способ экстракорпоральной гемокоррекции и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ экстракорпоральной гемокоррекции, включающий очищение крови пациента через мембранный массообменник и регенерацию рециркулирующей транспортной среды, отличающийся тем, что транспортную среду очищают через массообменник биообъекта, предварительно облучив ее ультрафиолетовыми лучами, а кровь пациента перед входом в массообменник пропускают через магнитный стимулятор.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при печеночной недостаточности в качестве транспортной среды используют белоксодержащие жидкости.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при почечно-печеночной недостаточности в качестве транспортной среды используют синтетические кровезаменители.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при почечной недостаточности в качестве транспортной среды используют физиологический раствор.

5. Устройство для экстракорпоральной гемокоррекции, содержащее контур перфузии крови пациента, состоящий из последовательно соединенных насоса крови, массообменника, датчика уровня крови и измерителя давления крови, а также контур рециркуляции регенерируемой транспортной среды, состоящий из насоса перфузии транспортной среды, системы заполнения контура, насоса ультрафильтрации с емкостью для изменения количества ультрафильтрата и массообменника, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введен контур перфузии крови биообъекта, состоящий из последовательно соединенных насоса перфузии крови биообъекта, массообменника, ловушки для воздуха и измерителя давления крови, а контур рециркуляции транспортной среды снабжен манометрами измерения давления и вентилем для его уравнивания, кроме того, на входе транспортной среды в массообменник биообъекта подсоединен ультрафиолетовый облучатель, а на входе крови пациента в его массообменник установлен магнитный стимулятор.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам и устройствам экстракорпоральной гемокоррекции и может быть применено в стационарных и поликлинических условиях.

Имеющиеся в медицинском арсенале методы экстракорпоральной гемокоррекции подразделяются следующим образом: мембранные, центрифужные, сорбционные, электромагнитные, электрохимические и преципитационные. Каждый из этих методов имеет свое довольно узкое назначение. Гемодиализ - основной метод экстракорпоральной гемокоррекции при почечной недостаточности - обеспечивает выведение из крови больного веществ малой молекулярной массы, отсутствующих в диализирующем растворе или концентрация которых в нем меньше, чем в крови [1].

Недостатком гемодиализа является то, что не всегда удается обеспечить надежную коррекцию гомеостаза больного, поскольку невозможен полный лабораторный контроль динамики происходящих биохимических изменений. Дефицит необходимых организму веществ (электролитов, глюкозы, витаминов, аминокислот, микроэлементов и других биологически активных веществ) приходится компенсировать дополнительным введением. Кроме того, гемодиализ не может обеспечить удаления токсинов, связанных с белками или клеточными элементами крови, что имеет место при печеночной недостаточности. Применение же для этих целей сорбционных и других методов экстракорпоральной гемокоррекции ограничено их небольшой детоксицирующей способностью и большим количеством осложнений.

Наиболее близким прототипом предлагаемого изобретения является способ экстракорпоральной гемокоррекции у больных с печеночной недостаточностью, суть которого состоит в том, что кровь больного, также как и при обычном гемодиализе пропускается через массообменник. Но в качестве диализирующей жидкости используется раствор альбумина, что позволяет перемещать токсины, такие как билирубин, желчные кислоты, фенолы триптофан и прочие через мембрану с помощью сил химического и физического их взаимодействия с альбумином. Рециркулирующий раствор альбумина при этом регенерируется путем пропускания его через аппарат "Искусственная почка", активированный уголь и анионобменную смолу [2].

Недостатком данного способа является достаточно узкий спектр удаляемых токсинов и ограниченные возможности регенерации альбумина в анионобменной колонке и колонке с активированным углем, а также необходимость контроля электролитов и других биохимических параметров больного.

Эта схема реализована в аппарате "MARS" фирмы "TERAKLIN", который предназначен для лечения больных печеночной недостаточностью. Этот аппарат выбран за прототип. "MARS" состоит из контура перфузии крови пациента, содержащего последовательно соединенные насос крови, массообменник (диализатор MARS), датчик уровня крови и измеритель венозного давления, а также контура рециркулирующей регенерируемой транспортной среды, содержащего насос перфузии, адсорбционные патроны dia MARS AS250 и dia MARS IE250, диализатор dia LUX, кроме того, контур рециркулирующей регенерируемой транспортной среды оснащен емкостями с альбумином, промывочным раствором и сбора отработанных растворов. Через диализатор dia LUX контур рециркулирующей регенерируемой транспортной среды соединен с аппаратом "искусственная почка" [3].

