аппараты искусственного кровообращения для коронарной перфузии, которые обеспечивают кровоснабжение в миокарде при операциях на аорте.

Также рекомендуем почитать:  Опухла губа после анестезии

Принцип работы

Аппарат искусственного кровообращения временно замещает функцию сердца и легких. Поэтому он состоит из нескольких блоков, а именно:

1. Оксигенатор. Кровь попадает туда из катетеризированных вен правого предсердия самотеком. В оксигенаторе она насыщается кислородом и освобождается от углекислого газа. В некоторых оксигенаторах кровь соприкасается с газом (пузырьковые, пленочные), в других она насыщается кислородом через газопроницаемую мембрану.
2. Артериальный насос. По своей конструкции он может быть мембранный, камерный, роликовый, пальчиковый. Основная функция его состоит в нагнетании оксигенированной крови в артерию.
3. Коронарный отсос. Его задача отсасывать излившуюся кровь из раны и возвращать в циркуляторный контур аппарата искусственного кровообращения.
4. Теплообменник. Согревает или охлаждает кровь до определенной требуемой температуры. Так, чтобы избежать травматизации клеток крови во время перфузии, а это возможно при длительных оперативных вмешательствах, когда она проходит через циркуляторный контур многократно, используют гипотермию. Теплообменник может быть трубчатым или щелевым.
5. Фильтр-ловушка. Кровь, попадая в аппарат искусственного кровообращения, может образовать сгустки, содержать пузырьки газа, поэтому перед обратным поступлением в кровеносное русло больного ее фильтруют.

Также рекомендуем почитать:  Возможные осложнения до и после наркоза у курящего человека

Циркуляторный контур аппарата делают из специальных материалов химически нетоксичных, не изменяющихся при стерилизации, которые при соприкосновении с кровью не повреждают клетки.

Осложнения при искусственном кровообращении

Основные осложнения, которые могут возникнуть при использовании аппарата искусственного кровообращения это:

• Эмболия сосудов газами или тромбами;
• Гипоксия, нарушения микроциркуляции органов;
• Гематологические осложнения, нарушение свертываемости, фибринолиз.

При использовании современного аппарата искусственного поддержания кровообращения, вероятность осложнений минимальна. Аппараты постоянно совершенствуют, чтобы уменьшить объем циркуляторного контура, что позволит использовать меньше консервированной крови, улучшают фильтры и т. д. Для борьбы с осложнениями используют гемодилюцию, антикоагулянты, нагнетание углекислого газа в области раны при ушивании, барокамеру и другие методы.

Анестезия и наркоз

Особенности наркоза при использовании аппарата искусственного кровообращения связаны с риском возникновения осложнений, вызванных рефлекторной реакцией организма, изменением гемодинамики сердца и других органов, отсутствием газообмена в легких, что может привести к ателектазам. Поэтому этапы общей анестезии при искусственном кровообращении имеют свои особенности.

1. Премедикация. Должна быть многокомпонентной.
2. Доперфузионный период. Проводится как обычно, но высока вероятность отека мозга, что требует ИВЛ с повышенным давлением на вдохе и на выдохе, это позволит уменьшить венозный застой в полых венах.
3. Перфузионный период. Анестетики поступают через АИК. ИВЛ проводится с повышенным давлением на выдохе, для предотвращения ателектазов.
4. Постперфузионный период. Необходимо восстановить гемодинамические показатели, иногда требуется длительная ИВЛ.

Также рекомендуем почитать:  Стадии наркоза и их характеристика

Аппарат искусственного кровообращения позволяет оказать хирургическую помощь при заболеваниях сердца. Методы его использования и сама аппаратура постоянно улучшаются и модернизируются, что способствует развитию кардиохирургии и других отраслей медицины.

Я создал этот проект, чтобы простым языком рассказать Вам о наркозе и анестезии. Если Вы получили ответ на вопрос и сайт был полезен Вам, я буду рад поддержке, она поможет дальше развивать проект и компенсировать затраты на его обслуживание.

ВАЖНО!

