автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.17, диссертация на тему:Теория и проектирование автоматизированной аппаратуры для гемодиализа

На правах рукописи

Гринвальд Виктор Матвеевич

ТЕОРИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ АППАРАТУРЫ ДЛЯ ГЕМОДИАЛИЗА

Специальность 05.11.17 "Приборы, системы и изделия медицинского назначения"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2004

Работа выполнена в ЗАО "ВНИИМП-ВИТА" (НИИ медицинского приборостроения) РАМН

Научный руководитель:

Академик Российской академии медицинских наук,

доктор технических наук, профессор Викторов Владимир Андреевич

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Кавалеров Гений Иванович Доктор технических наук, профессор Совлуков Александр Сергеевич

Ведущая организация:

Всероссийский научно-исследовательский и испытательный институт медицинскойтехники (ВНИИИМТ) Минздрава РФ

Защита состоится ^июня 2004 года в

Ж

часов на заседании диссертационного совета Д 001.041.01 при ЗАО "ВНИИМП-ВИТА" по адресу: 127422, Москва, ул. Тимирязевская, 1, к. 216.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЗАО "ВНИИМП -ВИТА" РАМН.

20" АПРЕЛЯ

Автореферат разослан '¿У АПРЕЛЯ 2004 года

Ученый секретар] ^ о в СВ.

диссертационного совета, " "

кандидат технических наук, с.н.с. ^

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Введение

В практической медицине искусственного очищения крови широкое распространение получили диализно-фильтрационные методы гемокоррекции, основанные на применении мембранных массообменных устройств. К таким методам, в частности, относятся ультрафильтрация, гемофильтрация, гемодиализ и гемодиафильтрация.

Клиническая результативность этих методов эфферентной терапии определяется механизмами молекулярной диффузии, конвекции и фильтрации через полупроницаемые мембраны массообменного устройства (диализатора или гемофильтра) низко- и среднемолекулярных веществ, входящих в состав крови, а также параметрами управляющих сред - в общем случае инфу-зата, замещающего и диализирующего растворов, каждая из которых непосредственно или через мембрану массообменного устройства воздействует на кровь пациента.

Гемодиализ получил наибольшее клиническое признание как один из самых универсальных и эффективных методов эфферентной медицины. При гемодиализе в диализаторе под воздействием концентрационного перепада при взаимодействии крови пациента с диализирующим раствором через полупроницаемую мембрану происходит элиминация из крови в диализирую-щий раствор ионов, входящих в состав плазмы крови (натрия, калия, кальция, магния, хлора, фосфора и т.д), и органических продуктов жизнедеятельности организма (мочевины, креатинина, мочевой кислоты и т.д), а под воздействием трансмембранного давления осуществляется удаление из организма избытка воды.

Клинический успех гемодиализа неразрывно связан с использованием "искусственной почки". Более чем за 60 лет принципы создания "искусственной почки" были развиты и дополнены, что позволило сформировать самостоятельное направление медицинской науки и техники искусственного

|*>С. НАЦИОНАЛЬНАЯ 1 БИБЛИОТЕКА I СП ]

• _О»

очищения, занимающееся исследованием, разработкой, производством и клиническим применением аппаратуры для гемодиализа (АГД).

Ежегодно в мире изготавливаются десятки тысяч аппаратов "искусственная почка" и вспомогательных устройств, миллионы комплектов одноразовых стерильных кровопроводящих магистралей и диализаторов. Производство АГД стало высокорентабельной отраслью медицинской промышленности, прообразом будущей индустрии искусственных органов.

Однако, если в Японии регулярным искусственным очищением крови обеспечены 800 человек на 1 млн. жителей, а в США - 600 человек, то в нашей стране этим видом медицинской помощи могут пользоваться не более 70 человек на 1 млн. жителей, при потребности примерно 250 человек на 1 млн. жителей. Для целенаправленного преодоления этой безрадостной ситуации особую важность приобретают всестороннее обоснование разработок и рациональная организация производства качественной АГД в необходимых для нашего здравоохранения количествах с использованием отечественных комплектующих и доступной технологии.

Первые отечественные гемодиализные аппараты АИП-60, АИП-60М и АИП-140 (М.Г.Ананьев, Е.А.Вайнриб, Е.Б. Горбовицкий, Ю.Г. Козлов, Л.А. Левицкая, А.С. Ткаченко) были созданы в 1960-65. Приготовление и распределение диализирующего раствора в этих аппаратах осуществлялось вручную, а безопасность проведения гемодиализа полностью зависела от квалификации и внимательности медицинского персонала.

Вместе с тем, исследования, проведенные в начале 1960-х годов (W. Kolf, В. Scribner, D. Quinton), показали принципиальную возможность длительного жизнеобеспечения больных с хронической почечной недостаточностью (ХПН) с помощью периодического (программного) гемодиализа, что значительно расширяло клиническую потребность в аппаратах "искусственная почка" при условии снижения затрат на подготовку и проведение гемодиализа и повышения его эффективности и безопасности.

В этой связи особое значение приобрело создание гемодиализной техники с автоматическим приготовлением и распределением диализата и контролем параметров гемодиализа, обеспечивающей уменьшение трудоемкости обслуживания, стабильность клинических показателей и безопасность применения.

Для успешной автоматизации АГД необходимо было впервые исследовать принципы построения, разработать медико-технические требования и алгоритмы функционирования, предложить и реализовать методы испытаний и клинического применения автоматизированной гемодиализной аппаратуры, создание которой в значительной степени усложнялось отсутствием необходимых отечественных комплектующих изделий — первичных преобразователей и исполнительных элементов, разрешенных для применения в медицинской технике: насосов, дозаторов жидкости, датчиков давления и детекторов уровня жидкости,. преобразователей электропроводности растворов.

Развитие автоматизированной АГД, расширение и усложнение функциональных возможностей сопровождалось соответствующим возрастанием затрат на разработку, изготовление и эксплуатацию гемодиализной аппаратуры. Поэтому особую важность приобрело всестороннее обоснование разработок и рациональная организация производства АГД.

Между тем, результаты исследований искусственных органов (В.И. Шумаков, А.А. Писаревский), биотехнических систем и инженерной физиологии (В.М. Ахутин, В.А. Лищук, В.Н. Новосельцев, В.П. Нефедов) недостаточно используются для формирования целостного представления об АГД как системе технических средств, которые в своей функциональной и конструктивной взаимосвязи при разумно ограниченной избыточности способны удовлетворять противоречивые медико-технические, технологические и экономические требования.

Проведенные отечественными специалистами: Н.А. Лопаткин, Ю.М." Лопухин, Л.Б. Баева, В.И. Гранкин, К.Я. Гуревич, А.П. Данилков, И.В. Дьяченко, А.А. Дмитриев, В.М. Ермоленко, Г.П. Кулаков, Ю.А. Козлечков, АЛ.

Костюченко, Э.Р. Левицкий, В.А. Максименко, О.П. Мошаров, С.Г. Муссе-лиус, Г.К. Назаров, А.В. Оверченко, СИ. Рябов, В.И. Сергиенко А.А. Сте-цюк, А.Г. Строков, Н.А. Томилина, Е.И. Трофимова, И.И. Шиманко, И.С. Ярмолинский, А.А. Ярмагомедов и их иностранными коллегами: A. Babb, I. Вег-gstrom, I. Funck-Brentano, I. Hamburger, W. Kollf, H. Klinkmann, I. Ledebo, D. Quinton, S. Shaldon, B. Scribner исследования медицинских аспектов гемо-диализного лечения в значительной степени обогатили теорию и практику клинического применения гемодиализа, способствовали обоснованию требований к функциональным параметрам АГД, однако вопросы проектирования аппаратуры в их работах не рассматривались.

Научно-технические публикации В.Н. Архипова, В.Г. Веденкова, В.П. Ипполитова, СВ. Калинина, БЛ. Киселева, И.А. Люкевича, Е.П. Максимова, З.А. Перминовой, А.И. Хайтлина, В Л. Эвентова, посвященные вопросам конструирования аппаратуры для внепочечного очищения крови, представляют несомненный интерес для обобщения и анализа направлений создания этой аппаратуры.

Вместе с тем, научно-техническим аспектам исследований системы гемодиализа в целом и ее составных частей, проведенных с учетом взаимосвязей как внутри системы, так и взаимодействия с окружающей средой не уделяется должного внимания. Представленные в работах результаты исследований режимов функционирования и технических решений АГД носят, как правило, узкоспециализированную направленность. Поэтому разработка и обоснование общих закономерностей построения автоматизированной ге-модиализной аппаратуры представляется актуальной задачей: понимание требований к структуре, функциональным параметрам, техническим характеристикам и конструктивному выполнению может способствовать созданию современной отечественной высококачественной аппаратуры для гемодиализа.

Цель работы и основные задачи исследования

Цель настоящей диссертационной работы — обоснование принципов построения, технической реализации, алгоритмов управления, функциональных параметров и технических характеристик автоматизированной гемодиализ-ной аппаратуры, обладающей клинической эффективностью, безопасностью и доступностью.

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

1. Разработать модель структуры и определить целевые функции биотехнической системы гемодиализа.

2. Обосновать структуру и функциональные параметры АГД.

3. Исследовать схемные и технические решения и предложить классификацию гемодиализной аппаратуры.

4. Разработать техническое обеспечение и алгоритмы функционирования автоматизированной гемодиализной аппаратуры со сливом, рециркуляцией и регенерацией диализирующего раствора.

5. Использовать результаты научно-технических исследований для разработки, производства и применения гемодиализной аппаратуры.

Методы исследования

Поставленные задачи решались путем сочетания теоретических и экспериментальных методов исследования. Теоретические исследования проводились с позиции системного анализа биотехнической системы гемодиализа, математического моделирования исходных и конечных состояний очищаемого при гемодиализа организма, изучения принципов построения аппаратуры для гемодиализа со сливом, рециркуляцией и регенерацией диализиру-ющего раствора.

Экспериментальные исследования проводились посредством изучения технических параметров разработанных на базе теоретических исследований и изготовленных гемодиализных аппаратов в процессе проведения их технических и медицинских испытаний.

Основные научные положения, выносимые на защиту

1. Модель структуры биотехнической системы для гемодиализа с использованием искусственных органов, общие закономерности функционирования и классификация гемодиализных аппаратов.

2. Методология построения автоматизированной аппаратуры для гемодиализа со сливом, рециркуляцией и регенерацией диализирующего раствора, классификация перфузионных и диализных систем.

3. Медико-технические требования к автоматизированной аппаратуре для гемодиализа со сливом, рециркуляцией и регенерацией диализирующего раствора.

4. Принципы технического обеспечения автоматизированной гемоди-ализной аппаратуры со сливом, рециркуляцией и регенерацией диализирую-щего раствора.

Научная новизна работы

1. Разработана модель биотехнической системы гемодиализа и определены ее целевые функции.

2. Предложена классификация гемодиализной аппаратуры, обоснована структура и функциональные характеристики этой аппаратуры.

3. Предложены принципы построения составных частей гемодиализной аппаратуры, положенные в основу технических решений, обеспечивающих перфузию крови, приготовление и распределение диализата, регулирование ультрафильтрации и электрохимическую регенерацию диализата.

4. Разработаны медико-технические требования к автоматизированной гемодиализной аппаратуре, методы испытаний и применения аппаратуры:

— при индивидуальном гемодиализе со сливом диализата в моно- и полиблочных гемодиализных аппаратах;

— при индивидуальном гемодиализе в полиблочных гемодиализных аппаратах с универсальным перфузионным блоком и со специализированными блоками диализата со сливом, рециркуляцией и регенерацией диализата.

5. Разработаны научно обоснованная нормативно-техническая документация, алгоритмы функционирования, техническое и программное обеспечение для автоматизированной гемодиализной аппаратуры.

Практическая ценность и реализация результатов работы

Результаты диссертационной работы позволяют теоретически обоснованно разрабатывать автоматизированную гемодиализную аппаратуру, обладающую клинической результативностью, универсальностью и безопасностью.

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 АИП-А-01, АИП-А-02, АДС-Ш, АДС-02, АГд-03 и АИП со сливом диа-лизирующего раствора и АДР-01 с регенерацией диализата;

- российско-шведский гемодиализный аппарат в составе российского перфузионного блока БП-ОЗ и блока диализата ББМ 10-1 фирмы "ОашЪго" (Швеция);

- перфузионные блоки БП-02, БП-ОЗ и БП-О5, перфузионная система СП-01;

- монитор параметров ультрафильтрации при гемодиализе МПУФ-01;

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

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

В настоящее время с использованием научных и технических результатов диссертации в ЗАО "ВНИИМП-ВИТА" (НИИ медицинского приборостроения) при активном участии и под руководством автора проводятся работы по созданию компьютеризированного гемодиализного аппарата нового поколения АГДС-04.

Результаты диссертационной работы получили широкую практическую реализацию при организации серийного производства разработанных во Всесоюзном НИИ медицинского приборостроения (ныне ЗАО "ВНИИМП-ВИТА") гемодиализных аппаратов на предприятиях медицинской промышленности и военно-промышленного комплекса: НПО "Красногвардеец" (ныне ОАО "Красногвардеец", г. Санкт-Петербург), КПО "Медаппаратура" (Республика Украина, г. Киев), ОКБ "Авиаавтоматика" (г. Курск), Электромеханическом заводе "Авангард" (ныне РФЯЦ-ВНИИЭФ, г. Сэров Нижегородской обл.), опытном производстве ВНИИМП.

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 500 гемодиализных аппаратов, 2000 перфузионных блоков и 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 плазмафереза с плазмо-фильтром ПФМ на портативном аппарате БП-05", а также при создании типового технического оснащения гемодиализного центра в Городской клинической больнице № 50 г. Москвы.

Апробация работы

Результаты диссертационной работы докладывались на Республиканской конференции "Современные проблемы гемодиализа и гемосорбции 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), семи-

наре "Аппаратура искусственного жизнеобеспечения медицинского назначения" (Москва,. 1990), Республиканской научно-технической конференции "Новые возможности современного медицинского приборостроения" (пос. Ворзель Киевской обл., Украина, 1991), научной конференции "Медицинская физика-93" (Москва, 1993), I Международной (XII Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу (Санкт-Петербург, 1995), научной конференции с международным участием "Медицинская физика— 95" (Москва, 1995), Международной конференции по биомедицинскому приборостроению "БИОМЕДПРИБОР-96" (Москва, 1996), 2-й Международной конференции "Радиоэлектроника в медицинской диагностике" (Москва, 1997), Международной конференции по биомедицинскому приборостроению "БИОМЕДПРИБОР-98" (Москва, 1998), семинаре-презентации "Современные российские медицинские технологии" (Вьетнам, г. Ханой, 1999), Международной конференции по биомедицинскому приборостроению "БИО-МЕДПРИБОР-2000" (Москва, 2000), ^ой Международной научно-технической конференции: "Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии ФРЭМЭ' 2002" (г. Владимир, 2002).

Публикации

Содержание диссертационной работы отражено в 67 печатных работах, в том числе в одной коллективной монографии, в одном государственном стандарте, 5 авторских свидетельствах, в 5 патентах РФ на изобретение и 2 патентах РФ на промышленный образец.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложений.

Диссертация изложена на 298 страницах, содержит 73 рисунка, 10 таблиц и 13 приложений. Список литературы содержит 200 наименований.

ГЛАВА 1. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ РОЛЬ АППАРАТУРЫ ДЛЯ ГЕМОДИАЛИЗА В БИОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ГЕМОДИАЛИЗА

Глава посвящена теоретическим исследованиям биотехнической системы (БТС) гемодиализа. Предложена модель структуры и математическое описание целевых функций БТС гемодиализа с использованием экстракорпоральных искусственных органов. Рассмотрены и обоснованы структура и функциональные характеристики автоматизированной АГД как составной части БТС гемодиализа. Предложена классификация гемодиализных аппаратов, показывающая единство принципов их построения вне зависимости от структуры и конструктивного выполнения.

1.1. Моделирование структуры и функционирования биотехнической системы гемодиализа

На основании модели структуры биотехнической системы искусственного очищения с использованием искусственных органов, разработанной д.т.н. А.И. Хайтлиным, предложена модель структуры биотехнической системы гемодиализа с использованием экстракорпоральных искусственных органов , каждый из которых состоит из управляющего ^ и исполнительного Р,у элемента (рис.1.1).

Рисунок 1.1. Экстракорпоральный искусственный орган

В управляющем элементе в результате обработки поступающей информации с использованием технических средств генерируется управляющая среда Ф^ (диализат, субституат или инфузат), непосредственно или через искусственные мембраны воздействующая в исполнительном элементе ^ (диализаторе или гемофильтре) на управляемую среду Фц организма па-

циента (кровь). В результате управляющего воздействия среда Фу преобразуется в среду Ф)ь, а продукты взаимодействия сред Фу и образуют дренируемую среду Фц, которая может использоваться в управляющем элементе F^j для получения диагностической информации I^j о состоянии организма и о режиме гемодиализа.

При гемодиализе из кровеносной системы Sb (рис. 1.2) организма пациента отбирается кровь , которая перфузируется через трубопроводы S3 кровопроводящих магистралей и диализатор F<|B органа нормализующего • воздействия В управляющем элементе (блоке диализата) органа нормализующего воздействия приготавливается диализат (управляющая среда |, который и осуществляет нормализующее воздействие на перфузат в диализаторе Fa«. Отработанный диализат и ультрафильтрат (дренируемая управляющая среда Фан) транспортируется обратно в блок диализата. После нормализующего воздействия перфузат возвращается пациенту.

Перемещение перфузата в экстракорпоральном контуре осуществляется перфузирующим органом - управляющий элемент (перфузионный блок), передающий механическую энергию в исполнительный элемент При использовании в перфузионном блоке насоса роликового типа исполнительный элемент представляет собой роликовый сегмент магистрали, посредством которого осуществляется перемещение перфузата.

