Искусственные органы

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Карагандинский государственный медицинский университет

Кафедра: Медицинской биофизики и Информатики

С Р С

На тему: Искусственные органы .

                                                                        Выполнил: студент 140гр. ОМФ                                                                           

                                                                                                        Куделя А.А.

                                                                        Проверил: Шайхин А.М

Караганда 2009

План.

1.Введения

               2.Искусственные органы :

            - искусственные почки

            - искусственное сердце

            - кардиостимуляторы

           3. Вывод

Введения.

Информационно коммуникационные технологии (ИКТ) проникли в наши жизни. До сих пор это проникающее влияние включало в основном средства, которые мы используем для частных целей или на работе, такие как персональные компьютеры, мобильные телефоны, дорожные компьютеры и тому подобное. Благодаря новым достижениям эти средства становятся все более и более частями наших тел, либо потому, что мы носим их с собой (переносные компьютеры) или потому, что они имплантированы в наши тела.

На первый взгляд имплантируемые средства не вызывают этических проблем, если мы имеем в виду, например, кардиостимуляторы сердечного ритма. Однако, хотя имплантируемы средства ИКТ могут быть использованы для восстановления способностей организма, ими также могут злоупотреблять, в особенности, когда такие средства являются доступными для цифровых сетей. По мнению одних такие средства являются угрозой для человеческого достоинства и, в особенности, для неприкосновенности человеческого тела, в то время как для других такие имплантанты в первую очередь средства восстановления поврежденных человеческих возможностей и поэтому могут рассматриваться в качестве средств восстановления человеческого достоинства.

Идея допустить размещения средств ИКТ под нашу кожу с целью не только восстановить, но даже и усилить человеческие способности дала толчок научной фантастике. Однако в некоторых случаях имплантация микрочипов с возможностью личного и общественного контроля уже имеет место.

Средства ИКТ изобретены человеком. Функции, которых они достигают, основаны на программируемых или алгоритмических вычислениях в большинстве случаев с использованием небиологических материалов в качестве полупроводников. Это позволяет имитировать некоторые биологические и психические функции. Более того, в принципе сегодня на практике возможна имплантация средств ИКТ в тело человека, например, для восстановления функций тела, как в случае с протезированием и искусственными органами, для замены некоторых частей тела.

Искусственные органы.

Искусственные почки: Почки  - главный выделительный (выводящий конечные продукты метаболизма) орган. Почки в нашем организме выполняют жизненно важные функции: выведение чужеродных веществ и нелетучих продуктов жизнедеятельности, поддержание кислотно-щелочного равновесия, водно-электролитного баланса, осмотического давления в организме, синтез и секрецию веществ, влияющих на сосудистый тонус, кроветворение, синтез и секрецию веществ, влияющих на свёртывающую систему крови.

Гемодиализ (от гемо... и греч. diаlysis — разложение, отделение), метод внепочечного очищения крови при острой и хронической почечной недостаточности. Во время гемодиализа происходит удаление из организма токсических продуктов обмена веществ, нормализация нарушений водного и электролитного балансов. Гемодиализ осуществляют обменным переливанием крови (одновременное массивное кровопускание с переливанием такого же количества донорской крови), обмыванием брюшины солевым раствором (перитонеальный диализ), промыванием слизистой оболочки кишечника умеренно гипертоническими растворами (кишечный диализ). Наиболее эффективным методом является применение аппарата искусственная почка.

Искусственная почка, гемодиализатор, аппарат для временного замещения выделительной функции почек. В 1913 году американский учёный Дж. Абель создал аппарат для диализа, который явился основой конструкции искусственной почки;
в 1944 году голландский учёный В. Колф впервые успешно применил на практике искусственную почку.

Показания к применению искусственной почки:

                    острая и хроническая почечная недостаточность.

                    отравления диализируемыми ядами.

                    лекарственная интоксикация.

тяжелые нарушения электролитного состава крови

Аппараты «Искусственная почка» работают уже довольно давно и успешно применяются медиками. Еще в 1837 году, изучая процессы движения растворов через полупроницаемые мембраны, Т. Грехен впервые применил и ввел в употребление термин «диализ» (от греческого dialisis — отделение). Но лишь в 1912 году на основе этого метода в США был сконструирован аппарат, с помощью которого его авторы проводили в эксперименте удаление салицилатов из крови животных. В аппарате, названном ими «искусственная почка», в качестве полупроницаемой мембраны были использованы трубочки из коллодия, по которым текла кровь животного, а снаружи они омывались изотоническим раствором хлорида натрия. Впрочем, коллодий, примененный Дж. Абелем, оказался довольно хрупким материалом и в дальнейшем другие авторы для диализа пробовали иные материалы, такие как кишечник птиц, плавательный пузырь рыб, брюшину телят, тростник, бумагу…

Для предотвращения свертывания крови использовали гирудин — полипептид, содержащийся в секрете слюнных желез медицинской пиявки. Эти два открытия и явились прототипом всех последующих разработок в области внепочечного очищения.

Каковы бы не были усовершенствования в этой области, принцип пока остается одним и тем же. В любом варианте «искусственная почка» включает в себя полупроницаемую мембрану, с одной стороны которой течет кровь, а с другой стороны — солевой раствор. Для предотвращения свертывания крови используют антикоагулянты — лекарственные вещества, уменьшающие свертываемость крови. В этом случае происходит выравнивание концентраций низкомолекулярных соединений ионов, мочевины, креатинина, глюкозы, других веществ с малой молекулярной массой. При увеличении пористости мембраны возникает перемещение веществ с большей молекулярной массой. Если же к этому процессу добавить избыточное гидростатическое давление со стороны крови или отрицательное давление со стороны омывающего раствора, то процесс переноса будет сопровождаться и перемещением воды — конвекционный массообмен. Для переноса воды можно воспользоваться и осмотическим давлением, добавляя в диализат осмотически активные вещества. Чаще всего с этой целью использовали глюкозу, реже фруктозу и другие сахара и еще реже продукты иного химического происхождения. При этом, вводя глюкозу в больших количествах, можно получить действительно выраженный дегидратационный эффект, однако повышение концентрации глюкозы в диализате выше некоторых значений не рекомендуется из-за возможности развития осложнений. Наконец, можно вообще отказаться от омывающего мембрану раствора (диализата) и получить выход через мембрану жидкой части крови вода и вещества с молекулярной массой широкого диапазона.