Недостатком данного устройства является то, что его возможности по удалению токсических метаболитов весьма ограничены из-за истощения ресурсов адсорбционных патронов dia MARS AS250 и dia MARS и для его функционирования необходим аппарат для гемодиализа с соответствующей системой водообеспечения; кроме того, оно не позволяет адекватно регулировать гомеостаз больного без применения комплексных лабораторных исследований и дополнительных назначений, т. к. адсорбционные патроны dia MARS AS250 и dia MARS IE250 и "искусственная почка", не обладая селективностью, выводят из крови пациента наряду со шлаками необходимые организму вещества, такие как витамины, аминокислоты, микроэлементы и др.

Задачей предлагаемого способа экстракорпоральной гемокоррекции и устройства для его осуществления является увеличение спектра удаляемых токсинов и скорости их элюминации и обеспечение безопасности пациента за счет естественной регулировки гомеостаза больного по методу обратной связи со здоровым биообъектом.

Поставленная задача в способе экстракорпоральной гемокоррекции, включающем очищение крови пациента через мембранный массообменник и регенерацию рециркулирующей транспортной среды, достигается тем, что транспортную среду очищают через массообменник биообъекта, предварительно облучив ее ультрафиолетовыми лучами, а кровь пациента перед входом ее в массообменник пропускают через магнитный стимулятор, кроме того, в качестве транспортной среды используют белоксодержащие жидкости, синтетические кровезаменители (лиганды) или физиологический раствор.

А в устройстве для экстракорпоральной гемокорреции, содержащем контур перфузии крови пациента, состоящий из последовательно соединенных насоса крови, массообменника, датчика уровня крови и измерителя давления крови, а также контур рециркуляции регенерируемой транспортной среды, состоящий из насоса перфузии транспортной среды, системы заполнения контура, насоса ультрафильтрации с емкостью для измерения количества ультрафильтрата и массообменника, поставленная задача достигается тем, что в устройство дополнительно введен контур перфузии крови биообъекта, состоящий из последовательно соединенных насоса перфузии крови биообъекта, массообменника, ловушки для воздуха и измерителя давления крови, а контур рециркуляции транспортной среды снабжен манометрами измерения давления и вентилем для его уравнивания, кроме того, на входе транспортной среды в массообменник биообъекта подсоединен ультрафиолетовый облучатель, а на входе крови пациента в его массообменник установлен магнитный стимулятор.

Предложенный способ экстракорпоральной гемокоррекции и устройство для его осуществления, а также признаки, отличающие их от известных, в медицинской и патентной литературе не обнаружены.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что транспортную среду очищают через массообменник биообъекта, предварительно облучив ее ультрафиолетовыми лучами, а кровь пациента перед входом в массообменник пропускают через магнитный стимулятор.

Именно очищение транспортной среды через массообменник биообъекта позволяет добиться физиологичного очищения крови пациента в широком спектре удаляемых токсинов и адекватной регулировки гомеостаза пациента за счет обратной связи его со здоровым биообъектом.

Кроме того, облучение транспортной среды ультрафиолетовыми лучами стерилизует и активизирует белоксодержащую среду и способствует разрыву связей токсинов с белками и их переходу через массообменник биообъекта в кровь биообъекта.

Пропуская кровь пациента через магнитный стимулятор, достигают активизации белковых молекул в крови, ослабляя таким образом химические, электрические и физические связи токсинов с белковыми молекулами.

А использование в качестве транспортной среды белоксодержащих жидкостей, синтетических кровезаменителей и физиологического раствора способствует расширению спектра удаляемых веществ и увеличению селективности процесса.

Сущность устройства заключается в том, что в устройство дополнительно введен контур перфузии крови биообъекта, а контур транспортной среды снабжен манометрами измерения давления и вентилем его уравнивания, кроме того, на входе транспортной среды в массообменник биообъекта подсоединен ультрафиолетовый облучатель, на входе крови пациента в его массообменник установлен магнитный стимулятор. Именно введение в устройство контура перфузии крови биообъекта, состоящего из последовательно соединенных насоса перфузии крови биообъекта, массообменника, ловушки для воздуха и измерителя давления крови, позволяет токсинам, накопившимся при почечно-печеночной недостаточности, из крови пациента при помощи транспортной среды переходить в кровь биообъекта, а необходимым пациенту веществам из крови биообъекта через его массообменник при помощи транспортной среды поступать в кровь пациента.

С помощью магнитного стимулятора происходит активизация белковых молекул в крови пациента, при этом ослабляются химические, электрические и физические связи токсинов с белковыми молекулами, что способствует выведению этих токсинов через мембрану массообменника в контур рециркуляции транспортной среды.