Инфузия лекарственных средств, например гепарина, производится ин-фузирующим органом - управляющий элемент (ин-

фузионный насос), транспортирующий лекарственную среду Фан в исполнительный элемент - инфузионный узел магистрали.

При гемодиализе с замещением ультрафильтрата (гемодиафильтрации) инфузия термостабилизированного замещающего раствора (субституата) производится инфузирующим органом - управляющий

элемент (блок замещающего раствора), транспортирующий замещающий ра-

Рисунок 1.2. Биотехническая система гемодиализа

створ Ф„ в исполнительный элемент Ил - ловушку воздуха магистрали.

При искусственном очищении методом гемодиализа организм Мь пациента (см. рис. 1.2), информационно взаимосвязанный (1ьв, 1вь) с оператором Мо, вместе с аппаратурой для гемодиализа Агд (техническими средствами управления и диагносностики)

(1.1)

составляют биотехническую систему гемодиализа

Эгд = {М„, Мв, Ип, Р., Б,, Р., Б,, К.}, (1.2)

где - исполнительный канал связи, обеспечивающий взаимодействие

исполнительных элементов Р<ь> Р<1и экстракорпоральных искусственных органов Рл> Ря> Р>> Р» между со-

бой и с организмом пациента ;

- управляющий канал связи, обеспечивающий информационное взаимодействие ( ) управляющих элементов

экстракорпоральных искусственных органов между собой и с оператором

При гемодиализе блок диализата , блоки перфузионный и замещающего раствора F.,, инфузионный насос F,, и канал связи IQ образуют ге-модиализный аппарат (ГДА), который используется совместно с диализатором (гемофильтром) и кровопроводящими магистралями, состоящими из трубопроводов , роликового сегмента , ловушки воздуха и инфу-зионного узла Управление гемодиализным аппаратом производится оператором (врачом), который информационно связан с аппаратом и с пациентом

Исходя из клинических задач БТС гемодиализа, которыми являются: стабилизация ионного состава внутренней среды организма на физиологически нормально допустимом уровне, очищение организма от низко- и средне-молекулярных продуктов жизнедеятельности и удаление из организма избытка жидкости с физиологически допустимой скоростью, целевые функции биотехнической системы гемодиализа представлены в следующем виде:

где С| - концентрации веществ В| (¡=1,..., п) во внутренней среде организма человека, к которым относятся электролиты, низко- и среднемолекулярные органические продукты обмена веществ, например мочевина, креатинин, мочевая кислота и др.,

V - объем жидкости во внутренней среде организма человека; <ЗС|/(И - скорость изменения концентрации С| вещества В| во внутренней среде организма при естественном очищении;

lim Q = Ckj при условии t - t.

(1.3)

Hm V = V„ при условии | dV/dt | s U, « — i

'мак t

сТУ/ск - скорость выведения из организма избытка жидкости;

- максимально физиологически допустимое значение скорости изменения концентрации С| вещества В| во внутренней среде организма при естественном очищении;

им,к - максимально физиологически допустимое значение скорости выведения из организма избытка жидкости;

— время гемодиализа, в течение которого концентрация С| вещества B1 изменится до конечной концентрации СК| = С|(1,(), а объем жидкости до конечного значения объема

1.2. Обоснование структуры и функциональных характеристик автоматизированной аппаратуры для гемодиализа

Выполнение биотехнической системой гемодиализа целевых функций определяется структурой, функциональными и техническими характеристиками ее составных частей.

Современная автоматизированная АГД позволяет проводить как традиционный гемодиализ с использованием ацетатного или бикарбонатного концентрата и раздельную ультрафильтрацию, так и гемофильтрацию и гемодиа-фильтрацию. 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 детоксика-ции организма - современная автоматизированная АГД должна обеспечивать проведение: регулируемой перфузии с использованием одного или двух пер-фузионных насосов, регулируемой инфузии лекарственных веществ, автоматическое приготовление и регулируемое транспортирование диализирующе-го 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, в частности, из-за ошибочных действий оператора или недопустимого отклонения режима функционирования АГД от заданного. По степени риска применения АГД относится к изделиям с высокой степенью риска.

Для обеспечения безопасности пациента и снижения уровня риска применения в автоматизированной АГД осуществляются непосредственно или косвенно измерение и контроль параметров, характеризующих управляющее воздействие искусственного очищения на человеческий организм. К таким параметрам относятся: время очищения крови, скорость кровотока, давление в перфузионном контуре, наличие воздушных включений в крови, объем перфузированной крови, расход диализата и замещающего раствора, трансмембранное давление, электропроводность и температура диализата, утечка крови в диализат, скорость ультрафильтрации и объем ультрафильтрата и замещающего раствора, скорость инфузии лекарственных веществ и объем ин-фузата.

Безопасность гемодиализа достигается также применением стерильных, апирогенных и нетоксичных кровопроводящих элементов одноразового использования. Кроме того, в одноразовых изделиях достигается более высокая, чем в аналогичных многоразовых устройствах, воспроизводимость конструктивных параметров, что соответственно повышает воспроизводимость управляющих воздействий на кровь.

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 обеспечение, трудоемкость управления, обслуживания и ремонта.

Оценка эффективности алгоритмов управления АГД по показателям клинической эффективности и физиологически безопасного быстродействия должна проводиться с использованием математического моделирования мас-сообмена в БТС гемодиализа и позволять количественно обосновывать конструктивные и функциональные параметры АГД и программировать управляющие воздействия: например, определять выбор диализатора; задание расходов и объемов крови, диализата и ультрафильтрата; состав диализата и его температуру.

1.3. Классификация гемодиализных аппаратов

Гемодиализный аппарат (ГДА) определен как техническое средство, предназначенное для временной или постоянной активной замены выделительной функции естественной почки посредством целенаправленного воздействия на кровь управляющей среды — диализирующего раствора.

В состав гемодиализного аппарата входят две функциональные системы: перфузионная — СП и диализная - СД.

С учетом закономерностей построения аппаратуры искусственного очищения крови, предложена классификация гемодиализных аппаратов. Независимо от конструктивного выполнения, режимов функционирования, степени автоматизации управления и контроля параметров, все гемодиализные аппараты подразделяются:

— по методу подсоединения перфузионной системы к пациенту — на аппараты для двухигольной перфузии и аппараты для одно- и двухигольной перфузии;

— по режиму перемещения диализирующего раствора диализной системой - на аппараты со сливом или рециркуляцией диализата;

- по режиму использования отработанного диализирующего раствора — на аппараты с регенерацией и без регенерации диализата;

- по степени автоматизации управления и контроля параметров - на аппараты с визуальным контролем параметров и автоматизированные аппараты;

- по централизации управления — на аппараты с централизованным и децентрализованным управлением;

- по конструктивному исполнению — на аппараты в полиблочном и моноблочном исполнении.

Предложенная классификация выявила единство принципов построения ГДА, что может быть использовано для обеспечения универсальности, воспроизводимости, технологичности, удобства применения и экономичности создаваемой аппаратуры.

ГЛАВА2. ПЕРФУЗИОННЫЕ СИСТЕМЫ

ГЕМОДИАЛИЗНЫХ АППАРАТОВ

Глава посвящена исследованиям принципов построения и технической реализации современных перфузионных систем, входящих в состав гемодиа-лизной аппаратуры. Предложены классификация, модели структур и результаты исследований медико-технических параметров перфузионных систем (СП) для двухигольной и одно- и двухнасосной одноигольной перфузии с использованием насосов роликового и мембранного типа. Проведено математическое моделирование ударного объема и расхода, создаваемого перфу-зионным насосом роликового типа. Исследованы зависимости ударного объема роликового насоса и расхода, создаваемого насосом, от конструктивных параметров роликового роторного привода и параметров эксплуатации.

2.1. Классификация, медико-технические характеристики и состав перфузионных систем для гемодиализа

Перфузионная система определена как совокупность технических средств, осуществляющих в составе БТС гемодиализа экстракорпоральную

регулируемую циркуляцию крови между пациентом и полостью по крови диализатора.

Целью функционирования перфузионной системы при гемодиализе является длительное (до 5 часов), физиологически безопасное регулируемое транспортирование крови в экстракорпоральном контуре через полость по перфузату диализатора со скоростями, позволяющими достигать заданного клинического результата за заданное оператором время искусственного очищения.

На основании обобщения принципов построения и технической реализации предложена классификация современных перфузионных систем, входящих в состав ГДА: по способу соединения с сердечно-сосудистой системой пациента; по количеству применяемых перфузионных насосов при одно-игольной перфузии; по типу перфузионных насосов; по расположению пер-фузионных насосов относительно диализатора; по методу регулирования скорости перфузии и давления на входе диализатора.

Разработаны модели структур СП гемодиализных аппаратов для двух-игольной перфузии с роликовым и мембранным насосами, а также для одно-игольной перфузии с одним и двумя роликовыми насосами..

Исходя из клинической эффективности и безопасности применения, разработаны обобщенные медико-технические требования, предъявляемые к современным перфузионным системам автоматизированных гемодиализных аппаратов.

Перфузионная система должна обеспечивать:

—двухигольную перфузию со скоростью до 600 мл/мин с пределами допускаемого отклонения не более ± 10 мл/мин от заданного значения;

— одноигольную двухнасосную перфузию с эффективной скоростью до 300 мл/мин;

- инфузию средств антикоагуляции с расходами до 20 мл/ч с пределами допускаемого отклонения не более ± 0,5 мл/мин от заданного значения;

— измерение и контроль артериального (на входе перфузионного насоса, осуществляющего артериальный забор крови) давления в диапазоне от минус 300 до плюс 100 мм рт. ст.;

— измерение и контроль перфузионного (на входе кровопроводящей полости диализатора) давления в диапазоне от минус 100 до 400 мм рт. ст.;

— измерение и контроль венозного (на выходе кровопроводящей полости диализатора) давления в диапазоне от минус 100 до плюс 400 мм рт. ст.;

— измерение и контроль давления переключения фаз при одноигольной перфузии в диапазоне от 0 до плюс 400 мм рт. ст.;

— измерение и контроль указанных давлений с нормированной погрешностью не более ±5 %;

— контроль воздушных включений в венозной магистрали;

— измерение и контроль времени перфузии и объема проперфузиро-ванной крови;

— автоматическое пережатие артериальной и венозной магистрали при одноигольной перфузии соответственно в фазе венозного возврата и артериального забора.

В соответствии с представленными медико-техническими характеристиками, предъявляемыми к СП, сформулированы и обоснованы требования к составу перфузионной системы.

2.2. Исследование зависимости ударного объема роликового насоса и расхода, создаваемого насосом, от конструктивных параметров роликового роторного привода и параметров эксплуатации

Эффективность гемодиализа во многом зависит от скорости экстракорпоральной перфузии крови — расхода крови на входе кровопроводящей полости диализатора.

Предложена математическая модель начального ударного объема современных двухроликовых перфузионных насосов, используемых в ГДА:

Уи.,. = 0,25 я2-дс2 (Ц, - Бс) -1,34-А? [Бр + (О. - ¿с)], (2.1)

где - диаметр обкатывания роликами роликовой головки насосного сегмента, мм;

Dj,- диаметр ложа, в котором установлен насосный сегмент, мм; - внешний диаметр насосного сегмента магистрали, мм;

Dp —диаметр роликов, мм.

При эксплуатации роликового насоса в результате кругового обкатывания роликами насосный сегмент подвергается циклическим механическим воздействиям: испытывает деформацию сжатия со стороны подпружиненных роликов роликовой головки (основная рабочая деформация), а также деформацию растяжения и сдвига, обусловленные силами трения, возникающими в результате движения роликов.

С целью определения влияния параметров эксплуатации (давлений на входе Рвх и выходе Рвых роликового насоса и времени Tn функционирования насоса) на ударный объем и соответственно на скорость перфузии проведены экспериментальные исследования насосных сегментов кровопроводящих магистралей для гемодиализа фирм "Fresenius" и "B.Braun" (Германия), "Gam-bro" (Швеция), "Hospal" (Франция), а также комплекта кровопроводящих магистралей для гемодиализа КМКгд-01 производства Владимирского химического завода.

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

При постоянной частоте вращения электропривода на создаваемый роликовым насосом расход перфузата существенное влияние оказывает вакуум-метрическое давление на входе насоса, которое постоянно присутствует вследствие высокого гидравлического сопротивления применяемых фистульных игл. Установлено, что при длительной перфузии (до 5 часов) расход, создаваемый роликовым насосом, уменьшается относительно начального (заданного) значения в зависимости от величины вакуумметрического давле-

ния на входе насоса. Избыточное давление на выходе насоса за 5 часов гемодиализа не оказывает практического влияния на расход, создаваемый роликовым насосом.

Предложена формула для определения расхода, создаваемого двухроли-ковыми перфузионными насосами, которыми оснащены современные ГДА: Орн =ув., • (1- кт • Т2,, - кр • Р2« - кР1 • р2„: Тп0-5) • П, (2.2)

где — частота вращения роликовой головки, об/мин.

кт - коэффициент, учитывающий изменение начального ударного объема в зависимости от длительности воздействия подпружиненных роликов роликовой головки на насосный сегмент вследствие его обкатывания и определяемый физико-механическими характеристиками насосного сегмента;

кр - коэффициент, учитывающий начальное воздействие вакуумметри-ческого давления на входе насоса на ударный объем и определяемый характеристиками упругости (модулем упругости и временем релаксации напряжений) насосного сегмента конкретного типа кровопроводящих магистралей и условиями эксплуатации;

крт — коэффициент, учитывающий длительность воздействия вакууммет-рического давления на входе насоса на ударный объем и определяемый физико-механическими характеристиками насосного сегмента.

В частности, расход, создаваемый роликовыми насосами, которыми оснащены современные отечественные перфузионные системы ГДА, разработанные ЗАО "ВНИИМП-ВИТА" совместно с ЭМЗ "Авангард" (Россия) описывается уравнением:

орн = 9,6 • (1- МО"3• Т2,, -3,6-КГ*-Р2« - 2,5-10-6• Р2„♦ Т^) • П. (2.3)

ГЛАВА 3. ДИАЛИЗНЫЕ СИСТЕМЫ

ГЕМОДИАЛИЗНЫХ АППАРАТОВ

Глава посвящена исследованиям принципов построения и технической реализации современных диализных систем гемодиализных аппаратов. Предложены классификация и результаты исследований медико-технических параметров диализных систем (СД) со сливом, рециркуляцией и регенерацией

диализата. Разработаны модели структур гидроблоков СД и обобщены результаты исследований генераторов диализата с дискретным и непрерывным приготовлением диализата и распределителей диализата с дискретным и непрерывным транспортированием диализата. Проведено математическое моделирование расхода диализата и вакуумметрического давления в диализаторе в распределителях с непрерывным перемещением диализата.

3.1. Классификация, медико-технические характеристики и состав диализных систем гемодиализных аппаратов -

Диализная система рассматривается как совокупность взаимосвязанных элементов гемодиализного аппарата, предназначенных для приготовления и перемещения через диализатор диализирующего раствора с заданными характеристиками и обеспечивающих управляющее воздействие на кровь методами диализа и ультрафильтрации.

Предложена классификация диализных систем по следующим основным признакам: режиму перемещения отработанного диализирующего раствора; режиму использования отработанного диализирующего раствора; по степени автоматизации; наличию контроля количества жидкости, удаляемой из организма пациента; методу регулирования содержания воды в организме пациента; способу получения замещающего раствора.

Для достижения клинической эффективности гемодиализа при соблюдении физиолигической безопасности сформулированы медико-технические требования, предъявляемые к современным СД, и обеспечивающие: приготовление или регенерацию диализирующего раствора с заданными характеристиками диализата по температуре, ионному составу и концентрации компонентов (электропроводности диализата); перемещение диализирующе-го раствора через диализатор с заданным расходом; регулирование и контроль ультрафильтрации; приготовление субституата (стерильного замещающего раствора) с заданными характеристиками по температуре и ионному составу и его перемещение (инфузию) с заданным расходом на выход крово-проводящей полости диализатора или гемофильтра (этот параметр относится

к СД гемодиапизных аппаратов, осуществляющих гемофильтрацию или ге-модиафильтрацию); химическую дезинфекцию и тепловую промывку поверхностей гидравлических элементов СД, контактирующих с диализатом и ультрафильтратом.

Разработаны модели структур гидроблоков современных СД с рециркуляцией диализата, с рециркуляцией и регенерацией диализата, со сливом диализата без измерения и с измерением параметров ультрафильтрации, со сливом диализата без замещения и с замещением ультрафильтрата. Предложенные модели структур гидроблоков выявили единство принципов функционирования и общность функциональных элементов СД вне зависимости от режимов функционирования.

Сформулированы обобщенные требования к составу СД в зависимости от медико-технических требований.

3.2. Принципы построения и технической реализации генераторов и распределителей диализата гидроблоков диализных систем:

Целевой функцией генератора диализата в автоматизированных СД со сливом диализата является автоматическое приготовление термостабилизи-рованного, деаэрированного диализирующего раствора заданного состава с равномерным распределением концентрации составляющих компонентов в объеме диализата.

Генераторы диализата классифицированы по методу дозирования на устройства с дискретным и непрерывным дозированием. При дискретном дозировании единовременно приготавливается заданный объем диализата. При непрерывном дозировании приготовление диализата осуществляется непрерывно с заданным расходом.

Техническая реализация генераторов диализата с дискретным дозированием базируется на использовании дозировочных резервуаров (дозаторов) воды и концентрата, а непрерывное дозирование осуществляется насосами (насосами-дозаторами) воды и концентрата.

В качестве примера рассмотрены принципы построения и аппаратурная реализация генераторов диализата с дискретным приготовлением диализата в комплексе "ДИАЦЕНТР", гемодиализных аппаратах АИП-А-01, АИП-А-02 и с непрерывным приготовлением диализата — в гемодиализных аппаратах АДС-02 и АГд-03 (Россия). Предложен алгоритм управления приготовлением диализата, реализованный в гемодиализном аппарате АДС-02.

