Имплантируемая искусственная почка с функцией концентрации фильтрата

 

Изобретение относится к области медицины, а именно к нефрологии, и предназначено для улучшения качества жизни нефрологических больных с терминальной почечной недостаточностью. Почка содержит корпус и фильтрационные мембраны и выполнена с возможностью имплантации в организм пациента. Между корпусом и мембранами сформированы четыре камеры, две из которых для фильтрации из артериального русла через фильтрационные мембраны, выполненные в форме протеза магистрального артериального сосуда или артериально-венозного анастомоза, соединены через калиброванные отверстия и клапан, выполненный в форме эластичной манжеты и снабженный механизмом дистанционного контроля, с третьей камерой. Последняя в свою очередь соединена с выводящей фильтрат трубкой с клапаном, препятствующим оттоку из камеры. Четвертая камера соединена с трубкой для возврата фильтрата в вену. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области медицины и медицинской технике, а именно к нефрологии, и предназначено для улучшения качества жизни нефрологических больных с терминальной почечной недостаточностью.

Известны различные варианты аппаратов "искусственная почка", основанных на диализе [1]. Кровь пациента, забираемая из артерии (при артериовенозном сосудистом доступе) или из вены (при вено-венозном сосудистом доступе), поступает в диализатор, в котором находящиеся в крови уремические токсины диффундируют через мембрану в диализирующий раствор. Недостатком данного метода является требуемая для сеанса диализа сложная аппаратура с функцией контроля скорости подачи диализирующей жидкости, состава диализирующей жидкости, контроля артериального давления пациента, объема циркулирующей крови пациента, контроля температуры диализирующего раствора, контроля несанкционированного отключения пациента от аппарата. Все функции в современном аппарате контролируются компьютером. Это требует значительных затрат на техническое обслуживание данного аппарата, на своевременную замену парка машин, на большие объемы расходных материалов. К недостаткам также можно отнести значительные габариты данной аппаратуры, зависимость от электроснабжения.

Известны аппараты "искусственная почка", основанные на фильтрации крови через фильтр [2, 3]. Возможно, по сравнению с гемодиализом, данные препараты более предпочтительны, однако, сохраняется необходимость контроля за такими параметрами, как артериальное давление пациента, объема циркулирующей крови пациента и заместительной жидкости, контроля несанкционированного отключения пациента от аппарата. При прохождении форменных элементов крови через фильтр возможно травмирование последних. Все аппараты относятся к экстракорпоральным, что требует отдельных отделений со штатом сотрудников, прибытия пациента на лечение, кроме того, процедуры ограничены во времени.

Известны искусственные почки, основанные на фильтрации. Однако известные в настоящее время фильтры не могут имплантироваться, так как достаточно быстро выходят из строя. Это обусловлено тем, что объемы тока крови через фильтр и объем фильтрата сопоставимы (до 50%), что приводит осаждению клеточных элементов крови и высокомолекулярных белков плазмы на мембране. При этом ток крови недостаточен, чтобы смыть белки и клеточные элементы в кровеносное русло. В предлагаемой почке фильтроваться будет 10-15 мл/мин, а ток крови, например в аорте, составит до 5 л/мин, что составит около 0,2%.

Целью изобретения является улучшение качества жизни нефрологических больных с терминальной почечной недостаточностью.

Поставленная задача достигается тем, что средне- и крупномолекулярные токсины не выводятся, как у аналогов, а элиминируются клеточной культурой, расположенной (фиг.1) в камере (6), с наполнителем, представляющим собой рыхлую или сетчатую субстанцию (например, сетка из полимера), на котором фиксируется клеточная культура, что препятствует ее попаданию на мембрану, разделяющую камеры (6) и (3). Другая поверхность представляет собой фильтрационную мембрану, не проницаемую для высокомолекулярных белков, выполненную в форме протеза (8) артериального сосуда (13) либо артериовенозного анастомоза, через которую во внутрь корпуса проходят ионы, глюкоза, кислород, уремические токсины, подлежащие элиминации, растворенные в плазме. Недостаточный уровень кислорода в плазме, поступающего во внутрь камеры (6), будет компенсироваться интенсивностью тока фильтрата через корпус. Культура клеток трансплантируемого органа будет вноситься в корпус через катетер непосредственно перед имплантацией.

