organi artificiali. Organi artificiali: una persona può fare tutto

Trapianto - Trapianto di organi - Eurodoctor.ru - 2010

L'idea di sostituire gli organi malati con organi sani è nata negli esseri umani diversi secoli fa. Ma i metodi imperfetti di chirurgia e anestesia non hanno permesso di realizzare il piano. Nel mondo moderno, il trapianto di organi ha preso il posto che gli spetta nel trattamento degli stadi terminali di molte malattie. Migliaia di vite umane furono salvate. Ma i problemi sono sorti dall’altra parte. Una catastrofica carenza di organi da donatori, incompatibilità immunologica e migliaia di persone in lista d'attesa per l'uno o l'altro organo che non hanno mai aspettato il loro intervento.

Gli scienziati di tutto il mondo pensano sempre più alla creazione di organi artificiali che potrebbero sostituire quelli reali in termini di funzioni, e in questa direzione sono stati ottenuti alcuni successi. Conosciamo reni artificiali, polmoni, cuori, pelle, ossa, articolazioni, retine, impianti cocleari.

Uno degli organi artificiali più essenziali è il rene. Attualmente, centinaia di migliaia di persone nel mondo devono ricevere regolarmente un trattamento di emodialisi per vivere. Questa terapia è accompagnata da una "aggressività meccanica" senza precedenti, dalla necessità di mettersi a dieta, assumere farmaci, limitare l'assunzione di liquidi, perdita di efficienza, libertà, comfort e varie complicazioni a carico degli organi interni.

La ventilazione polmonare artificiale (ALV) è un mezzo efficace di terapia intensiva che fornisce lo scambio di gas, dispone di tutte le modalità necessarie per fornire varie opzioni per la ventilazione polmonare. Ma poiché il trattamento indipendente è inefficace, tutti i vantaggi di questo metodo si manifestano nella complessa terapia della malattia di base. Con l'uso prolungato è possibile anche lo sviluppo di varie complicazioni.

I principi per creare un cuore artificiale furono sviluppati da V.P. Demikhov nel 1937. Nel corso del tempo, questo dispositivo ha subito enormi trasformazioni in termini di dimensioni e modalità di utilizzo. Un cuore artificiale è un dispositivo meccanico che assume temporaneamente la funzione della circolazione sanguigna se il il cuore del paziente non può fornire completamente al corpo una quantità sufficiente di sangue. Il suo principale svantaggio è la necessità di una ricarica costante dalla rete.

Tutti questi dispositivi possono essere visti come una misura temporanea mentre il paziente attende il trapianto di un organo. Sono tutti lungi dall'essere perfetti e causano molti disagi al paziente.

Un organo artificiale ideale dovrebbe soddisfare i seguenti parametri:

• può essere impiantato nel corpo umano;
• non ha comunicazione con l'ambiente;
• realizzato in materiale leggero, resistente e altamente biocompatibile;
durevole, resistente a carichi pesanti;
• simula completamente le funzioni della controparte naturale.

All'inizio del 21° secolo sono sorti i presupposti per l'emergere di approcci fondamentalmente nuovi al ripristino delle funzioni degli organi vitali, basati sulle tecnologie della chirurgia cellulare e tissutale.

La moderna tecnologia medica consente di sostituire organi umani completamente o parzialmente malati. Un pacemaker elettronico, un amplificatore del suono per le persone che soffrono di sordità, una lente in plastica speciale: questi sono solo alcuni esempi dell'uso della tecnologia in medicina. Stanno diventando sempre più diffuse anche le bioprotesi alimentate da alimentatori in miniatura che rispondono alle biocorrenti nel corpo umano.

Durante gli interventi più complessi eseguiti al cuore, ai polmoni o ai reni, un prezioso aiuto ai medici è fornito dalla "Macchina per la Circolazione Artificiale", "Polmone Artificiale", "Cuore Artificiale", "Rene Artificiale", che assumono le funzioni del organi operati, consentono per un po' di sospendere il loro lavoro.

Il "polmone artificiale" è una pompa pulsante che eroga aria in porzioni ad una frequenza di 40-50 volte al minuto. Un pistone normale non è adatto a questo: particelle del materiale delle sue parti di sfregamento o una guarnizione possono penetrare nel flusso d'aria. Qui e in altri dispositivi simili vengono utilizzati soffietti in metallo ondulato o plastica: soffietti. Purificata e portata alla temperatura richiesta, l'aria viene fornita direttamente ai bronchi.

La “macchina cuore-polmone” è simile. I suoi tubi sono collegati chirurgicamente ai vasi sanguigni.

Il primo tentativo di sostituire la funzione del cuore con un analogo meccanico fu fatto già nel 1812. Tuttavia, fino ad ora, tra i tanti dispositivi prodotti, non esistono medici che siano completamente soddisfacenti.

Scienziati e designer nazionali hanno sviluppato una serie di modelli sotto il nome generale "Ricerca". Si tratta di una protesi ventricolare di tipo sacca a quattro camere progettata per l'impianto in posizione ortotopica.

Il modello distingue tra la metà sinistra e quella destra, ciascuna delle quali è costituita da un ventricolo artificiale e un atrio artificiale.

Gli elementi costitutivi del ventricolo artificiale sono: corpo, camera di lavoro, valvole di ingresso e di uscita. L'alloggiamento del ventricolo è realizzato in gomma siliconica mediante stratificazione. La matrice viene immersa in un polimero liquido, rimossa ed essiccata - e così via ancora e ancora, finché sulla superficie della matrice non viene creata una polpa di cuore multistrato.

La camera di lavoro ha una forma simile al corpo. Era realizzato in gomma di lattice e poi in silicone. La caratteristica progettuale della camera di lavoro è un diverso spessore della parete, in cui si distinguono le sezioni attive e passive. Il design è progettato in modo tale che anche con la piena tensione delle sezioni attive, le pareti opposte della superficie di lavoro della camera non si tocchino, eliminando così il danno alle cellule del sangue.

Il designer russo Alexander Drobyshev, nonostante tutte le difficoltà, continua a creare nuovi design Poisk moderni che saranno molto più economici dei modelli stranieri.

Uno dei migliori sistemi stranieri per oggi "Cuore artificiale" "Novacor" costa 400mila dollari. Con lei puoi aspettare a casa per un'operazione per un anno intero.

Nella custodia "Novakor" sono presenti due ventricoli di plastica. Su un carrello separato c'è un servizio esterno: un computer di controllo, un monitor di controllo, che rimane in clinica davanti ai medici. A casa con il paziente: un alimentatore, batterie ricaricabili, che vengono sostituite e ricaricate dalla rete. Il compito del paziente è seguire l'indicatore verde delle lampade che mostrano lo stato di carica delle batterie.

I dispositivi "rene artificiale" funzionano da molto tempo e vengono utilizzati con successo dai medici.

