автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Программно-аппаратный комплекс для анализа технических характеристик и повышения эффективности функционирования систем диализного очищения крови

На правах рукописи

БАЗАЕВ Николай Александрович

ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ АНАЛИЗА ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ ДИАЛИЗНОГО ОЧИЩЕНИЯ КРОВИ

05.13.01 - системный анализ, управление и обработка информации (приборостроение)

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

1 9 МАЙ 2011

Москва-2011

4847410

Работа выполнена на кафедре биомедицинских систем Московского государственного института электронной техники (технического университета)

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук,

профессор Селищев C.B.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Нефёдкин С.И.

доктор технических наук,

профессор Тимошенков С.П.

Ведущая организация:

Федеральное государственное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский и испытательный институт медицинской техники»

Защита состоится " 3/ " Мал_2011 года

в / Ч часов минут на заседании диссертационного совета Д.212.134.02 при Московском государственном институте электронной техники (техническом университете) по адресу: 124498, Москва, Зеленоград, проезд 4806, д.5

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИЭТ Автореферат разослан " 2е) " Ayz-^-ff . 2011 года

Соискатель

Базаев Н.А.

Ученый секретарь диссертационного доктор технических наук, доцент

Гуреев А.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

В России на 1 млн. жителей приходится более 500 человек, страдающих почечной недостаточностью. Помимо операции по пересадке почки, единственным способом поддержания их жизнедеятельности является регулярное использование систем диализного очищения крови. На данный момент в гемодиализных центрах, отделениях клиник и больниц России эксплуатируются около 3000 гемодиализных аппаратов (ГДА), из них 99 % зарубежного производства, половина которых являются технически устаревшими. Потребность российского здравоохранения в современных гемодиализных аппаратах удовлетворена сегодня не более чем на 20 %.

ГДА является сложной технической системой, которой необходимо собирать, анализировать и визуализировать физиологические параметры пациента (давление, гематокрит, объём жидкости в организме и др.), параметры процедуры диализного очищения крови (артериальное, венозное, трансмембранное и системное давления, расходы крови, диализирующего раствора, гепарина и замещающей жидкости, состав и температуру диализата и пр.), а также поддерживать и контролировать программный диализ.

Качество и продолжительность жизни пациентов с почечной недостаточностью зависит, прежде всего, от эффективности диализного лечения, которая обусловлена двумя факторами: контроль технических характеристик диализного очищения крови и подбор оптимальной схемы лечения. В связи с этим, актуальной является проблема разработки программно-аппаратного комплекса для контроля и оптимизации диализного очищения крови.

Цель работы - проектирование и создание программно-аппаратного комплекса для анализа технических характеристик и повышения эффективности функционирования систем диализного очищения крови.

Основные задачи.

1. Разработка модели биотехнической системы диализного очищения крови для анализа и совершенствования фушеционирования гемодиализных аппаратов.

2. Разработка метода и алгоритма оптимизации процессов диализного очищения крови.

3. Разработка проблемно-ориентированного программно-аппаратного комплекса для анализа, технических характеристик и повышения эффективности функционирования систем диализного очищения крови.

4. Разработка специализированного модуля, методов и алгоритмов для обучения медицинского персонала работе с системой диализного очищения крови Ренарт 200.

Научная новизна.

1. Разработана новая математическая модель биотехнической системы диализного очищения крови для анализа и оптимизации управления процессами гемодиализа, гемофильтрации и гсмодиафильтрации.

2. Разработаны методы и алгоритмы оптимизации процессов диализного очищения крови.

3. Разработан программно-аппаратный комплекс для анализа технических характеристик и оценки эффективности, качества и надёжности систем диализного очищения крови.

4. Разработаны методы и алгоритмы усовершенствования методики и процесса обучения медицинского персонала эксплуатации гемодиализного аппарата Ренарт 200.

Практическая значимость работы.

1. Разработан программно-аппаратный комплекс для анализа технических характеристик и повышения эффективности функционирования систем диализного очищения крови.

2. Разработана методика идентификации эффективности функционирования систем диализного очищения крови.

3. Разработан программный модуль для обучения персонала работе с ГДА Ренарт 200.

Достоверность результатов обуславливается использованием типовых способов и поверенных приборов для регистрации физических величин, подтверждается положительными результатами лабораторных испытаний, а также соответствием общепринятым теоретическим и экспериментальным фактам, согласием эксперимента с теорией.

Внедрение результатов.

1. Результаты диссертационной работы были использованы при реализации следующих проектов кафедры биомедицинских систем МИЭТ:

-ОКР в рамках ФЦП «Исследования ы разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2007-2012 годы» по теме «Разработка технологий управления процессами бикарбонатного гемодиализа, гемодиафильтрации и выпуск опытных образцов интеллектуального гемодиализного аппарата для систем жизнеобеспечения человека» (2008-2010 г.г., руководитель: д.ф,-м.н., профессор С.В. Селищев).

-НИР в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» по теме «Разработка математической модели конвективного массопереноса в гемодиализных аппаратах» (20092010 г.г., руководитель: Н.А. Базаев).

2. Разработанный программно-аппаратный комплекс был использован при проведении пуско-наладочных, технических приёмочных и Государственных приёмочных испытаний опытной партии гемодиализных аппаратов Ренарт 200, разработанных на кафедре биомедицинских, систем МИЭТ.

3. Результаты диссертационной работы были использованы в учебном процессе для разработки курса «Гемодиализные системы» для магистров кафедры биомедицинских систем МИЭТ, обучающихся по направлению 201000 «Биотехнические системы и технологии», программа — «Биомедицинская инженерия искусственных органов».

Положения, выносимые на защиту.

1. Разработанная модель биотехнической системы диализного очищения, крови позволяет анализировать, совершенствовать и повышать эффективность функционирования гемодиализных аппаратов.

2. Разработанный программно-аппаратный комплекс позволяет анализировать технические характеристики гемодиализных аппаратов, проводил, оценку их эффективности, качества и надёжности, а также оптимизировать управление системами диализного очищения крови.

3. Разработанный обучающий модуль позволяет усовершенствовать методику и процесс обучения медицинского персонала эксплуатации гемодиализного аппарата Ренарт 200 (МИЭТ).

' Апробация работы.

Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены и обсуждались на следующих конференциях: -XV и XVI всероссийские межвузовские научно-технические конференции студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика" (Москва, 2009,2010);

б

-VI всероссийская межвузовская конференция молодых учёных (Санкт-Петербург, 2009);

-41Ь, 5Л, б Russian-Bavarian Conference on Bio-Medical Engineering (Moscow 2008,2010, Munich 2009);

-итоговые конференции по результатам мероприятий за 2008 и 2009 годы в рамках 'приоритетного направления "Живые системы" ФЦП "Исследования к разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы" (Москва, 2008,2009).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 15 научных работ, нз hex 7 статей в журналах из списка ВАК РФ и 8 — в материалах конференций.

Личный вклад автора.

В основу диссертации лести результаты работ, выполненных автором на кафедре биомедицинских систем Московского государственного института электронной техники.

Объём н стругстура диссертация.

Диссертация состоит из введения, шли глав, заключения, списка сокращений и списка литературы, содержит 117 страниц текста, 41 рисунок н 11 таблиц. Список литературы включает 116 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе представлен краткий обзор современного состояния систем диализного очищения крови.

Искусственное очищение крови — это совокупность .лечебных мероприятий по выведению из организма .токсинов и продуктов жизнедеятельности человека путём экстракорпорального воздействия на пего управляющей среды.