Аппараты для спасательных бригад

Катастрофа, стихийное бедствие или несчастный случай могут произойти в любой момент и с кем угодно. Человека в критическом состоянии можно спасти, если будет в наличии оборудование для реанимации. В машинах спасательных бригад МЧС, медицины катастроф и кардиологических «скорых» обязательно есть аппарат ИВЛ портативный, позволяющий транспортировать пострадавших живыми до стационарных больниц.

Портативные аппараты отличаются от стационарных только размерами и количеством режимов. Чистый кислород находится в баллонах, количество которых может быть сколь угодно велико.

Режимы использования портативного аппарата обязательно включают принудительную и вспомогательную вентиляцию.

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:

Патофизиология

При использовании аппарата искусственного кровообращения организм человека находится в необычных условиях. Могут развиваться патологические реакции на проведение перфузии, поскольку ретроградный ток крови в аорте, снижение давление в полостях сердца, отсутствие работы малого круга кровообращения – условия, которые не характерны для нормального состояния организма.

Во время проведения вмешательства человек находится в состоянии, близком к геморрагическому шоку. Происходит снижение артериального давления и общего периферического сопротивления. В обычных условиях такая реакция считается защитной, но в условиях использования АИК это мешает нормальному восстановлению кровообращения.

Следствием становится развитие гипоксии и метаболического ацидоза в крови. Профилактика осложнений основана на улучшении микроциркуляции, устранении феномена защитного перераспределения крови.

Искусственное сердце (ИС) и системы вспомогательного кровообращения

Системы вспомогательного кровообращения (СВК) – являются на сегодня одними из перспективных и интенсивно развивающихся направлений современной медицины. Обоснованием актуальности тем разработок является высокий уровень заболеваний с острыми формами сердечной патологии и недостаток донорских органов. Отсюда – интерес к созданию искусственного органа, частично/полностью заменяющего сердце в широком диапазоне его свойств и функций.

АВК-Н: блок управления осевым насосом, источники автономного питания, зарядное устройство, средства мониторинга и программное обеспечение

Комплекс АВК-Н предназначен для обеспечения жизнедеятельности пациента в ожидании трансплантации сердца при проведении операций по его двух этапной замене. АВК-Н может также использоваться в экстракорпоральном варианте:

• для временного подключения к организму человека при посткардиотомической острой сердечной недостаточности;
• для поддержания кровообращения в организме донора с целью пролонгации жизнедеятельности донорских органов;
• в онкологической практике.

Компания “БИОСОФТ-М” производит аккумуляторы, блоки управления, зарядные устройства, сетевые адаптеры, информационно-вычислительные модули, специализированное программное и аппаратное обеспечение для систем вспомогательного кровообращения в экстракорпоральном и имплантируемых вариантах применения.

См. Результаты испытаний носимого блока управления имплантируемым насосом.

Основные преимущества

• простота эксплуатации;
• исключительная надежность;
• мобильность;
• эргономичность;
• минимальный уровень гемолиза и тромбообразования;
• антитромбогенное покрытие полостей насоса;
• постоянный мониторинг и запись параметров системы во встроенную память;
• просмотр записанных параметров состояния системы за весь период эксплуатации;
• автоматическая стабилизация заданной скорости вращения ротора насоса;
• индикация параметров работы насоса крови и системы энергопитания;
• специализированное программное обеспечение настройки, визуализации, обработки и хранения параметров системы вспомогательного кровообращения;
• дистанционный мониторинг состояния оборудования в on-line режиме

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.

Как присоединяется аппарат к пациенту?

Это зависит от состояния человека. Пациенты, у которых сохранены глотание и речь, могут получать живительный кислород через маску. Аппарат может временно «дышать» вместо человека при инфаркте, травме или злокачественной опухоли.

Людям, находящимся в бессознательном состоянии, вводят трубку в трахею – интубируют или выполняют трахеостому. То же самое делают людям, находящимся в сознании, но имеющим бульбарный паралич, такие пациенты не могут самостоятельно глотать и говорить. Во всех этих случаях аппарат ИВЛ – единственная возможность выжить.