Già nel 1837, studiando i processi di movimento delle soluzioni attraverso membrane semipermeabili, T. Grechen fu il primo a usare e mettere in uso il termine "dialisi" (dal greco dialisis - separazione). Ma solo nel 1912, sulla base di questo metodo, negli Stati Uniti fu costruito un apparecchio, con l'aiuto del quale i suoi autori effettuarono un esperimento per rimuovere i salicilati dal sangue degli animali. Nel dispositivo, che chiamavano "rene artificiale", i tubi al collodio venivano usati come membrana semipermeabile, attraverso la quale scorreva il sangue dell'animale, e all'esterno venivano lavati con una soluzione isotonica di cloruro di sodio. Tuttavia, il collodio utilizzato da J. Abel si rivelò un materiale piuttosto fragile, e successivamente altri autori provarono altri materiali per la dialisi, come gli intestini degli uccelli, la vescica natatoria dei pesci, il peritoneo dei vitelli, la canna e la carta .

Per prevenire la coagulazione del sangue veniva utilizzata l'irudina, un polipeptide contenuto nella secrezione delle ghiandole salivari di una sanguisuga medicinale. Queste due scoperte furono il prototipo di tutti i successivi sviluppi nel campo della pulizia extrarenale.

Qualunque siano i miglioramenti in quest’area, il principio rimane lo stesso. In ogni caso, il "rene artificiale" comprende i seguenti elementi: una membrana semipermeabile, su un lato della quale scorre il sangue, e dall'altro una soluzione salina. Per prevenire la coagulazione del sangue, vengono utilizzati anticoagulanti: sostanze medicinali che riducono la coagulazione del sangue. In questo caso, le concentrazioni di composti a basso peso molecolare di ioni, urea, creatinina, glucosio e altre sostanze con un piccolo peso molecolare vengono equalizzate. Con un aumento della porosità della membrana si verifica il movimento di sostanze con un peso molecolare maggiore. Se a questo processo aggiungiamo un eccesso di pressione idrostatica dal lato del sangue o una pressione negativa dal lato della soluzione di lavaggio, allora il processo di trasferimento sarà accompagnato dal movimento di trasferimento di massa dell'acqua - convezione. La pressione osmotica può essere utilizzata anche per trasferire acqua aggiungendo sostanze osmoticamente attive al dializzato. Molto spesso a questo scopo veniva utilizzato il glucosio, meno spesso il fruttosio e altri zuccheri e ancor più raramente prodotti di altra origine chimica. Allo stesso tempo, introducendo glucosio in grandi quantità, si può ottenere un effetto di disidratazione davvero pronunciato, tuttavia, non è consigliabile aumentare la concentrazione di glucosio nel dializzato oltre determinati valori a causa della possibilità di complicazioni.

Infine, è possibile abbandonare completamente la soluzione di lavaggio della membrana (dializzato) e ottenere l'uscita attraverso la membrana della parte liquida del sangue: acqua e sostanze con un peso molecolare di ampio intervallo.

Nel 1925, J. Haas eseguì la prima dialisi umana e nel 1928 usò anche l'eparina, poiché l'uso a lungo termine dell'irudina era associato ad effetti tossici e il suo stesso effetto sulla coagulazione del sangue era instabile. Per la prima volta l'eparina fu utilizzata per la dialisi nel 1926 in un esperimento di H. Nehels e R. Lim.

Poiché i materiali sopra elencati si rivelarono di scarsa utilità come base per la realizzazione di membrane semipermeabili, la ricerca di altri materiali continuò e nel 1938 venne utilizzato per la prima volta per l'emodialisi il cellophane, che negli anni successivi rimase la principale materia prima per l'emodialisi. la produzione di membrane semipermeabili per lungo tempo.

Il primo dispositivo di “rene artificiale” adatto ad un ampio uso clinico fu creato nel 1943 da W. Kolff e H. Burke. Quindi questi dispositivi sono stati migliorati. Allo stesso tempo, lo sviluppo del pensiero tecnico in quest'area ha inizialmente riguardato, in misura maggiore, la modifica dei dializzatori, e solo negli ultimi anni ha iniziato a influenzare in larga misura i dispositivi stessi.

Di conseguenza, apparvero due tipi principali di dializzatori: il cosiddetto dializzatore a bobina, in cui venivano utilizzati tubi di cellophane, e quello piano parallelo, in cui venivano utilizzate membrane piatte.

Nel 1960 F. Keel progettò una versione di grande successo di un dializzatore piano parallelo con piastre in polipropilene e nel corso degli anni questo tipo di dializzatore e le sue modifiche si diffusero in tutto il mondo, occupando un posto di primo piano tra tutti gli altri tipi di dializzatori.

Successivamente, il processo di creazione di emodializzatori più efficienti e di semplificazione della tecnica di emodialisi si è sviluppato in due direzioni principali: la progettazione del dializzatore stesso, con i dializzatori monouso che occupano una posizione dominante nel tempo, e l’uso di nuovi materiali come membrana semipermeabile .

Il dializzatore è il cuore del "rene artificiale", e pertanto gli sforzi principali di chimici e ingegneri sono sempre stati volti a migliorare questo particolare collegamento nel complesso sistema dell'apparato nel suo insieme. Tuttavia il pensiero tecnico non ha trascurato l’apparato in quanto tale.

Negli anni '60 nacque l'idea di utilizzare i cosiddetti sistemi centrali, cioè dispositivi "rene artificiale", in cui il dializzato veniva preparato da un concentrato - una miscela di sali, la cui concentrazione era 30-34 volte superiore a quella la loro concentrazione nel sangue del paziente.

Una combinazione di dialisi a flusso e tecniche di ricircolo è stata utilizzata in numerose macchine per reni artificiali, come quella dell'azienda americana Travenol. In questo caso, circa 8 litri di dializzato circolavano ad alta velocità in un contenitore separato in cui era posto il dializzatore e nel quale venivano aggiunti 250 millilitri di soluzione fresca ogni minuto e la stessa quantità veniva gettata nelle fogne.

Inizialmente per l'emodialisi veniva utilizzata la semplice acqua del rubinetto, poi, a causa della sua contaminazione, in particolare da parte di microrganismi, si è cercato di utilizzare acqua distillata, ma questa si è rivelata molto costosa e inefficace. La questione è stata radicalmente risolta dopo la creazione di sistemi speciali per la preparazione dell'acqua del rubinetto, che comprendono filtri per la sua purificazione da impurità meccaniche, ferro e suoi ossidi, silicio e altri elementi, resine a scambio ionico per eliminare la durezza dell'acqua e installazioni del la cosiddetta osmosi “inversa”.

Sono stati compiuti molti sforzi per migliorare i sistemi di monitoraggio dei dispositivi renali artificiali. Quindi, oltre a monitorare costantemente la temperatura del dializzato, hanno iniziato a monitorare costantemente con l'ausilio di speciali sensori la composizione chimica del dializzato, concentrandosi sulla conduttività elettrica complessiva del dializzato, che cambia con una diminuzione della concentrazione di sale e aumenta con l'aumentare di esso.

Successivamente, i sensori di flusso iono-selettivi iniziarono ad essere utilizzati nei dispositivi “rene artificiale”, che monitoravano costantemente la concentrazione di ioni. Il computer, invece, permetteva di controllare il processo introducendo gli elementi mancanti da contenitori aggiuntivi, oppure di modificarne il rapporto utilizzando il principio del feedback.

Il valore dell'ultrafiltrazione durante la dialisi non dipende solo dalla qualità della membrana, in tutti i casi la pressione transmembrana è il fattore decisivo, quindi i sensori di pressione sono diventati ampiamente utilizzati nei monitor: il grado di diluizione nel dializzato, la pressione all'ingresso e uscita del dializzatore. La moderna tecnologia che utilizza i computer consente di programmare il processo di ultrafiltrazione.

