способ оксигенации крови

Формула изобретения

СПОСОБ ОКСИГЕНАЦИИ КРОВИ путем приведения ее в контакт с кислородом посредством пропускания ее через экстракорпоральное массообменное устройство, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности процесса, кровь предварительно подвергают воздействию магнитного поля.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине и может быть использовано при создании оксигенаторов и других устройств для обогащения крови кислородом.

Аналогом предлагаемого способа является естественный способ оксигенации крови путем приведения ее в контакт с воздухом или кислородом в легочных альвеолах.

При уменьшении или полном выключении дыхательной поверхности легочной ткани в результате заболевания, при хирургических операциях на открытом сердце в условиях искусственного кровообращения или при значительном снижении содержания гемоглобина в крови (кровопотеря, гемодилюция и др.) использование данного способа невозможно.

Прототипом предлагаемого способа является оксигенация крови путем приведения ее в контакт с кислородом с помощью массообменного устройства, например мембранного оксигенатора, включенного в экстракорпоральный контур.

Оба способа позволяют связывать в каждом грамме гемоглобина (Нв) 1,34 мл кислорода, что при обычном содержании Нв, равном 120 г/л крови, составляет 160 мл О₂ на 1 л крови, т.е. 16 об.

При этом для обеспечения организма нормальным количеством кислорода 0,3-0,5 л/мин необходимо через оксигенатор и перфузионную экстракорпоральную систему пропускать кровь пациента с объемной скоростью 5-7 л/мин. Для увеличения количества переносимого кислорода объемная скорость крови должна быть увеличена.

Для того, чтобы в оксигенаторе и экстракорпоральном контуре не было значительных перепадов давления крови и для предотвращения ее травмы, максимальная скорость движения крови в них ограничена, а сечения отсеков и трубок, по которым течет кровь, не может быть меньше некоторой определенной величины. Величине пропорционален объем крови, заполняющий оксигенатор и экстракорпоральный контур. При подключении оксигенатора экстракорпорального контура к организму для нормального его функционирования требуется увеличивать объем крови. Для этого экстракорпоральная система заполняется кровью или кровезаменителем. Необходимость использования донорской крови требует наличия больших ее запасов, а применение кровезаменителей чревато опасностью значительного снижения концентрации гемоглобина крови в результате гемодилюции. И то, и другое вносит в работу перфузиолога значительные трудности и угрожает здоровью больного.

Целью изобретения является увеличение эффективности оксигенации крови.

Цель достигается тем, что в предлагаемом способе перед приведением в контакт с кислородом циркулирующую в перфузионном экстракорпоральном контуре кровь подвергают воздействию магнитного поля.

Существенное отличие предлагаемого способа состоит в том, что вместо увеличения объема и расхода крови в экстракорпоральном контуре воздействуют магнитным полем на циркулирующую в нем кровь. В результате кислородная емкость крови повышается и процесс оксигенации становится более эффективным.

Следовательно, процессы нарастания гипоксии могут быть компенсированы при меньшем расходе и объеме крови в эктракорпоральном контуре, что приводит к уменьшению затрат донорской крови и ее травмирования.

Предлагаемый способ основан на том, что при воздействии на кровь магнитного поля конформация гемоглобина переходит из менее активной к кислороду формы в более активную форму.

Предлагаемый способ был многократно проверен в экспериментальных условиях на животных (собаках). Перфузионный экстракорпоральный контур с мембранным оксигенатором марки МОСТ-122 через периферические магистральные сосуды бедра подключали к собаке. Стабилизировали состояние собаки при максимально возможном расходе крови через оксигенатор, подбирая определенную частоту дыханий искусственной вентиляции легких (ИВЛ). При отключении ИВЛ или уменьшении частоты дыханий нарастала гипоксия. При наложении магнитного поля с индукцией 0,1-1,0 Тл на магистрали экстракорпорального контура нарастание гипоксии прекращалось. При снятии воздействия магнитного поля гипоксия вновь начинала нарастать.

Состояние собаки фиксировалось измерением артериального давления (АД) и показателей газов крови: степени насыщения крови кислородом Р, парциального давления кислорода и углекислого газа Р, Р. Газы крови определяли на стандартных приборах посредством отбора проб крови из бедренной артерии и вены собаки.

