автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.17, диссертация на тему:Исследование принципов построения биотехнической системы и разработка аппаратуры экстракорпорального искусственного очищения крови

На правах рукописи

005009145

Гринвальд Виктор Матвеевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ БИОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ И РАЗРАБОТКА АППАРАТУРЫ ЭКСТРАКОРПОРАЛЬНОГО ИСКУССТВЕННОГО ОЧИЩЕНИЯ КРОВИ

Специальность 05.11.17 «Приборы, системы и изделия медицинского назначения»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2012

005009145

Работа выполнена на кафедре биомедицинских систем Национального исследовательского университета «МИЭТ» Министерства образования и науки РФ

Научный консультант:

Доктор физико-математических наук, профессор Селищев Сергей Васильевич

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Бурлаков Роберт Иванович,

Доктор технических наук Белов Сергей Владимирович,

Доктор технических наук Беняев Негмат Ефремович

Ведущая организация: Учреждение Российской академии медицинских наук «Российский научный центр хирургии имени академика Б.В. Петровского РАМН»

Защита состоится «28» марта 2012 года в 10:00 часов на заседании диссертационного совета Д 208.001.01 при Всероссийском научно-исследовательском и испытательном институте медицинской техники (ВНИИИМТ) Росздравнадзора по адресу: 129301, Москва, ул. Касаткина, 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИИМТ. Автореферат разослан « 25» В А Р^Г 2012 года

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Введение

Замещение утраченных функций естественных органов техническими средствами стало сегодня уже традиционным методом регулирования состояния внутренней среды живого организма.

Сегодня в мире искусственное очищение, являясь зачастую для многих сотен тысяч больных единственным «источником жизни», успешно и интенсивно применяется:

- для терапевтического лечения и профилактики заболеваний внутренних органов и систем организма, вызываемых нарушениями эндо-экологии;

- для лечения острой почечной недостаточности, возникающей в результате различного рода заболеваний, послеоперационных осложнений, отравлений, травм, радиационных поражений;

- для длительного жизнеобеспечения больных с хроническими заболеваниями почек, которым регулярно 2-3 раза в неделю в течение всей жизни проводится процедура очищения крови, продолжительностью 45 часов;

- для подготовки больных к пересадке почки и в послеоперационный период.

В практику эфферентной медицины (от латинского «efferent» - выводить) наиболее широкое клиническое внедрение получили мембранные технологии экстракорпорального искусственного очищения, основанные на применении мембранных массообменных устройств. К таким технологиям экстракорпорального искусственного очищения относятся мембранный (фильтрационный) плазмаферез, ультрафильтрация, гемо-фильтрация, гемодиализ и гемодиафильтрация.

Эффективность клинического применения этих методов эфферентной терапии определяется механизмами молекулярной диффузии, конвекции и фильтрации через полупроницаемые мембраны массообменно-го устройства (плазмофильтра, ультрафильтра, диализатора, гемофильт-ра или гемодиафильтра) низко- и среднемолекулярных веществ, входящих в состав крови, а также параметрами управляющих сред - в общем случае инфузата, замещающего и диализирующего растворов, каждая из которых непосредственно или через мембрану массообменного устройства воздействует на кровь пациента.

Не утратили своей актуальности и сорбционные методы искусственного очищения крови, базирующиеся на процессе поглощения веществ

из биологических жидкостей организма. В качестве сорбентов используются активированные угли, ионообменные смолы, а также селективные сорбенты.

Актуальность работы

Достижения практической медицины экстракорпорального искусственного очищения крови неразрывно связаны с использованием технических средств эфферентной терапии. Впервые в 1943 году Willem Kolff успешно применил в клинике «искусственную почку», которая стала первым искусственным органом, получившим массовое распространение. Более чем за 65 лет принципы создания технических средств для экстракорпорального искусственного очищения крови были развиты и дополнены, что позволило сформировать самостоятельное направление медицинской науки и техники искусственного жизнеобеспечения, занимающееся исследованием, разработкой, производством и клиническим применением аппаратуры для экстракорпоральных методов искусственного очищения крови (АИО).

Независимость функциональных возможностей от состояния и уровня интоксикации организма, доступность, высокая производительность детоксикации, детерминированность и широкий диапазон регулирования нормализующих воздействий на человеческий организм обуславливают в наше время регулярное использование АИО для длительного жизнеобеспечения около 2 млн. больных во всем мире с терминальной стадией уремии, что позволяет им вести активный образ жизни, а в большинстве случаев и сохранять работоспособность.

Несмотря на значительные материальные затраты, исчисляемые миллиардами долларов (в 2001 году стоимость лечения больных с хронической почечной недостаточностью во всем мире составила 70 - 75 млрд. долларов США), многолетнее искусственное жизнеобеспечение большого контингента людей, обреченного на гибель без этого вида высокотехнологичной медицинской помощи, привлекает к себе общественное внимание, является важным показателем социальной защищенности и убедительно свидетельствует о высоком уровне развития эфферентной медицины и ее технического оснащения. По данным агентства «Kalorama Information» объем мирового рынка аппаратуры для гемодиализа составил в 2006 году 10 млрд. долларов США и будет неуклонно расти с увеличением средней продолжительности жизни населения планеты.

Однако, если в Японии искусственным очищением крови обеспечены 2018 человек на 1 млн. жителей, в США - 1556, в Германии - 998, в

Австрии - 858, в Финляндии - 685, в Латвии - 390, в Эстонии - 342, в Польше - 322, в Румынии - 278, то в нашей стране этим видом высокотехнологичной медицинской помощи могут пользоваться не более 143 человек на 1 млн. жителей, что составляет около 17 % от нуждающихся и не более 15 % от уровня развитых стран мира.

Для целенаправленного преодоления этой сложившейся безрадостной ситуации особую значимость приобретает оптимальный выбор структуры и обоснование требований к функциональным параметрам и конструктивному выполнению разрабатываемой АИО, обеспечивающей в биотехнической системе (БТС) искусственного очищения реализацию известных и перспективных методик экстракорпорального искусственного очищения крови при минимальной номенклатуре составляющих элементов и при полной автоматизации заданного оператором режима функционирования.

Первостепенным также становится решение задачи по рациональной организации производства в необходимых для нашего здравоохранения количествах высококачественной АИО, которая по своим нормализующим возможностям должна соответствовать естественному очищению, происходящему в человеческом организме.

Повышение детерминированности нормализующего воздействия искусственного очищения, безопасности и удобства клинического применения АИО невозможно также без создания и дальнейшего совершенствования одноразовых кровопроводящих изделий.

Таким образом, значительно возрасла необходимость всестороннего обоснования разработок и рациональной организации производства автоматизированной АИО.

Также в последние годы актуализировались задачи по оптимизации индивидуальных критериев оценки эффективности и адекватности искусственного очищения, удешевлению применения АИО.

Начальный этап настоящей работы совпал с началом создания первого отечественного автоматизированного аппарата для гемодиализа индивидуального применения. Разработка этого аппарата заложила основу для формирования медико-технических требований, алгоритмов функционирования, методик испытаний и клинического применения автоматизированной АИО.

Вместе с тем необходимо отметить, что общим закономерностям построения АИО, как составной части БТС искусственного очищения, должного внимания не уделяется: разнообразные сведения о методах искусственного очищения крови и описания конкретных технических

решений дают богатый фактический материал, но требуют последую-• щего анализа для выявления обобщенных характеристик технического уровня и тенденций развития.

Проведенные отечественными и зарубежными специалистами исследования медицинских аспектов искусственного очищения в значительной степени обогатили теорию и практику клинического применения АИО, способствовали обоснованию требований к функциональным параметрам АИО, однако вопросы проектирования аппаратуры в их работах не рассматривались.

Научно-технические публикации, посвященные вопросам создания аппаратуры искусственного очищения крови, также представляют несомненный интерес для обобщения и анализа направлений разработки АИО. Однако, представленные в работах результаты исследований режимов функционирования и схемотехнических решений АИО носят, как правило, узкоспециализированную направленность и не формируют общей концепции построения автоматизированной АИО.

В этой связи, основываясь на результатах исследований искусственных органов (В.И. Шумаков, A.A. Писаревский), методов эфферентной терапии (H.A. Лопаткин, Ю.М. Лопухин), биотехнических систем и инженерной физиологии (В.М. Ахутин, В.Н. Новосельцев, А.И. Хайтлин) исследование принципов построения БТС искусственного очищения и разработка автоматизированной АИО в целом и ее составных частей представляется актуальной задачей: понимание требований к структуре, функциональным параметрам, техническим характеристикам и конструктивному выполнению может способствовать созданию качественной отечественной АИО.

Объект исследования - аппаратура для эфферентной терапии и её медико-технические характеристики, обеспечивающая нормализующее воздействие на организм пациента методами гемодиализа, гемосорбции, гемофильтрации, гемодиафильтрации и фильтрационного плазмафереза в БТС искусственного очищения крови.

Предмет исследования - принципы построения БТС искусственного очищения с использованием экстракорпоральных искусственных органов, анализ процессов массопереноса в БТС искусственного очищения и обоснование системного подхода к разработке медико-технических требований и АИО, обладающей клинической результативностью, безопасностью и доступностью.

Цель работы и основные задачи исследования

Цель настоящей диссертационной работы - исследование принци-

пов построения БТС и разработка научных основ проектирования автоматизированной аппаратуры экстракорпорального искусственного очищения крови, обладающей клинической эффективностью, безопасностью и доступностью.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие научно-технические задачи:

1 Провести моделирование и определить целевые функции БТС экстракорпорального искусственного очищения крови.

2 Разработать математическую модель БТС экстракорпорального искусственного очищения крови.

3 Обосновать структуру и функциональные параметры АИО.

4 Исследовать схемные и технические решения и предложить классификацию АИО.

5 Разработать техническое обеспечение и алгоритмы функционирования автоматизированной аппаратуры искусственного очищения крови со сливом, рециркуляцией и регенерацией диализирующего раствора.

6 Исследовать принципы построения аппаратуры для низкопоточных методов детоксикации и кровопроводящих изделий однократного применения для искусственного очищения крови.

7 Использовать результаты научно-технических исследований для разработки, производства и применения аппаратуры искусственного очищения крови.

Методы исследования

Поставленные задачи решались путем сочетания теоретических и экспериментальных методов исследования. Теоретические исследования проводились с позиции системного анализа структуры биотехнической системы искусственного очищения крови, математического моделирования исходных и конечных состояний очищаемого организма, изучения принципов построения аппаратуры искусственного очищения со сливом, рециркуляцией и регенерацией диализирующего раствора и аппаратуры для низкопоточных методов детоксикации. '

Экспериментальные исследования проводились посредством изучения технических характеристик разработанных на основе результатов теоретических работ и изготовленных АИО и кровопроводящих изделий однократного применения в процессе проведения юс технических и медицинских испытаний.