Целевыми функциями распределителя диализата в автоматизированных СД со сливом и рециркуляцией диализата являются перемещение диализата через диализатор с расходом, при котором достигается гарантированное значение клиренса диализатора, и регулирование трансмембранного давления, при котором обеспечивается заданная скорость ультрафильтрации.

Предложены и рассмотрены распределители диализата с непрерывным и дискретным транспортированием диализата.

В распределителях с непрерывным транспортированием перемещение диализата через диализатор осуществляется с использованием одного или двух насосов. Известные однонасосные схемы транспортирования диализата имеют наиболее простую техническую реализацию, однако обладают существенным недостатком: при регулировании вакуумметрического давления в полости диализата диализатора не обеспечивается постоянство расхода диализата.

Рассмотрен вариант гидравлической схемы распределителя диализата с одним насосом, реализованный в комплексе "ДИАЦЕНТР", обеспечивающий дискретное регулирование вакуумметрического давления в полости диализата диализатора путем изменения гидравлического сопротивления на входе и выходе диализатора при неизменном общем гидравлическом сопротивлении распределителя, что позволяет обеспечить постоянство расхода диализата.

Предложены гидравлическая схема и математическое описание расхода диализата и вакуумметрического давления в диализаторе для двухнасосных распределителей с непрерывным перемещением диализата. Аппаратурное исполнение предложенной схемы в распределителях ГДА со сливом диализа-

та АДС-02 и АГд-03 и с рециркуляцией и регенерацией диализата АДР-01 обеспечивает при расходе диализирующего раствора 500+50 мл/мин регулирование вакуумметрического давления в полости диализата диализатора от минус 50 до плюс 10 кПа.

Рассмотрены гидравлические схемы распределителей диализата с дискретным перемещением диализата, основанные на использовании дозировочных резервуаров - мембранных дозаторов замещения диализата. Показана возможность использования в качестве дозаторов замещения трубопроводов с жесткими стенками без эластичной разделительной мембраны.

В качестве примера рассмотрены принципы построения и аппаратурная реализация распределителей диализата с дискретным перемещением диализата в отечественных гемодиализных аппаратах АИП-А-01, АИП-А-02 и АДС-01.

Рассмотрены расходометрический и изоволюметрический методы контроля скорости ультрафильтрации в современных СД. Предложены техническая реализация и математическое описание скорости ультрафильтрации для расходометрического метода, основанного на применении лазерных допле-ровских измерителей скорости потока.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ

БЛОКА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ ДИАЛИЗАТА

Глава посвящена исследованиям принципов построения и технической реализации систем регенерации диализирующего раствора. Проведен анализ современных методов регенерации диализата. Разработаны основы и исследованы технологические параметры процесса термической регенерации отработанного диализата. Рассмотрен процесс электрохимической регенерации диализата. Проведены теоретическое обоснование и экспериментальные исследования конструкции и режимов функционирования электролизера диа-лизирующего раствора, обеспечивающего элиминацию из отработанного диализата основных органических продуктов гемодиализа.

4.1. Методы регенерации 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 химических реактивов или специально 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 креа-тинина, 0,8-1,0 г неорганического фосфора и до 5 г калия при условии сохранения первоначального ионного состава диализата и рН раствора.

Проведен анализ методов регенерации диализата. Показано, что в настоящее время наиболее изученными являются следующие методы регенерации диализата: сорбционный, термический и электрохимический с сорбци-онной доочисткой.

Эффективность сорбционного метода определяется свойствами сорбентов и их массой, от которой зависит суммарная сорбционная емкость. Применение различных композиций сорбентов дает возможность 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, происходящими при регенерации диализата.

Разработаны основы термической регенерации отработанного диализата: определена кинетика разложения мочевины, креатинина и мочевой кислоты; представлены математические модели для определения концентрации

азотосодержащих органических компонентов в зависимости от времени термолиза диализата; установлена зависимость изменения констант скорости разложения мочевины, креатинина и мочевой кислоты от температуры термолиза; определены энергии активации процесса термического разложения азотосодержащих органических компонентов.

Исследованы технологические параметры процесса термической регенерации диализата и предложен технологический цикл термической 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 на основе созданного малогабаритного (объемом 100-500 мл) термического регенератора диализата.

Проведены исследования метода электрохимическойрегенерации 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.

Предложено для обеспечения соответствия регенерируемого диализата медицинским требованиям по составу, концентрациям компонентов и нетоксичности электрохимически обработанный диализирующий раствор подвергать сорбционной очистке, а газы, образующиеся при электролизе, утилизировать.

4.2. Разработка и исследование блока электрохимической регенерации диализата

В результате теоретических исследований и экспериментальных работ разработан блок электрохимической регенерации (БЭР), в составе:, устройства сорбционной предочистки, обеспечивающего удаление из отработанного диализата методом ионного обмена ионы кальция и магния для предотвращения осаждения на пластинах электролизера осадка в виде нерастворимых солей кальция, магния и фосфорнокислого магния и аммония; электролизера, в котором с использованием электродов-катализаторов осуществляется управляемое электрохимическое разложение органических продуктов диализа; устройства сорбционной доочистки, обеспечивающего элиминацию из диализата побочных продуктов электролиза диализата, сорбцию креатинина и мочевой кислоты, а также удаление избытка калия и стабилизацию рН раствора; нейтрализатора газов, осуществляющего каталитическое сжигание водорода и сорбционную утилизацию токсичных компонентов газовой фазы; инфузионного насоса, обеспечивающего стабилизацию состава и концентраций компонентов очищенного диализата на заданном уровне, путем введения в диализат корректирующего раствора, содержащего соли кальция и магния; устройства контроля для мониторинга концентрации мочевины, гипо-хлорита, проводимости и температуры диализата, а также охладителя для снижения температуры очищенного диализата до заданного значения.

Проведены теоретическое обоснование и экспериментальные исследования конструкции и режимов функционирования электролизера диализиру-ющего 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.

Приведен 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 изменении концентрации мочевины в диализате процессы электрохимического окисления мочевины с образованием минимального количества побочных продуктов реакции могут быть обеспечены посредством дискретного регулирования анодного тока электролизера при условии сохранения заданной анодной плотности тока.

Результаты экспериментальных исследований подтвердили достоверность теоретических расчетов и оценок, проведенных при создании БЭР, входящего в состав гемодиализного аппарата с регенерацией диализрующего раствора АДР-01.

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОМПЬЮТЕРИЗАЦИИ АППАРАТУРЫ ДЛЯ ГЕМОДИАЛИЗА

Глава посвящена разработке и исследованию принципов системной компьютеризации АГД и визуализации информации на основе линейных буквенно-цифровых индикаторов и графических дисплеев.

5.1. Системная компьютеризация АГД

Под компьютеризацией АГД будем понимать автоматизацию управления гемодиализной аппаратурой, основанную на использования информационно взаимосвязанных микропроцессорных устройств (МТУ), специализированного программного обеспечения и централизованным выполнением в компьютере наиболее сложных информационных преобразований.

Цель исследования компьютеризации АГД заключается в анализе результатов и обосновании направлений развития компьютеризации и использования теоретических рекомендаций при построении автоматизированной гемодиализной аппаратуры.

Показано, что системная компьютеризация предполагает:

- универсализацию и интенсификацию использования АГД, повышение точности и надежности, уменьшение размеров, массы и энергопотребления, минимизацию трудозатрат оператора, автокалибровку, самонастройку контроля, самотестирование исправности;

- документирование параметров, характеризующих нормализующее воздействие гемодиализа и условия его проведения;

- моделирование гемодиализа, прогнозирование эффективности различных нормализующих воздействий и рекомендации оптимального варианта по показателям, определяющим физиологическое состояние пациента и клинические задачи искусственного очищения;

- автоматизированное программирование нормализующего воздействия гемодиализа;

- планирование гемодиализов, их материального обеспечения и технического обслуживания аппаратуры.

5.2. Исследование принципов компьютеризации полиблочных гемодиализных аппаратов

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 децентрализованными МПУ и централизованным интерфейсом и с централизованным МПУ и интерфейсом.

Предложено в полиблочных гемодиализных аппаратах осуществлять автоматизированное управление взаимосвязанными автономными МПУ пер-фузионного 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.

Сформулированы требования к структуре микропроцессорной системы управления, которая должна обеспечивать:

— автоматизированное управление аппаратурой в соответствии с командами оператора и центрального компьютера;

— сбор и визуализацию информации о параметрах управляющего воздействия на пациента и о режимах функционирования АГД, а также возможность передачи этой информации в центральный компьютер;

- полифункциональность и интенсивность использования АГД повышение точности и надежности, автокалибровку, самонастройку контроля, поиск неисправностей.

83. Исследование принципов компьютеризации моноблочных

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

В ГДА в моноблочном исполнении с децентрализованным интерфейсом пользователя предложено, кроме интерфейса ВПК, каждый из модулей, обеспечивающих управление перфузией, инфузией и замещением ультрафильтрата (при гемофильтрации или гемодиафильтрации), снабдить собственным интерфейсом "оператор-модуль", обеспечивающим оперативное задание посредством клавиатуры и визуализацию посредством цифрового индикатора расхода транспортируемой физиологической жидкости.

При централизации интерфейса в моноблочных ГДА управление аппаратом: 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 МПУ модулей аппарата, которые долж-

гемодиализных аппаратов

ны обеспечивать:

в

- сбор и обработку информации, получаемой от первичных преобразователей;

- управление исполнительными устройствами модуля в соответствии с результатами обработки информации, передаваемой диагностическими устройствами модуля, командами оператора и МПУ персонального компьютера;

- информационную связь с МПУ персонального компьютера.

Сформулированы требования к функциональному назначению ВПК, который должен выполнять:

- сбор, обработку и визуализацию информации на графическом дисплее, получаемой от функциональных модулей аппарата;

- управление функциональными модулями аппарата в соответствии с заданным режимом искусственного очищения, результатами обработки информации, поступающей от диагностических устройств модуля, и командами оператора;

- моделирование искусственного очищения организма больного при различных режимах управляющего воздействия, прогнозирование результатов этих воздействий и определение оптимального варианта режима функционирования аппарата по показателям, определяющим клинические задачи очищения крови;

- программирование параметров искусственного очищения крови с представлением информации в графическом виде;

- обучение медицинского персонала методам технического обслуживания аппарата посредством визуализации необходимой информации на графическом дисплее;

- тестирование функциональных модулей аппарата, поиск неисправностей и предоставление рекомендаций персоналу по устранению повреждений и проведению регламентных работ.

Показано, что при одновременном проведении гемодиализов у группы пациентов обработка информации (документирование, моделирование, прогнозирование, программирование и планирование) должна быть централизо-

ванной и осуществляться центральным компьютером, который информационно связан с МПУ в полиблочных или персональным компьютером в моноблочных гемодиализных аппаратах.

ГЛАВА б. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ АППАРАТУРЫ ДЛЯ ГЕМОДИАЛИЗА

Результаты теоретических и экспериментальных исследований принципов построения, медико-технических характеристик и программного обеспечения АГД послужили основой создания автоматизированного комплекса технических средств для гемодиализной терапии.

При активном участии или под руководством автора были разработаны, внедрены в серийное производство и клиническую практику 9 моделей аппаратов для гемодиализа, 4 модели перфузионных блоков, монитор параметров ультрафильтрации, комплект кровопроводящих магистралей однократного применения для гемодиализа, а также аппаратура для приготовления концентрата диализирующего раствора.

Научное обоснование функциональных и технических параметров АГД и методов их проверки позволило разработать ГОСТ "Аппаратура для вне-почечного очищения крови. Общие технические условия" [31].

Технические аспекты клинического применения перфузионной аппаратуры изложены в пособии для врачей "Метод одноигольного мембранного плазмафереза с плазмофильтром ПФМ на портативном аппарате БП-05" [6].

Медико-технические требования к изделиям однократного применения для гемодиализа и гемофильтрации гармонизированы и обобщены в ГОСТ Р ИСО 8637-99 "Гемодиализаторы, гемофильтры и гемоконцентраторы. Технические требования и методы испытаний" и ГОСТ Р ИСО 8638-99 "Комплект кровопроводящих магистралей для гемодиализаторов, гемофильтров и гемоконцентраторов. Технические требования и методы испытаний", в разработке которых автор принимал активное участие.

Для успешного внедрения в серийное производство созданных технических средств искусственного очищения крови была разработана нормативная технологическая документация: инструкции по настройке составных частей АГД и аппаратуры в целом, программы и методики испытаний.

Соответствие разработанной аппаратуры современным требованиям подтверждено результатами проведенных технических приемочных и медицинских испытаний, а также Государственными приемочными испытаниями встроенных средств измерений.

Разработанный комплекс аппаратуры искусственного очищения крови успешно применяется в нефрологии, реаниматологии, трансплантологии, кардиологии, пульмонологии, психиатрии (для лечения шизофрении), терапии, онкологии и в других многочисленных областях медицины.

Разработка АГД 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 гемодиализа, обеспечивающих сохранение жизни тысячам больных, для которых сегодня АГД является единственным "источником" жизни. Учитывая, что в этом виде медицинской помощи нуждаются прежде всего люди трудоспособного возраста, решение данной проблемы имеет большое социальное значение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленная диссертация обобщает многолетнюю деятельность автора по исследованию принципов построения и технической реализации аппаратуры для гемодиализа.

В заключение сформулируем основные научные и практические положения, представленные в диссертационной работе.

1. На основе модели структуры биотехнической системы искусственного очищения с использованием искусственных органов, разработанной д.т.н. А.И. Хайтлиным, предложены модель структуры биотехнической системы гемодиализа с использованием экстракорпоральных искусственных органов и математическое описание целевых функций БТС гемодиализа.

2. Гемодиализный аппарат определен как совокупность взаимосвязанных экстракорпоральных искусственных органов, входящих в состав биотехнической системы гемодиализа, и предназначенных для временной или постоянной активной замены выделительной функции естественной почки посредством целенаправленного воздействия в диализаторе на кровь управляющей среды - диализирующего раствора.

3. Разработана классификация гемодиализных аппаратов по методу подсоединения перфузионной системы аппарата к пациенту, режиму перемещения диализирующего раствора диализной системой аппарата, режиму использования отработанного диализирующего раствора, степени автоматизации, централизации управления и по конструктивному исполнению.

4. Предложена классификация современных перфузионных и диализных систем гемодиализных аппаратов и разработаны модели структур:

- перфузионных систем для двухигольной и одно- и двухнасосной од-ноигольной перфузии с использованием насосов роликового и мембранного типа;

- гидроблоков диализных систем с рециркуляцией диализата, с рециркуляцией и регенерацией диализата, со сливом диализата без измерения и с измерением параметров ультрафильтрации, со сливом диализата без заме-

щения и с замещением ультрафильтрата.

5. Определены зависимости ударного объема и расхода, создаваемого двухроликовым перфузионным насосом, от конструктивных параметров роликового роторного привода и параметров эксплуатации.

6. Проведено математическое моделирование расхода диализата и ва-куумметрического давления в диализаторе, обеспечиваемых распределителями с непрерывным перемещением диализата.

7. Разработаны основы термической регенерации отработанного диализата и показана возможность создания малогабаритного термического регенератора.

8. Предложен и реализован метод электрохимической регенерации диа-лизирующего раствора с последующей сорбционной доочисткой, основанный на использовании монополярного секционного электролизера, для которого разработаны методика расчета основных технических характеристик, конструкция и режимы функционирования.

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

- длительную, физиологически безопасную регулируемую двухиголь-ную перфузию крови с использованием насосов роликового типа;

— приготовление диализирующего раствора с использованием генераторов диализата с дискретным и непрерывным функционированием;

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

- электрохимическую регенерацию отработанного диализата.

10. Обобщены результаты системной компьютеризации гемодиализной аппаратуры, которая предусматривает:

— использование универсальных методик управления автоматизированной гемодиализной аппаратурой;

— интенсификацию сбора, обработки и использования информации, что

способствует совершенствованию технического уровня аппаратуры для гемодиализа и тем самым улучшает показатели клинической результативности, физиологической безопасности и быстродействия гемодиализа;:

— моделирование гемодиализа, прогнозирование эффективности различных нормализующих воздействий и рекомендаций оптимального варианта по показателям, определяющим физиологическое состояние пациента и клинические задачи искусственного очищения;

— автоматизированное программирование нормализующего воздействия гемодиализа;

11. На основании результатов теоретических и экспериментальных исследований, полученных при выполнении диссертационной работы:

— разработаны медико-технические требования, нормативно-техническая документация, алгоритмы функционирования, методы испытаний и технического обслуживания < автоматизированной гемодиализной аппаратуры и одноразовых кровопроводящих элементов для гемодиализа;

— созданы образцы автоматизированных гемодиализных аппаратов, в том числе с микропроцессорным управлением: комплекс ТДИАЦЕНТР" для одновременного гемодиализа у 8 пациентов, индивидуальные гемодиализные аппараты АИП-А-01, АИП-А-02 и АДС-О1, АДС-О2, АДР-01 и АГд-03 с универсальным перфузионным блоком, АИЛ для экстремальной медицины, перфузионные блоки БП-02, БП-03 и БП-05, перфузионная система СП-01, монитор параметров ультрафильтрации при гемодиализе МПУФ-01;

— проведены работы по организации производства комплекта одноразовых кровопроводящих магистралей для гемодиализа КМКгд-01.

Результаты диссертационной работы использованы при внедрении в серийное производство и при клиническом применении разработанной гемо-диализной аппаратуры и одноразовых кровопроводящих магистралей. Объем производства разработанной аппаратуры составил: около 500 гемодиализных аппаратов, 2000 перфузионных блоков и более 50 тыс. комплектов крово-проводящих одноразовых магистралей.