Диализные методы искусственного очищения крови основаны на избирательном пропускании веществ полупроницаемыми мембранами. Процесс диализа крови состоит в заборе и транспортировании крови пациента через массообмешое .устройство (диализатор), в котором происходит воздействие на неё управляющей среды (диализирующего раствора) и возврате очищенной крови пациенту с добавлением при необходимости замещающего раствора (рис. 1). Основным методом диализного очищения крови является гемодиализ - переход ггазкомояекушгрных соединений крови в Анализирующий раствор под

действием градиента их концентрации, а также излишка жидкости вследствие разности давлений между полостями по крови и по диализирующему раствору.

Гемодиализный аппарат представляет собой сложную техническую систему, предназначенную для проведения диализного очищения крови. В нём можно выделить модуль, контролирующий и регулирующий ток крови по магистралям, и модуль, предназначенный для приготовления и перемещения диализирующего и замещающего растворов (рис. 2).

Эквивалентный объём жидко ста организма пациента

Область венозного возврата

Внутриклеточная _ ншдаость_ _

Внеклеточная _ жидасость_ _

Кровь_

Замещающий раствор

Область '^артериального 'Х^забора

Диализатор

Диапизирующий раствор

Гемодиализный аппарат

Рис. 1. Схема диализного очищения крови

Перфузионным насосом гемодиализного аппарата кровь перемещается по экстракорпоральному контуру и с заданным расходом подаётся в диализатор, который представляет собой полый цилиндр с расположенными внутри него полыми волокнами. При диализе через волокна прокачивается кровь, а снаружи они омываются диализирующим раствором. Стенки волокон представляют собой полупроницаемые мембраны, через поры которых осуществляется диффузный и/или конвективный массоперенос низко- и среднемолекулярных веществ из крови в диализирующий раствор. После диализатора очищенная кровь проходит через ловушку воздуха, а затем возвращается пациенту.

Диалгоирующий раствор приготавливается жидкостным модулем ГДА из воды, прошедшей специальную систему очистки и концентрата диализирующего раствора. К другим функциям этого модуля относятся приготовление замещающего раствора, регулирование расхода, температуры и состава диализирующего раствора, а также его перемещение через диализатор.

Г

<1>

к

А

<а

■г>

I

к

и О

Рис. 2. Схема лицевой панели гемодиализного аппарата

Возможности гемодиализных аппаратов определяются набором программ и технических средств для проведения процедур диализного очищения крови.

Вторая глава посвящена моделированию биотехнической системы диализного очищения крови (БТС ДОК), схема которой приведена на рис. 3.

Представим организм человека в виде эквивалентного объёма жидкости , в котором ионы и органические продукты обмена

веществ равномерно распределены и их концентрации изменяются таким же образом, как и в крови (рис. 1). Допустим, что при диализе в единицу времени в области венозного возврата происходит

перемешивание объёма крови АУ ~У1 + АУ2> где АУ1 - объём крови, транспортируемый в единицу времени по сердечнососудистой системе пациента (в интракорпоральном контуре), а АУ2 - объём крови, прошедший через экстракорпоральный контур в единицу времени.

Гемодишшзный

аппарат Диализатор

Рис. 3. Схема биотехнической системы диализного очищения крови Если концентрация г-го метаболита крови в объёмах АУХ и АУг равна, соответственно, и , то после перемешивания

установившаяся концентрация сгч в объёме А V будет определяться следующим образом:

■•й+сГ-а

где <21 и - скорости интракорпоральной и экстракопоральной перфузии, соответственно.

С учётом того, что клиренс К'" характеризует объём крови, полностью очищенный в диализаторе от /-го метаболита, а время прохождения эквивалентного объёма жидкости через диализатор -

т=-

временная зависимость концентрации метаболитов в

АГ-/

организме человека во время диализа запишется в виде:

= с«

1 —

К

(О V

(2)

где / - средняя частота сердцебиений, а с™ и с® - концентрация г -го метаболита в организме человека во время и в момент начала очищения крови, соответственно. На рис. 4 представлена такая зависимость для человека массой т = 93 кг с использованием диализатора Ро1уйих 140Н при расходе крови = 200 мл/мин в сравнении с результатами

эксперимента на модельном растворе.

— Результат моделирования + Результаты измерений

2

Время

Рис. 4. Изменение концентрации мочевины при гемодиализе

Выделим вокруг каждого полого волокна диализатора цилиндр с

радиусом окружности Ис = -—, где Я - радиус диализатора, N -

л/Лг

количество полых волокон в диализаторе.

Для описания потоков крови и диализирующего раствора воспользуемся уравнением Навье-Стокса и уравнением непрерывности. С учётом особенностей системы выберем цилиндрическую систему координат и усредним уравнения непрерывности для /'-ого компонента крови и диализирующего раствора по радиальной составляющей. Представив потоки ¿-ого компонента крови при гемодиализе в осевом направлении в виде: = ■ ив, /¿] = ■ и0, где ив, ив - скорости потоков крови и диализирующего раствора в экстракорпоральном контуре, соответственно, а также пренебрегая слагаемым у3 • у)- Ув в уравнении Навье-Стокса, получим модель БТС ДОК:

где Уа = V0 (г, <р, 2) = {уи ,0, и0 ), V® = К]'1 (л ср, г) = ,0, и«),

диализирующего раствора, г -го компонента крови и диализирующего раствора, соответственно; р^, р^ - плотность г -го компонента крови и диализирующего раствора, соответственно; т]а - динамическая

(3)

,векторы скоростей потоков

вязкость диализирующего раствора; Н - гематокрит крови; с^ -концентрации / -го компонента диализирующего раствора; ср -концентрация белка в плазме крови; К, н К2 - функции, вид которых зависит от метода диализного очищения крови и характеристик диализатора.

Пусть концентрации метаболитов на входе в диализатор для крови и диализирующего раствора заданы и определяют граничные условия: с<" {г = 0) = С{р, с(р {т, = Ь) = 0. При постоянных значениях скоростей потоков крови и диализирующего раствора стационарное решение системы уравнений (3) имеет вид:

С*

ЛЧ'

■ ехр (Я • Ь) - ехр(Я ■ г)

К,

К, -|1В

„со

—^--ехр(д -Ь)-\

С0.

К, ' и!

К, ■и

• (ехр(А • Ь) - ехр(1 • г))

(4)

К, -и«4

• ехр(я • х) -1

где Я = -

К\ Кг

\ив

"С у

2 • Д(/) Л. ■«/■

2

концентрация г'-ого компонента крови на входе в диализатор.

Рис. 5 отражает зависимость (4) для крови. При этом, клиренс диализатора по /-ой компоненте определяется выражением:

ехр(Я-Х)-1

Кт =-

• ехр(Я • Ь) -1

(5)

Таблица 1 содержит паспортные значения клиренсов наиболее распространённых диализаторов и значения клиренсов, рассчитанных по выражению (5).

Поскольку процессы при гемодиализе протекают достаточно медленно, принимаем = С(д°. В этом случае приближённое пространственно-временное решение системы (3) с учётом (2) можно представить в виде:

Расстояние от входа в диализатор Рис. 5. Сравнение результатов моделирования БТС ДОК и потоковой модели

Таблица 1.

Погрешность расчёта клиренса диализаторов по выражению (5)

Серия диализаторов Моделей в серии Материал мембраны Относительная погрешность, %

Средняя Максимальная

ЕШТО 8 полинефрон 3,2 7,3

8иге1угег РЕ8 18 полиэфир-сульфон 2,0 5,7

РшсПих 12 полиэфир-сульфон 1,0 1,8

8 иге Них 47 триацетат целлюлозы 1,8 2,7

Ро1уАих 10 полиамид 3,5 6,1

Хеуог^а 12 амембрис 1,2 5,3

Б1асар 10 полисульфон 3,4 9,1

;

с« =.