Достоверность результатов

Достоверность результатов диссертационной работы основывается на анализе научной литературы по искусственным органам, эфферент-

ной медицине, биотехническим системам и инженерной физиологии, механике жидкости, гидродинамики, гидравлическим машинам и электрохимии, сопоставимости полученных результатов теоретических исследований с теоретическими оценками, приведенными в работах других авторов, и подтверждается результатами экспериментальных исследований, отраженными в протоколах приемочных технических, государственных и медицинских испытаний, проведенных учреждениями, аккредитованными соответственно для каждого вида испытаний государственными надзорными органами.

Основные научные положения, выносимые на защиту

1 Модель структуры биотехнической системы экстракорпорального искусственного очищения крови с использованием искусственных органов, общие закономерности функционирования аппаратуры экстракорпорального искусственного очищения крови.

2 Математическая модель биотехнической системы экстракорпорального искусственного очищения крови.

3 Методология построения автоматизированной аппаратуры экстракорпорального искусственного очищения крови со сливом, рециркуляцией и регенерацией диализирующего раствора, аппаратуры для низкопоточных методов детоксикации и кровопроводящих изделий однократного применения, классификация аппаратуры экстракорпорального искусственного очищения крови, перфузионных и диализных систем.

4 Медико—технические требования к автоматизированной аппаратуре искусственного очищения крови со сливом, рециркуляцией и регенерацией диализирующего раствора, к аппаратуре для низкопоточных методов детоксикации и к кровопроводящим изделиям однократного применения.

5 Принципы технического обеспечения автоматизированной аппаратуры экстракорпорального искусственного очищения крови.

Научная новизна работы

1 Разработана модель биотехнической системы экстракорпорального искусственного очищения крови, проведено ее математическое моделирование и определены ее целевые функции.

2 Предложена классификация аппаратуры экстракорпорального искусственного очищения крови, обоснованы структура и функциональные характеристики этой аппаратуры.

3 Предложены принципы построения составных частей АИО, положенные в основу технических решений, обеспечивающих перфузию крови, приготовление и распределение диализата, инфузию лекарствен-

ных сред и замещающих растворов, регулирование ультрафильтрации, электрохимическую регенерацию диализирующего раствора и низкопоточную детоксикацию.

4 Разработаны медико-технические требования к АИО крови и кро-вопроводящим изделиям однократного применения, методы испытаний и применения аппаратуры:

- при индивидуальном искусственном очищении методами гемодиализа и гемодиафильтрации со сливом диализата в моно- и полиблочных гемодиализных аппаратах;

- при индивидуальном искусственном очищении методами гемодиализа в полиблочных гемодиализных аппаратах с универсальным перфу-зионным блоком и со специализированными блоками диализата со сливом, рециркуляцией и регенерацией диализата и низкопоточной деток-сикацией.

5 Разработаны научно обоснованная нормативно-техническая документация, алгоритмы функционирования, техническое и программное обеспечение для АИО крови.

Практическая ценность и реализация результатов работы

Результаты диссертационной работы позволяют теоретически обоснованно разрабатывать автоматизированную аппаратуру экстракорпорального искусственного очищения крови, обладающую клинической результативностью, универсальностью, безопасностью и доступностью.

С учетом результатов проведенных научных и практических исследований разработаны:

- комплекс технических средств «ДИАЦЕНТР» с централизованным автоматическим приготовлением и распределением диализирующего раствора для одновременного проведения гемодиализа у 8 пациентов;

- индивидуальные автоматизированные гемодиализные аппараты со сливом диализирующего раствора: АИП-А-01, АИП-А-02, АДС-1И1Н-А-01 (далее АДС-01), АДС-1И1Н-А-02 (далее АДС-02), АГд-А-БК-П-03 (далее АГд-03), АГДС-1И2Н-П-БК-04 «РЕНАРТ 200» (далее АГДС-04) и АИП для экстремальной медицинской помощи;

- индивидуальные автоматизированные гемодиализные аппараты с регенерацией диализата АДР-1И1Н-РГ-А-01 (далее АДР-01) иАГДР-1И1Н-02 (далее АГДР-02);

- российско-шведский гемодиализный аппарат в составе российского перфузионного блока БП-1И1Н-А-03 (далее БП-03) и блока диализата DFM 10-1 фирмы «Gambro» (Швеция);

- перфузионные блоки БП-02, БП-03 и БП-05, насос (перфузион-

ный) Н-01, перфузионная система СП—01;

- насос волюметрический инфузионный НВИ-01;

- насос шприцевый инфузионный НШИ-10;

- монитор параметров ультрафильтрации при гемодиализе МПУФ-

01;

- аппараты для приготовления концентрата АПК-01 и АПК-02;

- магистраль инфузионная однократного применения МИ-01;

- комплект кровопроводящих магистралей однократного применения для гемодиализа КМКгд-01.

Результаты диссертационной работы получили широкую практическую реализацию при организации серийного производства аппаратуры экстракорпорального искусственного очищения крови на предприятиях медицинской промышленности и военно-промышленного комплекса: НПО «Красногвардеец» (г. Санкт-Петербург), КПО «Медаппаратура» (Республика Украина, г. Киев), ОКБ «Авиаавтоматика» (г. Курск), Электромеханическом заводе «Авангард» (ныне РФЯЦ-ВНИИЭФ, г. Саров Нижегородской обл.), опытном производстве ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» и ОАО «Зеленоградский инновационно-технологический центр» (Москва).

С использованием рекомендаций диссертации проведено обоснование организации производства на ОАО «Владимирский химический завод» комплекта кровопроводящих магистралей однократного применения для гемодиализа КМКгд-01 на основе отечественного сырья и технологии.

Изготовлено около 1000 гемодиализных аппаратов, 3000 перфузи-онных систем, блоков и насосов, а также более 50 тыс. комплектов кровопроводящих одноразовых магистралей.

Результаты диссертационной работы использованы при разработке нормативно-технической документации, в частности, ГОСТ 27422-87 «Аппараты для внепочечного очищения крови. Общие технические условия», пособия для врачей «Метод одноигольного мембранного плаз-мафереза с плазмофильтром ПФМ на портативном аппарате БП-05», а также при создании типового технического оснащения гемодиализного центра в Городской клинической больнице № 50 г. Москвы.

Личный вклад автора

Диссертационная работа представляет собой обобщение материалов теоретических и экспериментальных исследований по созданию аппаратуры экстракорпорального искусственного очищения крови.

Лично автором или при его активном личном участии:

1) проведено моделирование целевых функций биотехнической системы экстракорпорального искусственного очищения крови;

2) разработаны:

- модель структуры биотехнической системы искусственного очищения крови с использованием экстракорпоральных искусственных органов;

- математическая модель биотехнической системы, описывающая процессы массопереноса при экстракорпоральном искусственном очищении крови методами гемодиализа, изолированной ультрафильтрации, фильтрационного плазмафереза, гемофильтрации и гемодиафильтрации с учётом реологии крови и многокомпонентности крови, диализиру-ющего и замещающего растворов;

- аналитические выражения для дозы искусственного очищения крови и зависимости изменения концентрации метаболитов в организме больного от дозы искусственного очищения крови;

- классификации аппаратуры экстракорпорального искусственного очищения крови, перфузионной и гемодиализной аппаратуры;

- медико-технические требования, предъявляемые к современным перфузионным системам и кровопроводящим магистралям, гемодиализной аппаратуре и аппаратуре для низкопоточных методов детоксика-ции организма;

- модели структур диализных и перфузионных систем и кровопро-водящих магистралей для двух- и одноигольной перфузии;

- принципы построения гемодиализной аппаратуры и её составных частей, положенные в основу технических решений, обеспечивающих перфузию крови, приготовление и распределение диализирующего раствора, регулирование ультрафильтрации, электрохимическую регенерацию отработанного диализата;

- научные основы термической регенерации отработанного диализирующего раствора и принципы построения электрохимических регенераторов отработанного диализата с использованием биметаллических титан-платиновых электродов;

3) предложены:

- математические описания ударного объема и скорости перфузии, обеспечиваемой двухроликовым перфузионным насосом, с учетом влияния конструктивных и эксплуатационных параметров;

- концепция построения аппаратуры, позволяющей реализовывать в клинической практике современные низкопоточные методы заместительной почечной терапии;

4) обобщены результаты системной компьютеризации аппаратуры экстракорпорального искусственного очищения крови;

5) разработана конструкторская документация, внедрено в серийное производство и клиническую практику 10 моделей гемодиализной аппаратуры, 4 модели перфузионной аппаратуры, монитор параметров ультрафильтрации, комплект кровопроводящих магистралей однократного применения для гемодиализа, а также аппаратура для инфузионной терапии и приготовления концентрата диализирующего раствора.

Апробация работы

Результаты диссертационной работы докладывались на Республиканской конференции «Современные проблемы гемодиализа и гемо-сорбции в трансплантологии» (Ташкент, 1982), Всесоюзной конференции «Современные тенденции развития медицинского приборостроения» (Москва, 1986), Всесоюзной научно-технической конференции «Применение микропроцессоров и микроЭВМ в медицинском приборостроении» (Москва, 1987), семинаре «Аппаратура искусственного жизнеобеспечения медицинского назначения» (Москва, 1990), Республиканской научно-технической конференции «Новые возможности современного медицинского приборостроения» (пос. Ворзель Киевской обл., Украина, 1991), научных конференциях «Медицинская физика-93» и «Медицинская физика-95» (Москва, 1993, 1995), I Международной (XII Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу (Санкт-Петербург, 1995), Международных конференциях по биомедицинскому приборостроению «БИОМЕДПРИБОР-96», «БИО-МЕДПРИБОР—98» и «БИОМЕДПРИБОР-2000» (Москва, 1996, 1998, 2000), 2-й Международной конференции «Радиоэлектроника в медицинской диагностике» (Москва, 1997), семинаре-презентации «Современные российские медицинские технологии» (Вьетнам, г. Ханой, 1999), научно-техническом семинаре по проблемам разработки блока электрохимического окисления продуктов гемодиализа (США, г. Ли-вермор, Ливерморская национальная лаборатория, 2001), У-ой и УП-ой Международных научно-технических конференциях «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии ФРЭМЭ' 2002 и ФРЭМЭ' 2006» (Владимир, 2002; Суздаль, 2006), VII научно-практической конференции хирургов Федерального управления «Медбиоэкстрем», «Актуальные вопросы гнойно-септической хирургии» (г. Саров, 2004), 1-ом Съезде физиологов СНГ (Москва, 2005), IV конференции Российского диализного общества (Санк-Петербург, 2005), семинаре по подготовке к проведению испытаний аппарата «искусственная почка» с регенера-

цией диалюирующего раствора (США, г. Новый Орлеан, 2005), научно-техническом семинаре по результатам испытаний аппарата с регенерацией диализата (США, г. Лас-Вегас, 2006), 4-й, 5-ой и 6-ой Российско-Баварской конференциях по медицинской технике (Москва, 2008, 2010; Германия, г. Мюнхен, 2009).