Возможны варианты со сменными кассетами с наполнителем, что позволит при падении скорости тока фильтрата через корпус менять кассеты при эндоскопической операции.

Интенсивность тока фильтрата через корпус может определяться радиоизотопными и рентгеноконтрастными методами.

При большом объеме клеточной культуры для создания оптимальных условий внутри корпуса могут создаваться несколько камер, соединенных между собой параллельно.

В камере (1) (фиг.1), расположенной между фильтрационной мембраной (8), вшитой в артериальный сосуд (13) в качестве протеза либо протеза артериовенозного анастомоза, и второй полупроницаемой мембраной (пропускающей только воду) между камерой (1) и (3), из артериального сосуда (13) будут фильтроваться низкомолекулярные уремические токсины через фильтрационную мембрану (8). Эта камера имеет калиброванное отверстие, пропускающее 10-15 мл фильтрата в час, с клапаном (11), представляющим собой эластичную манжетку (при коллапсе происходит падение давления отфильтрованной жидкости, что приводит к закрытию данного клапана, в результате прекращается отток жидкости из сосудистого русла; при повышении давления в сосуде - повысится давление и камере (1), что приведет к расширению отверстия данного клапана, как результат - выведение большего количества жидкости; клапан может регулироваться искусственно, посредством дистанционного магнитного воздействия надувающейся манжетки при надавливании на баллончик, находящийся в подкожном пространстве и т.д., что даст возможность уменьшать диурез в ночное время). Если фильтрация через мембрану (8) будет больше, чем может пропустить калиброванное отверстие, то в камере (1) повысится давление, которое будет вытеснять воду через полупроницаемую мембрану между камерами (1) и (3), что приведет к концентрации фильтрата.

За калиброванным отверстием и клапаном располагается дополнительная камера (7) для клеточной культуры. Клеточная культура в этой камере должна способствовать переходу низкомолекулярных уремических токсинов, например, в плохо растворяемые формы, что будет препятствовать их выходу из камеры (2) в камеру (3). Подобная культура может быть получена с использованием технологий генной инженерии, могут использоваться гибридомы, гетерогенные культуры, поскольку эти культуры будут защищены от контакта с внутренними средами организма мембранами камеры (2).

Полость (2) связана с полостью, в которую осуществляется фильтрация (1) через калиброванное отверстие и клапан (11), а также с трубкой с соединительно-тканной манжеткой (15), которая будет вшиваться в мочевой пузырь, через клапан (10), препятствующий обратному току сконцентрированного фильтрата. В этой полости будет происходить ионообмен между камерой (2) и (3). Если не удастся получить клеточную культуру, способную переводить низкомолекулярные уремические токсины в малорастворимые формы, камера (2) может использоваться как дополнительный барьер для восходящей инфекции.

Камера (3) формируется между корпусом из индифферентного полимера (9) и стенками, формирующими камеры (1), (2) и (6), и соединяется с веной (14) через анастомоз (12).

При необходимости предлагаемая искусственная почка может быть оснащена камерой для постоянного плазмофереза (4), одна стенка которой представляет собой фильтрационную мембрану (8) в виде протеза артериального сосуда (13) или артериовенозного анастомоза, другая стенка - непроницаема как для воды, так и белков. Камера (4) соединена с камерой (2).

При необходимости дренировать предлагаемую "искусственную почку", а также для диагностики, камера (1) может быть оснащена дренажным катетером. Почка может реагировать на снижение осмолярности крови, для чего используется камера (5) с жестким корпусом, заполненная физраствором, соединенная с клапаном (11) катетером, на конце которого располагается раздувающаяся манжетка. При повышении осмолярности крови жидкость будет выходить из камеры (5) через мембрану (8) в артерию (13) - манжетка клапана (11) будет сокращаться. При понижении осмолярности крови - наоборот. Это будет приводить к понижению оттока жидкости из кровеносного русла при гиперосмолярности, либо к увеличению при гипоосмолярности.