Lasciando il dializzatore, il sangue entra nella vena del paziente attraverso una trappola d'aria, che consente di giudicare a occhio la quantità approssimativa del flusso sanguigno, la tendenza del sangue a coagularsi. Per prevenire l'embolia gassosa, queste trappole sono dotate di condotti d'aria, con l'aiuto dei quali regolano il livello del sangue al loro interno. Attualmente, in molti dispositivi, sulle trappole d'aria vengono montati rilevatori a ultrasuoni o fotoelettrici, che bloccano automaticamente la linea venosa quando il livello del sangue nella trappola scende al di sotto di un livello predeterminato.

Recentemente, gli scienziati hanno creato dispositivi che aiutano le persone che hanno perso la vista, completamente o parzialmente.

Gli occhiali miracolosi, ad esempio, sono stati sviluppati dalla società di ricerca e sviluppo "Rehabilitation" sulla base di tecnologie precedentemente utilizzate solo negli affari militari. Come un mirino notturno, il dispositivo funziona secondo il principio della localizzazione a infrarossi. Le lenti nere opache degli occhiali sono in realtà lastre di plexiglas, tra le quali è racchiuso un dispositivo di localizzazione in miniatura. L'intero localizzatore, insieme alla montatura degli occhiali, pesa circa 50 grammi, più o meno come un normale occhiale. E sono selezionati, come gli occhiali per i vedenti, rigorosamente individualmente, in modo che siano allo stesso tempo comodi e belli. Le "lenti" non solo svolgono le loro funzioni dirette, ma coprono anche i difetti oculari. Tra due dozzine di opzioni, ognuno può scegliere quella più adatta a sé.

Usare gli occhiali non è affatto difficile: bisogna indossarli e accendere la corrente. La fonte di energia per loro è una batteria scarica delle dimensioni di un pacchetto di sigarette. Qui, nel blocco, è posizionato anche il generatore.

I segnali da esso emessi, incontrato un ostacolo, ritornano indietro e vengono captati dalle "lenti riceventi". Gli impulsi ricevuti vengono amplificati rispetto al segnale di soglia e, se c'è un ostacolo, il cicalino suona immediatamente: tanto più forte quanto più la persona si avvicina. La portata del dispositivo può essere regolata utilizzando una delle due gamme.

Il lavoro sulla creazione di una retina elettronica viene svolto con successo da specialisti americani della NASA e dal Centro principale della Johns Hopkins University.

Inizialmente, hanno cercato di aiutare le persone che avevano ancora qualche residuo di vista. “Per loro sono stati creati degli occhiali”, scrivono S. Grigoriev ed E. Rogov sulla rivista “Young Technician”, “dove al posto degli obiettivi sono installati schermi televisivi in ​​miniatura. Altrettanto piccole videocamere, posizionate sulla cornice, trasmettono nell'immagine tutto ciò che cade nel campo visivo di una persona comune. Tuttavia, per le persone non vedenti, l'immagine viene decrittografata anche utilizzando il computer integrato. Un dispositivo del genere non fa miracoli speciali e non rende ciechi, dicono gli esperti, ma consentirà il massimo utilizzo delle capacità visive che una persona ha ancora e faciliterà l'orientamento.

Ad esempio, se a una persona rimane almeno una parte della retina, il computer “dividerà” l'immagine in modo tale che la persona possa vedere l'ambiente circostante, almeno con l'aiuto delle aree periferiche conservate.

Secondo gli sviluppatori, tali sistemi aiuteranno circa 2,5 milioni di persone affette da disabilità visive. Ma che dire di coloro la cui retina è quasi completamente perduta? Per loro, gli scienziati del Centro oculistico della Duke University (Carolina del Nord) stanno padroneggiando l'operazione di impianto di una retina elettronica. Sotto la pelle vengono impiantati elettrodi speciali che, collegati ai nervi, trasmettono un'immagine al cervello. I non vedenti vedono un'immagine composta da singoli punti luminosi, molto simili ai tabelloni installati negli stadi, nelle stazioni ferroviarie e negli aeroporti. L'immagine sul "tabellone segnapunti" è nuovamente creata da telecamere in miniatura montate su una montatura per occhiali.

E, infine, l'ultima parola della scienza oggi è il tentativo di creare nuovi centri sensibili sulla retina danneggiata utilizzando i metodi della moderna microtecnologia. Il Prof. Rost Propet e i suoi colleghi sono ora impegnati in tali operazioni nella Carolina del Nord. Insieme agli specialisti della NASA, hanno creato i primi campioni di retina subelettronica, che viene impiantata direttamente nell'occhio.

“I nostri pazienti, ovviamente, non potranno mai ammirare i dipinti di Rembrandt”, commenta il professore. “Tuttavia, saranno comunque in grado di distinguere dov’è la porta e dov’è la finestra, i segnali stradali e le insegne…”

 100 grandi meraviglie della tecnologia

Università politecnica statale di San Pietroburgo

LAVORO DEL CORSO

Disciplina: Materiali per applicazioni mediche

Soggetto: polmone artificiale

San Pietroburgo

Elenco dei simboli, termini e abbreviazioni 3

1. Introduzione. 4

2. Anatomia del sistema respiratorio umano.

2.1. Vie aeree. 4

2.2. Polmoni. 5

2.3. Ventilazione polmonare. 5

2.4. Cambiamenti nel volume polmonare. 6

3. Ventilazione polmonare artificiale. 6

3.1. Metodi di base della ventilazione polmonare artificiale. 7

3.2. Indicazioni per l'uso della ventilazione polmonare artificiale. 8

3.3. Controllo dell'adeguatezza della ventilazione polmonare artificiale.

3.4. Complicazioni con ventilazione artificiale dei polmoni. 9

3.5. Caratteristiche quantitative delle modalità di ventilazione polmonare artificiale. 10

4. Apparecchio per la ventilazione polmonare artificiale. 10

4.1. Il principio di funzionamento dell'apparato di ventilazione polmonare artificiale. 10

4.2. Requisiti medici e tecnici per il ventilatore. undici

4.3. Schemi per la fornitura di una miscela di gas a un paziente.

5. Macchina cuore-polmone. 13

5.1. Ossigenatori a membrana. 14

5.2. Indicazioni per l'ossigenazione extracorporea a membrana. 17

5.3. Incannulamento per l'ossigenazione extracorporea della membrana. 17

6. Conclusione. 18

Elenco della letteratura usata.

Elenco di simboli, termini e abbreviazioni

IVL - ventilazione polmonare artificiale.

BP: pressione sanguigna.

La PEEP è la pressione positiva di fine espirazione.

AIC – macchina cuore-polmone.

ECMO - ossigenazione extracorporea della membrana.

VVEKMO - ossigenazione venovenosa extracorporea a membrana.

VAECMO - ossigenazione extracorporea a membrana veno-arteriosa.

L’ipovolemia è una diminuzione del volume del sangue circolante.

Questo di solito si riferisce più specificamente a una diminuzione del volume plasmatico.

Ipossiemia: diminuzione del contenuto di ossigeno nel sangue a causa di disturbi circolatori, aumento della richiesta di ossigeno da parte dei tessuti, diminuzione dello scambio di gas nei polmoni durante le malattie, diminuzione del contenuto di emoglobina nel sangue, ecc.

