Способ оксигенации крови при искусственном кровообращении и устройство для оксигенации крови

 

Изобретение относится к медицинской технике и может найти применение при операциях и экспериментам с искусственным кровообращением с использованием мембранных оксигенераторов (МО). Цель изобретения повышение безопасности. Для этого в процессе оксигенации поддерживают давление кислорода на входе в МО равным переменному давлению крови на выходе из МО, что исключает газовую эмболию и снижает механическую нагрузку на мембраны. Устройство для реализации способа содержит регулятор 6 давления газа, управляющая камера 13 которого герметична, заполнена жидкостью и трубкой 16 соединена через сменный эластичный разделитель 15 с выходящей из МО магистралью крови, а также регулируемый дроссель на выходе кислорода из МО. 2 с. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, конкретно к методам и устройствам для насыщения крови кислородом при искусственном кровообращении. Известен способ оксигенации крови путем прямого соприкосновения крови и кислорода в аппаратах контактного типа. Принципиальные недостатки этого способа значительная травма форменных элементов крови и денатурация белков. Эти недостатки преодолены при оксигенации через газопроницаемую мембрану, способ реализуется в мембранных оксигенаторах (М.О.). Недостатком этого способа является низкая скорость переноса кислорода через мембрану. Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к изобретению является способ, согласно которому кровь подают в М.О. и осуществляют оксигенацию при давлении кислорода, превышающем атмосферное, а именно при давлении 2-3 ати. При этом способе возрастает скорость оксигенации. Однако такому способу присущи следующие существенные недостатки: газовая эмболия, возникающая вследствие гипероксии при давлении кислорода, превышающем кровяное; снижение надежности мембран, подвергающихся в процессе оксигенации воздействию значительного трансмембранного переменного давления. Целью изобретения является повышение безопасности путем исключения газовой эмболии и снижения механической нагрузки на мембраны. Для этого в способе оксигенации крови при искусственном кровообращении, предусматривающем подачу крови и кислорода при давлении, превышающем атмосферное, в М.О. предлагается поддерживать давление кислорода на входе в оксигенатор равным переменному давлению крови на выходе из М.О. При таком способе давление кислорода в газовых камерах М.О. непрерывно меняется в соответствии с изменением давления крови. Это обеспечивает постоянство перепада давления на мембране, величина которого незначительна и определяется гидравлическим сопротивлением трактов крови и газа в М.О. Например, для оксигенаторов типа "МОСТ" величина потерь давления в режиме номинальных потоков составляет по тракту крови 85-90 мм рт.ст. по тракту кислорода 3-5 мм рт. ст. Вследствие незначительности трансмембранного давления существенно повышается надежность работы мембран. Так как давление кислорода в камерах М.О. несколько ниже давления крови, исключается возможность возникновения газовых эмбол. В то же время сохраняется высокая интенсивность процесса оксигенации, так как давление кислорода в М.О. превышает атмосферное. Предлагаемый способ заключается в проведении следующих операций: включение искусственного кровообращения через М.О. измерение кровяного давления на выходе из М.О. подачу в М.О. кислорода, поддержание давления кислорода на входе в оксигенатор равным давлению крови на выходе из М.О. Известно устройство для пульсирующей подачи газа в оксигенатор, которые содержит пульсатор, электромагнитные клапаны, источник кислорода. Недостаток этого устройства состоит в отсутствии связи между давлением крови и газа, а также в необходимости создания сложных электронных систем для пульсатора. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для оксигенации крови, в соответствии с которым для подачи кислорода в оксигенатор предусмотрены источник газа, регулятор давления газа, газовый дозатор, магистральные трубки. Регулирование газоподачи осуществляется в этом устройстве с помощью вычислительного и частотно-импульсного блоков, воспринимающих сигналы датчиков, контролирующих насыщение крови кислородом. Изменение давления осуществляется при воздействии сигналов вычислительного блока на управляющую камеру регулятора давления газа. Недостатком этого устройства является его сложность и надежность в работе, кроме того, с его помощью нельзя регулировать давление газа в соответствии с переменным давлением крови. Повышение безопасности при оксигенации достигается, если в устройстве, содержащем мембранный оксигенатор, источник кислорода, регулятор давления газа, дозатор газа, магистрали крови и газа, выполнить управляющую камеру регулятора давления герметичной, заполнить жидкостью и соединить через сменный эластичный разделитель импульсной трубкой с магистралью крови, выходящей из оксигенератора, а дозатор установить на выходе газа из оксигенатора и выполнить в виде регулируемого дросселя. В этом случае переменное давление в крови на выходе из М.О. воздействует непосредственно на чувствительный элемент (мембрану) регулятора давления, при этом высокое давление источника кислорода преобразовывается в давление, равное давлению крови. На чертеже показана схема устройства для оксигенации. Устройство содержит мембранный оксигенатор 1 с входной 2 и выходной 3 магистралями крови, источник 4 кислорода (газа), связанный магистралью 5 с входом регулятора 6 давления, выход которого соединен магистралью 7 с М.О. на выходе газа из М.