1 —

К

QB+Q>

т (

(О

Кг ■и-

■ exp(l ■ ¿) - ехр(Я • z)

,ю __

1--

К

К2 ■ uf

К, .««•> /

\г г

■ exi

:р(Я • X) -1

(б)

2 /

• (схр(Д • х) - ехр(д ■ z))

■ехр(Л-Х)-1

Из проекции уравнения Навье-Стокса на ось г с учётом, что скорость ультрафильтрации определяется выражением

в-К-Ь.ЬУРМ ,

—, где е - пористость мембран диализатора,

R

средний радиус пор, а распределение давлении вдоль, диализатора по полости крови и диализирующего раствора линейное, при условии ик {г = Rm) = 0 можно получить функцию скорости потока крови в виде:

• „ _ г) 2 („ out _ lit , out „ to |

4-X-^ 8-pB-Tjs-d-L

где ApB=p';-pT, рЧ, p1;, pT, pT- давление крови и диализирующего раствора на входе в диализатор и на выходе из него, соответственно, рт - плотность плазмы крови.

Поскольку средний радиус пор полых волокон, используемых для гемодиализа, составляет 10-20 А, то

8-pB-T]B-d-L

Следовательно, при гемодиализе ультрафильтрация не оказывает существенного влияния на распределение скоростей потока крови и .диализирующего раствора по координате г.

Транспортирование крови по экстракорпоральному контуру осуществляется с помощью роликового насоса. За один полный оборот роликовым насосом перемещается так называемый ударный объём перфузата. Внутренний объём насосного сегмента представляет собой половину тора с внешним радиусом Rn-h, где Rn - радиус ложа, h -

толщина магистрали и внутренним радиусом 7?. На рис. 6 представлена половина насосного сегмента, деформированного головкой роликового насоса таким образом, что ударный объём достигает своего максимального значения.

Поскольку ударный объём определяется объёмом жидкости, перекачиваемым роликовым насосом за один полный оборот, то его величина может быть представлена следующим образом:

л

V ( я — Т-Рл

(9)

где К, - объём деформированной части насосного сегмента ср е [0;^,].

О Ог N

Рис. 6. Чертёж части насосного сегмента, деформированного роликом перфузионного насоса

Аппроксимацией ударного объёма является следующее выражение:

1

+ —■ 2

- И)2 ■ (Кп - 0,002)- 5ш(е ■ <рА)~ ~ °-002)3. ■ .5!п3(е • <рА)

,15

где d=J^try

Полученное выражение позволяет получить значение ударного объёма перфузионного роликового насоса гемодиализных аппаратов ведущих компаний с погрешностью не более 7,5 %.

Экспериментальные исследования на модельных растворах показали, что при одной и той лее частоте вращения головки роликового насоса существенное влияние на создаваемый им расход оказывает вакуумметрйческое давление. Для оценки влияния артериального давления на расход роликового насоса, были исследованы две магистрали компании GAMBRO Medical (Швеция) и получена следующая аппроксимация:

1 -{к-рАУ +1,051

V =v

'а г «о,

146

(10)

где Fm - начальный ударный объём, ¿ = 1/50 (мм.рт.ст.)"

Юг

А

\о

5а

i Í31

6

..-"'Л

/ "У î

t 'á А

/

Аппр окешшци зависшюст

Qs -100°од/шш ооо Qt = 200 Wmhh .... <23=Ш°мл/мин

осп Qi = 400 сшл/шш — Qt = 500 "м-'Лшн

•450 -400 -3s0 -300 -260 -200 -150 -100 Артериальное давление, ш&рт.ст. Рис. 7. Аппроксимация зависимости расхода перфузионного роликового насоса гемодиализного аппарата от артериального давления

В диапазоне давлений рА е [-100;-250] мм.рт.ст. отклонение фактического расхода от заданного не превышает 10 %.

В третьей главе проведён критический анализ и сравнение разработанной модели БТС ДОК с существующими подходами к моделированию диализного очищения крови (Табл. 2).

Таблица 2.

Сопоставление возможностей разработанной БТС ДОК и _существующих моделей_

Возможности математических моделей

док

Существующие модели

о

СП

•е*

Рч

н 1

А

и о м о и о

"ТШ-

о и

га

й 5

и °

11) Й

£ §

н *

Временная завистимость концентрации метаболитов в организме во время диализа_ _ _

+

+

Пространственное концентрации диализаторе_

распределение метаболитов в

+

Пространственно-временная зависимость концентрации метаболитов в диализаторе_

Описание гемодиализа

+

+

Описание гемофильтрации

+

+

Описание гемодиафильтрации

+

+

Описание ультрафильтрации

+

Описание явления резкого скачка концентрации метаболитов в крови после диализа

+

Описание гидродинамики

Описание вклада пульсаций в потоке крови_

Описание реологии крови

Перемешивание крови в организме

Описание процесса ультрафильтрацией

управления

Для определения динамики концентрации мочевины во время гемодиализа, был поставлен эксперимент на модельном растворе. В бак из нержавеющей стали, объёмом 120 л, налита очищенная вода, добавлена мочевина в определённой концентрации и полученный модельный раствор нагрет до температуры 37 °С. После чего производится удаление мочевины из модельного раствора методом гемодиализа и отслеживается изменение концентрации мочевины каждые 30 минут.

Прогнозирование динамики БТС ДОК оказалась эффективнее кинетической модели с одним резервуаром - относительная погрешность прогнозирования кинетической модели составила 18,4 %, в то время как относительная погрешность прогнозирования БТС ДОК составила 11,8 %; относительная погрешность прогнозирования результата гемодиализа составила 9 % для кинетической модели и 5,2 % для модели БТС ДОК.

На собранной базе данных диализаторов, содержащей более ста наименований с различными параметрами и материалами мембран, средняя относительная погрешность прогнозирования клиренса составляет 7,5 % для потоковой модели и 1,9 % для модели БТС ДОК.

Как видно из табл. 2, разработанная модель БТС ДОК обеспечивает комплексный подход к описанию процессов диализного очищения крови и легко адаптируется под гемодиализ, гемофильтрацию, гемодиафильтрацшо и изолированную ультрафильтрацию.

Четвёртая глава посвящена разработке аппаратного комплекса и методики анализа технических характеристик систем диализного очищения крови (стенд проверки ГДА).

Целью идентификации и анализа технических характеристик ГДА является определение погрешностей в работе его основных узлов и их соответствие техническим условиям аппарата.

На рис. 8 ГДА представлен в виде схематично разнесённых узлов его лицевой части и включает: насос инфузионный (для введения гепарина), насос перфузионный артериальный для транспортирования крови и насос перфузионный для транспортирования замещающей жидкости (НИ, НПА, НПЗ), датчики давления в артериальной и венозной магистралях, а также датчик давления в системе (ДДА, ДДВ, ДДС), блокираторов магистралей (Б1, Б2), ловушки воздуха (ЛВ), ультразвукового детектора уровня жидкости в ловушке крови (ДУ) и оптического детектора крови (ДО).

Стенд проверки ГДА представляет собой совокупность измерительных приборов (измерители давления, расхода, проводимости и температуры, мерные цилиндры), резервуаров с жидкостью, электромагнитных клапанов, гидрофобных фильтров, дросселей, тройников, магистралей и разделительных резервуаров (аппаратов Боброва).