Публикации

Содержание диссертационной работы отражено в 81-й печатной работе, в том числе: 3-х коллективных монографиях, 24-х публикациях в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК, 5-ти авторских свидетельствах, 7-ми патентах РФ на изобретение и 3-х патентах РФ на промышленный образец.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 8-ми глав, заключения, списка литературы из 310 наименований и 11-ти приложений. Основной текст диссертации изложен на 328 страницах, содержит 8 таблиц и 89 рисунков. Приложения изложены на 61 странице и содержат выписки из Государственного реестра медицинских изделий и протоколов заседаний комиссии Комитета по новой медицинской технике Министерства здравоохранения РФ, Регистрационные удостоверения и титульные листы нормативно-технической документации на аппаратуру экстракорпорального искусственного очищения крови, разработанную с использованием результатов диссертационной работы.

Общий объем диссертации составляет 389 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава посвящена теоретическим исследованиям биотехнической системы экстракорпорального искусственного очищения крови и ее аппаратурной реализации.

Искусственное очищение естественного (биологического) организма рассматривается как множество взаимосвязанных процессов управления и диагностики, происходящих в управляющих Fa^ и в исполнительных Р(1]- элементах искусственных органов ^ = Г^} (]=-1,..., т).

В наиболее общем случае вне зависимости от функционального назначения, конструктивного выполнения и методики применения экстракорпорального искусственного органа ^ (рис. 1.1) в его управляющем элементе в результате обработки поступающей информации 1ц с использованием технических средств генерируется управляющая среда Фа). В исполнительном элементе Р^ непосредственно или через искусственные мембраны управляющая среда Ф^ воздействует на управляе-

р]

фу; Ь] 1

= =>

1

I Ф)Ь Д- — 1 1___ 1 ^к]

I 1

Рисунок 1.1. Экстракорпоральный искусственный орган

"К. Рп

1 1

1 Р<1п Ф.П р 1 ап 1 ► 1

1 1

1 р» 1 1

1 Р<||| ф»,| Р 1 ► 1

I 1

1

Мь Эь Уз р, кс I. м.

- Т 1

Р* Фаз р - ► 1

1

1

I Р„ Фа« _ = =► Ф»Н 1

Фьк 1 1 1 х ЛН -- | - ► 1 1

1ь 1

Рисунок 1.2. Биотехническая система искусственного очищения крови с использованием экстракорпоральных искусственных органов

мую среду Ф[ф принадлежащую организму. В результате управляющего воздействия среда ФЬ)- (например, кровь) преобразуется в среду Ф;Ь, а продукты взаимодействия сред Фь, и Ф^ образуют дренируемую среду Ф^, которая может использоваться в управляющем элементе Р^ для получения диагностической информации о состоянии организма и о режиме искусственного жизнеобеспечения.

Предложено рассматривать экстракорпоральное искусственное очищение крови как частный случай искусственного жизнеобеспечения, которое происходит с использованием экстракорпоральных искусственных органов ^ в биотехнической системе 8,ш искусственного очищения крови (рис. 1.2)

Б,«, = {Мь, М0, Рп , Рн, Б,, Рн, в,, Кс}, (1.1)

при этом АИО рассматривается как составная часть БТС искусственного очищения крови. В общем случае при экстракорпоральном искусственном очищении из кровеносной системы Бь организма пациента Мь отбирается кровь ФЬо, которая перфузируется через исполнительный канал связи Б, (трубопроводы кровопроводящих магистралей) и массо-обменное устройство Р^н органа нормализующего воздействия Рн. После нормализующего воздействия перфузат Фы< возвращается пациенту. Перемещение перфузата в экстракорпоральном контуре осуществляется перфузирующим органом Р„ = {Рап, Р<1п}> где Рап — управляющий элемент (перфузионный блок), передающий механическую энергию Фап в исполнительный элемент Р^- При использовании в перфузионном блоке насоса роликового типа исполнительный элемент Ра„ представляет собой роликовый (насосный) сегмент магистрали, посредством которого осуществляется перфузия крови.

Инфузия лекарственных средств, например гепарина, производится инфузирующим органом ?,,={?„„, Рй„}, где Рап- управляющий элемент (инфузионный насос), транспортирующий лекарственную среду Фа„ в исполнительный элемент Р^,, - инфузионный узел магистрали.

При искусственном очищении с замещением удаляемой жидкости (например, ультрафильтрата при гемофильтрации, гемодиафильтрации или фильтрационном плазмаферезе) инфузия замещающего раствора Фаз производится ИнфуЗИруЮЩИМ ОрГЭНОМ Р3 = {Баз , Рл}, где Рлз - управляющий элемент (например, блок замещающего раствора), транспортирующий замещающий раствор Фаз в исполнительный элемент -ловушку воздуха магистрали или расширительную камеру (камеру вливания).

В органе Рн нормализующего воздействия приготавливается управ-

ляющая среда Фан, которая осуществляет нормализующее воздействие на перфузат в массообменном устройстве FdH. Образующаяся при этом дренируемая среда Ф(1н может использоваться для получения информации о режимах искусственного очищения крови. Классическим примером органа нормализующего воздействия может являться блок диализата гемодиализного аппарата, используемого при искусственном очищении методами гемодиализа или гемодиафильтрации. В блоке диализата (управляющем элементе FaH) органа FH нормализующего воздействия приготавливается диализат (управляющая среда Фан), который и осуществляет нормализующее воздействие на перфузат в диализаторе или гемодиафильтре FdH. Отработанный диализат и ультрафильтрат (дренируемая среда Ф,1Н) транспортируются обратно в блок диализата. Информационное взаимодействие элементов Fan, Fa„, Fa3, FaH между собой и оператором М„ (1С, 10) обеспечивается управляющим каналом связи Кс.

Исходя из клинических задач искусственного очищения и обобщая результаты исследований, целевые функции БТС искусственного очищения крови могут быть представлены в следующем виде:

lim Ci = CiK при условии | dQ / dt | < Wj иак, t t

(1.2)

lim V = VK при условии j dV / dt | < U„,aK , J: tK

где Q- концентрации веществ Bj (i=l,..., m) во внутренней среде организма человека, к которым относятся электролиты, низко- и среднемо-лекулярные органические продукты обмена веществ; V - объем жидкости в организме; dC/dt - скорость изменения концентрации Ci вещества Bj во внутренней среде организма; dV/dt - скорость выведения из организма избытка жидкости; Wi мак- максимально физиологически допустимое значение скорости изменения концентрации Ci вещества Bj во внутренней среде организма при естественном очищении; UMaK - максимально физиологически допустимое значение скорости выведения из организма избытка жидкости при естественном очищении; tK - время искусственного очищения, в течение которого концентрация Q вещества Bj изменится до конечной концентрации CiK=Ci (t к), а объем жидкости до конечного значения объема VK=V(tK).

Предложено математическое описание дозы искусственного очищения крови DAC (Dose of artificial clarification):

DAC = (1.3)

V,

где Кму - клиренс мембранного массообменного устройства (ММУ); I -время искусственного очищения; Уэ - эквивалентный объем физиологической среды (внутренней среды организма).

Разработана математическая модель (1.4) БТС, описывающая процессы массопереноса при экстракорпоральном искусственном очищении крови методами изолированной ультрафильтрации, фильтрационного плазмафереза, гемодиализа, гемофильтрации и гемодиафильтрации с учётом реологии крови и многокомпонентности крови, диализирую-щего и замещающего растворов:

С<к) = С

(о) ,

"В,- ~ -В; еХР,

V

0,65 • М

°рг у

_ Лв-7,73-10"6-Ср-(1 + 2,5.Н + 0,0735-Н2) -- -ДЭЦ

а

Рпл-(1-Н) + 1090-Н 1 £гас1 Рь,

д& &

а

дС;

рпл-(1-Н) + 1090-Н 1

-д^ --Рл РЙ

= grad р5,

д1

дх

'цдаф

¿ЦТ

^мем ' £| у

'(С; Ь-Си)

асй'

к.

^мем ' У

•(С1Ь-С,,)

д1

дг 1

рпл-(1-Н)+1090-Н^ 1

ЕРи,'®*.

(1.4)

9-=—ГРи-Зы Р<1 .

=—Л3> гдес(о) и с(к)-концентрациивеществВ; в орга-Рз 1 в'

низме соответственно до и после искусственного

очищения; Mopr - масса организма; §ЬДЬ- соответственно векторы

скоростей потока и i-ro компонента потока крови; g jj. - соответст-

d' id

венно векторы скоростей потока и i-ro компонента потока диализата; 5.Д.- соответственно векторы скоростей потока и i-ro компонента

потока замещающего раствора (субституата); Рь, Pd, Ps - соответственно давление в потоке крови, диализирующего и замещающего растворов; Tla,ri<i,T|s ~ соответственно динамическая вязкость воды, диализирующего и замещающего растворов; Ср - концентрация белков плазмы крови; Н - гематокрит; pm,pib- соответственно плотность плазмы крови и

i-ой компоненты крови, pd,pid~ соответственно плотность диализата и

его i-ой компоненты; ps,pis~ соответственно плотность замещающего

раствора и его i-ой компоненты; Qib - объемная скорость потока i-ой компоненты крови; Qid - объемная скорость потока i-ой компоненты диализата; Sb, Sd - соответственно площади поперечных сечений полостей по крови и диализату ММУ; о«пФ - коэффициент диффузии i-ой

компоненты ультрафильтрата; 5В - толщина мембраны ММУ; Rj - радиус полости по диализату ММУ; N - количество полых волокон в ММУ; SHCM - площадь активной поверхности мембраны ММУ; £, - коэффициент просеивания мембраны по веществу Bf (i-ой компоненте); QUF -скорость ультрафильтрации; RBH - внутренний диаметр полого волокна ММУ; Cib - среднее значение концентрации вещества В; в крови (i-ой компоненты крови); Cid - среднее значение концентрации вещества Bj в диализате (i-ой компоненты диализата); ЭС^' /dz, 3C-dz) /dz - соответственно градиент концентрации i-ой компоненты крови и диализата вдоль мембраны ММУ.

Проведено обоснование структуры и функциональных характеристик АИО и разработана её классификация, показывающая единство принципов построения полифункциональной автоматизированной АИО.

Вторая глава посвящена исследованиям принципов построения и технической реализации современных перфузионных систем (СП).

Целью функционирования перфузионной системы при экстракорпоральном искусственном очищении является обеспечение длительной, физиологически безопасной циркуляции крови в экстракорпоральном контуре со скоростями перфузии, позволяющими достигать необходимого заданного клинического результата за выбранное оператором вре-

мя искусственного очищения.

На основании обобщения принципов построения и технической реализации и с учетом особенностей клинического применения предложена классификация современных СП, разработаны модели структур СП для двухигольной перфузии с роликовым и мембранным насосами и для одноигольной перфузии с одним и двумя роликовыми насосами. Исходя из клинической эффективности и безопасности применения разработаны обобщенные медико-технические требования, предъявляемые к современным перфузионным системам, сформулированы и обоснованы требования к составу перфузионной системы.