L'ipercapnia è un aumento della pressione parziale (e del contenuto) di CO2 nel sangue arterioso (e nel corpo).

L'intubazione è l'introduzione di un tubo speciale nella laringe attraverso la bocca al fine di eliminare l'insufficienza respiratoria in caso di ustioni, alcune lesioni, gravi spasmi della laringe, difterite laringea e il suo edema acuto e rapidamente risolto, ad esempio allergico.

Una tracheostomia è una fistola della trachea formata artificialmente, portata nella regione esterna del collo, per la respirazione, bypassando il rinofaringe.

Una cannula tracheostomica viene inserita nella tracheostomia.

Il pneumotorace è una condizione caratterizzata dall'accumulo di aria o gas nella cavità pleurica.

1. Introduzione.

Il sistema respiratorio umano fornisce stu-p-le-zione nell'or-ga-nismo di ki-slo-ro-yes e la rimozione del gas coal-le-ki-slo-go. Trasporto di gas e altre sostanze non ho-di-my o-ha-low-mu os-sche-st-in-la-et-sya con l'aiuto di un ve-nos-noy sis-the-we.

La funzione del sistema respiratorio-ha-tel-noy-te-we si riduce solo a fornire al sangue una quantità precisa di ki -slo-ro-yes e rimuovere da esso il gas carbon-le-sour. Hi-mi-che-recovery-sta-new-le-nie mo-le-ku-lyar-no-go ki-slo-ro-yes con ob-ra-zo-va-ni-em water-du - vive per i mammiferi, le principali fonti di energia. Senza di esso, la vita non può continuare per più di pochi secondi.

Res-sta-nov-le-niu ki-slo-ro-yes co-put-st-vu-et about-ra-zo-va-ing CO2.

Il genere ki-slo incluso in CO2 non deriva da pro-is-ho-dit non-in-medium-st-ven-ma dal genere mo-le-ku-lar-no-go ki-slo. L'uso di O2 e la formazione di CO2 sono collegati a me-zh-du with-fight pro-me-zhu-precise-us-mi me-ta-bo -li-che-ski-mi re-ak-tion- mi; theo-re-ti-che-ski, ognuno di essi dura per un po' di tempo.

Lo scambio di O2 e CO2 tra l'or-ha-low-mom e l'ambiente on-zy-va-et-sya dy-ha-ni-em. Negli animali superiori, il processo di respirazione-ha-niya osu-sche-st-in-la-et-sya bla-go-da-rya row-du-after-to-va-tel-nyh.

1. Lo scambio di gas tra l'ambiente e i polmoni, che di solito viene definito "ventilazione facile".

Scambio di gas-call tra i polmoni al-ve-o-la-mi e la visione del sangue (respirazione facile).

3. Scambio di gas tra sangue e tessuto. I gas si ri-re-ho-dyat all'interno del tessuto verso i luoghi di domanda (per O2) e dai luoghi di produzione (per CO2) (respirazione accurata della colla).

You-pa-de-qualsiasi di questi processi porta-in-dit a na-ru-she-ni-pits di dy-ha-nia e crea un pericolo per la vita, non per una persona.

2.

Ana-to-miya del sistema respiratorio umano.

Dy-ha-tel-naya sys-te-ma che-lo-ve-ka è composto da tessuti e or-ga-nov, fornendo vene-ne-chi-vayu-schih le-goch-nuyu -ti-la- zione e respirazione facile. Ai modi air-du-ho-nos-ny da-no-syat-sya: naso, in-perso del naso, ma-con-rondine-ka, gore-tan, tra-cheya, bron-hi e bron -chio-ly.

I polmoni sono costituiti da sacche bron-chi-ol e al-ve-o-lyar-nyh, nonché da ar-te-riy, ka-pil-la-ditch e vene le-goch-no-go kru-ha kro- in-o-ra-sche-niya. All'elemento-uomini-là ko-st-ma-noi-shchech-noy sistema-il-noi, collegato con il respiro-ha-ni-em, da-no-syat-sya rib-ra, muscoli inter-costali , diaframma e muscoli respiratori ausiliari.

Modo Air-du-ho-nose-nye.

Il naso e la cavità del naso servono come pro-in-dia-schi-mi ka-na-la-mi per air-du-ha, in alcuni è on-gre-va-et-sya , uv- lazh-nya-et-sya e filter-ru-et-sya. In-lost but-sa you-stall-on-bo-ha-you-ku-la-ri-zo-van-noy mu-zi-stay shell-coy. Molti-numeri-len-same-st-hair-los-ki, così come le cellule fornite dalla moglie res-nich-ka-mi epi-te-li-al-nye e bo-ka-lo-vid-nye servono per gli occhi del respiro-hae-mo-th air-du-ha da particelle solide.

Nella parte superiore delle cellule los-ti si trovano le cellule ob-nya-tel.

Gor-tan si trova tra tra-he-she e la radice della lingua. Nel-perduto delle montagne-ta-non una volta-de-le-on-due magazzini-ka-mi sli-zi-stand shell-ki, linea di mezzo non del tutto simile. Pro-country-st-in-between questi magazzini-ka-mi - go-lo-so-vaya gap for-schi-sche-but plate-coy in-lok-no-hundred-go cartilagine - sopra-mountain-tan -no-com.

Tra-heya na-chi-na-et-sya all'estremità inferiore delle montagne-ta-ni e scende nella cavità toracica, dove de-lit-sya sui bronchi destro -vy e sinistro; wall-ka è about-ra-zo-va-on con tessuto e cartilagine-one-ni-tel-noy.

Ore, attaccate al legamento pi-che-vo-du, per-me-shche-we-fibroso. Il bronco destro è solitamente corto e largo, a sinistra. Entra nei polmoni, i bronchi principali in gradi, ma de-lyat in tubi sempre più piccoli (bron-chio-ly), i più piccoli alcuni di essi sono ko-nech-nye bron-chio-ly yav- la-yut-sya nell'elemento successivo dei modi air-du-ho-nos-ny. Dalle montagne-ta-ni alla fine dei tubi bron-chi-ol tu-stlay-we-me-tsa-tel-ny epi-the-li-em.

2.2.

In generale, i polmoni hanno l'aspetto di labbra-cha-tyh, forme in-figura-a-pozzo-con-visibili, che giacciono in entrambi in-lo-vi-nah petto-noy in-los-ti. L'elemento strutturale più piccolo del facile da usare - dol-ka è costituito da un bron-chio-la finito, che porta al leg-goch-nu bron-hyo-lu e al-ve-o-lar-ny bag. Le pareti della luce bron-chio-ly e al-ve-o-lyar-no-go bag ob-ra-zu-yut corner-lub-le-nia - al-ve-o-ly . Questa struttura dei polmoni aumenta la loro superficie respiratoria, che è 50-100 volte la superficie del corpo.

Le pareti di al-ve-ol sono costituite da uno strato di cellule epi-te-li-al-nyh e ok-ru-zhe-ny le-goch-ny-mi ka-pil -la-ra-mi. L'interior-ren-nya-top-ness di al-ve-o-ly in-roof-ta-top-but-st-but-active-thing-th-st-vom sur-fak-tan- volume. From-del-naya al-ve-o-la, strettamente co-at-ka-say-scha-sya con strutture co-sed-ni-mi-tu-ra-mi, non ha forma -right-vil-no -go-many-grand-no-ka e dimensioni approssimative fino a 250 micron.