Основные результаты диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

1. Викторов В.А., Варин А.Н., Гринвальд В.М., Максимов Е.П., Фомичева Н.Н., Завалишин Ю.К., Лещинский Г.М., РажееИ.И., Носков СП, Ша-диев Б.Ш., Родин В.В., Стрелков СИ., Шуков О.В., Туряев А.Д., Шишкин СВ. Современное состояние и перспективы развития отечественной гемо-диализной аппаратуры с регенерацией диализирующего раствора // Медицинская техника. - 2003. - № 1. - С. 16-21.

2. Викторов В.А., Гринвальд 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.

3. Викторов В.А., Завалишин Ю.К., Шумаков В.И., Баева Л.Б., Гранкин В.И., Гринвальд В.М., Лещинский Г.М., Носков СП, Хайтлин А.И. Системное построение компьютеризированной аппаратуры искусственного очищения крови //Медицинская техника. -1994. - № 3. — С. 4-9.

4. 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.

5. Воинов В.А., Гринвальд В.М., Зеликсон Б.М., Басин Б.Я., Либов КВ., Карчевский КС, Воинов А.В. Возможности использования перфузионных блоков БП-05 для мембранного плазмафереза с фильтром ПФМ // Труды международной конференции по биомедицинскому приборостроению "БИО-МЕДПРИБОР-2000". - М., 2000. - Т2. - С. 134.

6. Воинов В.А., НовиковЛ.Н., Зеликсон Б.М., Коханенко Н.Ю., Конюхова СП, Карчевский КС, Басин Б.Я., Либов И.В., Лещинский Г.М., Душков В.А., Гринвальд В.М. II Метод одноигольного мембранного плазмафереза с плазмофильтром ПФМ на аппарате БП-05. Пособие для врачей. -СПб. - ГНЦ пульмонологии. -1999.

7. Войцеховская EХ, Гончаров С.Е., ГринвальдВ.М., Киселев Б.Л., Максимов Е.П. Аппарат. "искусственная почка". // Патент на изобретение №2180859, А 61 М 1/14, Щ Бюл.№9, 27.09.2002.

8. Войцеховская ЕХ., Гринвальд В.М., Кичибеков А.А., 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.

9. Войцеховская ЕХ., Гринвальд В.М., Прохоренко А.Н., Хайтплин А.И. Принципы построения микропроцессорной системы комплекса технических средств для внепочечного очищения крови //Применение микропроцессоров и микроЭВМ в медицинском приборостроении. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции.- Инфомприбор.— М., 1987.- Вып. 8.- С. 7.

10. Войцеховская ЕХ, Гринвальд В.М., Прохоренко А.Н., Хайтплин А.И. Микропроцессорное управление аппаратурой экстракорпорального внепочечного очищения крови //Медицинская техника. -1989. -№ 3. - С. 18-24.

11. Гринвальд В.М. О контроле состава диализирующего раствора в аппарате "искусственная почка" //Современные проблемы гемодиализа и гемо-сорбции в трансплантологии. Тезисы докладов Республиканской конференции. -Ташкент, 1982. - С. 89-91.

12. Гринвальд В.М. Классификация мембранных аппаратов для внепо-чечного очищения крови //Новые возможности современного медицинского приборостроения. Тезисы докладов Республиканской' научно-технической конференции. — пос. Ворзель Киевская обл., —1991. - С. 32.

13. Гринвальд В.М. О регенерации диализирующего раствора в диализных аппаратах // Там же. — С. 42.

14. Гринвальд В.М. Регулирование распределения раствора в диализных аппаратах для искусственного очищения крови //Медицинская техника. — 1992,- №6. -С. 33.

15. Гринвальд В.М. Регулирование распределения раствора в диализных аппаратах для искусственного очищения крови //'Медицинская физика-93". Тезисы докладов научной конференции /Под общей редакцией В.А. Кос-тылева.-М., 1993.-С. 106-107.

16. Гринвальд В.М. Об исследовании эффективности компьютеризации гемодиализной аппаратуры //Тезисы докладов Международной конференции по биомедицинскому приборостроению "БИОМЕДПРИБОР—96". — М., 1996. -С. 118-120.

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

18. Гринвальд В.М. Классификация аппаратов : для гемодиализа //Труды Международной конференции по биомедицинскому приборостроению "БИОМЕДПРИБОР-2000". - М.; 2000. - Т.2. - С. 98-101.

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

20. Гринвальд В.М., Залко ГА., Михайлов Ю.Н., Подгаецкий В.М., Свид-ченко В.Ф., Стрелкин А.Г., Семин В.Н., Сюлаев А.С. Способ очистки диали-зирующего раствора в аппарате "искусственная почка". Патент. РФ

№ 2008927 С1,1994 // Открытия, изобретения. -1994. - № 5.

21. Гринвальд В.М., Каминский ЮД. Измерение расхода ультрафильтрата методом лазерной доплеровской интерферометрии //Медицинская техника.- 1994.- № 5 . - С. 14-16.

22. Гринвальд В.М., Киселев БЛ. Перфузионные системы для гемодиализа //Медицинская техника. - 2004. — № 1. — С. 3-7.

23. Гринвальд В.М, Киселев БЛ., Каминский Ю.Д., Проскурнев С.Ю., Третельницкий В.Н., Шишкин СВ. Применение лазерных доплеровских расходомеров для контроля параметров ультрафильтрации в аппаратах "искусственная почка" //Медицинская физика. -1995. - № 2. - С. 123-124.

24. Гринвальд В.М., Киселев БЛ., Лещинский Г.М., Носков СТ., Родин В.В., Стрелков СИ, Филиппов И.М., Шуков О.В. О контроле параметров ультрафильтрации в гемодиализных аппаратах. //Тезисы докладов Международной конференции по биомедицинскому приборостроению "БИОМЕД-ПРИБОР-96". - М, 1996. - С. 101-102.

25. Гринвальд В.М., Киселев БЛ., Лещинский Г.М., Носков СТ., Филиппов ИМ. Управление роликовым насосом при экстракорпоральном очищении. //Тезисы докладов Международной конференции по биомедицинскому приборостроению "БИОМЕДПРИБОР-96".-М., 1996.-С. 111-112.

26. Гринвальд В.М., Киселев БЛ., Максимов Е.П., Войиеховская EХ, Фомичева Н.Н., Носков СТ., Стрелков СИ., Туряев А.Д., Ражее НИ. Аппарат "искусственная почка". Патент на изобретение № 2141346 А 61 М 1/14, RU.Бюл.№32, 20.11.99.

27. Гринвальд В.М., Киселев БЛ., Максимов Е.П., Войиеховская EХ., Фомичева Н.Н., Завалишин Ю.К., Лещинский Г.М., Носков СТ., Миронов О.В., Масалова И.Ю., Салтыков А.Ф. Аппарат гемодиализный "РЕНАРТ-1000". Патент на промышленный образец № 46613 от 16.12.99, RU.

28. Гринвальд В.М., Киселев БЛ., Максимов Е.П., Наумов ВТ, Родин В.В., Шишкин СВ., Леконцев И.А., Масалова И.Ю. Монитор параметров ультрафильтрации МПУФ-01. Патент на промышленный образец № 46612 от 16.12.99.RU.

29. Гринвальд В.М., Киселев БЛ., Максимов Е.П., Наумов ВТ, Лещинский Г.М., Родин В.В., Филиппов И.М., Шуков О.В., Каледин СВ. Аппарат "искусственная почка". Патент на изобретение № 2149027, А 61 М 1/14, RU, Бюл. № 14, 20.05.2000.

30. Гринвальд В.М., Киселев БЛ., Максимов Е.П., Третельницкий В.Н., Яшкин В.В. Система управления приводами насосов диализата аппарата "искусственная почка" //Тезисы докладов I Международной (XII Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу. — СПб., 1995. -С. 98.

31. Гринвальд 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.

32. 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.

33. 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.

34. Гринвалъд В.М., Киселев БЛ., Третельницкий 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.

35. Гринвальд В.М., Кичибеков А.А., 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.

36. Гринвальд В.М., Лещинский Г.М., Яковлева А.А. Блок электрохимического окисления продуктов гемодиализа — разработка и исследование // Медицинская техника. - 2003. -№ 2. - С. 3-7.

37. 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.

38. Гринвальд В.М., Максимов Е.П., Наумов ВТ, Куриленко Л.И. О комплексном оснащении лечебных учреждений России гемодиализной аппа-

ратурой // Тезисы докладов Международной конференции по биомедицинскому приборостроению "БИОМЕДПРИБОР-96". - М., 1996.-С. 9-11.

39. 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.

40. 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.

41. ГринвальдВ.М., МаксимовЕ.П., ФомичеваН.Н., Лещинский Г.М., Носков С.Г., Родин В.В., Стрелков СИ., ТуряевАД., Шадиев Б.Ш., Шишкин СВ. Способ электрохимической регенерации диализирующего раствора при гемодиализе и устройство для его осуществления // Патент на изобретение №2223120, С2 А 61 М 1/14, RU, Бюл. № 4,10.02.2004.

42. Гринвальд В.М., Наумов В.Г. Перспективы развития нормативной базы разработок аппаратуры искусственного очищения крови и комплектующих их изделий однократного применения // Труды международной конференции по биомедицинскому приборостроению "БИОМЕДПРИБОР-2000".-М., 2000.-С. 144.

43. Гринвальд В.М., Наумов В.Г. Требования к жесткости насосного сегмента инфузионной магистрали// Медицинская физика. М., 2001, №11. -С. 80-81.

44. Гринвальд В.М., Наумов В.Г, Комиссарова ЛХ., Кузнецов А.А. 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, Россия. - 2002. - С. 305306.

45. Гринвальд В.М., Таронишвили Э.Ю., Хайтлин А.И. О системной компьютеризации диализной аппаратуры //Медицинская техника. -1992. —

№4.- С. 9-13.

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

47. Гринвальд В.М., Хайтлин А.И., Эвентов BJI., Максименко В.А., Носков С.Г., Яшкин В.В., Яковлева А.А., Савриков Е.В. Конструкция и первые результаты испытаний диализного аппарата АДР-01 с регенерацией диализирующего раствора //Медицинская техника. —1993. — № 3. — С. 28-31.

48. Гринвальд В.М., Яковлева А.А., Лещинский Г.М. Исследование принципов построения электрохимического регенератора диализирующего раствора для аппарата "искусственная почка" // Медицинская техника. — 2002, — №4.-С. 14-20.

49. Козлов Ю.Г., Гринвальд В.М., Лисицына Г.К. Хайтлин А.И. Накопитель диализиующего раствора для аппарата "искусственная почка". А.с. №540642, А 61 М 1/03, Бюл. №48 от 30.12.76.

50. Козлов Ю.Г., Гринвальд В.М., Киселев БЛ., Лисицына Г.К., Хайтлин А.И. Устройство для гемофильтрации. А.с. № 1001945, А 61 М 1/03, Бюл. №9 от 07.03.83.

51. Козлов Ю.Г., Гринвальд В.М., Лисицина Г.К., Хайтлин А.И. Аппарат "искусственная почка". А.с. № 1017341, А 61 М 1/03, Бюл. № 18 от 15.05.83.

52. Козлов Ю.Г., Гринвальд В.М., Лисицина Г.К., Максимов Е.П., Хайтлин А.И. Устройство для приготовления диализирующего раствора. А.с.

№ 1028337, А 61 М 1/03, Бюл. № 26 от 15.07.83.

53. Коровин Н.В., Нефедкин СИ, Янчук Б.Н., Бескоровайный С.Ф., Хайтлин А.И, Гринвальд В.М., Эвентов ВЛ, Мансуров Г.Н. Способ очистки диализирующего раствора в аппаратах "искусственная почка". А. с. № 1718403, А1 Л 01 N 1/00, СССР. - 3 с: ил.

54. Максимов Е.П., Лещинский Г.М., Гринвальд В.М., Фомичева Н.Н., Шадиев Б.Ш. Коррекция состава диализирующего раствора при его электрохимической регенерации //Медицинская техника. - 2003. - № 2. - С. 8-10.

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

56. Нефедкин СИ., Коровин Н.В., Эвентов BJI., 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.

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

58. Эвентов ВЛ., Андрианова М.Ю., Гринвальд В.М. Мониторинг содержания мочевины в диализирующем растворе // Тезисы докладов Международной конференции по биомедицинскому приборостроению "БИОМЕД-ПРИБОР-98". - М., 1998. - С. 188-189.

59. Яковлева А.А., 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.

60. Grinvald V.M. Governing of artificial organs in Biotechnical Systems of artificial purification // Medical & Biological Engineering & Computing. -1997. -vol 35. - supplement Part 1. - p. 593.

61. Grinval'd V.M. The Function of Hemodialysis - Equipment in Bioengineered Systems for Artificial- Clearance of Blood // Biomedical Engineering. - 1999, vol. 33, - № 2, - p. 61 - 66.

62. Grinval'd V.M. Analysis of Structure of Hemodialysis Apparatuses // Biomedical Engineering. 2001, vol. 35, №4, p. 197-204.

63. Grinval'd V.M. and Kaminski YU.D. Laser Dopplerographic Interfero-metric Measurements of Ultrafiltrate Flow Rate //Biomedical Engineering. -1994.

- vol. 28. - № 5. - p. 246-248.

64. Grinval'd V.M., Khaitlin A.I., Eventov V.L., Maksimenko VIA., Noskov S.G., YashkinV.V., YakovlevaAA., andSavrikovE.V. The ADR-01 Dialysis Device With Dialyzate Regeneration: Design and Results of Preliminary Testing //Biomedical Engineering. -1993. - vol. 27. - № 3. - p. 151-156.

65. ViktorovMA Zavalishin Yu.K, Shumakov V.I., BaevaL.B., Grantdn V.I., Grinval'd V.M., Leshchinskii G.M., Noskov S.G., and Khaitlin A.I. ComputerAssisted Devices for Artificial Blood Clearance //Biomedical Engineering. -1994.

- vol. 28. - № 3. - p. 123-129.

66. Viktorov VIA., Khaitlin A.I. and Grinval'd VM. Control and Diagnosis in Bioengineering Systems for Artificial Clearance //Biomedical Engineering. — 1994. - vol. 28. - № 6. - p. 299-304.

67. V. Ryabinin, S. Grobovoi, V. Victorov, V. Grinval'd, E. Maximov. Extracorporeal Liver Support System // The International Journal of Artificial Organs. Vol. 23/No. 8, 2000, August, p. 566.

Отпечатано в ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» от 13.04 2004 г. Заказ № 102, тираж 100 экз.

»- 74 9 1

Введение.

Глава 1. Функциональная роль аппаратуры для гемодиализа г в биотехнической системе гемодиализа.

1.1. Моделирование структуры и функционирования биотехнической системы гемодиализа.

1.2. Обоснование структуры и функциональных характеристик автоматизированной аппаратуры для гемодиализа.

1.3. Классификация гемодиализных аппаратов.

Выводы к главе 1.

Глава 2. Перфузионные системы гемодиализных аппаратов.

2.1. Классификация и функциональные характеристики перфузионных систем

2.2. Исследование зависимости ударного объема роликового . ; .• насоса от конструктивных параметров роликового роторного привода . 64 '

2.3. Исследование зависимости расхода, создаваемого роликовым насосом, от параметров эксплуатации .70 •

Выводы к главе 2.

Глава 3. Диализные системы гемодиалнзных аппаратов.

3.1. Классификация диализных систем.

3.2. Функциональные и технические характеристики диализных систем.

3.3. Моделирование структуры гидроблоков диализных систем.

3.3.1. Принципы построения и технической реализации генераторов диализата.

• 3.3.2. Алгоритм управления приготовлением диализата.

3.3.3. Принципы построения и технической реализации распределителей диализата.■.

Выводы к главе 3.

Глава 4. Разработка принципов построения блока электрохимической регенерации диализата.

4.1. Методы регенерации диализата.

4.1.1. Сорбционная регенерация диализата.

4.1.2. Термическая регенерация диализата.

4.1.3. Электрохимическая регенерация диализата.

4.2. Исследование принципов построения и разработка электролизера диализирующего раствора.

4.2.1. Дизайн электролизера и расчет основных параметров.

4.2.2. Применение платинированных электродов-катализаторов для электрохимической регенерации диализирующего раствора.

4.2.3. Оценка режима течения диализата в ЭДР.152.

4.2.4. Расчет коэффициентов массопереноса и массового потока к поверхности электродов ЭДР.

4.2.5. Расчет плотности диффузионного тока окисления мочевины

4.2.6. Реакционная модель процесса окисления мочевины.

4.2.7. Конструкция электролизера и результаты экспериментальных исследований.

Выводы к главе 4 .'.'•

Глава 5. Исследование эффективности компьютеризации аппаратуры для гемодиализа.

5.1. Системная компьютеризация АГД

5.2. Исследование принципов компьютеризации полиблочных гемодиализных аппаратов.

5.3. Алгоритмизация визуализации информации на основе линейных буквенно-цифровых индикаторов.

5.4. Исследование принципов компьютеризации моноблочных гемодиализных аппаратов.

Выводы к главе 5.,.

Глава 6. Практическое применение результатов исследования аппаратуры для гемодиализа.

В современной медицине искусственное очищение получило всеобщее признание как эффективный метод управления физиологическим состоянием человеческого организма. Искусственное очищение, основанное на экстракорпоральной перфузии биологических жидкостей, сегодня успешно и интенсивно используется [20, 78, 79, 82, 111, 155]:

- 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 4-5 часов;

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

Стабилизация ионного гомеостаза, детоксикация, дегидратация, деин-фицирование сочетаются при искусственном очищении с клинически полезными функциональными'возможностями малопоточной оксигенации, иммунологических воздействий, инфузии лекарственных веществ и замещающих растворов, термической, ультрафиолетовой, лазерной и магнитной обработки крови [118, 142].