Перфузионные системы с роликовым насосом для двухигольной перфузии, обеспечивая широкий диапазон (от 10 до 600 мл/мин) регулирования и относительную простоту контроля скорости кровотока, физиологически допустимый уровень гемолиза, возможность визуального контроля функционирования и использования в приводах серийно выпускаемых электродвигателей, а также возможность применения стерильных кровопроводящих магистралей с различными диаметрами насосных сегментов, получили широкое признание в медицинской практике экстракорпорального искусственного очищения крови.

При функционировании роликового насоса перемещение жидкости на его выходе осуществляется за счет механического вытеснения роликами роликовой головки объема жидкости, находящегося во внутренней полости насосного сегмента, в результате его окклюзионного кругового обкатывания вдоль неподвижной цилиндрической поверхности ложа (рис. 2.1).

Транспортирование жидкости на входе роликового насоса происходит под воздействием силы упругого восстановления, возникающей в момент сжатия насосного сегмента роликами. С целью определения влияния параметров эксплуатации (давлений на входе Рвх и

Насосный сегмент

Ложе

:унок2.1. Взаимодействие ролика роторного привода перфузионного насоса с насосным сегментом кровопроводящей магистрали

Роликовая головка

Ролик

Зависимость н jmoijchiiii ударного о(1ьсма роликовог о насоса от прсл1сш1 перфузии при пикуулшстрнчсском давлении на пхиде нвспса, равном иудсп

Время,1

выходе Рвых роликового насоса и времени функционирования насоса) на ударный объем (объем, транспортируемый насосом за один оборот роликовой головки) и соответственно на скорость перфузии крови проведены экспериментальные исследования насосных сегментов кро-вопроводящих магистралей иностранных фирм-производителей, а также комплекта крово-проводящих магистралей однократного применения для гемодиализа КМКгд— -01, производства Владимирского химического завода.

Результаты исследований показали, что длительные циклические механические воздействия, которым подвергается насосный сегмент, приводят к постепенному уменьшению ударного объема (рис. 2.2 и 2.3) и, как следствие, к снижению расхода, создаваемого роликовым насосом. По-

Изменение ударного объема, мл/об

Рисунок 2.2

Зиинспмость изменении удпрпиги оньеш ¡ншпашого насоса от нньуум.иетрнческого динленнл на его входе

Вакуумметрнческое давление, мм рт.ст.

-300 -200 -100

■ Частота вращения роликовой TQrwr.ni 16 а ашаин ■Части вращения роликовой головки 33.? об;мин ■частота вращения роликовой головки £0 о&кгон

____________________________I___________________________________________ -3

Изменение ударного объема, мл/об

Рисунок 2.3

этому для детерминированного исследования зависимости расхода роликового насоса от его конструктивных и эксплуатационных параметров введено понятие начального ударного объема

ОЛчач) •

Для искусственного очищения с использованием перфузионного роликового насоса с количеством роликов, равным Ъ, проведено моделирование и разработаны математические описания начального ударного объема:

где асиБс- соответственно внутренний и внешний диаметры насосного сегмента; Бл - диаметр ложе; - диаметр роликов.

Экспериментальные исследования показали, что приведенные аналитические выражения (2.1) и (2.2) позволяют оценить значение начального ударного объема с погрешностью не более 3 %.

Разработано аналитическое выражение для определения расхода С?рн, создаваемого двухроликовыми перфузионными насосами, которыми оснащена современная АИО:

Ррн = Ч,а., • (1 - к, • ^ - кР ■ РВ2Х - кРт • Рв> • (2-3)

где к, - коэффициент, учитывающий изменение начального ударного объема насосного сегмента от длительности его обкатывания роликовой головкой; кР - коэффициент, учитывающий начальное воздействие вакуумметрического давления на входе насоса на ударный объем; ^ -

коэффициент, учитывающий длительность воздействия вакуумметрического давления на входе насоса на ударный объем, £2 - частота вращения роликовой головки.

В частности, расход, создаваемый роликовыми насосами, которыми оснащены отечественные перфузионные блоки БП-02, БП-03, БП-05, перфузионная система СП-01, а также перфузионные системы отечественных гемодиализных аппаратов АДС-02, АГд-03, АИП для экстремальной медицинской помощи и АГДС-04 описывается уравнением:

<2рн = 9,6 • (1 -1 ■ Ю"3 • 12в - 3,6• 10"6 • РВ2Х - 2,5 ■ Ю'6 ■ Рв^ ■ П • (2.4)

Проведено исследование перфузионных систем для одноигольной перфузии с двумя насосами и предложена аналитическая модель эффективной (средней) скорости перфузии за цикл одноигольной перфузии.

Третья глава посвящена исследованиям и разработке аппаратуры для гемодиализа (АГД).

а.-(о,-Р.)

(2.1)

(2.2)

Гемодиализный аппарат определен как совокупность взаимосвязанных технических средств, предназначенных для временной или постоянной активной замены выделительной функции естественной почки посредством целенаправленного воздействия в ММУ на кровь управляющей среды - диализирующего раствора (вещественной среды), трансмембранного давления (энергетической среды) или комбинированной (вещественно-энергетической) и состоящий из двух функциональных систем: перфузионной (СП) и диализной (СД).

Разработаны классификация и медико-технические требования, предъявляемые к АГД и отражающие современный уровень её технической реализации и тенденций дальнейшего развития.

Современная автоматизированная АГД позволяет проводить как традиционный гемодиализ с использованием ацетатного или бикарбонат-ного концентрата и раздельную ультрафильтрацию, так и гемофильт-рацию и гемодиафильтрацию. Клиническая эффективность указанных методов искусственного очищения; характеризуемая стабилизацией параметров крови (ионного состава и температуры) на заданном уровне, детоксикацией и ультрафильтрацией, определяется функциональными и техническими возможностями применяемой АГД.

Для стабилизации ионного состава и температуры крови и детокси-кации организма современная автоматизированная АГД должна обеспечивать проведение: регулируемой перфузии и инфузии лекарственных веществ, автоматическое приготовление и регулируемое транспортирование диализирующего и замещающего растворов заданного состава и температуры, а для обеспечения заданной скорости ультрафильтрации - регулирование трансмембранного давления.

Безопасность АГД определяется отсутствием осложнений, связанных с неблагоприятными воздействиями технических средств на физиологическое состояние пациентов и оператора.

Автоматизация функционирования АГД позволяет осуществлять оперативное информирование оператора о режиме и параметрах гемодиализа, повышает воспроизводимость управляющих воздействий благодаря регулированию параметров в необходимых диапазонах с гарантируемыми отклонениями от задаваемых оператором значений и значительно снижает вероятность ошибочных действий оператора.

Доступность АГД для пользователей определяют номенклатура, интенсивность использования, конструктивная и функциональная качественность имеющихся технических средств, технологические возможности обеспечения потребности в этих средствах, информационное обес-

печение, трудоемкость управления, обслуживания и ремонта.

Оценка эффективности алгоритмов управления АГД по показателям клинической эффективности и физиологически безопасного быстродействия должна проводиться с использованием математического моделирования массообмена в БТС гемодиализа и позволять обоснованно программировать управляющие воздействия.

Для режимов функционирования АГД представлены математические модели процесса массообмена в БТС гемодиализа, описываемые следующими выражениями:

1) при функционировании АГД в режиме слива диализата

(3.1)

Кд Л

2) при функционировании АГД в режиме рециркуляции диализата Кд А

^.^ + С,з = С<\ (3.2)

К„ <д

Кд Л

-+С^=СЬ, (3.3)

3) при функционировании АГД в режиме регенерации диализата

(3.4)

-для ^ К.

- для КР

Кд л

с

Кл &

V, ¿с1Э

Кд ск

V ^ + (3.5)

д

где Сь- концентрация вещества В^ в эквивалентном объеме; концентрация ¡-ой компоненты диализирующего раствора; объем диализата в п-й период рециркуляции (п=1, ..., Крец.); Кд- клиренс диализатора; Кр - клиренс регенератора.

Целью функционирования перфузионной системы гемодиализного аппарата является длительное (до 5 часов) и физиологически безопасное транспортирование крови в экстракорпоральном контуре через полость по крови ММУ со скоростями перфузии, позволяющими достигать заданной дозы искусственного очищения за выбранное оператором время искусственного очищения.

Диализная система определена как совокупность взаимосвязанных

элементов гемодиализного аппарата, предназначенных для создания вакуумметрического давления в полости по диализату ММУ, приготовления и перемещения через нее диализирующего раствора с заданными характеристиками и обеспечивающих управляющее воздействие на кровь методами диализа и ультрафильтрации.

Проведено моделирование структур диализных систем АГД. Предложена классификация и обоснованы принципы построения и технической реализации генераторов диализата с дискретным и непрерывным приготовлением диализата, обеспечивающих автоматическое приготовление термостабилизированного, деаэрированного диализирующего раствора заданного состава с равномерным распределением концентрации составляющих компонентов в объеме диализата, и распределителей диализата с дискретным и непрерывным транспортированием диализата, предназначенных для перемещения диализата через ММУ с расходом, при котором достигается гарантированное значение клиренса ММУ, и регулирование трансмембранного давления, при котором обеспечивается заданная скорость ультрафильтрации.

Исследованы схемные решения генераторов и распределителей диализата с непрерывным и дискретным приготовлением и транспортированием диализата отечественных аппаратов АИП-А-01, АИП-А-02, АДС-01, АДС-02, АГд-03 и АГДС-04. Предложен алгоритм управления приготовлением диализата, реализованный в гемодиализном аппарате АДС-02.

Рассмотрены расходометрический и изоволюметрический методы контроля скорости ультрафильтрации и их техническая реализация в современных АГД. Предложено математическое описание скорости ультрафильтрации для расходометрического метода, основанного на применении лазерных доплеровских измерителей скорости потока.

Обоснована техническая реализация элементной базы современных АГД.

Четвертая глава посвящена анализу методов регенерации диализата, теоретическому обоснованию и экспериментальным исследованиям конструкции и режимов функционирования регенерирующих устройств, обеспечивающих элиминацию из отработанного диализата основных продуктов гемодиализа, и построению на их основе гемодиализ-ных аппаратов с регенерацией диализирующего раствора.

Регенерация диализата создает принципиально новые предпосылки для удовлетворения современных клинических требований искусственного очищения и позволяет кардинально повысить физиологичность и

автономность гемодиализной аппаратуры, существенно уменьшить (со 120-150 л до 3-5 л) объем диализата, взаимодействующий с организмом пациента, устранить зависимость функционирования аппарата от наличия водопроводной сети и соответствующей номенклатуры приготовленных концентратов, снизить энергопотребление.