Подготовка и подключение аппарата

Перед использованием обязательно необходимо проверить готовность механизма к работе. АИК (аппарат искусственного кровообращения) должен иметь абсолютную чистоту и стерильность тех поверхностей, которые непосредственно контактируют с кровью.

Все структурные элементы, входящие в физиологический блок, обрабатывают детергентами или растворами щелочей высокой концентрации с дальнейшим промыванием водой. После проводят стерилизацию. После полной сборки и заполнения аппарата кровью, его подключают к пациенту на определенном этапе проведения операции.

Для возврата крови в организм чаще используют доступ из бедренной или подвздошной артерии, иногда через восходящий отдел аорты. В аппарат биологическая жидкость поступает через дренированные полые вены. Перед поступлением крови в оксигенатор больному вводят гепарин (2-3 мг на килограмм массы тела). Чтоб пациент находился в безопасности, доступ к артериальной системе проводят раньше, чем катетеризацию венозного русла.

Устройство

Любой аппарат искусственного кровообращения состоит из физиологического (артериальный насос, оксигенатор, циркуляторный контур) и механического блока. Из организма больного венозная кровь поступает в оксигенатор, где происходит ее обогащение кислородом и очищение от углекислого газа, а дальше с помощью артериального насоса она возвращается в кровеносное русло.

Прежде чем кровь поступит обратно, она проходит через специальные фильтры, которые улавливают тромбы, пузырьки воздуха, кусочки кальция из клапанной системы, а также через теплообменник, поддерживающий необходимый температурный режим. Если кровь в организме находится в полостях, ее отправляются в аппарат искусственного кровообращения с помощью специального насоса.

Транспортная упаковка

Комплект оборудования АВК-Н представлен на фотографии.

Для транспортировки АВК-Н используется кейс из сополимерного полипропилена. Корпус герметичный, характеризуется высокой стойкостью к ударным нагрузкам. В конструкцию встроен атмосферный клапан для выравнивания давления,5 замков ABS. Размер кейса 79.50×51.80×31.00 см, вес около 25 кг.
Для удобства перемещения системы в кейс встроены колеса и выдвижная ручка. Кейс состоит из трех уровней. Ложементы каждого уровня спроектированы с учётом удобства размещения всех компонент системы по назначению.

На первом уровне размещаются имплантируемые компоненты АВК-Н, на втором и третьем – экстракорпоральные. Первый и второй уровни объединены в один бокс и содержат полный комплект оборудования, необходимый для проведения операции. Третий уровень содержит оборудование передаваемое пациенту для обслуживания АВК-Н.В крышку кейса встроен органайзер с тремя карманами для размещения сумки пациента и комплекта эксплуатационной документации.

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

Медицинская техника для поддержания жизни

Чтобы спасти жизнь и сохранить здоровье, одной искусственной вентиляции легких недостаточно. Нужна различная медицинская техника: дефибрилляторы, эндоскопы, лабораторное оборудование, УЗИ-аппараты и многое другое.

Дефибриллятор позволяет восстановить сердечный ритм и эффективное кровообращение. Ими в обязательном порядке оснащены кардиологические бригады скорой помощи и отделения интенсивной терапии.

Объективная оценка состояния здоровья организма невозможна без разнообразных анализаторов: гематологических, биохимических, анализаторов гомеостаза и биологических жидкостей.

Медицинская техника позволяет изучить все необходимые параметры и подобрать адекватное лечение в каждом конкретном случае.

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.

Какими были первые аппараты для дыхания?

Первый аппарат ИВЛ имитировал движения грудной клетки, поднимая ребра и расширяя грудную клетку. Назывался он «кираса» и надевался поверх грудной клетки. Создавалось отрицательное давление воздуха, то есть воздух поневоле засасывался в дыхательные пути. Статистических данных о том, насколько он был эффективен, не сохранилось.

Затем в течение веков использовали устройства, подобные кузнечным мехам. Вдували атмосферный воздух, давление регулировали «на глаз». Частыми были случаи разрыва легких из-за чрезмерного давления подаваемого воздуха.

Современные медицинские приборы работают по-другому.