Si dovrebbe considerare che la superficie generale è al-ve-ol, attraverso alcuni os-shche-st-in-la-et-sya gas-zo-ob -men, ex-po-nen-qi-al-but per-wee-sit dal peso te-la. Con l'età, da-me-cha-et-sya, diminuisce l'area-di-top-no-sti al-ve-ol.

Ognuno è leggero, qualcosa di ok-ru-stesso-ma bag-com - uno sciame di sputi. Il foglio esterno (pa-ri-tal-ny) della pleura è attaccato al ren-it interno sulla parte superiore della parete toracica e al diaframma -me, internal-ren-ny (vis-ce-ral-ny ) nel tetto-va-et facile.

Il divario tra me-zh-du-li-st-ka-mi on-zy-va-et-sya milza-ral-noy-lo-stu. Con il movimento del torace, la foglia interna solitamente scivola facilmente lungo l'esterno. La pressione nel plevi-ral-noy in-los-ti è sempre inferiore a at-mo-spheres-no-go (da-ri-tsa-tel-noe).

Organi artificiali: una persona può fare tutto

Nelle condizioni-lo-vi-yah, la pressione intra-pleurica di una persona è in media 4,5 Torr inferiore all'at-mo-sfere -no-go (-4,5 Torr). Inter-pleven-ral-noe pro-country-st-in-f-du-l-ki-mi-na-zy-va-et-s-sred-to-ste-ni-em; c'è un tra-hea in esso, un gozzo è lo stesso-le-za (ti-mus) e un cuore con dolore-shi-mi so-su-da-mi, lim-fa-ti- che nodi e pi -shche-acqua.

La luce art-the-riya non preleva sangue dalla figlia destra del pozzo del cuore, è divisa nei rami destro e sinistro, che -qualcosa a destra-la-ut-Xia verso polmoni.

Questi ar-te-rii vet-vyat-sya, seguendo il bron-ha-mi, forniscono facilmente grandi strutture-tu-ry e formano pareti pil-la-ry, op-le-fondenti-ki al-ve-ol. Air-spirit in al-ve-o-le from-de-len da cro-vie in cap-pil-la-re wall-coy al-ve-o-ly, wall-coy cap-pil-la-ra e in alcuni casi, strato accurato pro-me-zhu tra me-zh-du-no-mi.

Dal cap-pil-la-ditch, il sangue scorre in piccole vene, alcune delle quali alla fine delle estremità si uniscono e formano vene polmonari zu-yut, fornendo sangue al pre-cuore sinistro.

Anche Bron-chi-al-nye ar-te-rii di un circolo doloroso porta sangue ai polmoni, ma fornisce bron-chi e bron-chio -ly, lim-fa-ti-che-nodi, pareti di cro-ve-nos-nyh co-tribunali e pleu-ru.

La maggior parte di questo sangue proviene da-te-ka-et alle vene bron-chi-al-e da-a-sì - alla non-coppia (a destra) e in lu -not-pair-nuyu ( sinistra-va). Molto non-pain-shoe-se-che-st-vo ar-te-ri-al-noy bron-hi-al-noy blood-vi-st-pa-et in l-goch-ny vene .

10 organi artificiali per creare una persona reale

Orchestra(Orchestrion tedesco) - il nome di un numero di strumenti musicali, il cui principio è simile all'organo e all'armonica.

L'orchestrion era originariamente un organo portatile progettato dall'abate Vogler nel 1790. Conteneva circa 900 canne, 4 manuali con 63 tasti ciascuno e 39 pedali. La natura “rivoluzionaria” dell'orchestra di Vogler consisteva nell'uso attivo di toni combinati, che consentivano di ridurre significativamente le dimensioni delle canne dell'organo labiale.

Nel 1791 lo stesso nome fu dato ad uno strumento creato da Thomas Anton Kunz a Praga. Questo strumento era dotato sia di canne d'organo che di corde simili a quelle di un pianoforte. L'orchestra di Kunz aveva 2 manuali da 65 tasti e 25 pedali, aveva 21 registri, 230 archi e 360 ​​canne.

All'inizio del XIX secolo, sotto il nome di orchestrion (anche orchestra) apparvero numerosi strumenti meccanici automatici, atti a imitare il suono di un'orchestra.

Lo strumento sembrava un armadietto, all'interno del quale era posto un meccanismo a molla o pneumatico che, quando veniva lanciata una moneta, si attivava. La disposizione delle corde o dei tubi dello strumento è stata scelta in modo tale che alcune opere musicali suonassero durante il funzionamento del meccanismo. Lo strumento acquistò particolare popolarità negli anni '20 in Germania.

Successivamente l'orchestra fu soppiantata dai giradischi.

Guarda anche

Appunti

Letteratura

• Orchestra // Strumenti musicali: Enciclopedia. - M.: Deka-VS, 2008. - S. 428-429. - 786 pag.
• Orchestra // Grande Enciclopedia Russa. Volume 24. - M., 2014. - S. 421.
• Mirek A.M. Orchestra di Vogler // Riferimento allo schema armonico. - M.: Alfred Mirek, 1992. - S. 4-5. - 60 anni.
• Orchestra // Dizionario enciclopedico musicale. - M.: Enciclopedia sovietica, 1990. - S. 401. - 672 p.
• Orchestra // Enciclopedia musicale. - M.: Enciclopedia sovietica, 1978. - T. 4. - S. 98-99. - 976 pag.
• Herbert Jüttemann: Orchestrien aus dem Schwarzwald: Programma di strumenti, consolidamento e fertilizzazione.

  Bergkirchen: 2004. ISBN 3-932275-84-5.

CC © wikiredia.ru

L'esperimento condotto presso l'Università di Granada è stato il primo in cui è stata creata una pelle artificiale con un derma a base di un biomateriale aragoso-fibrina. Finora sono stati utilizzati altri biomateriali come collagene, fibrina, acido poliglicolico, chitosano, ecc.

È stata creata una pelle più stabile con funzionalità simili a quelle della normale pelle umana.

intestino artificiale

Nel 2006, gli scienziati britannici hanno annunciato la creazione di un intestino artificiale in grado di riprodurre fedelmente le reazioni fisiche e chimiche che avvengono durante la digestione.

L'organo è realizzato in plastica e metallo speciali, che non crollano né si corrodono.

Quindi, per la prima volta nella storia, è stato condotto un lavoro che ha dimostrato come le cellule staminali pluripotenti umane contenute in una capsula di Petri possano essere assemblate in un tessuto corporeo con un’architettura tridimensionale e il tipo di connessioni inerenti alla carne sviluppata naturalmente.

Il tessuto intestinale artificiale potrebbe essere l’opzione terapeutica n. 1 per le persone che soffrono di enterocolite necrotizzante, malattia infiammatoria intestinale e sindrome dell’intestino corto.

Nel corso della ricerca, un gruppo di scienziati guidati dal dottor James Wells ha utilizzato due tipi di cellule pluripotenti: le cellule staminali embrionali umane e quelle indotte, ottenute riprogrammando le cellule della pelle umana.