Для обеспечения адекватности гемодиализа с регенерацией традиционному диализу со сливом диализата регенерирующее устройство должно обеспечивать удаление из отработанного диализата в процессе гемодиализа длительностью 4-5 ч: 40-50 г мочевины, 4-5 г мочевой кислоты, 4-5 г креатинина, 0,8-1,0 г неорганического фосфора и до 5 г калия при условии сохранения первоначального ионного состава диализата и рН раствора.

Анализ методов регенерации диализата показал, что в настоящее время наиболее изученными являются сорбционный, термический и электрохимический с сорбционной доочисткой методы регенерации диализата.

Эффективность сорбционного метода определяется свойствами сорбентов и их массой, от которой зависит суммарная сорбционная емкость. Применение различных композиций сорбентов позволяет селективно удалять из диализата заданные количества основных органических продуктов гемодиализа, а также избыток калия и фосфатов. Несмотря на простоту конструктивного выполнения, сорбционный метод не нашел широкого клинического применения в связи с особенностями ионного обмена при регенерации диализата.

Разработаны основы термической регенерации диализата. Например, термолиз мочевины протекает по следующей реакции: 0 > 373 °К

(Ш2)2СО + Н20-«-(Ш3)2С02-^ШзТ + С02|.

где © - температура термолиза.

Определена кинетика разложения мочевины, креатинина и мочевой кислоты. Представлены математические модели для определения концентрации азотосодержащих органических компонентов в зависимости от времени термолиза диализата и установлена зависимость изменения констант скорости разложения мочевины, креатинина и мочевой кислоты от температуры термолиза (рис. 4.1 и 4.2). Определены энергии активации процесса термического разложения азотосодержащих органических компонентов отработанного диализата.

Исследованы технологические параметры процесса термической регенерации диализата и предложен технологический цикл термической

Зависимость азмслслпп копстаотч скорости рахю'жспил мочсвппи от температуры термолиза

Константа скорости разложения, с«"'

у 0.1373

/ (

0,1311 4

0,04951/

0,000795 0.001 6 0,00296 ),00М2 001713 0,02953

Тампаратура К

Рисунок 4.1

Заепслмостц коостапт скоростей рахюжсиии креатппоиа п мОчсвоН кислоты от темиературы термоллэа

Константа скорости разложения, сак''

Тампаратура термолиза, К

Рисунок 4.2

регенерации, для которого представлена математическая модель объема заполнения термического регенератора в зависимости от технологических параметров процесса регенерации — заданной скорости разложения метаболитов, длительности и температуры термолиза. Проведены экспериментальные исследования разработанного блока термической регенерации диализата, созданного на основе малогабаритного термического регенератора диализата.

Проведены исследования метода электрохимической регенерации диализата, обеспечивающего удаление азотосодержащих метаболитов из отработанного диализата путем их прямого управляемого электрохимического окисления и предложены физико - химические модели

итоговых процессов электролиза отработанного диализата.

Показано, что электролиз отработанного диализата сопровождается образованием вредных побочных продуктов: гипохлорита натрия, нитратов, нитритов и хлоратов, сообщающих раствору некоторую токсичность, приводит к изменению рН раствора, а также к образованию газовой фазы, в состав которой входят кислород, водород, азот, углекислый газ, хлор и другие газы. Для обеспечения соответствия регенерируемого диализата медицинским требованиям по составу, концентрациям компонентов и нетоксичности электрохимически обработанный диали-зирующий раствор предложено подвергать сорбционной очистке, а га-

зы, образующиеся при электролизе, утилизировать.

Проведены теоретическое обоснование и экспериментальные исследования конструкции и режимов функционирования электролизера диа-лизирующего раствора, устройств сорбционной пред- и доочистки диализата. Предложена методика расчета следующих основных технических характеристик электролизера: токовых нагрузок, рабочей поверхности электродов, коэффициентов массопереноса и диффузионного тока окисления мочевины. Разработана реакционная модель процесса окисления мочевины на биметаллических титан-платиновых электродах и приведена оценка условий появления в регенерируемом растворе побочных продуктов разложения. Проведен расчет технических характеристик и предложена конструкция монополярного 4-х секционного электролизера с параллельным электрическим соединением электродов в каждой секции и с последовательным гидравлическим соединением секций. Показано,, что при уменьшении концентрации мочевины в диализате процессы ее электрохимического окисления с образованием минимального количества побочных продуктов реакции могут быть обеспечены посредством дискретного регулирования анодного тока электролизера при условии сохранения заданной анодной плотности тока.

Исследования процесса электролиза модельного раствора отработанного диализата с поликомпонентным составом органических продуктов жизнедеятельности показали, что скорость окисления мочевины нелинейно изменяется от токовой нагрузки в электролизере и для разработанной конструкции электролизера эта зависимость описывается следующим степенным уравнением:

V =к -I0'55

где ум — скорость окисления мочевины; км - константа анодной реакции окисления мочевины, 1р - рабочий ток электролиза.

Результаты экспериментальных исследований подтвердили достоверность теоретических расчетов и оценок, проведенных при создании систем регенерации диализата (рис. 4.3), входящих в состав гемодиа-лизных аппаратов с регенерацией диализата АДР-01 и АГДР-02.

Пятая глава посвящена разработке и исследованию принципов системной компьютеризации АИО.

Под компьютеризацией АИО понимается автоматизация управления аппаратурой искусственного очищения крови, основанная на использовании информационно взаимосвязанных микропроцессорных устройств (МПУ), специализированного программного обеспечения и централизованным выполнением в компьютере наиболее сложных информацион-

ных преобразований.

Цель исследования компьютеризации АИО заключается в анализе результатов, обосновании направлений развития компьютеризации и использовании теоретических рекомендаций при построении автоматизированной аппаратуры искусственного очищения крови.

Проанализированы принципы компьютеризации АИО на примере аппаратуры для гемодиализной терапии. Показано, что каждый полиблочный гемодиализный аппарат может быть представлен состоящим из двух блоков: перфузионного и диализного.

Рассмотрены схемы управления полиблочными гемодиализными аппаратами с децентрализованными МПУ и интерфейсом, с децентра-лизоваными МПУ и централизованным интерфейсом и с централизованными МПУ и интерфейсом.

Предложено в полиблочных гемодиализных аппаратах осуществлять автоматизированное управление взаимосвязанными автономными МПУ перфузионного блока и блока диализата, а интерфейс «аппарат - оператор» выполнять централизованным и совмещенным с перфузионным блоком, что упрощает управление аппаратом, позволяет сконцентрировать внимание- оператора на целостном отображении множества параметров, характеризующих режим гемодиализа.

Рассмотрены схемы управления моноблочными индивидуальными гемодиализными аппаратами в полимодульном исполнении с децентрализованными МПУ, встраиваемым персональным компьютером (ВПК), децентрализованным и централизованным интерфейсом пользователя.

В АГД в моноблочном исполнении с децентрализованным интерфейсом пользователя предложено, кроме интерфейса ВПК, каждый из модулей, обеспечивающих перфузию, инфузию и замещение ультрафильтрата (при гемофильтрации или гемодиафильтрации), снабдить собственным интерфейсом «оператор-модуль», позволяющим осуществлять оперативное задание посредством клавиатуры и визуализацию посредством цифрового индикатора расхода транспортируемой физиологической жидкости. При централизации интерфейса в моноблочных гемодиализных аппаратах управление (задание оператором команд и визуализацию информации о режимах и параметрах очищения крови) рекомендуется выполнять посредством специализированной для искусственного очищения клавиатуры и дисплея, входящих в состав ВПК.

Сформулированы требования к структуре микропроцессорной системы управления, к МПУ модулей аппарата и к функциональному назначению ВПК.

Показано, что при одновременном проведении искусственного очищения у группы пациентов обработка информации (документирование, моделирование, прогнозирование, программирование и планирование) должна быть централизованной и осуществляться центральным компьютером, который информационно связан с МПУ в полиблочных или персональным компьютером в моноблочных гемодиализных аппаратах.

Шестая глава посвящена исследованиям аппаратуры для современных низкопоточных методов экстракорпорального искусственного очищения крови. Повышенный интерес к низкопоточной терапии обусловлен ее эффективностью, безопасностью и недостаточной адекватностью клинического воздействия обычной гемодиализной терапии для «острых» пациентов. Непрерывные продолжительные (от 12 часов до нескольких суток) низкопоточные методы, уступая в скорости традиционным методам искусственного очищения, обеспечивают медленное, но постоянное поддержание гомеостаза организма больного.

Аппаратура для низкопоточной детоксикации может быть использована в условиях как общего, так и специализированного профиля. Мобильность, доступность и эффективность этой аппаратуры обеспечиваются применением для процедур низкопоточной детоксикации стерильных растворов фабричного изготовления, расфасованных в контейнеры однократного применения.

Определены состав и структура современной аппаратуры для низкопоточной детоксикации, показывающие единство принципов построения вне зависимости от методов клинического применения. Предложена концепция построения аппарата, позволяющего реализовывать в клинической практике современные низкопоточные методы заместительной терапии. Разработаны медико-технические требования, предъявляемые к современной аппаратуре для низкопоточных методов экстракорпорального искусственного очищения крови.

В седьмой главе определена функциональная роль одноразовых кровопроводящих изделий, эксплуатируемых совместно с АИО.

Показано, что клинической результативности применения АИО можно добиться только компромиссными техническими решениями, в которых аппаратура и одноразовые изделия взаимно дополняют и «соответствуют» друг другу при практической реализации множества методик искусственного очищения крови. Установлено влияние характеристик этих изделий на эффективность технического оснащения и определены возможности создания универсальных магистралей с минимальной конструктивной избыточностью. Предложены медико-технические

требования, предъявляемые к современным кровопроводящим магистралям, разработаны модели структур кровопроводящих магистралей для двухигольной и одно- и двухнасосной одноигольной перфузии с использованием насосов роликового типа.

Восьмая глава посвящена практической значимости работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований биотехнической системы экстракорпорального искусственного очищения крови, принципов построения, функциональных параметров, технических характеристик и программного обеспечения АИО послужили основой для создания комплекса технических средств экстракорпорального искусственного очищения крови.

При активном участии или под руководством автора были разработаны, внедрены в серийное производство и клиническую практику 10

моделей гемодиализных аппаратов (рис. 8.1-8.3), 4 модели перфузионной аппаратуры (рис. 8.4), монитор параметров ультрафильтрации (рис. 8.5), аппаратура для инфузионной терапии (рис. 8.6), приготовления концентрата диализирующего раствора (рис. 8.7) и проверки парамет-

¡1 В

Ш

ЯШРв тш я

Рисунок 8.1. Первый отечественный аппарат «искусственная почка» АИП-А-01 с измерением параметров ультрафильтрации

ров АГД (рис. 8.8), а также комплект кровопроводящих магистралей однократного применения для гемодиализа (рис. 8.9). Изготовлено около 1000 гемодиализных аппаратов, 3000 перфузион-ных систем, блоков и насосов, а также более 50 тыс. комплектов кровопроводящих одноразовых магистралей. Соответствие разработанной аппаратуры совре-

Рисунок 8.2. Первый отечественный серийный гемодиализаный аппарат АДР-01с регенерацией диализирующего раствора

менным требованиям подтверждено результатами проведенных техни ческих приемочных и медицинских испытаний, а также Государствен-

Рисунок 8.3. Гемодиализ-ный аппарат АГДС-04 последнего поколения, позволяющий проводить все виды гемодиализной терапии.