Бикарбсиют

Концентраг Водя 1й yctpcfieiEa водогюдготовкя '

Рис. 8. Схема подключения гемодиализного аппарата к стенду

проверки:

СПА - стенд проверки аппарата: АБ1...АБЗ - аппараты Боброва; Б1 -бюретка 1-1-2-25-0,1; ДР1...ДР4-дроссели (иглы фистульные); ДРР1, ДРР2 - дроссели регулируемые; ИАД, ИВД - измеритель артериального и венозного давления соответственно;.ИПТ- измеритель проводимости и температуры; ИР - индикатор расхода; ИРД - измеритель расхода диализата; ИДД - измеритель давления в диализате; К1...К6 - клапаны электромагнитные (нормально закрытые); КН1 -КН9 — коннекторы;

МКА, МКВ - магистрали кровоироводящие артериальная и венозная соответственно; Ф1, Ф2 - гидрофобные фильтры; Ц - цилиндр, номинальной вместимостью 2000 мл; Ш - шприц; ШДР1, ШДР2 -штуцеры диализирукнцего раствора; 1, 2 - трубопроводы магистрали МКА; 3.. .5 - трубопроводы магистрали МКВ; 6 и 7 - трубопроводы, 8 -трубка ПМ-1/42 2,0><1,0 при гемодиализе и трубка ПМ-1/42 4,0x1,5 при гемофильтрации, насосы перфузионные артериальный - НПА и замещающий - НПЗ,

Взаимодействие между блоками стенда и гемодиализным аппаратом осуществляется с помощью насосов, электромагнитных клапанов и блокираторов магистралей. Электромагнитные клапаны активируют соответствующие блоки стенда проверки и представляют собой совокупность соленоида с сердечником и клапана с проходным отверстием, которое может перекрываться диском. Сердечник соленоида механически соединён с диском и непосредственно открывает или закрывает проходное отверстие при включении или выключении соленоида. Роликовые перфузионные насосы обеспечивают ток жидкости по магистралям ГДА. Блоки стенда соединены с аппаратом коннекторами. Магистрали ГДА могут автоматически пережиматься блокираторами КБ1 и КБ2, в то время, как магистрали стенда проверки могут перекрываться только вручную электромагнитными клапанами К1-К6.

Технические характеристики измерительных устройств, входящих в состав стенда проверки, представлены в табл. 3.

Таблица 3.

Измерительные устройства стенда проверки_

Прибор Марка Диапазон измерений

Кондуктометр МАРК-602 0,02...20000 мкСм/см

Термометр ТЦМ 9410/М2 -50...+200 °С

Измеритель давления ТЕБТО 312-3 0...6000 гПа

Расходомер РС-СПА-М 0,005-0,25 м3/ч

Проверка ГДА представляет собой серию испытаний с целью определения погрешности работы его функциональных узлов и их соответствие техническим условиям. Методика проверки технических характеристик ГДА детально описывает последовательность действий для подготовки стенда и аппарата, их подключения и переключения с

целью определения соответствия между задаваемыми и измеряемыми величинами расходов насосов, давлений и пр.

В результате проведённых исследований разработан аппаратный комплекс и методика проверки ГДА, позволяющие проводить измерения технических характеристик большинства современных гемодиализных аппаратов. Разработанный аппаратный комплекс (рис. 9а) соответствует требованиям ГОСТ 27422-87 и был использован при проведении пуско-наладочных, технических приёмочном и Государственных приёмочных испытаний опытной партии гемодиализных аппаратов Ренарт 200 (рис. 96).

Гемодиализные аппараты Ренарт 200 успешно прошли медицинские испытания в ФГУ «Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» и в Российском научном центре хирургии имени академика Б.В. Петровского РАМН и рекомендованы к серийному производству и применению в медицинской практике.

а) б)

Рис. 9. Аппаратный комплекс проверки систем диализного очищения крови (а) и гемодиализный аппарат Ренарт 200 (б)

В настоящее время гемодиализный аппарат Ренарт 200 проходит процедуру государственной регистрации в Федеральной службе по надзору в сфере здравоохранения и социального развития.

Пятая глава посвящена разработке программного модуля для повышения эффективности функционирования систем диализного очищения крови, позволяющего:

- прогнозировать результаты ДОК по вводимым данным о пациенте, используемом аппарате, диализаторе и магистрали, а также параметрах ДОК, задаваемых оператором;

- корректировать расход перфузата в соответствии с конструктивными и эксплуатационными параметрами роликового насоса ГДА;

- производить подбор параметров процедуры и диализатора для достижения требуемой дозы диализа.

Также разработан графический интерфейс пользователя, отражающий лицевую панель управления гемодиализного аппарата Ренарт 200 и обеспечивающий поэтапное обучение работе с ним.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 .Разработана новая математическая модель биотехнической системы диализного очищения крови для анализа и совершенствования управления процессами гемодиализа, гемофилътрации и гемодиафильтрации. Модель биотехнической системы диализного очищения крови позволяет контролировать и прогнозировать процессы очищения, протекающие в пациенте и в диализаторе.

1. Разработаны методы и алгоритмы оптимизации процессов диализнного очищения крови. Разработан программный модуль для подбора оптимальных параметров процедуры диализного очищения крови, таких как характеристики диализатора, перфузионной системы используемого ГДА, и др. для достижения требуемой дозы диализа.

3. Разработан проблемно-ориентированный программно-аппаратный комплекс для анализа технических характеристик и повышения эффективности функционирования систем диализного очищения крови.

4. Разработан специализированный модуль, методы и алгоритмы для обучения медицинского персонала работе с системой диализного очищения крови Ренарт 200.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

I. Публикации в журналах, рекомендованных ВАК РФ:

1. Базаев Н.А., Гринвальд В.М., Селшцев С.В. Моделирование : процесса массопереноса в гемодиализаторе // Медицинская техника-' 2008 —№ 6-С. 31-35.

2. Базаев Н.А., Гринвальд В.М., Селшцев С.В. Распределённая модель массопереноса в гемодиализаторе II Медицинская техника-

2009.-№3 .-С. 1-5.

3. Базаев Н.А., Гринвальд В.М., Селшцев С.В. Математическая модель биотехнической системы гемодиализа // Медицинская техника-

2010.-Jfe3.-C. 1-7.

4. Базаев Н.А. Конвективный массоперенос метаболитов в диализаторах // Вестник Московского государственного областного университета.- 2010,- №3.-С. 9-15.

5. Базаев Н.А., Гринвальд В.М., Лазарев В.В. Электронная система тестирования технических характеристик гемодиализных аппаратов // Известия высших учебных заведений. Электроника,-2010-№ 4.. -С. 80-85.

6. Базаев Н.А., Гринвальд В.М. Программный обучающий модуль для работы с гемодиализным аппаратом "РЕНАРТ 200" // Медицинская техника,- 2010,- № б. -С 32-34.

7. Базаев Н.А., Гринвальд В.М. .Аналитическая модель расхода перфузионного роликового насоса гемодиализаного аппарата // Приборы. —2010.-№ 11. -С. 45-48

II. Публикации в научных изданиях, не входящих в список ВАК РФ:

8. Bazaev N.A., Grinvald V.M. Mathematical model of a biotechnical hemodialysis system. Proceedings of the 6th Russian-Bavarian Conference on Biomedical Engineering. - Moscow. BMSU.- 2010. - P.51-54.

9. Bazaev N.A., Grinvald V.M., Eveniov V.L., Selishev S.V. Hemodialysis with using biological regeneration of dialysis fluid. // 4th Russian-Bavarian Conference on Bio-Medical Engineering - 2008.- P. 221225.

10. Базаев H.A. Математическая модель гемодиализа с линейным приближением потоков // Сборник трудов конференции молодых учёных. Выпуск 2. Биомедшщнские технологии, мехахроника и робототехника - СПб.- 2009 - С. 13-18.

11. Базаев H.A. Влияние основных параметров и конструктивных особенностей гемодиализатора на его клиренс // 16-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика-2009".- С. 273

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

13. Базаев H.A. Математическая модель биотехнической системы гемодиализа. 17-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика-2010",- С. 274.