Le cellule embrionali sono chiamate pluripotenti perché sono in grado di trasformarsi in uno qualsiasi dei 200 diversi tipi di cellule del corpo umano.

Le cellule indotte sono adatte a "pettinare" il genotipo di un particolare donatore, senza il rischio di ulteriore rigetto e complicazioni associate. Questa è una nuova invenzione della scienza, quindi non è ancora chiaro se le cellule indotte dell'organismo adulto abbiano lo stesso potenziale delle cellule dell'embrione.

Il tessuto intestinale artificiale è stato “rilasciato” in due forme, assemblate da due diversi tipi di cellule staminali.

Ci sono voluti molto tempo e sforzi per trasformare le singole cellule in tessuto intestinale.

Gli scienziati hanno raccolto tessuti utilizzando sostanze chimiche e proteine ​​chiamate fattori di crescita. In una provetta, la materia vivente cresceva allo stesso modo di un embrione umano in via di sviluppo.

organi artificiali

Innanzitutto si ottiene il cosiddetto endoderma, dal quale crescono l'esofago, lo stomaco, l'intestino e i polmoni, nonché il pancreas e il fegato. Ma i medici hanno dato l'ordine all'endoderma di svilupparsi solo nelle cellule primarie dell'intestino. Ci sono voluti 28 giorni perché raggiungessero risultati tangibili. Il tessuto è maturato e ha acquisito la funzionalità assorbente e secretoria di un tratto digestivo umano sano. Contiene anche cellule staminali specifiche, con le quali ora sarà molto più facile lavorare.

sangue artificiale

C'è sempre carenza di donatori di sangue: alle cliniche russe vengono forniti prodotti sanguigni solo per il 40% della norma.

Per un intervento al cuore con il sistema di circolazione artificiale è necessario il sangue di 10 donatori. Esiste la possibilità che il sangue artificiale possa aiutare a risolvere il problema: come costruttori, gli scienziati hanno già iniziato a raccoglierlo. Sono stati creati plasma sintetico, eritrociti e piastrine. Ancora un po' e potremo diventare Terminator!

Plasma- uno dei componenti principali del sangue, la sua parte liquida. Il "plasma plastico", creato presso l'Università di Sheffield (Gran Bretagna), può svolgere tutte le funzioni di quello reale ed è assolutamente sicuro per il corpo. Contiene sostanze chimiche che possono trasportare ossigeno e sostanze nutritive. Oggi il plasma artificiale è progettato per salvare vite umane in situazioni estreme, ma nel prossimo futuro verrà utilizzato ovunque.

Beh, è ​​impressionante. Anche se fa un po’ paura immaginare che dentro di te scorra plastica liquida, o meglio, plasma plastico. Dopotutto, per diventare sangue, deve ancora essere riempito di eritrociti, leucociti e piastrine. Gli specialisti dell'Università della California (USA) hanno deciso di aiutare i loro colleghi britannici con il "maledetto costruttore".

Si sono sviluppati completamente sintetici eritrociti da polimeri capaci di trasportare ossigeno e sostanze nutritive dai polmoni agli organi e tessuti e viceversa, cioè di svolgere la funzione principale di veri e propri globuli rossi.

Inoltre, possono fornire farmaci alle cellule. Gli scienziati sono fiduciosi che nei prossimi anni tutti gli studi clinici sugli eritrociti artificiali saranno completati e potranno essere utilizzati per le trasfusioni.

È vero, dopo averli precedentemente diluiti nel plasma, anche in quello naturale, anche in quello sintetico.

Non volendo restare indietro rispetto alle loro controparti californiane, artificiali piastrine sviluppato dagli scienziati della Case Western Reserve University, Ohio. Per la precisione non si tratta esattamente di piastrine, ma dei loro coadiuvanti sintetici, anch'essi costituiti da un materiale polimerico. Il loro compito principale è creare un ambiente efficace per l'incollaggio delle piastrine, necessario per fermare il sanguinamento.

Ora nelle cliniche per questo viene utilizzata la massa piastrinica, ma ottenerla è una questione scrupolosa e piuttosto lunga. È necessario trovare donatori, effettuare una rigorosa selezione delle piastrine, che, inoltre, vengono conservate per non più di 5 giorni e sono suscettibili alle infezioni batteriche.

L'avvento delle piastrine artificiali elimina tutti questi problemi. Quindi l'invenzione sarà di grande aiuto e consentirà ai medici di non aver paura del sanguinamento.

Sangue reale e artificiale. Cosa c'è di meglio?

Il termine "sangue artificiale" è un po' improprio. Il sangue reale svolge un gran numero di compiti. Finora il sangue artificiale è in grado di eseguire solo alcuni di essi. Se verrà creato un sangue artificiale a tutti gli effetti in grado di sostituire completamente quello reale, ciò rappresenterà una vera svolta nella medicina.

Il sangue artificiale ha due funzioni principali:

1) aumenta il volume delle cellule del sangue

2) svolge le funzioni di arricchimento di ossigeno.

Mentre una sostanza che aumenta il volume delle cellule del sangue è utilizzata da tempo negli ospedali, l’ossigenoterapia è ancora in fase di sviluppo e ricerca clinica.

3. Presunti vantaggi e svantaggi del sangue artificiale

ossa artificiali

I medici dell'Imperial College di Londra affermano di essere riusciti a produrre un materiale pseudo-osseo che è molto simile nella composizione alle ossa vere e ha una probabilità minima di rigetto.

I nuovi materiali ossei artificiali sono in realtà costituiti da tre composti chimici contemporaneamente, che simulano il lavoro delle cellule del tessuto osseo reale.

Medici e specialisti in protesi di tutto il mondo stanno ora sviluppando nuovi materiali che potrebbero sostituire completamente il tessuto osseo nel corpo umano.

Tuttavia, fino ad oggi, gli scienziati hanno creato solo materiali simili a ossa, che non sono ancora stati trapiantati, al posto delle ossa vere, anche se rotte.

Il problema principale con tali materiali pseudo-ossei è che il corpo non li riconosce come tessuti ossei “nativi” e non vi attecchisce. Di conseguenza, nel corpo di un paziente con ossa trapiantate possono iniziare processi di rigetto su larga scala che, nel peggiore dei casi, possono persino portare a un massiccio fallimento del sistema immunitario e alla morte del paziente.

polmone artificiale

Gli scienziati americani dell'Università di Yale, guidati da Laura Niklason, hanno fatto una svolta: sono riusciti a creare un polmone artificiale e trapiantarlo nei ratti.

Inoltre, è stato creato separatamente un polmone che funziona in modo autonomo e imita il lavoro di un vero organo.

Va detto che il polmone umano è un meccanismo complesso.

La superficie di un polmone in un adulto è di circa 70 metri quadrati, disposta in modo da consentire un efficiente trasferimento di ossigeno e anidride carbonica tra sangue e aria. Ma il tessuto polmonare è difficile da riparare, quindi al momento l’unico modo per sostituire le parti danneggiate dell’organo è con un trapianto. Questa procedura è molto rischiosa a causa dell'elevata percentuale di rifiuti.

Secondo le statistiche, dieci anni dopo il trapianto, solo il 10-20% dei pazienti rimane in vita.