Рисунок 8.5. Монитор параметров ультрафильтрации МПУФ-01, разработанный на основе лазерных доплеровских измерителей скорости потока

Рисунок 8.4. Блок перфу-зионный БП-03 с роликовым перфузионным насосом

Рисунок 8.6. Инфузионный волюметрический насос НВИ-01, обеспечивающий проведение длительных точнодозируемых инфузий

я

А V.

Рисунок 8.7. Аппарат для приготовления концентрата диа-лизирующего раствора АПК-02

Рисунок 8.8. Стенд проверки параметров гемодиализной аппаратуры

Рисунок 8.9. Комплект кровопроводя-щих магистралей однократного применения для гемодиализа КМКгд-01

ными приемочными испытаниями встроенных средств измерений.

Научное обоснование функциональных и технических параметров и методов их проверки послужили основой для разработки ГОСТ 2742287 «Аппаратура для внепочечного очищения крови. Общие технические условия».

Медико-технические требования к изделиям однократного применения для экстракорпорального искусственного очищения крови обобщены в ГОСТ Р ИСО 8637-99 «Гемодиализаторы, гемофильтры и гемо-концентраторы. Технические требования и методы испытаний» и ГОСТ Р ИСО 8638-99 «Комплект кровопроводящих магистралей для гемодиа-лизаторов, гемофильтров и гемоконцентраторов. Технические требова-

ния и методы испытаний», в аутентификации которых автор принимал активное участие.

Технические аспекты клинического применения перфузионной аппаратуры изложены в пособии для врачей «Метод одноигольного мембранного плазмафереза с плазмофильтром ПФМ на портативном аппарате БП-05».

Результаты многолетней теоретической и практической деятельности автора по системному решению сложных и актуальных проблем разработки, производства и применения аппаратуры для экстракорпоральной детоксикации организма отражены в коллективной монографии «Аппаратура искусственного очищения крови».

Разработка АИО потребовала решения и ряда организационных проблем, связанных с координацией исследований, разработок и производства, маркетинга, клинического применения и технического обслуживания.

Главная практическая ценность проделанной работы заключается в создании отечественных технических средств для экстракорпорального искусственного очищения крови, обеспечивающих сохранение жизни тысячам больных. Учитывая, что в этом виде медицинской помощи нуждаются прежде всего люди трудоспособного возраста, решение данной проблемы имеет большое социальное значение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленная диссертационная работа обобщает многолетнюю деятельность автора по решению сложной научно-технической проблемы - исследованию научных основ системного построения, разработке, внедрению в серийное производство и клиническую практику аппаратуры экстракорпорального искусственного очищения крови.

Основные научные и практические положения, представленные в диссертационной работе

1 Проведено моделирование внутренней среды организма по электролитам, низко- и среднемолекулярным метаболитам и жидкости при нормальной жизнедеятельности и при патологических состояниях организма.

2 Показано, что при искусственном очищении жизнеобеспечивае-мый организм, информационно взаимосвязанный с оператором, вместе с аппаратурой (техническими средствами управления и диагностики) составляют биотехническую систему искусственного очищения крови.

3 Разработана модель структуры биотехнической системы искусственного очищения крови с использованием экстракорпоральных искусственных органов, каждый из которых состоит из управляющего и исполнительного элемента: в управляющем элементе генерируется управляющая среда, непосредственно или через искусственные мембраны воздействующая в исполнительном элементе на управляемую среду организма пациента в общем случае с образованием дренируемой среды, которая может использоваться в управляющем элементе для получения диагностической информации о состоянии пациента и о режиме искусственного очищения.

4 Предложены:

- математическое описание целевых функций биотехнической системы искусственного очищения крови;

- математическая модель биотехнической системы, описывающая процессы массообмена при экстракорпоральном искусственном очищении крови методами изолированной ультрафильтрации, мембранного плазмафереза, гемодиализа, гемофильтрации и гемодиафильтрации;

- рекомендации по выбору объема диализата при рециркуляции и расхода диализата при сливе;

- аналитическое выражение зависимости изменения концентрации метаболитов в организме больного от дозы искусственного очищения крови.

5 Определен состав и предложены классификации аппаратуры экстракорпорального искусственного очищения крови в составе перфузион-ных систем, гемодиализной аппаратуры и аппаратуры для низкопоточной детоксикации, показывающие единство принципов построения для каждого класса аппаратуры вне зависимости от структуры, конструктивного выполнения и методов клинического применения.

6 Разработаны и апробированы в АИО медико-технические требования, предъявляемые к современным перфузионным системам и кро-вопроводящим магистралям, гемодиализной аппаратуре и аппаратуре для низкопоточных методов детоксикации организма.

7 Разработаны модели структур перфузионных систем для двух-игольной и одно- и двухнасосной одноигольной перфузии с использованием насосов роликового и мембранного типа и кровопроводящих магистралей для двухигольной и одно- и двухнасосной одноигольной перфузии с использованием насосов роликового типа.

8 Предложены математические описания:

-ударного объема и скорости перфузии, создаваемой двухролико-

вым перфузионным насосом, с учетом влияния конструктивных и эксплуатационных параметров;

- эффективной (средней) скорости перфузии за цикл при одноиголь-ной перфузии.

9 Разработаны и реализованы принципы построения гемодиализной аппаратуры и её составных частей, положенные в основу технических решений, обеспечивающих:

- регулируемую и контролируемую одно- и двухигольную перфузию крови с использованием насосов роликового типа;

- приготовление диализирующего раствора с использованием генераторов диализата, функционирующих в дискретном и непрерывном режимах;

- распределение диализирующего раствора с дискретным и непрерывным перемещением диализата и регулированием ультрафильтрации;

- электрохимическую регенерацию отработанного диализата.

10 Предложена структура АИО с универсальным перфузионным блоком, обеспечивающим перфузию управляемой среды через массооб-менное устройство и возможность централизованного управления элементами экстракорпоральных искусственных органов при различных методах искусственного очищения.

11 Разработаны научные основы термической регенерации отработанного диализирующего раствора и принципы построения электрохимических регенераторов отработанного диализата с использованием биметаллических титан-платиновых электродов.

12 Проведены теоретическое обоснование и экспериментальные исследования конструкции и режимов функционирования электролизера диализирующего раствора на основе биметаллических титан-платиновых электродов, обеспечивающего электрохимическое окисление в отработанном диализате основных органических продуктов гемодиализа.

13 Обобщены результаты системной компьютеризации аппаратуры экстракорпорального искусственного очищения крови, которая предусматривает:

- использование универсальных методик управления АИО;

- интенсификацию сбора, обработки и использования информации, что способствует совершенствованию технического уровня АИО и тем самым улучшает показатели клинической результативности, физиологической безопасности и быстродействия методов экстракорпорального искусственного очищения крови;

- моделирование гемодиализной терапии, прогнозирование эффек-

тивности различных нормализующих воздействий и рекомендаций оптимального варианта по показателям, определяющим физиологическое состояние пациента и клинические задачи искусственного очищения;

- автоматизированное программирование нормализующего воздействия на организм пациента.

14 Предложена концепция построения аппаратуры, позволяющей реализовывать в клинической практике современные низкопоточные методы заместительной почечной терапии.

15 На основании результатов теоретических и экспериментальных исследований, полученных при выполнении диссертационной работы, впервые в нашей стране:

- разработаны медико-технические требования, нормативно-техническая документация, алгоритмы функционирования, методы испытаний и технического обслуживания автоматизированной аппаратуры экстракорпорального искусственного очищения крови и одноразовых кровопроводящих магистралей для гемодиализной и инфузионной терапии;

- созданы: комплекс «ДИАЦЕНТР» для одновременного гемодиализа у 8 пациентов, индивидуальные гемодиализные аппараты АИП-А-01, АИП-А-02 и АДС-01 со сливом диализата, АДС-02 и АГд-03 со сливом диализата и с универсальным перфузионным блоком, АГДС-04 со сливом диализата и с графическим дисплеем, АДР-01 и АГДР-1И1Н-02 с электрохимической регенерацией диализирующего раствора, АИП для экстремальной медицины, российско-шведский гемодиализный аппарат, перфузионные блоки БП-02, БП-03, БП-05 и насос Н—01, перфузионная система СП-01, монитор параметров ультрафильтрации при гемодиализе МПУФ-01, насосы для инфузионной терапии НВИ-01 (волюметри-ческий) и НШИ-10 (шприцевый), аппараты АПК-01 и АПК-02 для приготовления концентрата диализирующего раствора;

- проведены работы по разработке и организации производства комплекта одноразовых кровопроводящих магистралей для гемодиализа КМКгд-01 с использованием отечественного сырья и на отечественном оборудовании и инфузионной магистрали МИ-01.

Результаты диссертационной работы использованы при внедрении в серийное производство и при клиническом применении разработанной аппаратуры экстракорпорального искусственного очищения крови и одноразовых кровопроводящих магистралей. Объем производства разработанной аппаратуры составил: около 1000 гемодиализных аппаратов, 3000 перфузионных блоков и более 50 тыс. комплектов кровопроводящих одноразовых магистралей.

>

Основные результаты диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

Коллективные монографии

1 Гринвалъд В.М., Киселев Б.Л., Максимов Е.П., Хайтлин А.И. Аппаратура искусственного очищения крови /Под ред. академика РАМН В .А. Викторова. - М.: ЗАО «ВНИИМП-ВИТА», 2002.-230 с.

2 Гринвалъд В.М., Киселев Б.Л., Максимов Е.П., Хайтлин А.И. ГОСТ 27422-87 «Аппараты для внепочечного очищения крови. Общие технические условия» // Госстандарт СССР. - М., 1988. - 46 с.

3 Воинов В.А., Новиков H.H., Зеликсон Б.М., Коханенко Н.Ю., Конюхова СТ., Карчевский КС., Басин Б.Я., Либов И.В., Лещин ский Г.М., Душков В.А., Гринвалъд В.М. // Метод одноигольного мембранного плазмафереза с плазмофильтром ПФМ на аппарате БП-05. Пособие для врачей. - СПб. - ГНЦ пульмонологии. -1999. -17 с.

Публикации в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК

4 Гринвалъд В.М. Регулирование распределения раствора в диализных аппаратах для искусственного очищения крови //Медицинская техника.-1992.- №6.-С. 33.

5 Гринвалъд В.М. Функциональная роль аппаратуры для гемодиализа в биотехнической системе искусственного очищения // Медицинская техника. - 1999. - № 2. - С. 9-14.

6 Гринвалъд В.М. Моделирование структуры аппаратов для гемодиализа // Медицинская техника. - 2001. - № 4. - С. 20-27.