В легкие вдувается смесь кислорода и атмосферного воздуха. Давление смеси ненамного превышает легочное. Этот метод несколько противоречит физиологии, но действенность его очень высока: все люди, подключенные к аппарату, дышат – следовательно, живут.

Родившийся малыш должен жить

Рождение человека – не только основное и волнующее событие в семье, но и опасный период. В ходе родов ребенок подвергается экстремальному стрессовому воздействию, и часто требуются реанимационные мероприятия. Оживление новорожденных под силу только опытному неонатологу, поскольку организм только что родившегося ребенка имеет специфические особенности.

Сразу после рождения врач оценивает 4 критерия:

• самостоятельность дыхание;
• частоту сердцебиений;
• самостоятельность движения;
• пульсацию пуповины.

Если ребенок показывает хотя бы один признак жизни, то вероятность его выживания очень высока.

Как устроены современные аппараты?

Каждый аппарат ИВЛ имеет блоки управления и исполнения. Блок управления – это клавиатура и экран, на котором видны все показатели. Аппараты более ранних моделей устроены проще, там есть простая прозрачная трубка, внутри которой движется канюля. Движения канюли отображают частоту дыхательных движений. Есть также манометр, на котором видно давление нагнетаемой смеси.

Исполнительный блок – это набор устройств. Прежде всего, это камера высокого давления для смешивания чистого кислорода с другими газами. В камеру кислород может подаваться из центрального газопровода или баллона. Централизованную подачу кислорода устраивают в больших клиниках, где есть кислородные станции. Все остальные довольствуются баллонами, но качество искусственного дыхания от этого никак не меняется.

Обязательно есть регулятор скорости подачи газовой смеси. Это винт, изменяющий диаметр трубки, подающей кислород.

В хороших аппаратах есть также камера смешения и согревания газов. Имеется также бактериальный фильтр и увлажнитель.

Для пациента предназначен дыхательный контур, подающий обогащенную кислородом газовую смесь и отводящий углекислый газ.

Оборудование для экстренной медицинской помощи

Во всем мире приняты определенные стандарты, а также медицинское оборудование и инструменты для оказания экстренной помощи. Так, автомобиль должен быть с высокой крышей, чтобы сотрудники для оказания помощи могли встать в полный рост. Необходим транспортный аппарат ИВЛ, пульсоксиметры, инфузоры для дозированного введения лекарств, катетеры для крупных сосудов, наборы для коникотомии, внутрисердечной стимуляции и спинномозговой пункции.

Оборудование машины экстренной помощи и действия медицинского персонала должны сохранить жизнь человека до момента госпитализации.

Основные элементы

АИК имеет следующие структурные элементы:

1. Оксигенаторы. Существуют механизмы, в которых кровь обогащается кислородом при непосредственном контакте, а есть те, где взаимодействие происходит через специальную мембрану.
2. Насосы. Различаются клапанные и бесклапанные в зависимости от того, каким образом происходит движение крови.
3. Теплообменник. Поддерживает температуру в крови и теле пациента. Коррекция температурного режима происходит с помощью воды, которая омывает устройство.
4. Дополнительные узлы. Сюда относят ловушки, емкости для сохранения удаленной из полостей или резервной крови.
5. Механический блок. Состоит из корпуса аппарата, подвижных частей оксигенатора, аппаратуры для определения различных показателей, аварийного ручного привода.

Аппарат искусственного кровообращения HL 20 – один из лучших примеров. Система перфузии в этом механизме отвечает наивысшим стандартам и требованиям. Он сочетает в себе безопасность и надежность, совершенную систему сбора данных, гибкость и возможность адаптации к любой манипуляции.

Дополнительные медицинские устройства

Для выполнения интубации используются различные медицинские приборы: ларингоскоп с автономным освещением и интубационная трубка. Манипуляцию выполняет только врач, имеющий достаточный опыт. Вначале вводится ларингоскоп – прибор, отодвигающий надгортанники и раздвигающий голосовые связки. Когда врач ясно видит, что находится в трахее, по ларингоскопу вводится сама трубка. Для фиксации трубки манжета на ее конце раздувается воздухом.

Трубку вводят через рот или нос, но через рот удобнее.