Ультрафиолетовый облучатель активирует белоксодержащую транспортную среду и способствует разрыву связей токсинов с белковыми молекулами, что упрощает переход этих токсинов через мембрану массообменника биообъекта в кровь биообъекта.

Безопасность пациента и регенерирующего транспортную среду биообъекта обеспечивается наличием между ними двух мембранных массообменников, гарантировано не пропускающих болезнетворные микроорганизмы. Токсические метаболиты (эндо- и экзотоксины), поступающие в кровь биообъекта, не могут вызвать интоксикации, поскольку скорость их поступления ограничена временем прохождения через два массообменника и транспортную среду, а системы детоксикации здорового организма обладают очень высоким запасом функциональной прочности. Ультрафиолетовый облучатель, установленный в контуре рециркуляции транспортной среды, не только способствует отрыву токсинов, связанных с белком, но и стерилизует саму транспортную среду, не допуская в ней роста микроорганизмов.

Предлагаемый способ экстракорпоральной гемокоррекции может быть осуществлен только с помощью данного устройства, что позволяет сделать вывод о единстве изобретения.

Способ экстракорпоральной гемокоррекции поясняется фиг. 1, где показано, что токсины, накопившиеся при почечно-печеночной недостаточности, из крови пациента через транспортную среду переходят в кровь биообъекта, а необходимые вещества из крови биообъекта также через транспортную среду поступают в кровь пациента.

На фиг. 2 представлена принципиальная схема устройства для экстракорпоральной гемокоррекции, содержащая контур перфузии крови пациента, который состоит из последовательно соединенных насоса крови 1, магнитного стимулятора 2 и массообменника пациента 3, на выходе которого установлена ловушка воздуха 4, соединенная, в свою очередь, с манометром для измерения давления крови 5.

Массообменник 3 включен в контур рециркуляции транспортной среды, состоящий из манометра измерения давления 6, установленного на выходе транспортной среды из массообменника 3, насоса ультрафильтрации 7, градуированной емкости для сбора ультрафильтрата 8, вентилей для заполнения контура транспортной среды 9, 10 и 11, емкости для заполнения контура транспортной среды 12, насоса рециркуляции транспортной среды 13, манометра измерения давления 14 в контуре транспортной среды на входе в массообменник биообъекта 16, ультрафиолетового облучателя 15, манометра измерения давления 17 на входе транспортной среды в массообменник пациента 3 и вентиля 18 для уравнивания давления в контуре рециркуляции транспортной среды.

Контур перфузии крови биообъекта состоит из насоса перфузии крови 19, последовательно соединенного с массообменником биообъекта 16 и ловушкой воздуха 20, соединенной, в свою очередь, с манометром измерения давления крови 21.

Способ экстракорпоральной гемокоррекции осуществляется с помощью предлагаемого устройства следующим образом.

Для первоначального заполнения контура рециркуляции транспортной среды открывают вентили 9 и 11 и закрывают вентиль 10. Транспортную среду из емкости 12 насосом циркуляции 13 подают через ультафиолетовый облучатель 15 в контур транспортной среды массообменника биообъекта 16. Затем транспортную среду подают в контур транспортной среды массообменника пациента 3 и из него через вентиль 9 обратно в емкость 12. По заполнении контура рециркуляции вентили 9 и 11 закрывают, а вентиль 10 открывают. Клапан стабилизации давления 18 регулирует давление транспортной среды в контуре рециркуляции уравнивания показания манометров 6, 14 и 17. Кровь пациента через артериальную магистраль насосом крови 1 подают через магнитный стимулятор 2 в массообменник пациента 3. На выходе из массообменника 3 кровь подают в ловушку воздуха 4 и из нее возвращают к пациенту по венозной магистрали. В ловушке воздуха 4 производят измерение давления крови манометром 5. Кровь биообъекта по артериальной магистрали насосом 19 подают в массообменник биообъекта 16. На выходе из массообменника 16 кровь биообъекта подают в ловушку для воздуха 20 и из нее возвращают биообъекту по венозной магистрали. В ловушке 20 производят измерение давления крови манометром 21.

Насос ультрафильтрации 7 служит для удаления необходимого количества жидкости из организма пациента. Для определения количества удаленного ультрафильтрата служит градуированная в мл прозрачная емкость 8.