Универсальность нормализующего воздействия позволяет использовать различные методы экстракорпорального искусственного очищения в нефрологии, реаниматологии, трансплантологии, кардиологии, пульмонологии, психиатрии (для лечения шизофрении), терапии, онкологии и в других многочисленных областях медицины .

В практической медицине искусственного очищения широкое распространение получили диализно-фильтрационные методы гемокоррекции, основанные на применении мембранных массообменных устройств. К таким методам, в частности, относятся ультрафильтрация, гемофильтрация, гемодиализ и гемодиафильтрация [59, 111, 155].

Клиническая результативность этих методов эфферентной терапии [111, 155] определяется механизмами молекулярной диффузии, конвекции и фильтрации через полупроницаемые мембраны массообменного устройства (диализатора или гсмофильтра) низко- и среднемолекулярпых 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.

При ультрафильтрации транспортирование крови осуществлется через мембранное устройство (диализатор), в котором под воздействием перепада давления на мембране (трансмембранного давления), создаваемого за счет соответствующих затрат механической энергии, из крови через полупроницаемую мембрану осуществляется процесс фильтрации воды с растворенными в ней низко- и среднемолекулярными веществами. Объем удаляемой из организма жидкости (ультрафильтрата) составляет 2-4 л, поэтому этот метод не обеспечивает эффективной детоксикации и может рассматриваться: как дополнение к другим методам экстракорпоральной гемокоррекции [59, 118,149].

В клинической практике при искусственном очищении часто используется инфузия - дозированное введение в кровь пациента лекарственных средств (инфузата): физраствора, гепарина и т.д.

Гемофильтрация является сочетанием ультрафильтрации с инфузией: из организма пациента за одну процедуру выводится до 30 л ультрафильтрата и для предотвращения дегидратации в кровь дозированно вводится заданное количество стерильного замещающего раствора. При гемофильтрации обеспечивается стабилизация ионного состава крови, ультрафильтрация и деток-сикация организма в более широком диапазоне, чем при гемодиализе. Однако, применение гемофильтра и стерильного замещающего раствора значительно удорожают, по сравнению с гемодиализом, процедуру искусственного очищения крови.

Гемодиализ получил наибольшее клиническое признание как один из самых универсальных и эффективных методов эфферентной медицины [20, 111, 155]. При гемодиализе в диализаторе под воздействием концентрационного перепада при взаимодействии крови пациента с диализирующим раствором через полупроницаемую мембрану происходит элиминация из крови в диализирующий раствор ионов, входящих в состав плазмы крови (натрия, калия, кальция, магния, хлора, фосфора и т.д), и органических продуктов жизнедеятельности организма (мочевины, креатинина, мочевой кислоты и т.д), а под воздействием трансмембранного давления осуществляется удаление из организма избытка воды.

Повышение универсальности экстракорпорального очищения крови достигается при гемодиафильтрации. Этот метод является сочетанием гемодиализа с инфузией. При гемодиафильтрации отработанный диализат сливается в канализацию, а ультрафильтрат дозированно замещается инфузатом (замещающим раствором), объем которого по сравнению с гемофильтрацией удается уменьшить до 10-15 л.

Клинический успех диализно-фильтрационных методов экстракорпорального искусственного очищения неразрывно связан с использованием "искусственной почки". Более чем за 60 лет принципы создания "искусственной почки" были развиты и дополнены, что позволило сформировать самостоятельное направление медицинской науки и техники искусственного очищения, занимающееся исследованием, разработкой, производством и клиническим применением аппаратуры для гемодиализа (АГД).

Доступность, высокая производительность детоксикации, независимость функциональных возможностей от состояния организма и уровня интоксикации, детерминированность и широкий диапазон регулирования нормализующих воздействий на человеческий организм обуславливает в наше время регулярное использование АГД для длительного жизнеобеспечения сотен тысяч больных во всем мире с терминальной стадией уремии, что позволяет им вести активный образ жизни, а в большинстве случаев и сохранять работоспособность [79]. При стихийных бедствиях, техногенных авариях и вооруженных конфликтах многие человеческие жизни спасены экстренным применением АГД для лечения острых интоксикаций.

Несмотря на значительные материальные затраты, исчисляемые миллиардами долларов, многолетнее искусственное жизнеобеспечение большого контингента людей, обреченного на гибель без этого вида 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 [4, 78, 147]. Ежегодно в мире изготавливаются десятки тысяч аппаратов "искусственная почка" и вспомогательных устройств, миллионы комплектов одноразовых стерильных кровопроводящих магистралей и диализаторов. Производство АГД стало высокорентабельной отраслью медицинской промышленности, прообразом будущей индустрии искусственных органов [18, 144, 149, 192].

Однако, если в Японии регулярным искусственным очищением крови обеспечены 800 человек на 1 млн. жителей, а в США - 600 человек, то в нашей стране этим видом медицинской помощи могут пользоваться не более 70 человек на 1 млн. жителей [9], при потребности примерно 250 человек на I млн. жителей. Для целенаправленного преодоления этой безрадостной ситуации особую важность приобретают всестороннее обоснование разработок и рациональная организация производства качественной АГД в необходимых для нашего здравоохранения количествах с использованием отечественных комплектующих и доступной технологии [59].

Первые отечественные гемодиализные аппараты АИП-60, АИП-60М и АИП-140 (М.Г.Ананьев, Е.А. Вайнрмб, Е.Б. Горбовицкий, Ю.Г. Козлов. Л.А. Левицкая, A.C. Ткаченко) были созданы в 1960-65 годах и состояли из резервуара вместимостью 100-120 л. многоразового диализатора, насосов для перфузии крови и перемещения диализата и терморегулятора с примитивным задатчиком температуры. Приготовление диализирующего раствора в резервуаре и его распределение осуществлялись вручную, а безопасность проведения гемодиализа полностью зависела от квалификации и внимательности медицинского персонала [59, 146].

Вместе с тем, исследования, проведенные в начале 1960-\ годов (\\\ КоИ', В. БспЬпег, Э. (^штоп), показали принципиальную возможность длительного жизнеобеспечения больных с ХПН с помощью периодического (программного) гемодиализа, что значительно расширяло клиническую потребность в аппаратах "искусственная почка" при условии снижения затрат на подготовку и проведение гемодиализа и повышения его эффективности и безопасности £59, 139, 146].

В этой связи особое значение приобрело создание гемодиализной тех-, ники с автоматическим приготовлением и распределением диализата и контролем параметров гемодиализа, обеспечивающей уменьшение трудоемкости обслуживания, стабильность клинических показателей и безопасность применения [59, 146].

Для успешной автоматизации АГД необходимо было впервые исследовать принципы построения, разработать медико-технические требования и алгоритмы функционирования, предложить и реализовать методы испытаний и клинического применения автоматизированной гемодиализной аппаратуры, создание которой в значительной степени усложнялось отсутствием необходимых отечественных комплектующих изделий - первичных преобразователей и исполнительных элементов, разрешенных для применения в медицинской технике: датчиков давления и детекторов уровня жидкости, преобразователей электропроводности растворов, насосов, дозаторов жидкости [59, 146].

Развитие автоматизированной АГД, расширение и усложнение функциональных возможностей сопровождалось соответствующим возрастанием затрат на разработку, изготовление и эксплуатацию гемодиализной аппаратуры. Поэтому особую важность приобрело всестороннее обоснование разработок и рациональная организация производства гемодиализной аппаратуры [80].

Между тем, результаты исследований искусственных органов [82], биотехнических систем и инженерной физиологии [2, 10, III, 118, 119] недостаточно используются для формирования целостного представления об АГД как системе технических средств, которые в своей функциональной и конструктивной взаимосвязи при разумно ограниченной избыточности способны удовлетворять противоречивые медико-технические, технологические и экономические требования [59, 146].

Проведенные отечественными специалистами: Л.Б. Баева, В.И. Гран-кин, К.Я. Гуревич, А.П. Данилков, И.В. Дьяченко, A.A. Дмитриев, В.М. Ермоленко, Г.П. Кулаков, Ю.А. Козлечков, A.J1. Костюченко, Э.Р. Левицкий, В.А. Максименко, О.П. Мошаров, С.Г. Мусселиус, Г.К. Назаров, A.B. Овер-ченко, С.И. Рябов, В.И. Сергиенко, A.A. Стецюк, А.Г. Строков, H.A. Томилина, Е.И. Трофимова, И.И. Шиманко, И.С. Ярмолинский, A.A. Ярмагомедов и их иностранными коллегами: A. Babb, I. Bergstrom, I. Funck-Brentano, L Hamburger, W. Kollf, H. Klinkmann, I. Ledebo, D. Quinton, S. Shaldon, B. Scrib-ner исследования медицинских аспектов гемодиализного лечения в значительной степени обогатили теорию и практику клинического применения гемодиализа, способствовали обоснованию требований к функциональным параметрам АГД, однако вопросы проектирования аппаратуры в их работах не рассматривались [59, 146].

Научно-технические публикации В.Н. Архипова, В.Г. Веденкова, В.П. Ипполитова. C.B. Калинина, Б.Л. Киселева, И.А. Люкевича, Е.П. Максимова, З.А. Перминовой. А.И. Хайтлина, В.Л. Эвентова, посвященные вопросам конструирования аппаратуры для внепочечного очищения крови, представляют несомненный интерес для обобщения и анализа направлений создания этой аппаратуры.

Вместе с тем, научно-техническим аспектам исследований системы гемодиализа в целом и ее составных частей, проведенных с учетом взаимосвязей как внутри системы, так и взаимодействия с окружающей средой, не уделяется должного внимания. Представленные в работах результаты исследований режимов функционирования и технических решений АГД носят, как правило, узкоспециализированную направленность. Поэтому разработка и обоснование общих закономерностей построения автоматизированной ге-модиализной аппаратуры представляется актуальной задачей: понимание требований к структуре, функциональным параметрам, техническим характеристикам и конструктивному выполнению может способствовать созданию современной отечественной высококачественной аппаратуры для гемодиализа [18, 59, 140, 141, 143, 147, 149, 192].

Цель работы и основные задачи исследования

Цель настоящей диссертационной работы - обоснование принципов построения, технической реализации, алгоритмов управления, функциональных параметров и технических характеристик автоматизированной гемоди-ализной аппаратуры, обладающей клинической эффективностью и безопасностью.

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

1. Разработать модель структуры и определить целевые функции биотехнической системы гемодиализа.

2. Обосновать структуру и функциональные параметры АГД.

3. Исследовать схемные и технические решения и предложить классификацию гемодиализной аппаратуры.

4. Разработать техническое обеспечение и алгоритмы функционирования автоматизированной гемодиализной аппаратуры со сливом, рециркуляцией и регенерацией диалпзирующего раствора.

5. Использовать результаты научно-технических исследований для разработки, производства и применения гемодиализной аппаратуры.

Методы исследования

Поставленные задачи решались путем сочетания теоретических и экспериментальных методов исследования. Теоретические исследования проводились с позиции системного анализа биотехнической системы гемодиализа, математического моделирования исходных и конечных состояний очищаемого при гемодиализа организма, изучения принципов построения аппаратуры для гемодиализа со сливом, рециркуляцией и регенерацией диализиру-ющего раствора.

Экспериментальные исследования проводились посредством изучения технических параметров разработанных на базе теоретических исследований и изготовленных гемодиализных аппаратов в процессе проведения их технических и медицинских испытаний.

Основные научные положения, выносимые на защиту

1. Модель структуры биотехнической системы гемодиализа с исполь- . зованием искусственных органов, общие закономерности функционирования и классификация гемодиализных аппаратов.

2. Методология построения автоматизированной аппаратуры для гемодиализа со сливом, рециркуляцией и регенерацией диализирующего раствора, классификация перфузионных и диализных систем.

3. Медико-технические требования к- автоматизированной аппаратуре для гемодиализа со сливом, рециркуляцией и регенерацией диализирующего раствора.

4. Принципы технического обеспечения автоматизированной гемоди-ализной аппаратуры со сливом, рециркуляцией и регенерацией диализирующего раствора.

Научная новизна работы

1. Разработана модель биотехнической системы гемодиализа и определены ее целевые функции.

2. Предложена классификация гемодиализной аппаратуры, обоснована структура и функциональные характеристики этой аппаратуры.

3. Предложены принципы построения составных частей гемодиализной аппаратуры, положенные в основу технических решений, обеспечивающих перфузию крови, приготовление и распределение диализата, регулирование ультрафильтрации и электрохимическую регенерацию диализата.

4. Разработаны медико-технические требования к автоматизированной гемодиализной аппаратуре, методы испытаний и применения аппаратуры:

- при индивидуальном гемодиализе со сливом диализата в моно- и полиблочных гемодиализных аппаратах;

- при индивидуальном гемодиализе в полиблочных гемодиализных аппаратах с универсальным перфузионным блоком и со специализированными блоками диализата со сливом, рециркуляцией и регенерацией диализата.

5. Разработаны научно обоснованная нормативно-техническая доку- . ментация, алгоритмы функционирования, техническое и программное обеспечение для автоматизированной гемодиализной аппаратуры.

Практическая ценность и реализация результатов работы

Результаты диссертационной работы позволяют теоретически обоснованно разрабатывать автоматизированную гемодиализную аппаратуру, обладающую клинической результативностью, универсальностью и безопасностью.

С учетом результатов проведенных научных и практических исследовании разработаны:

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

- индивидуальные автоматизированные гемодиализные аппараты АИП-А-01, АИП-А-02, АДС-01, АДС-02, АГд-03 и АИП со сливом диализирующего раствора и АДР-01 с регенерацией диализата;

-российско-шведский гемодиализный аппарат в составе российского перфузмонного блока БП-03 и блока диализата РРМ 10-1 фирмы "ОатЬго" (Швеция);

- перфузионные блоки БП-02, БП-03 и БП-05, перфузионная система СП-01;

- монитор параметров ультрафильтрации при гемодиализе МПУФ-01;

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

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

В настоящее время с использованием научных и технических результатов диссертации в ЗАО "ВНИИМП-ВИТА" (НИИ медицинского приборостроения) при активном участии и под руководством автора проводятся, работы по созданию компьютеризированного гемодиализного аппарата нового поколения АГДС-04.

Результаты диссертационной работы получили широкую практическую реализацию при организации серийного производства разработанных во Всесоюзном НИИ медицинского приборостроения (ныне ЗАО "ВНИИМП-ВИТА") гемодиализных аппаратов на предприятиях медицинской промышленности и военно-промышленного комплекса: НПО "Красногвардеец" (ныне ОАО "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 ВНИИМП.

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 500 гемодиализных аппаратов, 2000 перфузионных-блоков и 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 плазмафереза с плазмо-фильтром ПФМ на портативном аппарате БП-05", а также при создании типового технического оснащения гемодиализного центра в Городской клинической больнице № 50 г. Москвы.

Апробация работы

Результаты диссертационной работы докладывались на Республиканской конференции "Современные проблемы гемодиализа и гемосорбции 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), научной конференции "Медицинская физика-93" (Москва, 1993), I Международной (XII Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу (Санкт-Петербург, 1995), научной конференции с международным участием "Медицинская физика-95" (Москва, 1995), Международной конференции по биомедицинскому приборостроению "БИОМЕДПРИБОР-96" (Москва, 1996), 2-й Международной конференции "Радиоэлектроника в медицинской диагностике" (Москва, 1997), Международной конференции по биомедицинскому приборостроению "БИОМЕДПРИБОР-98" (Москва, 1998), семинаре-презентации "Современные российские медицинские технологии" (Вьетнам, г. Ханой, 1999), Международной конференции по биомедицинскому приборостроению "БИО-МЕДПРИБОР-2000" (Москва, 2000), У-ой Международной научно-технической конференции "Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии ФРЭМЭ' 2002" (г. Владимир, 2002).

Публикации

Содержание диссертационной работы отражено в 67 печатных работах, в том числе в одной коллективной монографии, в одном государственном стандарте, 5 авторских свидетельствах, в 5 патентах РФ на изобретение и 2 патентах РФ на промышленный образец.

ВЫВОДЫ к главе 5

1. Компьютеризация ЛГД должна быть системной, что предполагает многоцелевую направленность и унификацию применяемых микропроцессорных устройств (МПУ) и программного обеспечения на всех стадиях проектирования, изготовления и эксплуатации (клинического применения и технического обслуживания).

2. При системной компьютеризации должны достигаться интенсификация сбора, обработки и использования информации, повышение ее содержательности и достоверности, что способствует совершенствованию технического уровня АГД, создает благоприятные условия для интеллектуальной ак

- тивности операторов и тем самым улучшает показатели клинической результативности, физиологической безопасности и быстродействия искусственного очищения.

3. Эффективность системной компьютеризации обеспечивают:

- универсализация и интенсификация использования АГД, повышение точности и надежности, уменьшение размеров, массы и энергопотребления, минимизация трудозатрат оператора, автокалибровка, самонастройка контроля, самотестирование исправности;

- документирование параметров, характеризующих нормализующее воздействие гемодиализа и условия его проведения;

- моделирование гемодиализа, прогнозирование эффективности различных нормализующих воздействий и рекомендация оптимального варианта по показателям, определяющим физиологическое состояние пациента и клинические задачи искусственного очищения;

- автоматизированное программирование нормализующего воздействия гемодиализа:

- планирование гемодиализов, их материального обеспечения и технического обслуживания аппаратуры.

4. В полпблочных гемодиализных аппаратах автоматизированное управление предлагается осуществлять взаимосвязанными автономными МПУ перфузионного блока и блока диализата, а интерфейс "аппарат - оператор" должен быть централизованным и совмещенным с перфузионным блоком.

5. В гемодиализных аппаратах в моноблочном исполнении для автоматизированного управления предлагается использовать персональный встраиваемый компьютер в составе специализированной для искусственного очищения клавиатуры, МПУ и графического дисплея.