7 Гринвалъд В.М., Каминский Ю.Д. Измерение расхода ультрафильтрата методом лазерной доплеровской интерферометрии //Медицинская техника.- 1994,- №5,- С. 14-16.

8 Гринвалъд В.М., Киселев Б.Л. Перфузионные системы для гемодиализа//Медицинская техника. - 2004.-№ 1 -С. 3-7.-№2.-С. 3-7.

9 Гринвалъд В.М., Киселев Б.Л., Каминский Ю.Д., Проскурнев С.Ю., Третельницкий В.Н., Шишкин C.B. Применение лазерных доплеровских расходомеров для контроля параметров ультрафильтрации в аппаратах «искусственная почка»//Медицинская физика.-1995.-№ 2 - С. 123-124.

10 Гринвалъд В.М., Лещинский Г.М., Яковлева A.A. Блок электрохимического окисления продуктов гемодиализа - разработка и исследование // Медицинская техника. - 2003. - № 2. - С. 3-7.

11 Гриталъд В.М., Максимов Е.П., Рябинин В.Е. Аппарат для гемодиализа с применением биологически активных диализирующих растворов//Медицинская техника. - 1999.-№ 1.-С. 21-22.

12 Гриталъд В.М., Наумов ВТ. Требования к жесткости насосного сегмента инфузионной магистрали // Медицинская физика. - 2001 -11.-С. 80-81.

13 Гриталъд В.М., Таронишвили Э.Ю., Хайтпин А.И. О системной компьютеризации диализной аппаратуры // Медицинская техника -1992,-№4,- С. 9-13.

14 Гриталъд В.М., Хайтлин А.И., Эвентов В.Л., Максименко В.А., Носков СТ., Яшкин В.В., Яковлева A.A., Савриков Е.В. Конструкция и первые результаты испытаний диализного аппарата АДР-01 с регенерацией диализирующего раствора //Медицинская техника. - 1993 - № 3 -С. 28-31.

15 Гриталъд В.М., Яковлева A.A., Лещинский Г.М. Исследование принципов построения электрохимического регенератора диализирующего раствора для аппарата «искусственная почка» // Медицинская техника. - 2002. - № 4. - С. 14-20.

16 Базаев H.A., Гриталъд В.М., Селищев C.B. Моделирование процесса массопереноса в гемодиализаторе // Медицинская техника -2008,- №6,- С. 31-35.

17 Базаев H.A., Гриталъд В.М., Селищев C.B. Распределенная модель массопереноса в гемодиализаторе // Медицинская техника - 2009 - №3,- С. 1-4.

18 Базаев H.A., Гриталъд В.М., Селищев C.B. Математическая модель биотехнической системы гемодиализа // Медицинская техника -2010.-№3,- С. 1-7.

19 Базаев H.A., Гриталъд В.М. Лазарев В.В. Электронная система тестирования технических характеристик гемодиализных аппаратов // Известия высших учебных заведений. Электроника. - 2010 - № 4 - С 80-85.

20 Базаев H.A., Гриталъд В.М. Аналитическая модель расхода пер-фузионного роликового насоса гемодиализного аппарата // Приборы -2010.-№ 11,- С. 45-48.

21 Базаев H.A., Гринвалъд В.М. Программный обучающий модуль для работы с гемодиализным аппаратом РЕНАРТ 200 // Медицинская техника. - 2010. - № 6. - С. 32-34.

22 Викторов В.А., Варин А.Н., Гринвалъд В.М., Максимов Е.П., Фомичева H.H., Завалишин Ю.К., Лещинский Г.М., Ражее И.И., Носков

С.Г., Шадиев Б.Ш., Родин В.В., Стрелков СЛ., Шуков О.В., Туряев А.Д., Шишкин C.B. Современное состояние и перспективы развития отечественной гемодиализной аппаратуры с регенерацией диализирующего раствора//Медицинская техника.-2003.-№ 1.-С. 16-21.

23 Викторов В.А., Завалишин Ю.К., Шумаков В.И., БаеваЛ.Б., Гран-кин В.И., Гринвсшьд В.М., Лещинский Г.М., Носков СТ., Хайтлин А.И. Системное построение компьютеризированной аппаратуры искусственного очищения крови // Медицинская техника. - 1994. - № 3. - С. 4-9.

24 Викторов В.А., Хайтлин А.И., Гринвалъд В.М. Закономерности управления и диагностики в биотехнических системах искусственного очищения // Медицинская техника. - 1994. - № 6. - С. 3-7.

25 Войцеховская Е.Х., Гринвалъд В.М., Прохоренко А.Н., Хайтлин-

A.И. Микропроцессорное управление аппаратурой экстракорпорального внепочечного очищения крови //Медицинская техника. - 1989. - № 3. -С. 18-24.

26 Макашов Е.П., Гринвалъд В.М., Лещинский Г.М., Фомичева H.H., Шадиев Б.Ш. Коррекция состава диализирующего раствора при его электрохимической регенерации //Медицинская техника. - 2003. - № 2. -С. 8-10.

27 Андрианова М.Ю., Гринвалъд В.М., Короткова О.В., Эвентов В.Л. Гемодиализная аппаратура для работы в выездных условиях // Вестник новых медицинских технологий. - М., - 2005. - T. XII. - № 3-4. - С. 109-110.

Патенты и авторские свидетельства на изобретения

28 Гринвалъд В.М., Залко Г.А., Михайлов Ю.Н., Нодгаецкий В.М., Свидченко В.Ф., Стрелкин А.Г., Семин В.Н., Сюлаев A.C. Способ очистки диализирующего раствора в аппарате «искусственная почка». Патент РФ № 2008927 Cl, 1994 // Открытия, изобретения. - 1994. - № 5.

29 Гринвалъд В.М., Киселев Б.Л., Максимов Е.П., Вош1еховская EX., Фомичева H.H., Носков С.Г., Стрелков С.И., Туряев А.Д., Ражее И.И. Аппарат «искусственная почка». Патент на изобретение № 2141346 А61 M 1/14, RU. Бюл. № 32, 20.11.99.

30 Гринвалъд В.М., Киселев Б.Л., Макашов Е.П., Вощеховская EX., Фомичева H.H., Завалишин Ю.К., Лещинский Г.М., Носков С.Г., Миронов О.В., Масалова И.Ю. Салтыков А.Ф. Аппарат гемодиализный «РЕ-НАРТ-1000». Патент на промышленный образец №46613 от 16.12.99.

31 Гринвалъд В.М,, Киселев Б.Л., Максимов Е.П., Наумов В.Г., Родин

B.В., Шишкин C.B., Леконцев H.A., Масалова И.Ю. Монитор парамет-

ров ультрафильтрации МПУФ-01. Патент на промышленный образец №46612 от 16.12.99.

32 Гринвальд В.М., Киселев Б.Л., Максимов Е.П., Наумов В.Г., Ле-щинасий Г.М., Родин В.В., Филиппов И.М., Шуков О.В., Каледин C.B. Аппарат «искусственная почка». Патент на изобретение № 2149027, А61М 1/14, RU, Бюл. № 14, 20.05.2000.

33 Гринвальд В.М., Максимов Е.П., Фомичева H.H., Лещинский Г.М., Носков СТ., Родин В.В., Стрелков С.И., Туряев А.Д., Шадиев Б.Ш., Шишкин C.B. Способ электрохимической регенерации диализирующего раствора при гемодиализе и устройство для его осуществления // Патент на изобретение №2223120, С2 А61М 1/14, RU, Бюл. № 4, 10.02.2004.

34 Гринвальд В.М., Маслобоев Ю.П., Рычагов М.Н., Селшцев C.B., Терещенко С.А. Расходомер. Положительное решение о выдачи патента на изобретение по заявке № 2009145658/28(065090) от 10.12.2009.

35 Гринвальд В.М., Носков С.Г., Стрелков С.И., Лещинский Г.М., Шадиев Б.Ш. Способ очистки диализирующего раствора в аппаратах «искусственная почка» и устройство для его осуществления// Патент на изобретение №2290209, С2 А61М 1/14, 1Ш,Бюл.№36, 27.12.2006.

36 Аксенов М.А., Войцеховская Е.Х., Гринвальд В.М., Гончаров С.Е., Киселев Б.Л., Максимов ЕЛ., Лещинский Г.М., Масалова И.Ю., Миронов О.В., Стрелков СЛ., Туряев А.Д. Насос инфузионный волюметрический. Патент на промышленный образец № 46615 от 16.12.99.

37 Войцеховская Е.Х., Гончаров С.Е., Гринвальд В.М., Киселев Б.Л., Максимов Е.П. Аппарат «искусственная почка». // Патент на изобретение №2180859, А61М 1/14, RU, Бюл. № 9, 27.09.2002.

38 Козлов Ю.Г., Гринвальд В.М., Лисицина Г.К, Хайтлин АЛ. Накопитель диализирующего раствора ' для аппарата «искусственная почка». A.c. № 540642, А61М 1/03, Бюл. №48 от 30.12.76.

39 Козлов Ю.Г., Гринвальд В.М., Киселев Б.Л., Лисицина Г.К., Хайтлин АЛ. Устройство для гемофильтрации. A.c. № 1001945, А61М 1/03, Бюл. №9 от 07.03.83.

40 Козлов Ю.Г., Гринвальд В.М., Лисицина Г.К., Хайтлин АЛ. Аппарат «искусственная почка». A.c. № 1017341, А61М 1/03, Бюл. №18 от 15.05.83.

41 Козлов Ю.Г., Гринвальд В.М., Лисицына Г.К., Максимов ЕЛ., Хайтлин АЛ. Устройство для приготовления диализирующего раствора. A.c. № 1028337, А61М 1/03, Бюл. № 26 от 15.07.83.

42 Коровин Н.В., Нефедкин СЛ., Янчук Б.Н., Бескоровайный С. Ф., Хайтлин АЛ., Гринвальд В.М., Эвентов В.Л., Мансуров ГЛ. Способ

очистки диализирующего раствора в аппаратах «искусственная почка». A.c. № 1718403, AI Л 01 N 1/00, СССР. -3 е.: ил.

Статьи, тезисы докладов и труды конференций

43 Гринвалъд В.М. О контроле состава диализирующего раствора в аппарате «искусственная почка» //Современные проблемы гемодиализа и гемосорбции в трансплантологии. Тезисы докладов Республиканской конференции. - Ташкент, 1982. - С. 89-91.

44 Гринвалъд В.М. Классификация мембранных аппаратов для вне-почечного очищения крови//Новые возможности современного медицинского приборостроения. Тезисы докладов Республиканской научно-технической конференции. - Пос. Ворзель Киевская обл., -1991. - С. 32.

45 Гринвалъд В.М. О регенерации диализирующего раствора в диализных аппаратах // Там же. - С. 42.

46 Гринвалъд В.М. Регулирование распределения раствора в диализных аппаратах для искусственного очищения крови //«Медицинская физика-93». Тезисы докладов научной конференции /Под общей редакцией В.А. Костылева. - М., 1993. - С. 106-107.