При проведении лечения пациента с почечной недостаточностью в качестве массообменников применяют диализаторы или гемодиафильтры, а в качестве транспортной среды - физиологический раствор. Донором могут быть родственники больного, а также посторонние добровольцы или здоровые крупные животные, такие как свиньи или лошади. При лечении больных с печеночной недостаточностью в качестве массообменников применяют гемодиафильтры, а в качестве транспортной среды - белоксодержащие жидкости, при лечении пациентов с почечно-печеночной недостаточностью применяют также гемофильтры, а в качестве транспортной среды - синтетические кровезаменители. Биообъектами могут быть родственники больного (особенно в случае заболевания ребенка), крупные животные или специально отобранные добровольцы.

Устройство для экстракорпоральной гемокоррекции гарантирует бактериальную безопасность как пациента, так и биообъекта.

Предлагаемые способ и устройство экстракорпоральной гемокорреции прошли лабораторные испытания в отделении пересадки почки РНЦХ РАМП.

ПРИМЕР 1

В лабораторных исследованиях в качестве пациента используют раствор, содержащий 90 г хлористого натрия, 20 г мочевины и 10 л очищенной воды. рН раствора был доведен до 6. В качестве биообъекта использовали 10 л физиологического раствора с добавлением 6 г хлористого калия. рН раствора был доведен до 8. В качестве массообменников использовали диализаторы "IDEMSA 25 Н". Скорость перфузии "крови" пациента и биообъекта через диализаторы составляла 250 мл/мин. В качестве транспортной среды использовали 300 мл физиологического раствора. Скорость перфузии транспортной среды составляла 500 мл/мин. Определяли:

1. Скорость очистки "пациента" от мочевины.

2. Скорость перехода ионов калия от "биообъекта" к "пациенту".

3. Скорость ультрафильтрации "пациента" при различных трансмембранных давлениях.

4. Скорость стабилизации рН "пациента".

По результатам исследований оказалось, что "пациент" с начальной концентрацией мочевины в 200 мг% очищался до концентрации 100 мг% в течение 40 мин. Концентрация калия у "биообъекта" и "пациента" сравнялась через 1 час 05 мин. рН "пациента" и "биообъекта" сравнялся через 45 мин. При установке трансмембранного давления в диализаторе "пациента" в 200 mm Hg из "пациента" удалялось до 700 мл в час. Таким образом, ожидаемые результаты подтвердились.

ПРИМЕР 2

В качестве массообменника использовались гемодиафильтры F 80 производства фирмы "Fresenius". В качестве "пациента" использовалось 2 л плазмы больного с содержанием общего билирубина 420 ммоль/л и прямого 106 ммоль/л. В качестве "биообъекта" использовалось 2 л плазмы здорового человека с содержанием общего билирубина 18 ммоль/л. В качестве транспортной среды использовалось 300 мл плазмы здорового человека с концентрацией общего билирубина 12 ммоль/л. Скорость рециркуляции "крови" "пациента" и биообъекта составляла 250 мл/мин. Скорость рециркуляции транспортной среды составляла 300 мл/мин. Время сеанса очистки составляло 2,5 часа. Определялась способность системы очищать "кровь" "пациента" от общего и прямого билирубина. По результатам исследований выяснилось, что в транспортной среде концентрация общего билирубина выросла с 12 до 132 ммоль/л, а концентрация прямого билирубина - с 0 до 80 ммоль/л. В биообъекте концентрация общего билирубина росла с 18 до 180 ммоль/л, а прямого билирубина с 0 до 56 ммоль/л. У "пациента" концентрация общего билирубина уменьшилась с 420 до 186 ммоль/л, а прямого - с 106 до 82 ммоль/л. Следовательно, за 2,5 часа удалось практически вдвое уменьшить содержание билирубина у "пациента".

Таким образом, предлагаемые способ экстракорпоральной гемокоррекции и устройство для его осуществления позволяют достичь поставленной задачи - увеличение спектра удаляемых токсинов и скорости их элюминации и обеспечивают безопасность пациента за счет естественной регулировки гомеостаза больного по методу обратной связи со здоровым биообъектом.

Предложенные способ экстракорпоральной гемокоррекции и устройство для его осуществления найдут широкое применение в клинической практике.

Источники информации

1. Е.А. Стецюк. Современный гемодиализ. - М.: МИА. - 1998. - С. 228.

2. Steffen R. Mitzner J. Stange S. Klammt et al. Improvement of Hepatorenal Syndrome With Extracorporeal Albumin Dialysis MARS: Results of a Prospective, Controlled Clinical Trial //Liver Transplantation, Vol 6. 3. 2000. рр. 277-286.

3. Jan Stange, Steffen R. Mitzner J, Т. Risler et al. Molecular Adsorbent Recycling System (MARS): Clinical Results of a New Membrane-Based Blood Purification System for Bioartifical Liver Support. //Artif. Organs, 23(4), 1999, рр. 319-330.