6. Каждый функциональный модуль в моноблочном гемодиализном аппарате предлагается оснастить автономным МПУ, информационно связанным с МПУ персонального компьютера.

7. Интерфейс "аппарат - оператор" моноблочного гемодиализного аппарата рекомендуется выполнять централизованным и совмещенным с персональным компьютером.

8. При одновременном проведении гемодиализов 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.

ГЛАВА 6

ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ АППАРАТУРЫ ДЛЯ ГЕМОДИАЛИЗА

Результаты теоретических и экспериментальных исследований принципов построения, функциональных параметров, технических характеристик и программного обеспечения АГД послужили основой создания комплекса технических средств для гемодиализной терапии.

При активном участии или под руководством автора были разработаны, внедрены в серийное производство и клиническую практику 9 моделей аппаратов для гемодиализа, 4 модели перфузионных блоков, монитор параметров ультрафильтрации, комплект кровопроводяших магистралей однократного применения для гемодиализа, а также аппаратура для приготовления концентрата диализирующего раствора.

Научное обоснование функциональных и технических параметров и методов их проверки позволило разработать ГОСТ "Аппаратура для внепочеч-ного очищения крови. Общие технические условия" [58].

Технические аспекты клинического применения перфузионной аппаратуры изложены в пособии для врачей "Метод одной гол ьного мембранного плазмафереза с плазмофильтром ПФМ на портативном аппарате БП-05" [21, 22].

Начальным этапом работ автора по исследованию АГД явилось его участие в разработке и внедрении в клиническую практику комплекса для гемодиализа "ДИАЦЕНТР" [59] с централизованным приготовлением диализирующего раствора (рис. 6.1).

Комплекс обслуживал до 8 пациентов одновременно и состоял из генератора диализата с параллельно подсоединенными к нему двумя распределителями, каждый из которых снабжал диализатом до четырех диализаторов Многоразового применения. Генератор диализата комплекса обеспечивал автоматическое приготовление термостабилизированного диализата путем сме

Рисунок 6.1. Комплекс аппаратуры для острого и хронического гемодиализа с автоматическим приготовлением и распределением диализирующего раствора "ДИАЦЕИТР"

Рисунок 6.2. Генератор диализата комплекса "ДИАЦЕНТР" (вид с открытой задней стенкой) шивания холодной и горячей водопроводной воды с концентратом диализата.

Впервые в данном классе аппаратуры для приготовления диализата была применена система мембранного дозирования, позволяющая приготавливать диализирующий раствор с расходом до 4 л/мин (рис. 6.2). Комплекс обеспечивал стабилизацию расхода диализата через каждый диализатор при возможности дискретного регулирования трансмембранного давления.

Для перемещения крови через диализатор в комплексе использовались перфузионные насосы мембранного типа с многоразовой камерой, при этом скорость перфузии регулировалась изменением объема камеры.

Техническая реализация метода мембранного дозирования, апробированная в многоместном комплексе "ДИАЦЕНТР", послужила основой для создания блоков диализата гемодиализных аппаратов индивидуального применения со сливом диализата: АИП—А-01, АИГТ-А-02 и АДС-01. Аппараты позволяли проводить очищение крови методами гемодиализа и изолированной ультрафильтрации. Для этих аппаратов были разработаны системы индивидуального автоматического приготовления диализата производительностью 0,5 л/мин с обратной связью по проводимости (электропроводности). В аппарате АИП-А-01 впервые в нашей стране получила практическую реализацию схема изоволюметрического замещения диализата, что обеспечивало возможность измерения объема ультрафильтрата, удаляемого из больного. Аппарат был снабжен системой измерения проводимости диализата с использованием первичного преобразователя на основе электродов из нержавеющей стали вместо традиционно используемых электродов из драгоценных металлов [38, 73]. Контроль утечки крови осуществлялся ультразвуковыми детекторами [89].

Для перфузии крови был разработан мембранный насос с электропневмоприводом и с одноразовой перфузпонной камерой [94]. Серийный выпуск этого аппарата был организован на Ленинградском производственном объединении "Красногвардеец".

Опыт внедрения аппарата АИП-А-01 в производство и его клиническое

Блок перфушсипый БП-02 енератор диализата ГД-01

Рисунок 6.3. Аппарат "искусственная почка" АИП-А-02 применение выявили необходимость дальнейшего совершенствования схемных и конструкторских решений. Итогом этих работ было создание аппарата "искусственная почка" АИП-А-02 (рис. 6.3).

В состав аппарата входили генератор диализата ГД-01 и перфузионный блок БП-02. Генератор диализата ГД-01 обеспечивал приготовление диали-зирующего раствора заданного состава и температуры с использованием ацетатного или бикарбонатного концентратов. В генераторе осуществлялся контроль утечки крови в диализат, регулирование скорости ультрафильтрации в диапазоне от 0,1 до 1 л/ч и измерение объема ультрафильтрата в диапазоне от 0,2 до 5 л. Перемещение диализирующего раствора через диализатор осуществлялось мембранными насосами. Гигиеническая очистка внутренних полостей гидравлического контура генератора проводилась в автоматическом режиме [95-98].

Перфузия крови обеспечивалась специально разработанным для этого аппарата перфузионным блоком БП-02 (рис. 6.4) с микропроцессорным управлением [25-29, 31, 32, 148]. В дальнейшем блок получил самостоятельное клиническое применение (вне аппарата) для перемещения крови при различных методах искусственного очищения, в частности гемосорбции и ультрафильтрации.

Блок обеспечивал возможность проведения двухигольной или одно-игольной однонасосной перфузии крови с расходами от 10 до 500 мл/мин и с измерением венозного и контролем артериального давлений. Транспортирование крови через массообменник обеспечивалось роликовым насосом с безредукторным приводом на основе бесконтактного моментного двигателя [52, 61]. Контроль воздушных включений в перфузате осуществлялся ультразвуковым детектором.

Для информационного взаимодействия с оператором в блоке был применен линейный однострочный буквенно-цифровой дисплей и клавиатура,, обеспечивающая выбор режима визуализации информации на дисплее, задание значений параметров и возможность диалогового режима.

Рисунок 6.4. Блок перфузионный БП-02

Серийно аппарат АИП-А-02 изготавливался на Киевском производственном объединении "Медаппаратура", а серийное производство перфузион-ного блока БП-02 также было организовано на Опытном производстве ВНИИМП и на Производственном объединении "Автоматика" (г. Омск).

Используя результаты исследований принципов создания перфузион-ной аппаратуры на основе микропроцессорной техники был разработан первый отечественный диализный аппарат с микропроцессорным управлением АДС-01 (рис. 6.5) [24]. Аппарат был выполнен в полиблочном исполнении с децентрализованным управлением и состоял из трех блоков: пер-фузионного блока БП-02 и блока диализата в составе гидроблока и блока управления. Блок управления был снабжен интерфейсом, аналогичным интерфейсу перфузионного бока БП-02, на однострочный буквенно-цифровой дисплей которого выводилась информация о параметрах диализа и ультрафильтрации, а задание режимов функционирования блока диализата и параметров диализа и ультрафильтрации осуществлялось посредством клавиатуры. Гидравлическая схема аппарата также была спроектирована на новой элементной базе. Например, для перемещения диализата были использованы вихревые насосы с магнитной муфтой на основе серийно изготавливаемых гидроагрегатов. Была разработана новая конструкция детектора утечки крови, проточного нагревателя и мембранных дозаторов замещения. Мембранные дозаторы концентрата и ультрафильтрата были выполнены в виде насосов-дозаторов на основе серийно изготавливаемых электромагнитных клапанов.

Однако дальнейшее развитие АГД настоятельно требовало повышения функциональной эффективности ГДА при одновременном повышении их надежности, уменьшения габаритных размеров, массы и энергопотребления. Тривиальный путь замены применяемых аппаратных средств на микропроцессорные, устройства при сохранении в неприкосновенности ранее разработанных алгоритмов получения, обработки и визуализации информации мог дать только частичное достижение поставленных целей. Примером отсутст

Блок перфузионный БП-02

Блок диализата в составе:

- блок управления.

- гидроблок

Рисунок 6.5. Аппарат диализный со сливом д и ал изиру ющего раствора

АДС-01 вия системного подхода при переходе к микропроцессорному управлению мог служить аппарат "искусственная почка" АК-10 фирмы "Gambro" (Швеция), в котором микропроцессорное устройство использовалось только для решения локальных задач обработки информации внутри функциональных блоков аппарата, что не привело к заметному улучшению качества аппарата.

Исследования структуры биотехнической системы гемодиализа и закономерностей информационного обмена между элементами системы, успешное практическое внедрение микропроцессорных устройств в ГДА, предложенные новые алгоритмы функционирования и разработанное программное обеспечение в сочетании с новыми схемными и техническими решениями позволили разработать базовую модель нового поколения гемодиа-лизных аппаратов серии РЕНАРТ [18, 80, 192] - диализный аппарат со сливом диализирующего раствора АДС-02 (коммерческое наименование РЕНАРТ-10: "renus" (лат.) - почка, "arte" (лат.) - искусственный).

Обязательное присутствие в АГД перфузионного блока позволило пересмотреть распространенный принцип децентрализованного управления ГДА. Была предложена концепция создания полиблочного аппарата АДС-02 с централизованным управлением, сосредоточенным в перфузионном блоке аппарата. Конструктивно аппарат АДС-02 (рис. 6.6) был выполнен из двух блоков: универсального перфузионного блока и блока диализата.

В состав универсального перфузионного блока (рис. 6.7) вошли перфу-зионный и специально разработанный инфузионный роликовые насосы, клапан безопасности, информационные преобразователи венозного, артериального и перфузионного давлений, детектор воздушных включений и пульт управления с клавиатурой и трехстрочным буквенно-цифровым дисплеем.

При неизменном конструктивном выполнении универсального перфузионного блока необходимое разнообразие функциональных возможностей достигалось специализированным программным обеспечением.

Рисунок 6,6. Аппарат диализный со сливом диализирующего раствора

АДС-02 (РЕНАРТ- 10)

Рисунок 6.7. Универсальный перфузионный блок

Рисунок 6.8. Блок перфузионный БП

Универсальность конструктивного выполнения и широкие функциональные возможности, позволяющие, наприме|р, осуществлять измерение и контроль времени очищения и объема проперфузированной крови, самонастройка контроля давлений и регулирование свертываемости крови, удобство управления процессом очищения крови за счет пространственного разделения пульта управления и элементов перфузионного контура, позволили разработать на его основе перфузионные блоки БП-03 (рис. 6.8) и БП-05 [18, 30, .33, 192].

Отличительной особенностью блока диализата этой серии аппаратов является отсутствие в гидравлическом контуре дозировочных резервуаров, обеспечивающих изоволюметрическое замещение диализата. В аппарате реализована прямоточная система приготовления и перемещения диализиру-ющего раствора через диализатор: в поток термостабилизированной и деаэрированной воды инъецируется с программно заданным расходом концентрат. Приготовленный таким образом диализат после контроля параметров по составу и температуре перемещается через диализатор и сливается в канализацию. Регулирование концентрации компонентов в приготавливаемом диализате осуществляется по обратной связи по проводимости. Существенным недостатком этой схемы является отсутствие возможности (без применения дополнительных технических средств) измерения объема ультрафильтрата, удаляемого из больного. Задание скорости ультрафильтрации в аппарате АДС-02 осуществляется косвенным методом посредством задания значения трансмембранного давления в зависимости от типа применяемого диализатора. Для регулирования трансмембранного давления в блоке диализата аппарата используется двухнасосная схема регулирования на основе вихревых насосов с магнитной муфтой и приводом от бесконтактных момент-ных двигателей постоянного тока [57].

Повышение функциональной качественности аппарата АДС-02 было достигнуто введением в его состав (рис. 6.9) монитора параметров ультра

Рисунок 6.9. Диализный аппарат АДС-02 с монитором параметров ультрафильтрации МПУФ-01 (РЕНАРТ- ЮУФ)

Рисунок 6.10. Монитор параметров ультрафильтрации при гемодиализе МПУФ-01 фильтрации МПУФ-01 (рис. 6.10), обеспечивающего измерение скорости ультрафильтрации и объема жидкости, удаленной из больного [55]. ( I

Конструктивно монитор МПУФ-01 выполнен в виде отдельного блока со своим интерфейсом и может использоваться с любым гемодиализным аппаратом, не обеспечивающим измерение параметров ультрафильтрации, например, с аппаратом "искусственная почка" АК-10 фирмы "СатЬго" (Швеция).

Аппарат АДС-02 послужил основой для создания не имеющего аналогов в мировой практике диализного аппарата АДР-01 (РЕНАРТ-10 РГ, рис. 6Л1) с электрохимической регенерацией диализирующего раствора, в котором используется всего 5 л диализата для проведения традиционного гемодиализа £74, 75, 174]. Реализованные в этом аппарате технические решения создали предпосылки для повышения физиологичности гемодиализа за счет существенного уменьшения взаимодействующего с организмом пациента объема инородной искусственной среды — диализирующего раствора.

На базе диализного аппарата АДС-02 также был создан экспериментальный образец аппарата "Вспомогательная искусственная печень с биодиализатом В.Е. Рябинина" [66, 67, 177, 194].

Стремление сочетать клиническую эффективность диализной аппаратуры с ее универсальностью, быстродействием, управляемостью, воспроизводимостью нормализующего воздействия, безопасностью, удобством клинического применения вызывает непрерывно происходящий процесс усложнения конструктивного выполнения диализной аппаратуры. Примером сочетания уже ставших традиционными для аппаратов серии РЕНАРТ конструкторских решений с вновь разработанными алгоритмами и программным продуктом, обеспечивающими техническую реализацию новых методик гемодиализа, стал аппарат АГд-03 (РЕНАРТ-03, рис. 6.12) [53, 54, 56, 60].

Концепция построения аппарата обеспечивает проведение традиционного ацетатного или бикарбонатного гемодиализа в сочетании с возможностью профилирования во времени скорости ультрафильтрации и проводимо

Рисунок 6.11, Аппарат диализный с регенерацией диализируюшего раствора

АДР-01 (РЕНАРТ- 10РГ)

Рисунок 6.12. Аппарат для программируемого ацетатного и бикарбонатного гемодиализа АГд-03 (РЕПАРТ - 03) (Коммерческое наименование аппарата РННАРТ-1000) сти диализата. Задание профилей осуществляется с пульта управления универсального перфузионного блока, а для их отображения в графическом виде применен дисплей переносного компьютера. Использование в составе аппарата компьютера дает оператору возможность подключения аппарата к локальной компьютерной сети и создания индивидуальной электронной карты (дискеты) пациента.

Дальнейшее развитие перфузионной аппаратуры стимулировалось необходимостью технического обеспечения получивших клиническое признание ультрафильтрационных методов искусственного очищения: гемофильт-рацией и мембранным фильтрационным плазмаферезом [21]. Для практической реализации этих методов была разработана перфузионная система СП-01 (рис. 6.13), в состав которой входят перфузионный блок БП-05 и три (при максимальной комплектации) автономных роликовых насоса Н-01, один из которых может использоваться для одноигольной перфузии с двумя насосами, второй - для создания разрежения в мембранном массообменнике при ультрафильтрации, третий — для инфузии замещающего раствора. Предусмотренный в перфузионном блоке БП-05 клапан безопасности пережимает магистраль венозного возврата при аварийных ситуациях и при одноигольной перфузии. На базе перфузионной системы СП-01 был разработан экспериментальный образец аппарата для магнитогемосорбции, обеспечивающий проведение искусственного очищения крови с использованием жидкого магнитоуправляемого сорбента [71].

Универсальность конструкции перфузионных блоков БП-03 и БП-05, высокий технический уровень и надежность эксплуатационных характеристик позволили использовать их совместно с блоком диализата ОРМ 10-1 фирмы "ОатЬго" (Швеция) в российско-шведском [7] гемодализном аппарате со сливом диализата (рис. 6.14).

Серийное производство перфузионной и гемоди.ализной аппаратуры серии РЕНАРТ осуществляется Электромеханическим заводом "Авангард" (ныне РФЯЦ-ВНИИЭФ).

Насос 11-01

Блок БП-05

Рисунок 6.13. Система перфузионная СП-01 в составе:

- перфузионный блок БП-05, -насос 11—01,

- тележка

Рисунок 6.14. Российско-шведский гемодиализный аппарат в составе: перфузионный блок - блок 1эП-03 (Россия), диализный блок — блок диализата ОРМ-01 фирмы "вагпЬго" (Швеция) аввво вез %овввв во

Принципы технического и программного обеспечения, опробованные при разработке стационарной АГД серии РЕНАРТ были успешно применены и при создании в ОКБ "Авиаавтоматика" (г. Курск) мобильного аппарата "искусственная почка" АИП (рис. 6.15) для экстремальной медицинской помощи, который предназначен как для оснащения подразделений медицины катастроф, так и для стационарных условий. Конструктивное решение аппарата, состоящего из двух блоков - перфузионного и диализного с централизованным управлением, сосредоточенным в перфузионном блоке, обеспечивает компактность при транспортировании и оперативное развертывание на месте. В гидравлической схеме аппарата реализован метод изоволюметриче-ского замещения на современной элементной базе [23]. Функциональные параметры аппарата позволяют реализовывать гемосорбцию, ацетатный гемодиализ, изолированную ультрафильтрацию, а также гемофильтрацию и гемо-диафильтрацию, для осуществления которых в состав аппарата введен второй роликовый насос. Для инфузии гепарина в аппарате используется инфу-зионный шприцевой насос.

Для автоматизации в гемодиализных отделениях клиник и больниц процесса приготовления концентрата диализирующего раствора были разработаны аппараты для приготовления концентрата АПК-01 с резервуаром объемом 150 л из нержавеющей стали и АПК-02 (рис. 6.16) с пластмассовым резервуаром вместимостью 300 л и 500 л. В аппаратах обеспечиваются механизированное растворение реактивов, перемешивание и фильтрование концентрата [62].