П р и м е р 1. Собака массой 40 кг, максимально возможный расход крови в контуре 420 мл/мин, частота дыханий при ИВЛ 16 дых/мин, расход кислорода через мембранный оксигенатор 8 л/мин. Исходные пробы крови N 1: артерия S 94,9% Р 84 мм рт.ст. Р 16 мм рт.ст. вена S 55%Р 27,1 мм рт.ст. давление АД₁ 140/100; Р 47 мм,рт.ст.

Отключили ИВЛ. Через 10 мин после отключения ИВЛ взяты пробы крови N 2 и измерено давление АД₂. Они показали нарастание гипоксии: артерия Р 66,4% Р 56 мм рт.ст. Р 28,8 мм рт.ст. вена Р 29,2% Р 33 мм рт.ст. Р 34,1 мм рт.ст. АД₂ 200/90.

В условиях нарастающей гипоксии магистрали экстракорпорального контура помещали в магнитное поле с индукцией В 0,4 Тл, созданное двумя плоскими параллельными пластинами. Давление и показатели газов крови через 10 мин (проба N 3, АД₃) и 20 мин (проба N 4, АД₄) после наложения магнитного поля (МП) фиксировали прекращение нарастания гипоксии.

Проба N 3: артерия S 66,6% Р 62 мм рт.ст. Р 31,9 мм рт.ст. вена S 39,9% Р 41 мм рт.ст. Р 37,7 мм рт.ст. АД₃ 130/80.

П р и м е р 2. Собака массой 20 кг, расход крови в контуре 420 мл/мин; расход кислорода в мембранный оксигенатор 0,5 л/мин; частота дыханий при ИВЛ 16 дых/мин. Исходные пробы крови N 1: артерия S 99,0% Р 109 мм рт.ст. Р26,9 мм рт.ст. вена S 83,6% Р 56 мм рт.ст. Р 29,2 мм рт.ст. исходное давление АД₁ 130/100.

Уменьшили частоту дыханий ИВЛ с 16 до 10 дых/мин. Через 15 мин после переключения ИВЛ на 10 дых/мин взята проба N 2 и измерено давление АД₂, показавшее нарастание гипоксии.

Пробы N 2: артерия S 84,4% Р 60 мм рт.ст. Р 25,2 мм рт.ст. вена S 73,2% Р 50 мм рт.ст. Р 27,0 мм рт.ст. АД₂ 165/130.

В условиях нарастающей гипоксии магистрали экстракорпорального контура поместили в магнитное поле с индукцией В0,37 Тл. Через 20 мин взяли пробу крови N 3 и измерили давление АД₃, через 50 мин пробу N 4 и давление АД₄. Показатели давления и газов крови (пробы N 3 и N 4) зафиксировали прекращение нарастания гипоксии в течение 50 мин.

N 3 артерия S 85,6% Р 61 мм рт.ст. Р 24,4 мм рт.ст. вена S 74,4% Р 50 мм рт.ст. Р 26,5 мм рт.ст. АД₃ 130/100.

N 4 артерия S 86,5% Р 61 мм рт.ст. Р 24,2 мм рт.ст. вена S 73,7% Р 49 мм рт.ст. Р 26,7 мм рт.ст. АД₄ 120/100. После взятия пробы N 4 магнитное поле убрали.

Через 20 мин после снятия воздействия магнитного поля взята проба N 5 и измерено давление АД₅. Показатели газов крови (проба N 5) и давления фиксировали вновь нарастание гипоксии.

N 5 артерия S 79,3% Р 50 мм рт.ст. Р 22,5 мм рт.ст. вена S 67,4% Р 42 мм рт.ст. Р 25,2 мм рт.ст. АД₅ 110/85.

Результаты опытов покзывают, что при воздействии магнитного поля с индукцией 0,1-1,0 Тл на кровь, циркулирующую в экстракорпоральном контуре, нарастание гипоксии при созданных условиях кислородной недостаточности снижается. При использовании магнитного поля с В0,1 Тл эффект незначителен.Эффект увеличивается с ростом индукции магнитного поля, однако при В 1,0 Тл усложняется конструкция магнита, создающего магнитное поле. Противопоказаний для применения в медицине магнитных полей нет.

Преимущество предлагаемого способа состоит в том, что при уменьшении первичного объема заполнения оксигенатора и экстракорпоральной системы снижается расход донорской крови и разведение крови больного кровезаменителями, тогда как обеспечение организма оксигенированной кровью поддерживается в норме.