14. Базаев НА., Беспалов В.А., Бухтияров ИЗ., Гринвальд В.М., Иткин Г.П., Микитась A.B., Рыженков С.П., Рыгалин Б.Н., Селшцев C.B., Строков А.Г., Эвентов В.Л. Разработка технологий управления процессами бикарбонатного гемодиализа, гемодиафильтрации и выпуск опытных образцов интеллектуального гемодиализного аппарата дня систем жизнеобеспечения человека. //Итоговая конференция по результатам выполнения мероприятий за 2008 год в рамках приоритетного направления "Живые системы" ФЦП "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-1012 годы". Сборник тезисов. Москва. - 2008. - С. 241-242.

15. Базаев H.A.,Беспалов В А., Бухтияров И.В., Гринвальд В.М., Иткин Г.П., Микитась A.B., Рыженков С.П., Рыгалин Б.Н., Селшцев C.B., Строков А.Г., Эвентов B.JI. Разработка технологий управления процессами бикарбонатного гемодиализа, гемодиафильтрации и вьшуск опытных образцов интеллектуального гемодиализного аппарата для систем жизнеобеспечения человека. // Итоговая конференция по результатам выполнения мероприятий за 2009 год в рамках приоритетного направления "Живые системы" ФЦП "Исследования и

разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-1012 годы". Сборник тезисов. Москва. - 2009. - С. 242-243.

Тираж 100 экз.

Формат 60x84 1/16. Уч-изд.л. Ь Заказ А/ СО

Отпечатано в типографии ИГЖ МИЭТ 124498, Москва, МИЭТ.

Оглавление.

Введение.

ГЛАВА 1. СИСТЕМЫ ЭКСТРАКОРПОРАЛЬНОГО ВНЕПОЧЕЧНОГО ОЧИЩЕНИЯ КРОВИ.

1.1. Методы диализного очищения крови.

1.2. Современные гемодиализные аппараты.

1.3. Массообменные устройства для*искусственного очищения крови.

1.4. Мембраны диализаторов

1.5. Выводы.28>

ГЛАВА 2. МОДЕЛЬ БИОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЬЬДИАЛИЗНОГО ОЧИЩЕНИЯ КРОВИ.:.292.1. Введение.

2.2. Моделирование процесса очищения крови.

2.3. Моделирование процессов массопереноса в диализаторах.

2.3.1. Моделирование процессов массопереноса в диализаторах при гемодиализе.34 2.3.2 Моделирование процессов массопереноса в диализаторе при гемофильтрации.

2.3.3. Моделирование процессов массопереноса в диализаторе при гемодиафильтрации.

2.4. Моделирование процессов регулирования объёма удаляемого ультрафильтрата в системах диализного очищения крови.

2.5. Моделирование перфузионной системы гемодиализных аппаратов.

3.2. Диффузионная модель .52

3.3. Потоковая модель.53

3.4. Кинетическое моделирование.56

3.4.1. Модель с одним резервуаром.56

3.4.2. Модель с двумя резервуарами.57

3.5. Распределение скоростей течения крови и диализирующего раствора в волоконных диализаторах.59

3.7. Другие модели и результаты.61

3.8. Основные результаты и выводы.62

ГЛАВА 4. АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ АНАЛИЗА ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМ ДИАЛИЗНОГО ОЧИЩЕНИЯ КРОВИ.64

4.1. Введение.64

4.2. Технические характеристики гемодиализного аппарата РЕНАРТ 200.64

4.3. Аппаратный комплекс для проверки технических характеристик гемодиализного аппарата РЕНАРТ 200.70

4.4. Методика тестирования технических характеристик гемодиализных аппаратов .74

4.4.1. Подготовка гемодиализного аппарата и стенда.74

4.4.2. Проверка перфузионного насоса крови.76

4.4.3. Проверка диапазона и дискретности индикации и погрешности измерения объема перфузата.77

4.4.4. Проверка перфузионного насоса замещающего раствора (субституата).78

4.4.5. Проверка диапазона и дискретности индикации, диапазона и погрешности измерения объема субституата.19'

4.4.6. Контроль параметров инфузии гепарина.79

4.4.7. Проверка параметров контроля времени очищения.80

4.4.8. Контроль давления в артериальной магистрали.80

4.4.9. Проверка параметров контроля давления в венозной.магистрали.81

4.4.10. Контроль воздушных включений в перфузате и времени запрета5 звуковой' сигнализации .82

4.4.11. Проверка.параметров одноигольной однонасосной перфузии.83

4.4.12. Контроль параметров управления расходом диализата.84

4.4.13. Контроль параметров управления температурой диализата.84

4.4.14. Определение диапазона регулирования проводимости диализата.85

4.4.15. Проверка параметров контроля трансмембранного давления.85

4.4.16. Контроль параметров управления ультрафильтрацией.86

4.4.17. Проверка параметров программирования профилей проводимости и ультрафильтрации .87

4.4.18. Проверка параметров контроля утечки крови .88

4.4.19. Проверка режимов дезинфекции полостей аппарата.89^

4.4.20. Проверка параметров электропитания.89

4.4.21. Контроль времени установления рабочего режима аппарата после включения.90

4.4.22. Проверка времени непрерывной работы.91

4.5: Основные результаты и выводы.91

ГЛАВА 5. ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ' СИСТЕМ ДИАЛИЗНОГО ОЧИЩЕНИЯ КРОВИ И ОБУЧЕНИЯ РАБОТЕ С НИМИ.92

5.1. Программный модуль прогнозирования и оценки эффективности, качества и надёжности систем диализного очищения крови.92

5.2. Специализированный программный модуль для обучения работе с системой диализного очищения крови РЕНАРТ 200.:.95

5.3. Основные результаты и выводы.97

Заключение.98

Внедрение результатов диссертационной работы.!.99

Приложение. Инструкция по проведению процедуры гемодиализа с помощью гемодиализного аппарата РЕНАРТ 200.101

Список использованных сокращений.108

Список литературы.109

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы.

В России на 1 млн. жителей приходится более 500 человек, страдающих почечной недостаточностью. Помимо операции по пересадке почки, единственным способом поддержания их жизнедеятельности является регулярное использование систем диализного очищения крови. На данный момент в гемодиализных центрах, отделениях клиник и больниц России эксплуатируются около 3000 гемодиализных аппаратов (ГДА), из них 99 % зарубежного производства, половина которых являются технически устаревшими. Потребность российского здравоохранения в современных гемодиализных аппаратах удовлетворена сегодня не более, чем на 20 %.

ГДА является сложной технической системой, которой необходимо собирать, анализировать и визуализировать физиологические параметры пациента (давление, гематокрит. объём жидкости в организме и др.), параметры процедуры диализного очищения крови (артериальное, венозное, трансмембранное и системное давления, расходы крови, диализирующего раствора, гепарина и замещающей жидкости, состав и температуру диализата и пр.), а также поддерживать и контролировать программный диализ.

Качество и продолжительность жизни пациентов с почечной недостаточностью зависит, прежде всего, от эффективности диализного лечения, которая обусловлена двумя факторами: контроль технических характеристик диализного очищения крови и подбор оптимальной схемы лечения. В связи с этим, актуальной является проблема разработки программно-аппаратного комплекса для контроля и оптимизации диализного очищения крови.

Цель работы — проектирование и создание программно-аппаратного комплекса для анализа технических характеристик и повышения эффективности функционирования систем диализного очищения крови.

Основные задачи.

1. Разработка модели биотехнической системы диализного очищения крови для анализа и совершенствования функционирования гемодиализных аппаратов.

2. Разработка метода и алгоритма оптимизации процессов диализного очищения крови.

3. Разработка проблемно-ориентированного программно-аппаратного комплекса для анализа технических характеристик и повышения эффективности функционирования систем диализного очищения крови.

4. Разработка специализированного модуля, методов и алгоритмов для обучения медицинского персонала работе с системой диализного очищения крови Ренарт 200

Научная новизна.