Одновременно с разработкой перфузионной и гемодиализной аппаратуры решалась задача по ее оснащению кровопроводящими изделиями одноразового применения. Результатом этой работы явилась организация производства на ОАО "Владимирский химический завод" комплекта кровопрово-дящих магистралей однократного применения .для гемодиализа КМКгд-01 (рис. 6.17) на основе отечественного сырья и по российской технологии [69, 70, 116].

Рису но к 6.1 5. Аппарат "искусственная почка" для экстремальной медицинской помощи АИП

Рисунок 6.16. Аппарат для приготовления концентрата дпа:п пирующего раствора АПК—02

Рисунок 6.17. Комплект кровопроводящих магистралей однократного применения для гемодиализа КМКгд — 01

Медико-технические требования к изделиям однократного применения для гемодиализа и гемофильтрации обобщены в ГОСТ Р ИСО 8637-99 "Ге-модиализаторы, гемофильтры и гемоконцентраторы. Технические требования и методы испытаний" и ГОСТ Р ИСО 8638-99 "Комплект кровопрово-дящих магистралей для гемодиализаторов, гемофильтров и гемоконцентра-торов. Технические требования и методы испытаний", в разработке которых автор принимал участие.

Для успешного внедрения в серийное производство созданных технических средств искусственного очищения крови была разработана нормативная технологическая документация: инструкции по настройке составных частей АГД и аппаратуры в целом, программы и методики испытаний.

Соответствие разработанной аппаратуры современным требованиям подтверждено результатами проведенных технических приемочных и медицинских испытаний, а также Государственными приемочными испытаниями встроенных средств измерений.

Разработанный комплекс аппаратуры искусственного очищения крови успешно применяется в реаниматологии, нефрологии, кардиологии, пульмонологии.

Разработка АГД потребовала решения и ряда организационных проблем, связанных с координацией исследований, разработок и производства, маркетинга, клинического применения и технического обслуживания [8, 65].

Главная практическая ценность проделанной работы заключается в создании отечественных технических средств для гемодиализа, обеспечивающих сохранение жизни тысячам больных, для которых сегодня АГД является единственным "источником" жизни. Учитывая, что в этом виде медицинской помощи нуждаются прежде всего люди трудоспособного возраста, решение данной проблемы имеет большое социальное значение.

ЗАКЛЮЧ ЕН И Е

Представленная диссертация обобщает многолетнюю деятельность автора по исследованию принципов построения и технической реализации аппаратуры для гемодиализа.

В заключение сформулируем основные научные и практические положения, представленные в диссертационной работе.

1. На основе модели структуры биотехнической системы искусственного очищения с использованием искусственных органов, разработанной д.т.н. А.И. Хайтлиным, предложены модель структуры биотехнической системы гемодиализа с использованием экстракорпоральных искусственных органов и математическое описание целевых функций БТС гемодиализа.

2. Гемодиализный аппарат определен как совокупность взаимосвязанных экстракорпоральных искусственных органов, входящих в состав биотехнической системы гемодиализа, и предназначенных для временной или постоянной активной замены выделительной функции естественной почки посредством целенаправленного воздействия в диализаторе на кровь управляющей среды - диализирующего раствора.

3. Разработана классификация гемодиализных аппаратов по методу подсоединения перфузионной системы аппарата к пациенту, режиму перемещения диализирующего раствора диализной системой аппарата, режиму использования отработанного диализирующего раствора, степени автоматизации, централизации управления и по конструктивному исполнению.

4. Предложена классификация современных перфузионных и диализных систем гемодиализных аппаратов и разработаны модели структур:

- перфузионных систем для двухигольной и одно- и двухнасосной од-ноигольной перфузии с использованием насосов роликового и мембранного типа; - гидроблоков диализных систем с рециркуляцией диализата, с рециркуляцией и регенерацией диализата, со сливом диализата без измерения и с измерением параметров ультрафильтрации, со сливом диализата без замешения и с замещением ультрафильтрата.

5. Определены зависимости ударного объема и расхода, создаваемого двухроликовым перфузионным насосом, от конструктивных параметров роликового роторного привода и параметров эксплуатации.

6. Проведено математическое моделирование расхода диализата и ва-куумметрического давления в диализаторе, обеспечиваемых распределителями с непрерывным перемещением диализата.

7. Разработаны основы термической регенерации отработанного диализата и показана возможность создания малогабаритного термического регенератора.

8. Предложен и реализован метод электрохимической регенерации диа-лизирующего раствора с последующей сорбционной доочисткой, основанный на использовании монополярного секционного электролизера, для которого разработаны методика расчета основных технических характеристик, конструкция и режимы функционирования.

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

- длительную, физиологически безопасную регулируемую двухиголь-ную перфузию крови с использованием насосов роликового типа;

- приготовление диализирующего раствора с использованием генераторов диализата с дискретным и непрерывным функционированием;

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

- электрохимическую регенерацию отработанного диализата.

10. Обобщены результаты системной компьютеризации гемодиализной аппаратуры, которая предусматривает:

- использование универсальных методик управления автоматизированной гемодиализной аппаратурой;

- интенсификацию сбора, обработки и использования информации, что способствует совершенствованию технического уровня аппаратуры для гемодиализа и тем самым улучшает показатели клинической результативности, физиологической безопасности и быстродействия гемодиализа;

- моделирование гемодиализа, прогнозирование эффективности различных нормализующих воздействий и рекомендаций оптимального варианта по показателям, определяющим физиологическое состояние пациента и клинические задачи искусственного очищения;

- автоматизированное программирование нормализующего воздействия гемодиализа;

11. На основании результатов теоретических и экспериментальных исследований, полученных при выполнении диссертационной работы:

- разработаны медико-технические требования, нормативно-техническая документация, алгоритмы функционирования, методы, испытаний и технического обслуживания автоматизированной гемодиализной аппаратуры и одноразовых кровопроводящих элементов для гемодиализа;

- созданы образцы автоматизированных гемодиалйзных аппаратов, в том числе с микропроцессорным .управлением: комплекс "ДИАЦЕНТР" для одновременного гемодиализа у 8 пациентов, индивидуальные гемодиализные аппараты АИП-А-01, АИП-А-02 и АДС-01, АДС-02, АДР-01 и АГд-03' с универсальным перфузионным блоком, АИП для экстремальной медицины, перфузионные блоки БП-02, БП—03 и БП-05, перфузионная система СП-01, монитор параметров ультрафильтрации при гемодиализе МПУФ-01;

- проведены работы по организации производства комплекта одноразовых кровопроводящих магистралей для гемодиализа КМКгд-01.

Результаты диссертационной работы использованы при внедрении в серийное производство и при клиническом применении разработанной гемодиализной аппаратуры и одноразовых кровопроводящих магистралей. Объем .производства разработанной аппаратуры составил: около 500 гемодиализных аппаратов, 2000 перфузионных блоков и более 50 тыс. комплектов кровопроводящих одноразовых магистралей.

1. Антропов Jl.И. Теоретическая электрохимия. - М., 1984.

2. Ахутин В.М., Новосельцев В.Н. Инженерно-физиологические методы в биотехнических системах //Инженерная физиология и моделирование систем организма/ Под ред. В.Н. Новосельцева. Новосибирск, 1987. - С. 7-17.

3. Байбаков О.В., Зеегофер О.И. Гидравлика и насосы. М., 1957.

4. Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б., Байбаков О.В., Кирилловский Ю.Л. Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы. М., 1970.

5. 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.

6. Бикбов Б.Т., Томилина H.A. 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. Биотехнические системы. Теория и проектирование /Под ред. В.М. Ахутина.-Л., 1981.

8. Большая медицинская энциклопедия. М., 1977. - Изд. 3. - Т. 6. - С. 309-312.

9. Большая медицинская энциклопедия. М., 1978. - Изд. 3. - Т. 9. - С. 435,436.

10. Большая медицинская энциклопедия. М., 1983. - Изд. 3. - Т. 20. -С. 428-476.

11. Васильев Ю.Б., Гринберг В.А., Сергиенко В.И. и ^.//Электрохимия. -1988.-Т. 24.-С. 295-299.

12. Васильев Ю.Б., Эвентов В.Л., Громыко В.А., Гайдадымов В.Б.// Итоги науки и техники. Серия "Электрохимия". 1990. — Т. 31. — С. 55-99.

13. Викторов В.А., Гринвальд 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.

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

15. Воинов В.А. Эфферентная терапия. Мембранный плазмаферез. — СПб., 1997.

16. Войцеховская Е.Х., Гончаров С.Е., Гринвальд В.М., Киселев Б.Л., Максимов Е.П. Аппарат "искусственная почка". // Патент на изобретение №2180859, А 61 М 1/14, RU, Бюл.№9, 27.09.2002.

17. Войцеховская Е.Х., Гринвальд В.М., Прохоренко А.Н., Хайтлин А.И. Микропроцессорное управление аппаратурой экстракорпорального внепо-чечного очищения крови //Медицинская техника. 1989. — № 3. - С. 18-24.

18. Войцеховская Е.Х., Есикова Е.М., Жариков Ю.С., Киселев Б.Л., Прохоренко А.Н., Хайтлин А.И. Микропроцессорное управление перфузией при экстракорпоральном очищении физиологических жидкостей //Медицинская техника.- 1989. -№ 2. -С. 15-18.

19. Войцеховская Е.Х., Есикова Е.М., Киселев Б.Л., Прохоренко А.Н., Хайтлин А.И. Перфузионная аппаратура для экстракорпорального очищения крови //Медицинская техника. 1990. - № 4. - С. 13-15.

20. Войцеховская Е.Х., Киселев Б.Л., Прохоренко А.Н., Хайтлин А.И., Чупров П.В. Блок перфузионный БП-02 // Медицинская техника;-1990. -№ 4. С. 45-46.

21. Войцеховская Е.Х., Киселев Б.Л., Хайтлин А.И., Носков С.Г., Тре-тельницкий В.Н. Блок перфузионный БП-03 // Медицинская техника. 1992. - № 4. - С. 34-35.

22. Волчегорский H.A., Налимов А.Г., Яровинский Б.Г., Лифишц P.M. II Вопросы медицинской химии. 1989. - Вып. 1.-С. 127-131.

23. Выгодский М.Я. Справочник по элементарной математике. М. — Наука, 1968.

24. Гайдадымов В.Б., Громыко В.А., Васильев Ю.Б. и др. II Тезисы докладов 24-го Международного астронавтического конгресса. — Баку. -1973. — С. 74-75.

25. Гринберг В.А., Васильев Ю.Б., Тусеева E.K. II Электрохимия. -1989. -Т. 25. С. 776-780.

26. Гринвалъд В.М. О контроле состава диализирующего раствора в аппарате "искусственная почка" //Современные проблемы гемодиализа и гемо-сорбции в трансплантологии. Тезисы докладов Республиканской конференции. Ташкент, 1982.-С. 89-91.

27. Гринвальд В.М. О регенерации диализирующего раствора в диализных аппаратах // Там же. С. 42.

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

29. 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. Косты-лева. М., 1993.-С. 106-107.

30. Гринвальд В.М. Об исследовании эффективности компьютеризации гемодиализной аппаратуры //Тезисы докладов Международной конференции по биомедицинскому приборостроению "БИОМЕДПРИБОР-96". М., 1996. -С. 118-120.

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

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

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

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

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

36. Гринвальд В.М., Киселев ЕЛ. Максимов Е.П. Войкеховская Е.Х., Фомичева H.H., Носков С.Г., Стрелков С.И., Туряев A.J., Ражее И.И. Аппарат "искусственная почка". Патент на изобретение № 2141346 А 61 М 1/14, RU. Бюл. № 32, 20.11.99.

37. Гринвальд В.М., Киселев Б.Л., Максимов Е.П., Наумов В.Г., Родин В.В., Шишкин С.В., Леконцев И.А., Масалова И.Ю. Монитор параметров ультрафильтрации МПУФ-01. Патент на промышленный образец № 46612 от 16.12.99, RU.

38. Гринвальд В.М., Киселев Б.Л., Максимов Е.П. Наумов В.Г, Лещинский Г.М., Родин В.В., Филиппов Н.М., Шуков О.В., Каледин С.В. Аппарат "искусственная почка". Патент на изобретение № 2149027, А 61 М 1/14, RU, Бюл. № 14, 20.05.2000.

39. Гринвальд 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., 198S. - 46 с.

40. 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. - 230 с.

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

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

43. Гринвальд В.М., Максимов Е.П., Рябинин В.Е. Новые возможности гемодиалп'зной аппаратуры //Тезисы докладов Международной конференции rio биомедицинскому приборостроению "БИОМЕДГ1РИБОР-98". М., 1998. -С. 183-184.

44. 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.

45. Гринвальд В.М., Наумов В.Г. Требования к жесткости насосного сегмента инфузионной магистрали//Медицинская физика. М., 2001, №11. -С. 80-81.

46. Гринвальд В.М., Тароншивили Э.Ю., Хайшлин А.И. О системной компьютеризации диализной аппаратуры //Медицинская техника. — 1992. — №4.- С. 9-13.

47. Гринвальд В.М., Федотов H.A. Устройство контроля проводимости диализирующего раствора в аппарате "искусственная почка'7/Новости медицинской техники. Научные труды ВНИИМП. М., 1980. - Вып. 4. - С. 27-28.

48. Гринвальд 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.

49. Громыко В.А., Андреев В.Н., Гайдадымов В.Б., Васильев Ю.Б. // Электрохимия.- 1979.-Т. 15.-С. 1218-1222.

50. Ермоленко В.М. Хронический гемодиализ. М., 1982.

51. 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.

52. Зотов А. Т. Мочевина // М., Государственное научно-техническое издательство химической литературы. - 1963.

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

54. Карузина И.И., Арчаков А.И. В кн.: Современные методы в биохимии. М., 1977.-С. 57-60.

55. Киселев Б.Л. Перфузионные системы искусственной почки //Новости медицинской техники. Научные труды ВНИИМП. М., 1980. - Вып. 4. -С. 23-25.

56. Киселев Б.Л. Одноигольная экстракорпоральная перфузия. //Тезисы докладов Международной конференции по биомедицинскому приборостроению "БИОМЕДПРИБОР-96". М., -1996. - С. 110.

57. Киселев Б.Л. Управление экстракорпоральной перфузией при внепо-чечном очищении крови. // Труды Международной конференции по биомедицинскому приборостроению "БИОМЕДПРИБОР-2000", М., -2000. -Т. 2. -С. 107-110.

58. Киселев Б.Л., Косое В.О., Рыжиков Е.Д. Бесконтактный моментный привод с цифровым управлением. //Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического семинара по электромеханотронике. -Д., 1989. С. 176-177.

59. Киселев Б.Л., Старовойтова Л.Н. Ультразвуковые сигнализаторы в аппарате "искусственная почка". //Современные проблемы гемодиализа и ге-мосорбции в трансплантологии. Тезисы докладов Республиканской конференции. Ташкент, 1982. - С. 91-92.

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

61. Киселев Б.Л., Хайтлин А.И. II Одноигольная перфузионная система.1. A.с. 1261671.

62. Киселев Б.Л. Хайтлин А.И., Саликов Л.М., Рыжиков Е.Д., Косое

63. B.О. Электромеханотронные преобразователи для экстракорпоральной перфузии //Совершенствование электрических машин и преобразователей на базе применения микропроцессорной и электронной техники. Материалы семинара ЛДНТП. Л., 1990.- С. 9-12.

64. Киселев Б.Л., Хайтлин A.M., Саликов Л.М., Рыжиков Е.Д., Косое В.О. Безредукторный привод перфузионного насоса //Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического семинара по электромеханотронике. -Л., 1989.- С. 174-175.

65. Козлов Ю.Г., Гринвальд A.A., Киселев Б.Л., Лисицина Г.К, Хайтлин А.И. // Система управления перфузионным диафрагменным насосом. A.c. № 736980.

66. Козлов Ю.Г., Гринвальд В.М., Лисицина Г.К. Хайтлин A.M. Накопитель диализирующего раствора для аппарата "искусственная почка". A.c. №540642, А 61 М 1/03, Бюл. № 48 от 30.12.76.

67. Козлов Ю.Г., Гринвальд В.М., Киселев Б.Л., Лисицина Г.К, Хайтлин A.M. Устройство для гемофильтрации. A.c. № 1001945, А 61 М 1/03, Бюл. №9 от 07.03.83.

68. Козлов Ю.Г., Гринвальд В.М., Лисицина Г.К, Хайтлин A.M. Аппарат "искусственная почка". A.c. № 1017341, А 61 М 1/03, Бюл. № 18 от 15.05.83.

69. Козлов Ю.Г., Гринвальд В.М., Лисицина Г.К, Максимов Е.П., Хайтлин A.M. Устройство для приготовления диализирующего раствора. A.c. № 1028337, А 61 М 1/03, Бюл. № 26 от 15.07.83.

70. Козлов Ю.Г., Киселев Б.Л., Лисицина Г.К. Старовойтова Л.Н., Хайтлин A.M. Устройство контроля утечки крови в диализирующий раствор для аппарата "искусственная почка". A.c. № 810244.

71. Козлов Ю.Г., Лисицина Г.К, Бегичев H.H., Хайтлин A.M. Кровопро-водящие элементы однократного применения для сорбционно-диализной-детоксикации //Сорбционные методы детоксикации в клинике. Тезисы докладов 1 Белорусской конференции. Минск, 1983.-С. 9-10.

72. Козлов Ю Г., Хайтлин А.И. Аппарат "искусственная почка" //Диагностическая и терапевтическая техника /Под ред. B.C. Маята. — М., "Медицина", 1969.- С. 419-421.

73. Копырин М.А. Гидравлика и гидравлические машины. — М., 1961.