Il "polmone artificiale" è una pompa pulsante che eroga aria in porzioni ad una frequenza di 40-50 volte al minuto. Un pistone convenzionale non è adatto a questo scopo; particelle del materiale delle sue parti di sfregamento o della guarnizione possono penetrare nel flusso d'aria. Qui e in altri dispositivi simili vengono utilizzati soffietti in metallo ondulato o plastica: soffietti.

Purificata e portata alla temperatura richiesta, l'aria viene fornita direttamente ai bronchi.

Cambiare mano? Nessun problema!..

mani artificiali

Le mani artificiali nel XIX secolo

erano divisi in “mani lavoratrici” e “mani cosmetiche”, ovvero oggetti di lusso.

Per un muratore o un operaio, si limitavano a imporre sull'avambraccio o sulla spalla una benda costituita da una manica di cuoio con accessori, alla quale era attaccato uno strumento corrispondente alla professione dell'operaio: una pinza, un anello, un gancio, ecc.

Le mani artificiali cosmetiche, a seconda dell'occupazione, dello stile di vita, del grado di istruzione e di altre condizioni, erano più o meno complesse.

La mano artificiale potrebbe avere la forma di una mano naturale, che indossa un elegante guanto di capretto, capace di produrre lavori pregevoli; scrivere e persino mescolare le carte (come la famosa mano del generale Davydov).

Se l'amputazione non raggiungeva l'articolazione del gomito, con l'aiuto di un braccio artificiale era possibile ripristinare la funzione dell'arto superiore; ma se la parte superiore del braccio veniva amputata, allora il lavoro della mano era possibile solo per mezzo di apparecchi voluminosi, molto complessi e impegnativi.

Oltre a questi ultimi, gli arti superiori artificiali erano costituiti da due manicotti in pelle o metallo per la parte superiore del braccio e dell'avambraccio, che erano incernierati in modo mobile sopra l'articolazione del gomito mediante stecche metalliche. La mano era di legno leggero e fissata all'avambraccio o mobile.

C'erano delle molle nelle giunture di ciascun dito; dalle estremità delle dita partono dei fili intestinali, che erano collegati dietro l'articolazione del polso e continuavano sotto forma di due lacci più forti, e uno, passando attraverso i rulli attraverso l'articolazione del gomito, era attaccato alla molla sulla parte superiore della spalla, mentre l'altro, anch'esso in movimento sul blocco, terminava liberamente con un occhio.

Con la flessione volontaria dell'articolazione del gomito, le dita si chiudevano in questo apparato e si chiudevano completamente se la spalla era piegata ad angolo retto.

Per gli ordini di mani artificiali bastava indicare le misure della lunghezza e del volume del moncone, nonché della mano sana, e spiegare la tecnica dello scopo a cui dovevano servire.

Le protesi per le mani dovrebbero avere tutte le proprietà necessarie, ad esempio la funzione di chiudere e aprire la mano, trattenere e rilasciare qualsiasi cosa dalle mani, e la protesi dovrebbe avere un aspetto che replichi il più fedelmente possibile l'arto perduto.

Esistono mani protesiche attive e passive.

Quelli passivi copiano solo l'aspetto della mano, mentre quelli attivi, che si dividono in bioelettrici e meccanici, svolgono molte più funzioni. La mano meccanica riproduce una mano reale in modo abbastanza accurato, in modo che qualsiasi amputato possa rilassarsi tra le persone e possa anche prendere un oggetto e rilasciarlo.

La benda, attaccata alla cintura scapolare, mette in movimento la spazzola.

La protesi bioelettrica funziona grazie ad elettrodi che leggono la corrente generata dai muscoli durante la contrazione, il segnale viene trasmesso al microprocessore e la protesi si muove.

gambe artificiali

Per una persona con danni fisici agli arti inferiori, ovviamente, sono importanti protesi per le gambe di alta qualità.

È dal livello di amputazione dell'arto che dipenderà la scelta corretta della protesi, che sostituirà e potrà anche ripristinare molte delle funzioni che erano caratteristiche dell'arto.

Esistono protesi per giovani e anziani, ma anche per bambini, atleti e coloro che, nonostante l'amputazione, conducono una vita altrettanto attiva. Una protesi di alta qualità è composta da un sistema del piede, articolazioni del ginocchio, adattatori realizzati con materiali di alta qualità e maggiore resistenza.

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Gli organi meccanici artificiali rappresentano forse oggi il modo più realistico per riparare un corpo logorato, che non può più essere aiutato dalla tradizionale “riparazione” terapeutica. Come per gli altri metodi, il trapianto di organi è complicato dalla carenza di donatori e dall'incompatibilità biologica. E le cellule staminali, di cui tanto si parla, purtroppo, sono ancora troppo lontane dall’applicazione pratica.

I primi organi artificiali, a quanto pare, dovrebbero essere considerati protesi dentarie. Successivamente, i chirurghi iniziarono a impiantare articolazioni e legamenti metallici, e poi apparvero le protesi elettroniche degli arti. Ma definire questi dispositivi una “rivoluzione negli organi artificiali” non può che essere esagerato. Certo, migliorano la qualità della vita, ma puoi vivere senza di loro. Per creare tali dispositivi, la cosa principale è scegliere un materiale durevole, leggero e sicuro, ricavarne la parte necessaria e sviluppare la tecnologia di "installazione" nel corpo umano.

Un'altra cosa sono i nostri organi interni. Milioni di persone muoiono ogni anno a causa di gravi malattie del cuore, dei polmoni, del fegato e dei reni e spesso non c’è modo di aiutarle. Quasi tutti gli apparecchi di sostentamento inventati - polmone artificiale, fegato o reni - occupano tanto spazio quanto un frigorifero e sono considerati solo come una misura temporanea. Di norma, il paziente è costantemente vicino a una macchina del genere e attende il trapianto di un organo. Ma non sempre si trovano donatori idonei.

Ma non tutto è così disperato. Il più semplice di questi organi è il cuore. Nel 1938, i chirurghi americani usarono per la prima volta una macchina cuore-polmone. Non molto tempo fa è stato creato il cuore artificiale AbioCor, che consente a una persona non solo di "sopravvivere", ma di camminare e persino di praticare sport. E l'ultimo sviluppo, il dispositivo australiano VentrAssist, dovrebbe funzionare per 50 anni. Ma di questo dispositivo parleremo più avanti, perché le sue caratteristiche tecniche apparirebbero troppo sbiadite senza un'introduzione teorica.

Parametri del corpo artificiale

Gli organi artificiali ideali sono macchine che funzioneranno per decenni sotto carichi pesanti e non richiedono alcuna manutenzione. Diciamo che la potenza di un cuore umano a riposo è poco più di 3 watt. Ciò significa che in un giorno fa un lavoro di quasi 90 kilojoule. Cioè, "solleva" una tonnellata di carico al quarto piano. Sotto carico fisico, ovviamente, le sue prestazioni dovrebbero aumentare in modo significativo. Ora immagina che un tale apparato debba ancora adattarsi al petto, avere una riserva di energia e non fermarsi per un minuto per tutta la vita.

I polmoni artificiali non sono meno difficili. La superficie degli organi respiratori "originari" ha all'incirca le dimensioni di un campo da tennis. In un minuto, un bicchiere di sangue viene “versato” uniformemente su di esso venti volte e il bicchiere di sangue viene rimosso. Inoltre, i polmoni si puliscono costantemente da fuliggine, polvere e altre particelle nocive che inaliamo. Se aggiungiamo che un tale organo non dovrebbe superare i cinque litri di volume, diventa chiaro che il lavoro su un tale apparato è ancora molto lungi dall'essere completato.