В 1925 году Дж. Хаас провел первый диализ у человека, а в 1928 году он же использовал гепарин, поскольку длительное применение гирудина было связано с токсическими эффектами, да и само его воздействие на свертывание крови было нестабильным. Впервые же гепарин был применен для диализа в 1926 году в эксперименте X. Нехельсом и Р. Лимом.

Поскольку перечисленные выше материалы оказывались малопригодными в качестве основы для создания полупроницаемых мембран, продолжался поиск других материалов. И в 1938 году впервые для гемодиализа был применен целлофан, который в последующие годы длительное время оставался основным сырьем для производства полупроницаемых мембран.

Первый же аппарат «искусственная почка», пригодный для широкого клинического применения, был создан в 1943 году В.Колффом и X.Берком. Затем эти аппараты усовершенствовались. При этом развитие технической мысли в этой области вначале касалось в большей степени именно модификации диализаторов и лишь в последние годы стало затрагивать в значительной мере собственно аппараты. В результате появилось два основных типа диализатора. Так называемых катушечных, где использовали трубки из целлофана, и плоскопараллельных, в которых применялись плоские мембраны.

В 1960 году Ф.Киил сконструировал весьма удачный вариант плоскопараллельного диализатора с пластинами из полипропилена, и в течение ряда лет этот тип диализатора и его модификации распространились по всему миру, заняв ведущее место среди всех других видов диализаторов. Затем процесс создания более эффективных гемодиализаторов и упрощения техники гемодиализа развивался в двух основных направлениях. Конструирование самого диализатора, причем доминирующее положение со временем заняли диализаторы однократного применения, и использование в качестве полупроницаемой мембраны новых материалов. Диализатор — сердце «искусственной почки», и поэтому основные усилия химиков и инженеров были всегда направлены на совершенствование именно этого звена в сложной системе аппарата в целом. Однако, техническая мысль не оставляла без внимания и аппарат как таковой.

В 1960-х годах возникла идея применения так называемых центральных систем, то есть аппаратов «искусственная почка», в которых диализат готовили из концентрата — смеси солей, концентрация которых в 30—34 раза превышала концентрацию их в крови больного.

Комбинация диализа «на слив» и техники рециркуляции была использована в ряде аппаратов «искусственная почка», например американской фирмой «Travenol». В этом случае около 8 литров диализата с большой скоростью циркулировало в отдельной емкости, в которую был помещен диализатор, и в которую каждую минуту добавляли по 250 миллилитров свежего раствора и столько же выбрасывали в канализацию.

На первых порах для гемодиализа использовали простую водопроводную воду, потом из-за ее загрязненности, в частности микроорганизмами, пробовали применять дистиллированную воду, но это оказалось очень дорогим и малопроизводительным делом. Радикально вопрос был решен после создания специальных систем по подготовке водопроводной воды, куда входят фильтры для ее очистки от механических загрязнений, железа и его окислов, кремния и других элементов, ионообменные смолы для устранения жесткости воды и установки так называемого «обратного» осмоса.

Много усилий было затрачено на совершенствование мониторных систем аппаратов «искусственная почка». Так, кроме постоянного слежения за температурой диализата, стали постоянно наблюдать с помощью специальных датчиков и за химическим составом диализата, ориентируясь на общую электропроводность диализата, которая меняется при снижении концентрации солей и повышается при увеличении таковой. После этого в аппаратах «искусственная почка» стали применять ионо-селективные проточные датчики, которые постоянно следили бы за ионной концентрацией. Компьютер же позволил управлять процессом, вводя из дополнительных емкостей недостающие элементы, или менять их соотношение, используя принцип обратной связи.

Величина ультрафильтрации в ходе диализа зависит не только от качества мембраны, во всех случаях решающим фактором является трансмембранное давление. Поэтому в мониторах стали широко применять датчики давления: степень разрежения по диализату, величина давления на входе и выходе диализатора. Современная техника, использующая компьютеры, позволяет программировать процесс ультрафильтрации. Выходя из диализатора, кровь попадает в вену больного через воздушную ловушку, что позволяет судить на глаз о приблизительной величине кровотока, склонности крови к свертыванию. Для предупреждения воздушной эмболии эти ловушки снабжают воздуховодами, с помощью которых регулируют в них уровень крови. В настоящее время во многих аппаратах на воздушные ловушки надевают ультразвуковые или фотоэлектрические детекторы, которые автоматически перекрывают венозную магистраль при падении в ловушке уровня крови ниже заданного.

Искусственное сердце:

Сердце
Более 2300 лет назад греческий философ Аристотель учил, что оно является вместилищем души. Сегодня мы знаем: величиной с кулак и весящий 300 граммов полый мускул каждую минуту прокачивает все шесть литров крови человека через сеть сосудов, протянувшуюся более чем на 1000 километров, и обеспечивает питательными веществами каждую из 100 миллиардов клеток тела. В зависимости от возраста и нагрузки, сердце бьется 40-200 раз в минуту, при этом ритм орган задает себе сам: электрический задатчик такта в сердечной стенке управляет ударами в зависимости от физических требований.