47 Гринвалъд В.М. Об исследовании эффективности компьютеризации гемодиализной аппаратуры //Тезисы докладов Международной конференции по биомедицинскому приборостроению «БИОМЕДПРИ-БОР-96». — М., 1996.-С. 118-120.

48 Гринвалъд В.М. Классификация аппаратов для гемодиализа //Труды Международной конференции по биомедицинскому приборостроению «БИОМЕДПРИБОР-2000». -М., 2000. -Т.2. - С. 98-101.

49 Гринвалъд В.М. Теория и проектирование автоматизированной аппаратуры для гемодиализа: Автореф. дис.... канд. техн. наук. -М., 2004. - 48 с.

50 Гринвалъд В.М. Контроль снижения концентраций токсических продуктов при гемодиализе II Сборник докладов VII Международной научно-технической конференции «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии ФРЭМЭ' 2006». - Суздаль. - 2006. - С. 182-185.

51 Гринвалъд В.М., Киселев Б.Л., Лещинский Г.М., Носков СТ., Родин В.В., Стрелков СЛ., Филиппов И.М., Шуков О.В. О контроле параметров ультрафильтрации в гемодиализных аппаратах //Тезисы докладов Международной конференции по биомедицинскому приборостроению «БИОМЕДПРИБОР-96». -М., 1996.-С. 101-102.

52 Гринвалъд В.М., Киселев Б.Л., Лещинский Г.М., Носков С.Г., Филиппов ИМ. Управление роликовым насосом при экстракорпоральном

очищении //Тезисы докладов Международной конференции по биомедицинскому приборостроению «БИОМЕДПРИБОР-96». - М., 1996. - С. 111-112.

53 Гринвальд В.М., Киселев Б.Л., Максимов Е.П., Третельницкий В.Н., Яшкии В В. Система управления приводами насосов диализата аппарата «искусственная почка» //Тезисы докладов I Международной (XII Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу. - СПб., 1995. - С. 98.

54 Гринвальд В.М., Киселев Б.Л., Наумов ВТ., Носков СТ., Родин В.В., Шуков О.В. Система мониторинга параметров ультрафильтрации при экстракорпоральном очищении крови // Радиоэлектроника в медицинской диагностике. Сборник докладов 2-ой Международной конференции. - М., 1997.-С. 159-161.

55 Гринвальд В.М., Киселев Б.Л., Третелънщкий В.Н., Филиппов И.М. Электропривод роликового насоса для экстракорпоральной перфузии // Тезисы докладов I Международной (XII Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу. - СПб., 1995. - С. 99.

56 Гринвальд В.М., Кичибеков A.A., Забудский И.П., Максимов Е.П., Хайтлин А.И. Унификация оборудования для приготовления растворов и централизованного накопления и распределения жидкостей // Новые возможности современного медицинского приборостроения. Тезисы докладов Республиканской научно-технической конференции. - Пос. Ворзель Киевской обл., -1991. - С. 34.

57 Гринвальд В.М., Максимов Е.П. Терморегулирование и тепловой баланс в искусственной почке. В сб. «Современные проблемы гемодиализа и гемосорбции в трансплантологии». Тезисы Республиканской конференции. - Ташкент, 1982. - С. 93-94.

58 Гринвальд В.М., Максимов Е.П., Наумов В.Г., Куриленко Л.И.

О комплексном оснащении лечебных учреждений России гемодиализ-ной аппаратурой // Тезисы докладов Международной конференции по биомедицинскому приборостроению «БИОМЕДПРИБОР-96». - М., 1996.-С.9-11.

59 Гринвальд В.М., Максимов Е.П., Рябинин В.Е. Новые возможности гемодиализной аппаратуры //Тезисы докладов Международной конференции по биомедицинскому приборостроению «БИОМЕДПРИБОР-98»,-М., 1998.-С. 183-184.

60 Гринвальд В.М., Наумов ВТ. Перспективы развития нормативной базы разработок аппаратуры искусственного очищения крови и комплектующих их изделий однократного применения // Труды междуна-

родной конференции по биомедицинскому приборостроению «БИО-МЕДПРИБОР-2000». - М., 2000. - С. 144.

61 Гринвалъд В.М., Наумов В.Г., Комиссарова Л.Х., Кузнецов A.A. О возможности аппаратурного оснащения магнитогемосорбции - перспективного метода внепочечного очищения крови // Сборник докладов V Международной научно-технической конференции «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии ФРЭМЭ' 2002», - Владимир. -2002.-С. 305-306.

62 Гринвалъд В.М., Федотов H.A. Устройство контроля проводимости диализирующего раствора в аппарате «искусственная почка» //Новости медицинской техники. Научные труды ВНИИМП. -М., 1980. - Вып. 4. - С. 27-28.

63 Аксенов М.А., Войцеховская Е.Х., Гринвалъд В.М., Киселев Б.Л., Наумов В.Г. Инфузионные насосы перистальтического типа // Тезисы докладов Международной конференции по биомедицинскому приборостроению «БИОМЕДПРИБОР-98». - М., 1998,- С. 189-190.

64 Викторов В.А., Гринвалъд В.М. Актуальные проблемы мониторинга в биотехнических системах искусственного очищения крови // Радиоэлектроника в медицинской диагностике. Сборник докладов 2-й Международной конференции. - М., 1997.-С. 162-164.

65 Викторов В.А., Гринвалъд В.М., Киселев Б.Л., Наумов В.Г. Инфузионные насосы для длительных инфузий // Тезисы докладов семинара-презентации инновационных научно-технических проектов «БИОТЕХ-НОЛОГИЯ-2000». - Пущино, 2000. - С. 43^4.

66 Воинов В.А., Гринвалъд В.М., Зеликсон Б.М., Басин Б.Я., Либов КВ., Карчевский КС., Воинов A.B. Возможности использования перфу-зионных блоков БП-05 для мембранного плазмафереза с фильтром ПФМ // Труды международной конференции по биомедицинскому приборостроению «БИОМЕДПРИБОР-2000». - М., 2000. - Т2. - С. 134.

67 Войцеховская Е.Х., Гринвалъд В.М., Кичибеков A.A., Максимов Е.П., Таронишвили Э.Ю., Хайтлин А.И. Первый советский диализный аппарат с микропроцессорным управлением //Новые возможности современного медицинского приборостроения. Тезисы докладов Республиканской научно-технической конференции. - Пос. Ворзель Киевской обл., 1991.-С. 37.

68 Войцеховская Е.Х., Гринвалъд В.М., Прохоренко А.Н., Хайтлин А.И. Принципы построения микропроцессорной системы комплекса технических средств для внепочечного очищения крови // Применение микропроцессоров и микроЭВМ в медицинском приборостроении. Те-

зисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции. - Ин-формприбор. - М., 1987. - Вып. 8. - С. 7.

69 Войцеховская Е.Х., Гринвальд В.М., Киселев Б.Л., Наумов В.Г., Фомичева H.H. Конструктивные особенности инфузионных насосов и безопасность проведения длительных инфузий// Тезисы докладов Международной конференции по биомедицинскому приборостроению «БИОМЕДПРИБОР- 96». - М., 1996. - С. 108-110.

70 Лещинский Г.М., Родин В.В., Стрелков С.И., Шадиев БШ., Гринвальд В.М., Фомичева H.H. Исследование свойств сорбционных материалов, используемых для утилизации побочных продуктов электрохимической регенерации диализирующего раствора // Новые промышленные технологии. -2005. -№ 1. - С.34-39.

71 Наумов В.Г., Гринвальд В.М., Киселев Б.Л. Влияние свойств насосного сегмента перфузионной магистрали на расход перфузата. // Труды Международной конференции по биомедицинскому приборостроению «БИОМЕДПРИБОР-2000». - М., 2000, -Т. 2. - С. 120-121.

72 Нефедкин С.И., Коровин Н.В., Эвентов В.Л., Гринвальд В.М. Электрохимическая регенерация диализирующего раствора в диализных аппаратах //Аппаратура искусственного жизнеобеспечения медицинского назначения. Материалы семинара МДНТП /Под редакцией А.И. Хайтлина и Ю.П. Золкина. - М., 1990. - С. 29-31.

■73 Хайтлин А.И., Бегичев H.H., Гринвальд В.М., Киселев Б.Л., Максимов Е.П., Оверченко A.B. Современные тенденции развития технических средств для очищения крови // Современные тенденции развития медицинского приборостроения. Тезисы докладов Всесоюзной конференции - М., 1986, - С. 12-14.

74 Эвентов В.Л., Андрианова М.Ю., Гринвальд В.М. Мониторинг содержания мочевины в диализирующем растворе // Тезисы докладов Международной конференции по биомедицинскому приборостроению «БИОМЕДПРИБОР-98».-М., 1998.-С. 188-189.

75 Эвентов В.Л., Веденков В.Г., Гринвальд В.М., Андрианова М.Ю., Короткова О.В. Гемодиализ в нестационарных условиях // Здравоохранение и медицинская техника. - М., 2005. - № 4. - С. 26-27.

76 Яковлева A.A., Дмитриев В.А., Гринвальд В.М., Таронишвили Э.Ю. Биметаллический титан-платиновый электрод и его применение для регенерации диализирующего раствора в диализных аппаратах // Аппаратура искусственного жизнеобеспечения медицинского назначения. Материалы семинара МДНТП /Под редакцией А.И. Хайтлина и Ю.П. Золкина.-М., 1990.-С. 31-33.

77 Grinvald V.M. Coverning of artificial organs in Biotechnical Sistems of artificial purification // Medical & Biologikal Engineering & Computing. -1997.-V. 35 (Suppl. 1J.-P.593.

78 Bazaev N.A., Grinvald V.M., Eventov V.L., Selishchev S. V. Hemodialysis with using biological regeneration of dialysis fluid // Proceedings of the 4th Russian-Bavarian Conference on BioMedical Engineering. - Moscow: MIET, 2008.-P. 221-225. •

79 Bazaev N. A., Grinvald V.M., Selishchev S.V. Modeling of mass transfer in hemodialyzer. // Proceedings of the 5th Russian-Bavarian Conference on Biomedical Engineering. - Munich: TUM, 2009. - P. 87-89.

80 Bazaev N.A., Grinvald V.M. Mathematical Model of Biotechnical Hemodialysis System // Proceedings of the 6th Russian-Bavarian Conference on BioMedical Engineering. - Moscow: MIET, 2010.-P. 51-54.

81 Ryabinin V., Grobovoi S., Victorov V., Grinvald V, Maximov E. Extracorporeal Liver Support System // Int. J. Artif. Organs. - 2000. - V. 23. -№.8.-P. 566.

Тираж 120 экз.

Формат 60x84 1/16. Уч-изд. л.

Заказ л/ ¿у

Отпечатано в типографии ИПК МИЭТ 124498, Москва, МИЭТ.