74. Корн Г., Корн 71 Справочник по математике для научных работников и инженеров /Под общей ред. И.Г. Арамановича. — М. — Наука, 1978.

75. Коровин Н.В., Нефедкин С.И., Ян чу к Б.Н., Бескоровайный С.Ф., Хайтлин А.И., Гринвальд В.М., Эвентов B.JI., Мансуров Г.Н. Способ очистки диализирующего раствора в аппаратах "искусственная почка". A.c. № 1718403, AI Л 01 N1/00, СССР.-3 е.: ил.

76. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М., 1952.

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

78. 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.

79. 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-технической конференции М., 1977.- С. 177-178.

80. Лобачев П.В. Насосы и насосные станции. М., 1990.

81. Лопаткин H.A., Лопухин Ю.М. Эфферентные методы в медицине. -М., Медицина, 1989.

82. Лопухин Ю.М., Молоденков М.Н. Гемосорбция. М., Медицина,

83. 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.

84. Нефедов В.П., Хайтлин А.И. Гомеостаз и биоартоника. //Институт биофизики Сиб. отд. АН СССР. Красноярск, 1990. - С. 55.

85. Новосельцев В.Н. Организм в мире техники. Кибернетический аспект.-М., 1989.

86. Ньюмен Дж. Электрохимические системы. — М., 1997.

87. Панченков Г.М., Лебедев В.П. Химическая кинетика и катализ. -М., Издательство "Химия". - 1974.

88. Полимеры медицинского назначения / Под ред. Сэноо Манабу. -М., 1981.

89. Ротинян АЛ., Тихонов К.И., Шоиаша И.А. Теоретическая электрохимия.-Л., 1981.

90. Рябов А. В., Лузеиина Г.Н., Кабанов О.В., Машков O.A., Прядко Э.П. Динамика сорбции активированными углями некоторых органических метаболитов из крови. // Труды 2-го МОЛГМИ им. Н. И. Пирогова. Серия "Хирургия".- М., 1974 Т. 31. - вып. 5. - С. 76-85.

91. Салыков Л.М. Рыжиков Е.Д., Осинцев В.А., Косое В.О., Хайтлин А.И., Киселев Б.Л., Агаджанов В.А. //Инфузионный насос. A.c. № 1817331.

92. Сорбенты и их клиническое применение / Под ред. Кармело Джи-ордано. Киев, 1989.

93. Справочник по электрохимии / Под ред. A.M. Сухотина. Л., 1981.

94. Старовойтова Л.Н. Методы распределения диализирующего раствора //Новости медицинской техники. Научные труды ВНИИМП. М., 1980.- Вып. 4.- С. 15-17.

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

96. Степкин A.B., Хайтлин А.И., Чернышев А.К. Об аппаратурном обеспечении экстракорпорального транспортирования физиологических жидкостей//Медицинская техника. 1992.- № 1,- С. 8-13.

97. Теплое A.B. Основы гидравлики. М., 1971.

98. Тимофеев H.H., Колотыркии Я.М. Дмитриев В.А., Яковлева A.A., Уфимцева Т.В. и др.Н Способ изготовления титано-платинового электрода. A.c. № 1483982 С25 В 11/00, СССР. 2 е.: ил.

99. Хайтлин А.И. Исследование эффективности систем управления аппаратурой для гемодиализа: Автореф. дис. канд. техн. наук. — М., 1971.

100. Хайтлин A.M. Об оптимальном быстродействии системы гемодиализа //Медицинская техника. 1972. - Ла 4. - С. 15-18.

101. Хайтлин A.M. Техническое оснащение методов внепочечного очищения крови //Новости медицинской техники. Научные труды ВНИИМП /Под ред. Ю.Г. Козлова и А.И. Хайтлина. М., 1980. - Вып. 4. - С. 7-10.

102. Хайтлин A.M. О закономерностях детоксикационной аппаратуры //Научные труды ВНИИИМТ. М., 1989. Вып. II. - С. 22- 27.

103. Хайтлин A.M. Закономерности технического оснащения искусственного жизнеобеспечения // Медицинская техника. 1990. -№ 4,— С. 5-8.

104. Хайтлин А.И. Общие закономерности технического оснащения искусственного жизнеобеспечения //Аппаратура искусственного жизнеобеспечения медицинского назначения. Материалы семинара МДНТП /Под ред. А.И. Хайтлина и Ю.П. Золкина. М., 1990. - С. 6-13.

105. Хайтлин А.И. Бноартоника наука о техническом оснащении искусственного жизнеобеспечения //Новые возможности современного медицинского приборостроения. Тез. докл. Республиканской научно-технической конф. - пос. Ворзель Киевской обл., 1991.-С. 31.

106. Хайтлин А.И. Искусственное жизнеобеспечение: обобщенная модель и классификация аппаратуры //Гомеостаз на различных уровнях организации систем / Под ред. В.Н. Новосельцева. Новосибирск, - Наука. Сиб. отд., 1991.- С. 188-196.

107. Хайтлии А.И. Аппаратура искусственного очищения физиологических жидкостей: современное состояние и тенденции развития //Медицинская техника. 1992. -№ 2. С. 24-30.

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

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

110. Хайтлин. А.И., Прохоренко А.Н., Киселев Б.Л. Разработка нового перфузионного блока БП-02 //Управление качеством продукции медицинского приборостроения. Научные труды ВНИИМП. М., 1989. С. 76-82.

111. Хайтлин А.И, Шипулин A.M., Френк A.A. Современное состояние технического оснащения внепочечного очищения крови. Обзорная информация //ЦБНТИмедпром. М., 1983. -Вып. 10.

112. Цыоин Л.А., Шанаев И.Ф. Гидравлика и насосы. М., 1976.

113. Эвентов В.Л. Методы и средства регенерации диализирующего раствора в аппаратах "искусственная почка": Автореф. дис. . канд. техн. наук. — М., 1989.

114. Эвентов В.Л., Андрианова МАО., Гринвалм) В.М. Мониторинг содержания мочевины в диализируюшем растворе // Тезисы докладов Международной конференции по биомедицинскому приборостроению "БИОМЕД-Г1РИБОР-98". М. 1998.-С. 188-189.

115. Эвентов В.Л., Андрианова М.Ю., Кунаева Е.А. // Медицинская техника.-2001.- №2.-С. 44-49.

116. Эфферентная терапия. / Под ред. A.JI. Костюченко. С.П., 2000.

117. Яковлева А.А. Электрохимический синтез в аспекте современной электрохимической инженерии // Сб. Инженерно-химическая наука для передовых технологий. -М., НИФХИ им. Л.Я. Карпова, 1999.

118. Andrade J. D., Kunitomo К., Van Wagenen R., Kostigir Gough D.,.Kolff W.G. Trans. Amer. Soc. Artif. and Organs., 17, 1971, p. 222.

119. Btaney T. L., Lindan O., Sparks R. E. Trans. Amer. Soc. Artif. and Organs, 12, 1966, p. 7.

120. Bultitude F.W., Gower R.P. Sortion based hemodialysis system. In "Renal dialysis" ed. by D. Whelpton. - 1974. - P. 74-84.

121. Chang T.M.S. Gonda A., Dirks J. H. Maltve У. Trans. Amer. Soc. Artif. and Organs., 17, 1971, p. 246.

122. Chang T.M.S., Loa S.K. Physiologist, 13. 1970, p. 70.

123. Chang T.M.S., LoaS. K. Physiologist, 17, 1970, p. 70.

124. Dedrick R. L., Vuntoch R., Ganbos E.A., Moore R. Trans. Amer. Soc. Artif. and Organs., 13, 1967, p. 190.

125. FeJs M. U Med. Biol. Eng. Compnt. 1978. - Vol. 16. - P. 24-31.

126. Fels M. i! Med. Biol. Eng. Comput. 19S2. - Vol. 20. - P. 257- 261.

127. Ferdon A., Greenbaum M.A., Mocantz L.B., Mc Arthur M. J., Maxwell M.N. Trans. Amer. Soc. Artif. and Organs., 15, 1967, p. 347.

128. Gardner D.L., Falb K.D., Kim B.S. Proc. NJAMD Artif. Kidney Con-ractics, 4, 1971, p. 123.

129. Goodridge F., Skott K. Electrochemical Process Engineering. Plenum Press. N.J, 1995.

130. Grinvald V.M. Governing of artificial organs in Biotechnical Systems of artificial purification //Medical & Biological Engineering & Computing. 1997. — vol 35. - supplement Part 1. - p. 593.

131. Grinval'd V.M. The Function of Hemodialysis Equipment in Bioengi-neered Systems for Artificial Clearance of Blood // Biomedical Engineering. — 1999, vol. 33, № 2, - p. 61 - 66.

132. Grinval'd V.M. Analysis of Structure of Hemodialysis Apparatuses // Biomedical Engineering. 2001, vol. 35, №4, p. 197-204.

133. Grinval'd V.M. and Kaminski Yu.D. Laser Dopplerographic Interfero-metric Measurements of Ultrafiltrate Flow Rate //Biomedical Engineering. 1994. - vol. 28. -№ 5. - p. 246-248.

134. Jans H., Kaern J., Nielsen B., Pleidrup E. Clinical experience with the Redi dialysis system // Scand. J. Urol. Nephrol. 1976. - Vol. 30. - Suppl. - P. 32-38.

135. Keller R. W., Yao S. J., Brown J. M., Wolfson S. K., Zeller M. V. II Bio-electrochemistry and Bioenergetics. 1980. - Vol. 7. — P. 469- 477.

136. Keynes W.M. Hemodialysis in the treatment of liver failure. // Lancet. — . 1968. -Vol. 2. -P. 1236-1238.

137. Lewin A.J., Greenbaum М.Л., Gordon A. Marvell М.И. II Current status of the clinical application of the Redy dialysate delivery system. Proc. Dial. Transplant. Forum. 1972. - Vol. 2. - P. 52-55.

138. Meijer J.H:, Reulen J.P.H., Schneider H., Oe P.L. and Koolen M.I. Analysis of recirculation in single needle haemodialysis. ' Medical and Biological Engineering and Computing. 1979. - Vol. 17. - P. 5.

139. MuirheardE.E., Reid A.F. II J. Lab. Clin. Med. 1948. - Vol. 33. -№ 7.-P. 841.

140. Pedersen Т., Christiansen E. On acid-base problems in Redy dialysis // Scand. J. Urol. Nephrol. -1976. Vol. 30. - Suppl. - P. 28-31.

141. Petrella E., Orlantini C.C., Bigi L. Regeneration of dialysis fluid. //Proc. EDTA.-1974.-Vol. 11.-P. 173-180.

142. Petrella E., Orlantini C.C., Bigi L. Regeneration of dialysis fluid.// Second Annual Meeting European Soc. for artif. kidn. Berlin, November, 1975.

143. Petrella E., Orlantini C.C., Bigi L. Regeneration of dialysis fluid.// Symposium on the questione of hemodialysie and artif. blood circul. Moscow, April, 1977. ' ' . ""185 .Pickett D.J. Electrohemical Reactor Design, Elsevier.-N.Y., 1979.,

144. Piron M., Becaus I., Lameire N., Bleyn J. and Ringoir S. //An in vitro study of recirculation in single needle dialysis with the double head pump. In Technical Aspects of Renal Dialysis, edited by Т.Н. Frost. Pitman Medical, London.- 1978.

145. Prentice G. Eiectrochemical Engineering Principles, Prentice. Hall, -N.Y.,1991.

146. Schuemann В., Borghardt J. Richer G„ Luft G., Quellhorst H. U ASAIO Abstracts. 1979. -Vol. 8. - P. 56.

147. Sporks R. E., Blaney T. L., Lindan O. Chem. Eng, Progr. Simpos. Series, 62, N66, 1966, p. 1.

148. Tuwiner S. В. // RAI Research Corp. NASA 4373, Report 364. -1966.-P. 73-77.

149. Twiss E.E., Paulssen MP. Dialysis-system incorporating the use of activated charcoal. // Proc. EDTA. -1966. Vol. 3. - P. 262-264.

150. Viktorov V.A., Khaitlin A.I. and Grinval'd V.M. Control and Diagnosis in Bioengineering Systems for Artificial Clearance //Biomedical Engineering. -1994. vol. 28. - № 6. - p. 299-304.

151. V. Ryabinin, S. Grobovoi, V. Victorov, V. Grinval'd, E. Maximov. Extracorporeal Liver Support System // The International Journal of Artificial Organs. Vol. 23/No. 8, 2000, August, p. 566.

152. Weinstein P.H. II Astronaut. Aeronaut. 1972. -Vol. 10. - № 3. - P. 44-53.

153. Wilmink J.M., van't Walderveen J., Honingh P. Urea adsorption and sodium release in the Redy sorbent system. // Symposium on Experience with the Redy System: Abstracts. -Amsterdam, 1974.

154. Wolfson S. K. Yao S. J., Brown J. M., Keller R. W., Clin Jr. II Dialysis Transplant Forum. 1982. - Vol. 10. - P. 29-71.

155. Yao S. J., Wolfson S. K., Ahn B.K., Lin C.C. II Nature (London)-1973. -Vol. 241.-P. 471-1974.

156. Yao S.J., Wolfson S.K., Takarsky J.M., Ahn B.K. II Bioelektrochim. Bio-energ. 1974. -Vol. l.-P. 180-186.

157. Yatzidis H. A convenient hemoperfusion micro-apparatus over charcoal for the treatment of endogenous and exogenous intoxication. Its use as an effectiv artificial kidney .//Proc. EDTA.-1964. Vol. l.-P. 83-88.

158. КОМПЛЕКС АППАРАТУРЫ ДЛЯ ОСТРОГО И ХРОНИЧЕСКОГО ГЕМОДИАЛИЗА С АВТОМАТИЧЕСКИМ ПРИГОТОВЛЕНИЕМ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ДИАЛИЗИРУЮЩЕГО РАСТВОРА1. ДИАЦЕНТР"1. СССР

159. МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ

160. Всесоюзный Научно-исследовательский институт хирургической аппаратуры и инструментов

161. УТВЕРЖДАЮ. Директоротститута1. А \1 Л ' Р.У1ЯМЫШЕВ

162. СОЗДАНИЕ АППАРАТА ДЛЯ ОСТРОГО И ХРОНИЧЕСКОГО ГЕМОДИАЛИЗА С АВТОМАТИЧЕСКИМ ПРИГОТОВЛЕНИЕМ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ДИАЛИЗИРУЮЩЕГО РАСТВОРА

163. СОГЛАСОВАНО. Зам. директора института--196 г.1. Руководитель отдела . и

164. Заведующий, лабораторией. . * КОЗЛОВ

165. Научные руковшА^ели^темы По технической части . .1. По медицинской, части.'.

166. Ответственные 1гспрлнители По технической части . . . I. Г, КОЗЛОВ1. По медицинской части .1. Исполнители:- Ул^л' А.И.ХАЙТЛИН . . . ^у^г Г.К.ЛИСИЦИНА ЛЦо^иЯ Л. А. АФАНАСЬЕВА . Т.А.АЛЕКСЕЕВА

167. В. 3. ГАК ш Ш^? .Т. Н.ШАПОШНИКОВА 1.Н.СТАРОВОЙТОВА. . ¿^ггИ. ВДЩЧЕВ

168. З.М.ГРИНВАЛЬД " ^^Н.А.ШУШУНОВА1. Москва —1. Тип. НРКЧ Зак. 5669—1000• "УТВЕРЖДАЮ'1

169. Главный инкенер Главного Управления медицинской техники Министерства медицинской промышленности СССР. I• . • • • /Л.СУБОРА/1. УТВЕРЖДАЮ" "

170. Начальник Управления по внедрению новых лекарственных, средсяз и медицинской техники Министерства здравоохранения СССР.г1. И ' ь II4 ¿-'С'/.••*,1. Э.БАБАЯН/ 1970 года .

171. ЮМПЛЕКС АППАРАТУРЫ ДЛЯ ОСТРОГО И ХРОНИЧЕСКОГО ; ГЕМОДИАЛИЗА С АВТОМАТИЧЕСКИМ. ПРИГОТОВЛЕНИЕМ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ДИАЛИЗИРУЩЕГО РАСТВОРА'. : . . ' "ДИАЦЕНТР" './.'■ V

172. МЕДИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ• "СОГЛАСОВАНО"

173. И'.О." директора ВНИИХАИ / ;МЗ СССР1. Р.УТЯМЫШЕВ/• " "СОГЛАСОВАНО"

174. Заместитель начальника Главного. Управления лечебио-профилакти- '• ческой помощи Министерства • 1 здравоохранения СССР !IоЧЦ1970г1. УЛ.УРЕАНОВИЧ/1970 года:б

175. Наименование медицинского учреждения -- соисполнителя работы

176. Научно-исследовательский институт клинической и экспериментальной хирургии Минздрава СССР

177. Завод, на котором намечается выпуск изделия1. • -- .1

178. Ленинградское производственное объединение "Красногвардеец"

179. Зам. директора Научно-исследовательского института клинической и экспериментальной хирургии Министерства здравоохранения СССР • профессору/ . •1. ВАНИЯН/г

180. Заведующий отделением трансплантации и искусстве органов -НИИ КиЭХ. профессор1. В.И.ШУМАКОВ/ч^б^а^. 1970 гданныхода

181. Заведующий лабораторией гемодиализа НИИ КиЭХ .| старший научный сотрудник1. О, ^/Э^Р» ЛЕВИЦКИЙ/1 хх. 1970 года

182. И.о.директора Всесоюзного научно-исследовательского * института хирургической аппаратуры и инструментов Министерства здравоохранения! СССР1. И.УТШШШЁВ/.

183. Руководитель лаборатории -№6 аппаратуры для внепоче.ч- ' ного очищения крови.ВН1ЩАИ--' докто') технических наук1. Рук лабор.эводит аториии 2> »1. Ю.Г.КОЗЛОВ/