Останавливаясь на диагностике, хотелось бы сказать, что функция данной почки может исследоваться существующими в настоящее время изотопными и рентгеноконтрастными методами.

Предлагаемая искусственная почка может имплантироваться как на близкорасположенные сосуды (фиг.2), так и на отдаленные.

Аппарат "искусственная почка" (фиг.3) будет отличаться от описанной выше конструкции тем, что ионообменник (23) - аналог камеры (2) (фиг.1) будет формироваться в любом случае, здесь будет осуществляться обмен между средами по градиенту каонцентрации. Мотор (20) будет создавать избыточное давление в аналоге камеры (1) (фиг.1) (21), что приведет к фильтрации воды за пределы мембраны и возвращению ее через ионообменник (23) и магистраль (16) в кровеносное русло. Разряжение в камере (18), создаваемое мотором (20), приведет к фильтрации жидкости из магистрали (17). При использовании вено-венозного доступа для создания тока крови по магистралям (16, 17) может использоваться мотор (20). Фильтр (22) будет поглощать уремические токсины. Выводиться фильтрат из аппарата будет по трубке (15).

Таким образом, в процессе функционирования аппарата "искусственная почка" описанной конструкции требуется компенсация выводимого объема жидкости. Контроль объема выводимой жидкости и замещение не требуют сложной компьютерной техники. При использовании имплантируемой искусственной почки компенсация выводимого объема жидкости и контроль за количеством выводимой жидкости пациент может осуществлять самостоятельно, увеличивая или уменьшая объем выпиваемой жидкости, контроль объема выводимой жидкости может осуществляться мерной посудой. Контроль выводимых ионов может осуществляться при периодических биохимических исследованиях крови пациента, что может выполняться в амбулаторных условиях. При невозможности коррегировать потери диетой также per os могут назначаться медикаментозные средства.

Источники информации

1. Ильин A.П. Гемодиализ и гемофильтрация в интенсивной терапии больных с синдромом полиорганной недостаточности. - Дисс. канд. мед. наук. СПб., 1995 г.

2. Капунов С.В., Лимарев В.М. Сравнительная оценка возможностей гемофильтрации при проведении спонтанной артериовенозной гемофильтрации. - Вторая Всерос. конференция "Анатомические аспекты экстракорпоральной очистки крови в интенсивной терапии". 21.04.00. М., с.65.

3. Яковлева И.И. Постоянная гемофильтрация в комплексном лечении больных с полиорганной недостаточностью. - Дисс. канд. мед. наук, М., 1997.

Формула изобретения

1. Искусственная почка, содержащая корпус и фильтрационные мембраны, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью имплантации в организм пациента, между корпусом и мембранами сформированы четыре камеры, две из которых для фильтрации из артериального русла через фильтрационные мембраны, выполненные в форме протеза магистрального артериального сосуда или артериально-венозного анастомоза, соединены через калиброванные отверстия и клапан, выполненный в форме эластичной манжеты и снабженный механизмом дистанционного контроля, с третьей камерой, которая, в свою очередь, соединена с выводящей фильтрат трубкой с клапаном, препятствующим оттоку из камеры, при этом четвертая камера соединена с трубкой для возврата фильтрата в вену.

2. Искусственная почка по п.1, отличающаяся тем, что в нее введены катетеры для дренажа камер, один из концов которых имеет возможность размещаться в подкожно-жировой клетчатке.

3. Искусственная почка по п.1, отличающаяся тем, что в нее введена дополнительная камера для плазмофереза.

4. Искусственная почка по п.1, отличающаяся тем, что в нее введены дополнительные камеры для имплантации клеточных культур.

5. Искусственная почка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит камеру с жестким корпусом, заполненную изотоническим раствором, одна из стенок которого представляет собой проницаемую для воды мембрану, выполненную в виде протеза артериального сосуда и соединенную с клапаном между камерами катетером.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3