1. Разработана новая математическая модель биотехнической системы диализного очищения крови для анализа и оптимизации управления процессами гемодиализа, гемофильтрации и гемодиафильтрации.

2. Разработаны методы и алгоритмы прогнозирования и оценки эффективности результатов диализного очищения крови.

3. Разработан программно-аппаратный комплекс для анализа технических характеристик, прогнозирования и оценки эффективности, качества и надёжности систем диализного очищения крови.

4. Разработаны методы и алгоритмы усовершенствования методики и процесса' обучения- медицинского персонала эксплуатации гемодиализного аппарата Ренарт 200.

Практическая значимость работы.

1. Разработан программно-аппаратный комплекс для анализа технических характеристик и повышения эффективности функционирования систем диализного очищения крови.

2. Разработана методика идентификации эффективности функционирования; систем диализного очищения крови.

3. Разработан программный модуль для обучения персонала работе с ГДА Ренарт 200.

Достоверность результатов обуславливается использованием типовых способов и поверенных приборов для регистрации физических величин, подтверждается положительными результатами лабораторных испытаний, а также соответствием общепринятым теоретическим и экспериментальным фактам, согласием эксперимента с теорией.

Внедрение результатов.

1. Результаты диссертационной работы были использованы при реализации следующих проектов кафедры биомедицинских систем МИЭТ:

-ОКР' в' рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2007-2012 годы» по теме «Разработка технологий управления процессами бикарбонатного гемодиализа, гемодиафильтрации и выпуск опытных образцов интеллектуального гемодиализного аппарата для систем жизнеобеспечения человека» (2008-2010 г.г., руководитель: д.ф.-м.н., профессор C.B. Селищев).

-НИР в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» по теме «Разработка математической модели конвективного массопереноса в гемодиализных аппаратах» (2009-2010 г.г., руководитель: H.A. Базаев).

2. Разработанный программно-аппаратный комплекс был использован при проведении пуско-наладочных, технических приёмочных и Государственных приёмочных испытаний опытной партии гемодиализных аппаратов Ренарт 200, разработанных на кафедре биомедицинских систем МИЭТ.

3. Результаты диссертационной работы были использованы в учебном процессе для разработки курса «Гемодиализные системы» для магистров кафедры биомедицинских систем МИЭТ, обучающихся по направлению 201000 «Биотехнические системы и технологии», программа — «Биомедицинская инженерия искусственных органов».

Положения, выносимые на защиту.

• 1. Разработанная модель биотехнической системы диализного очищения крови позволяет анализировать, совершенствовать и повышать эффективность функционирования гемодиализных аппаратов.

•• 2. Разработанный программно-аппаратный комплекс позволяет анализировать технические характеристики гемодиализных аппаратов, проводить оценку их эффективности, качества и> надёжности, а также оптимизировать управление системами диализного очищения-крови.

• 3. Разработанный;обучающий модуль позволяет усовершенствовать методику и процесс обучения медицинского персонала эксплуатации гемодиализного аппарата Ренарт 200 (МИЭТ).

Апробация работы.

Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены и обсуждались:

• на XV и XVI всероссийских межвузовских научно-технических конференциях студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика" (Москва, 2009, 2010);

• на VI всероссийской межвузовской конференции молодых учёных (Санкт-Петербург, 2009);

• на IV, V и VI Международных Российско-Баварских конференциях по биомедицинской инженерии (Москва, 2008, Мюнхен, 2009, Москва, 2010);

• на итоговых конференциях по результатам мероприятии за 2008 и 2009 годы в рамках приоритетного направления "Живые системы" ФЦП "Исследования и разработка по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы" (Москва, 2008, 2009).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 15 научных работ, из них 7 статей в журналах из списка ВАК РФ и 8 - в материалах конференций.

Личный вклад автора.

В основу диссертации легли результаты работ, выполненных автором на кафедре биомедицинских систем Московского государственного института электронной техники.

Объём и структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка сокращений и списка литературы, содержит 117 страниц текста, 41 рисунок и 11 таблиц. Список литературы включает 116 наименований.

Основные результаты выполненных работ могут быть сформулированы следующим образом:

1.1. Разработана новая математическая модель биотехнической системы диализного очищения крови для анализа и совершенствования управления процессами гемодиализа, гемофильтрации и гемодиафильтрации. Модель биотехнической системы диализного очищения крови позволяет контролировать и прогнозировать процессы очищения, протекающие в пациенте и в диализаторе, а также оценить эффективность использования тех или иных расходных материалов.

Разработаня модель биотехнической системы диализного очищения крови, которая описывает:

- временную зависимость концентрации метаболитов в организме человека во время диализного очищения крови;

-процессы массопереноса метаболитов в диализаторе во время диализного очищения крови;

- процессы ультрафильтрации при диализном очищении крови;

- распределение потоков крови в волокнах диализатора, а также учитывает марку гемодиализного аппарата, особенности диализатора, пациента и используемой магистрали, реологию.

На основе разработанной модели получено аналитическое выражение для клиренса диализатора, позволяющее прогнозировать клиренс диализатора по его характеристикам со средней погрешностью 2 % и аналитическое приближение вл11яния эксплуатационных и конструктивных параметров перфузионного насоса и магистрали на клиренс, позволяющее прогнозировать корректировку расхода перфузионного насоса крови с погрешностью не более 8 %.

2. Разработаны методы и алгоритмы оптимизации процессов диализнного очищения крови. Разработан программный модуль для прогнозирования результатов диализа, позволяющий учитывать в качестве входных параметров характеристики диализатора, перфузионной системы используемого ГДА, и позволяющий подобрать такие параметры процедуры, при которых будет обеспечена необходимая доза диализа.

3. Разработан проблемно-ориентированный программно-аппаратный комплекс для анализа технических характеристик и повышения эффективности функционирования систем диализного очищения крови.

4. Разработан специализированный модуль, методы и алгоритмы для обучения медицинского персонала работе с системой диализного очищения крови Ренарт 200.

В заключении автор считает своей приятной обязанностью выразить искреннюю благодарность своему научному руководителю C.B. Селищеву за внимание и помощь на всех этапах работы и В.М. Гринвальду за ценные указания и консультации.

Внедрение результатов диссертационной работы.

Заключение.

1. Лопухин Ю.М., Молоденков М.Н. Гемосорбция. -М., Медицина, 1978.

2. Correa A., Rutzen В., Santiago A. Bio fluid dynamics of the human kidney system and artificial kidney. Congress on Bio fluid Dynamics of Human Body System at University of Puerto Rico, Mayaguez, 2004.

3. Ермоленко B.M. Хронический гемодиализ. M., 1982.

4. Гринвальд В.М., Киселёв Б.Л., Максимов Е.П., Хайтлин А.И. Аппаратура искусственного очищения крови-М.: ЗАО «ВНИИМП-ВИТА», 2002.-232 с.

5. Эфферентная терапия. / Под ред. А.Л. Костюченко.-С.П., 2000.

6. Бикбов Б.Т., Томилина Н.А. О состоянии заместительной терапии больных с хронической почечной недостаточностью в Российской Федерации в 2000 г. // Нефрология и диализ. 2002. - Т.4. - №3. - С. 148-170.

7. Клинические протоколы программного гемодиализа при лечении больных с терминальной стадией хронической почечной недостаточности. Приложение 10 к приказу Министерства здравоохранения Республики Беларусь 27.09.2005 г. № 549

8. Лисицина Г.К., Максимова О.Н., Хайтлин А.И. ГОСТ 27874-88 "Диализаторы для внепочечного очищения крови. Общие технические требования и методы испытаний" // Госстандарт СССР. М., 1989. - 14 с.