О. установлен регулируемый дроссель 8; регулятор давления состоит из камеры 9 высокого давления, камеры 10 низкого давления, клапана 11, седла 12, управляющей камеры 13, мембраны 14, управляющая камера заполнена жидкостью (водой) и соединена через сменный эластичный разделитель 15 импульсной трубкой 16 с магистралью 3 крови. Устройство работает следующим образом. Кровь по магистрали 2 поступает в М.О. 1, где насыщается кислородом и освобождается от углекислого газа, после чего попадает в выходную магистраль 3. Кислород из источника 4 газа подается в камеру 9 высокого давления регулятора 6, откуда поступает в камеру 10 низкого давления, проходит магистраль 7, газовые камеры оксигенератора 1, дроссель 8 и выходит в атмосферу. Давление в камере 10 низкого давления всегда равно давлению в управляющей камере 13, поскольку эти камеры отделены одна от другой эластичной мембраной 14. С помощью дросселя 8 регулируют расход кислорода через оксигенератор 1, устанавливая его в соответствии с номинальной скоростью вентиляции (скорость вентиляции М.О. кислородом, повышение которой не сопровождается увеличением транспорта углекислого газа). При этом потеря напора газа в дросселе 8 существенно выше, чем в магистрали 7 и оксигенераторе 1. При отсутствии давления в камере 13 (опорного давления) клапан 11 прижат к седлу 12 давлением газа в камере 9 высокого давления. При подаче опорного давления в камеру 13 мембрана нажимает на клапан 11 и открывает проход между клапаном 11 и седлом 12. Газ поступает в камеру 10 низкого давления и воздействует на мембрану, в результате чего она занимает положение, в котором приложенные к ней силы находятся в равновесии. При изменении давления в камере 13 меняется зазор между клапаном 11 и седлом 12, благодаря этому происходит выравнивание давления в камерах 10 и 13, т.е. давление в камере 10 отслеживает изменение давления в камере 13. Так как давление в камере 13 отражает давление крови на выходе из оксигенатора в магистрали 3, а давление газа в камере 10 практически без потерь подается на вход оксигенатора 1, то устройство постоянно регулирует давление кислорода на входе в М.О. поддерживая его равным давлению крови на выходе из М.О. Таким образом обеспечивается предлагаемый способ оксигенации. Благодаря тому, что сопротивление дросселя 8 потоку газа существенно выше сопротивления остального тракта, входное давление кислорода распространяется по всей поверхности газовых камер М.О. Разделитель 15 устанавливается для отделения стационарной, используемой постоянно части устройства, включающей регулятор 6, от стерильной кровяной системы однократного применения. Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что в газовой камере М. О. создают и непрерывно поддерживают переменное давление кислорода, отслеживающее давление крови, которое также непрерывно меняется в соответствии с ритмом работы кровяного насоса. Величина давления кислорода на входе в М. О. поддерживается равной давлению крови на выходе из М.О. с помощью устройства для оксигенации. Существенное отличие этого устройства состоит в том, что управляющая камера регулятора давления газа заполнена жидкостью и соединена импульсной трубкой с магистралью крови, выходящей из М.О. а регулируемый дроссель установлен на выходе кислорода из оксигенатора. П р и м е р. При проведении операции венозную кровь с помощью перфузионного перистальтического типа нагнетают в мембранный оксигенатор, "МОСТ-162". Поток крови составляет 4500 мл/мин, потеря давления в тракте крови при этом 85 мм рт.ст. избыточное давление крови на выходе из М.О. колеблется во время операции от 200 до 400 мм рт.ст. Кислород из баллона подается в камеру высокого давления регулятора давления, управляющая камера которого заполнена водой и соединена с импульсной трубкой через эластичный разделитель с магистралью крови, выходящей из М.О. В камере низкого давления регулирующего клапана поддерживается давление газа, равное кровяному, т.е. избыточное давление газа в период операции изменяется от 200 до 400 мм рт.ст. Кислород из камеры низкого давления регулятора подается в газовые камеры М.О. на выходе из оксигенатора установлен регулируемый дроссель. Перепад давления на мембране во время операции постоянен и не превышает 85 мм рт.ст. Оксигенация крови проводится при давлении кислорода, превышающем атмосферное на 200-400 мм рт.ст. Использование предлагаемого способа позволяет существенно повысить безопасность и надежность процесса оксигенации при искусственном кровообращении. Это определяется тем, что перепад давления на мембране уменьшился по сравнению с оксигенацией при атмосферном давлении в 2,5-5 раз и стал носить постоянный, а не колебательный характер. Исключена газовая эмболия, так как давление в газовой камере меньше кровяного. В то же время интенсивность оксигенации возрастает на 30-40% по сравнению с подачей кислорода при атмосферном давлении.

Формула изобретения

1. Способ оксигенации крови при искусственном кровообращении путем подачи ее и кислорода при давлении, превышающем атмосферное, а мембранный оксигенатор, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности путем исключения газовой эмболии и снижения механической нагрузки на мембраны, поддерживают давление кислорода на входе в оксигенатор, равным переменному давлению крови на выходе из оксигенатора. 2. Устройство для оксигенации крови, содержащее оксигенатор, источник кислорода, регулятор давления газа, дозатор газа, кровяные и газовые магистрали, отличающееся тем, что, с целью повышения безопасности, управляющая камера регулятора давления выполнена герметичной, заполнена жидкостью и соединена через сменный эластичный разделитель импульсной трубкой с магитралью крови, выходящей из оксигенатора, а дозатор установлен на выходе газа из оксигенатора и выполнен в виде регулируемого дросселя.

РИСУНКИ

Рисунок 1