9. Шапошник В.А. Мембранные методы разделения смесей веществ. Соросовский образовательный журнал, №9, 1999.

10. П.Колзунова Л.Г. Баромембранные процессы разделения: задачи и проблемы. Вестник ДВО РАН. №5, 2006.

11. Shinzato Т., Sezaki R., Uzuda М., Maeda К. et al. Infusion-free hemodiafiltiation: simultaneous hemofiltration and dialysis with no need for infusion fluid / Artif Org. 1982; 6; 453.

12. Рыбакова О.Б., Денисов А.Ю., Шило В.Ю. Гемодиафильтрация в лечении терминальной стадии почечной недостаточности. Нефрология и диализ, №4, т. 3, 2001.

13. Santoro A., Guamieri F., Ferramosca E., Grandi F. Acetate-Free Biofiltration. Hemodiafiltration. Contrib. Nephrol. Basel, Karger, 2007, vol. 158, pp. 138-152.

14. Locatelli F., Pozzoni P., Manzoni C., Di Filippo S. High-Flux Hemodialysis and» Hemodiafiltration. Hemodialysis Technology.Contrib Nephrol. Basel, Karger, vol. 137, pp. 193-2002002.

15. Van der Weerd N.C. et al. Haemodiafiltration: promise for the future? Nephrol Dial Transplant vol. 23, pp. 438^143, 2008.

16. Wen S.F. Hemodialysis of the future: prolonged and/or frequent dialysis Acta Nephrologica. vol. 16, № 1, 2002.20: Shinzato Т., Maeda.K. Push/Pull hemodiafiltration. Hemodiafiltration. Contrib. Nephrol. Basel, Karger; 2007, vol. 158; pp. 169-176.

17. Canaud. B. Online Hemodiafiltration: Technical Options and Best Clinical Practices Hemodia. ltration. Contrib Nephrol. Basel, Karger, 2007, vol 158, pp 110-122.

18. Passlick-Deetjen J., Pohlmeier R. On-Line hemodiafiltration: Gold Standard or top therapy? Hemodialysis Technology. Contrib Nephrol. Basel, Karger, vol. 137, pp. 201-211.2002.

19. Qadri G.J., Najar M.S., Bhat M.A. Dialysis: Design and Construction of Dialysis Units. JK- Practitioner, vol. 13, № 2, 2006.

20. Hoenich N.A. Low Flux Dialysis? Still a Role. Hemodialysis Technology. Contrib Nephrol. Basel, Karger, vol. 137, pp. 189-192, 2002

21. Wizemann V. Low- (Classical) and High-Efficiency Haemodiafiltration. Hemodiafiltration. Contrib Nephrol. Basel, Karger, 2007, vol 158, pp 103-109.

22. Гринвальд B.M. Классификация аппаратов для гемодиализа //Труды Международной конференции по биомедицинскому приборостроению "БИОМЕДПРИБОР-2000". — М., 2000. Т.2. - С. 98-101.

23. 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. 183184.

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

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

26. Дмитриев А.А., Хайтлин А.И. Аппаратура искусственного жизнеобеспечения в современной медицине //Аппаратура искусственного жизнеобеспечения медицинского назначения. Материалы семинара МДНТП /Под ред. А.И. Хайтлина и Ю.П. Золкина. М., 1990. - С. 3-6.

27. Завалишин Ю.К., Лещинский Г.М., Носков С.Г., Хайтлин А.И. Разработка и производство аппаратуры экстракорпорального очищения крови в ассоциации "РЕНАРТ" //Медицинская техника. 1993. -№ 2. - С. 37-41.

28. Хайтлин А.И. Системное построение автоматизированной аппаратуры искусственного очищения крови: Дис. в виде науч. докл. . д-ра техн. наук. М., 1993.

29. Байбаков О.В., Зеегофер 0:И. Гидравлика и насосы. -М., 1957.

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

31. Киселев Б.Л., Хайтлин А.И. Контроль перфузии крови в искусственной почке. //Современные проблемы гемодиализа и гемосорбции в трансплантологии. Тезисы докладов Республиканской конференции. Ташкент, 1982. — С. 86-87

32. Лисицина Г.К. Разработка и исследование устройств для приготовления и распределения диализирующего раствора: Автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 1972.

33. Лисицина Г.К., Старовойтова Л.Н., Хайтлин А.И. Регулирование расхода диализата в аппарате "искусственная почка" //Медицинская техника в повышении эффективности здравоохранения. Тезисы докладов научно-тех-нической конференции М., 1977. - С. 177-178.

34. Максимов Е.П. Системы приготовления диализирующего раствора //Новости медицинской техники. Научные труды ВНИИМП. М., 1980. - Вып. 4. -С. 13-15.

35. Бегичев H.H., Таронишвили Э.Ю., Хайтлин А.И. Советско-шведский диализный аппарат // Новые возможности современного медицинского приборостроения. Тезисы докладов Республиканской научно-технической конференции. Пос. Ворзель Киевской обл., -1991. С. 38.

36. Cappelli G., RicardiiMl, Bonucchi D., De Amicis S. Quality of Water, Dialysate and Infusate. Hemodiafiltration. Contrib Nephrol. Basel, Karger,' vol. 158, pp. 80-86, 2007.

37. Hoenich N.A., Levin N.W., Roneo C. The current ststus and future direction of hemodialysis mashine technology. Hemodialysis Horizons, pp.38-44.

38. Викторов B.A., Гринвальд B.M. Актуальные проблемы мониторинга в биотехнических системах искусственного очищения* крови // Радиоэлектроника в,, медицинской диагностике. Сборник докладов 2-й,Международной.конференции. -М., 1997. -С. 162-164. , '

39. Гринвальд В.М., Каминский Ю.Д. Измерение расхода ультрафильт-рата методом лазерной, доплеровской интерферометрии //Медицинская тех-ника. 1994. -№ 5. - С. 14-16.

40. Старовойтова Л.Н: Методы контроля ультрафильтрации // Новости медицинской техники. Научные труды ВНИИМП. М., 1980. - Вып. 4. - С. 18-20.

41. 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.

42. Гринвальд В.М., Федотов Н.А. Устройство контроля проводимости диализирующего ' раствора в аппарате "искусственная иочка"//Новости медицинской техники. Научные труды ВНИИМП. М., 1980. - Вып. 4. - С. 27-28.

43. Каграманов Г.Г. Диффузионные мембранные процессы. Часть 2. Диализ (учебное пособие), Министерство образования и науки РФ Российский химико-технологический университет им. Д.И Менделеева, 2007.

44. Ahmet Ko£er. Artificial kidney. Istanbul technical university. Fundamentals of Biomedical Engineering, pp. 1-11.

45. Стецюк E.A. Основы гемодиализа Под редакцией проф. Е.Б. Мазо. Москва, издательский дом ГЭОТАР-МЕД, 2001.

46. Hoenich N.A., Levin N.W., Ronco С. The current ststus and future direction of hemodialysis mashine technology. Hemodialysis Horizons. pp:38-44.

47. National KF: K/DOQI Clinical Practice Guidelines for Hemodialysis Adequacy,* 2000. Am J Kidney Dis 37:S7-S64, 2001.

48. Bloembergen WE, Stannard DC, Port FK, Wolfe RA, Pugh JA, Jones CA, Greer JW, Golper ТА, Held PJ: Relationship of dose of hemodialysis and cause-specific mortality. Kidney Int 50:557-565, 1996.

49. Galletti P. M., Colton С. K., Lysaght M. J. Artificial Kidney. The Biomedical Engineering Handbook: Second Edition. Ed. Joseph D. Bronzino Boca Raton: CRC Press LLC, 2000.

50. Ronco C., Ballestri M., Brendolan A. New Developments in Hemodialyzers. Blood Purification. 18:267-275. 2000

51. Hoenich N.A. Membranes and Filters for Haemodiafiltration. Hemodiafiltration. Contrib Nephrol. Basel, Karger, 2007, vol 158, pp 57-67.

52. Nissenson A.R., Ronco C., Pergamit G., Watts M.E.R. The Human Nephron Filter: Toward a Continuously Functioning, Implantable Artificial Nephron System. Blood Purification № 23, pp. 269-274, 2005.

53. Vigano S.M., Di Filippo S., Manzoni C., Locatelli F. Membrane Characteristics. Hemodialysis From Basic Research to Clinical Trials. Contrib Nephrol. Basel, Karger, vol 161, pp 162-167, 2008.

54. Clark W.R., Gao D., Ronco C. Membranes for Dialysis: Composition, Structure and Function. Hemodialysis Technology. Contrib Nephrol. Basel, Karger, 2002, vol. 137, pp 70-77

55. Биотехнические системы. Теория и проектирование /Под ред. В.М. Ахутина. Л., 1981.

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

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

58. Искусственные органы / Под ред. В.И. Шумакова. -М., 1990.

59. Хайтлин А.И. Обобщенная модель биотехнической системы // Медицинская техника. 1993. - № 5. - С. 23-26.

60. Conrad S.A., Bidani A., Finite Element Mathematical Model of Fluid and Solute Transport in Hemofiltration Membranes. Proceedings of the 25-th Annual International Conference of the IEEE EMBS, 2003, p. 423-426.

61. Conrad S.A. Comparison of artificial kidney modes using a finite element model of fluid and solute transport. Proceedings of the COSMOL conference, Boston, 2007.

62. Eloot S., De Wachter D., Van Tricht I., Verdonck P., Computational Flow Modeling in hollow-fiber dialyzers, Artifitial Organs 26(7), 2002, p. 590-599.

63. Диализаторы. Официальный сайт фирмы "ГамбраМедикал" http://www.gambramedical.ru/wmc/ru/dialysis/dialysisproduct/dialyzers/

64. Диализаторы капиллярные. Официальный сайт компании "ИНТЕРГАВАНЬ". http://www.ign.ru/

65. Диализаторы. Официальный сайт компании "БиБраун". http://www.bbraun.com

66. Лисицина Г.К., Максимова О.Н., Хайтлин А.И. ГОСТ 27874-88 "Диализаторы для внепочечного очищения крови. Общие технические требования и методы испытаний!' // Госстандарт СССР. М., 1989» - 14 с.

67. Гринвальд 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. - 232'с.

68. 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.

69. Paul Bourke. Circumference of an ellipse http://local.wasp.uwa.edu.au/~pbourke/geometry/ellipsecirc/

70. Бронштейн И.Н., Семендяев K.A. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. 13-е изд., исправленное М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986.-544 с.

71. Bazaev N.A , Grinvald V.M., Eventov V.L., Selishchev S.V. Hemodialysis with using biological regeneration of dialysis fluid. // 4th Russian-Bavarian Conference on Bio-Medical Engineering. MIEE, -2008. - P. 221-225.

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

73. Bazaev N.A., Grinvald V.M., Selishchev S.V. Simulation of Mass Transfer in a hemodialyzer. // Biomedical Engineering. 2008. - Vol. 42. - No. 6. - P. 307-311.I

74. Базаев H.A. Математическая модель гемодиализа с линейным приближением потоков. // Биомедицинские технологии, мехатроника и робототехника. Сборник трудов КМУ. СПб. - 2009 - № 2. - С. 13-18.

75. Базаев H.A. Влияние основных параметров и конструктивных особенностей гемодиализатора на его клиренс. // Микроэлектроника и информатика-2009. XVI Всероссийская межвузовская НТК студентов и аспирантов. Тезисы докладов. М.: МИЭТ. 2009. - С. 273.

76. Базаев Н.А. Гринвальд В:М., Селищев С.В. Распределённая модель массопереноса в гемодиализаторе. // Медицинская техника. 2009. - №3. - С. 1-5:

77. Bazaev N.A., Grinvald V.M:, Selishchev S.V. Distributed^ model of mass transfer in a hemodialyzer. // Biomedical engineering. 2009. - Vol. 43. — № 3. - P. 105108

78. 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.

79. Базаев Н.А. Гринвальд В.М., Селищев С.В. Математическая модель биотехнической системы гемодиализа. // Медицинская техника.-2010. — №3.— С. 1-7.

80. Базаев Н.А. Математическая модель биотехнической системы гемодиализа. // Микроэлектроника и информатика-2010. XVII Всероссийская межвузовская НТК студентов и аспирантов. Тезисы докладов. М.: МИЭТ. — 2010. — С.274.

81. Базаев Н.А. Конвективный массоперенос метаболитов в диализаторах. // Вестник Московского государственного областного университета. 2010. №3. -С. 9-15.

82. Bazaev N.A., Grinvald V.M. Selishchev S.V. A mathematical model for a biotechnical hemodialysis system. Biomedical engineering. -2010. Vol. 44. -№ 3. — P. 79-84

83. Bazaev N.A., Grinvald V.M. Mathematical model of a biotechnical hemodialysis system. // Proceedings of the 6th Russian-Bavarian Conference on Biomedical Engineering. Moscow: BMSU. - 2010. - p. 51-54.

84. Базаев H.A., Гринвальд B.M. Аналитическая модель расхода перфузионного роликового насоса гемодиализаного аппарата. // Приборы. — 2010. — №> 11. С. 45-48.

85. Lonsdale Н.К., Transport properties of cellulose acetate membranes to selected solutes, J.Appl.Polym.Sci., 9 (1965) 1341.

86. Grandi F., Avanzolini G., Cappello A., Chiari L. Computer simulation of urea and electrolytes kinetics during hemodialysis. Transactions of biomedicine and Health, vol.2, 1995

87. Grandi F., Avanzolini G., Cappello A. Experimental determination, of urea kinetics parameters during hemodialysis.

88. Prado M., Roa L.M., Palma A., Milan J.A. Kinetic Indices and dialysis outcomes. Proceedings of the 25th annual International conference of the IEEE EMBS, Mexico, 2003.

89. Burgelman M., Vanholder R., Fostier H., Ringoir S. Estimation of parameters in a two-pool urea kinetic model for hemodialysis. Med. Eng. Phys. Vol. 19 № 1, pp. 6976, 1997.

90. С. А. Регирер, "О приближенной теории течения вязкой несжимаемой жидкости в трубах с пористыми стенками", Изв. вузов. Матем., 1962, № 5, 65—74

91. Jaffrin M.Y. Convective mass transfer in hemodialysis

92. Stemby J.P., Nilsson A., Garret L.J. Diffusive-Convective Mass Transfer Rates for solutes present on both sides of a dialyzer membrane, ASAIO Journal, 2005, 51:246251.

93. Ding W.,He L., Zhao H., Shu Z., Gao D. Double porous media model for mass transfer of hemodialyzers. International Journal of Heat and Mass Transfer 47, 2004, pp. 4849-4855

94. Ding W., He L., Zhao H., Shu Z., Gao D. A novel theoretical model for mass transfer of hollow fiber hemodialyzers Chinese Science Bulletin, 2003, Vol. 48, No. 21, pp. 2386-2390

95. Kedem O., Katchalsky A., Thermodynamics analysis of the permeability of biological membranes to non-electrolytes, Biochim. Biophysics 27 (1958) 229-246

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

97. MATLAB // MATLAB 6.5. Full product family help. The Mathworks, 2002.

98. Базаев H.A., Гринвальд B.M. Программный обучающий модуль для работы с гемодиализным аппаратом "РЕНАРТ-200". // Медицинская техника. -2010.-№6.-32-34.