Anche il fegato è un organo piuttosto piccolo, che contiene un "impianto chimico" e un potente sistema di filtraggio. In un solo minuto passa un litro e mezzo di sangue, che deve essere ripulito dai prodotti di scarto, senza violare l'equilibrio elettrolitico, ormonale e proteico. Molte sostanze, come alcol, droghe, grassi, non solo vengono trattenute nel fegato, ma vengono anche trasformate in una forma più conveniente per l'escrezione dal corpo. Inoltre, questo organo è responsabile della sintesi di circa un litro di bile, un emulsionante dei grassi alimentari.

Un altro organo senza il quale una persona non può vivere è il rene. L'apparato che lo sostituisce deve, come il fegato, filtrare tutto il sangue del corpo. Ma la funzione dei reni non finisce qui: il loro “computer” biologico analizza la composizione del sangue e, sulla base di questi dati, mantiene entro limiti molto ristretti il ​​contenuto di quasi tutte le sostanze in esso disciolte.

Cuore senza fili

Ora che abbiamo valutato la portata del compito, vediamo come viene risolto in relazione al cuore. AbioCor di Abiomed è un vero e proprio cuore artificiale che sostituisce entrambi i ventricoli e fornisce sangue ai polmoni e ad altri organi. Il dispositivo ha le dimensioni di un pompelmo, pesa 900 grammi e contiene una pompa in titanio, un'unità di controllo e una batteria. La sua capacità è sufficiente per 30 minuti di durata della batteria e la ricarica avviene attraverso la pelle: cioè nessun filo arriva alla superficie del corpo. Una batteria esterna indossata sulla cintura permette di rimanere senza ricarica per diverse ore.

Tale dispositivo è destinato a pazienti con insufficienza cardiaca allo stadio terminale e prognosi sfavorevole. Inoltre, i creatori dell'apparato affermano che esso consente ai pazienti non solo di "sopravvivere", ma garantisce loro una qualità di vita del tutto accettabile.

Il primo cuore AbioCor è stato trapiantato nel 2001. Da allora non sono stati installati più di 20 dispositivi, ma l'azienda è ottimista sulle prospettive del dispositivo e stima il mercato a 100.000 operazioni all'anno.

Cuore AbioCor

Il dispositivo VentrAssist, creato da ricercatori australiani, a differenza del cuore AbioCor, non può sostituire completamente un organo naturale. VentrAssist aiuta solo a pompare il sangue nel ventricolo sinistro, la parte più attiva del cuore.

All'interno del corpo è posizionata solo una pompa rotativa in titanio. Gli australiani stimano la sua risorsa in 50 anni di lavoro continuo. Il paziente indossa il controller e la batteria, la cui capacità è sufficiente per 8 ore, sulla cintura.

Come concepito dagli sviluppatori, un dispositivo del genere dovrebbe aiutare molte persone con insufficienza cardiaca. Tuttavia, nella pratica medica, apparirà solo dopo l'autorizzazione appropriata delle autorità preposte al rilascio delle licenze.

Un cuore AbioCor ora costa poco meno di 100.000 dollari, mentre un VentrAssist costerà circa 50 dollari, ma questo prezzo è significativamente inferiore ai costi associati a ciascun trapianto di cuore da donatore.

Se prendiamo in considerazione anche i fondi destinati all'assistenza medica dei pazienti con insufficienza cardiaca, diventa chiaro: un cuore artificiale non è solo utile, ma anche vantaggioso per l'industria medica. E gli incentivi finanziari sono noti per essere i più forti. Compreso il progresso tecnologico.

Resta solo da chiarire che è del tutto inutile sostenere questo progresso a costo della propria vita. Con una prevenzione tempestiva delle malattie cardiache, il tuo cuore può durare molto più a lungo di 50 anni. E, soprattutto, è praticamente gratuito.



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introduzione

Una delle direzioni importanti della medicina moderna è la creazione di organi artificiali. Gli organi artificiali sono organi artificiali, impianti che possono sostituire gli organi reali del corpo.

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Gli organi artificiali sono dispositivi tecnici progettati per sostituire temporaneamente o permanentemente la funzione dell'uno o dell'altro organo umano interno.

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Creazione dell'I.o. anche per il fatto che il trapianto non sarà in grado di risolvere completamente il problema della sostituzione degli organi vitali umani non funzionanti, perché. il numero di organi donatori idonei al trapianto è molto inferiore al numero di pazienti che necessitano di questa operazione. E a proposito di. non sempre sostituiscono completamente la funzione di un organo naturale, soprattutto quando ha una serie di funzioni complesse, ad esempio il fegato, il cuore.

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Più spesso I.o. non sostituiscono l'intero organo, ma la parte più importante di esso, ad esempio le valvole cardiache artificiali progettate per garantire il flusso sanguigno unidirezionale.

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Organi artificiali Non impiantabili Parzialmente completamente impiantabili Impiantabili

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A non impiantabileI.o. includere un rene artificiale - un apparato per rimuovere i prodotti metabolici tossici dal sangue del paziente, che si accumulano nell'insufficienza renale acuta e cronica.

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Un esempio di IA parzialmente impiantabile, utilizzata solo nell'esperimento, è un cuore artificiale con un azionamento esterno. In questo sistema, la pompa del sangue stessa è posizionata all'interno della cavità toracica, solitamente all'interno del pericardio; La pompa è collegata tramite un sistema di tubi flessibili all'azionamento, molto spesso pneumatico, e al controllo dei complessi di strumentazione.

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Completamente impiantabileI.o. è un dispositivo i cui componenti si trovano tutti all'interno del corpo. un esempio di ciò sono i pacemaker e un cuore artificiale di questo tipo, in cui tutti i componenti (pompe del sangue, trasmissione, sistema di controllo, alimentazione) sono impiantati all'interno del corpo.

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Al momento del funzionamento I.o. possono essere suddivisi in: Dispositivi che supportano l'attività vitale del corpo solo quando funzionano continuamente (ad esempio un cuore artificiale) Dispositivi che assicurano l'attività vitale del corpo quando sono collegati in modo intermittente (discreto) (ad esempio un cuore artificiale) rene artificiale)

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Nel problema dell'I.o. Di grande importanza è la scelta dei materiali con cui sono realizzati i componenti dell'apparato, che sono a diretto contatto con i tessuti e i fluidi corporei. Tutti questi materiali devono essere biologicamente inerti, cioè che non provocano una reazione infiammatoria dei tessuti circostanti, non emettono sostanze chimiche tossiche dalla loro superficie, ecc.

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Anche un problema importante nella creazione di I.o. è una soluzione ingegneristica adeguata allo scopo. Di norma, quando si crea la recitazione. i ricercatori si sforzano di garantire che un dispositivo tecnico svolga la funzione di un analogo naturale nel modo più accurato possibile. Le soluzioni costruttive allo stesso tempo differiscono nettamente dall'architettura del corpo corrispondente. Ciò è dovuto alla mancanza di materiali con cui sarebbe possibile realizzare l'intelligenza artificiale, identica nel design alla struttura anatomica di un organo naturale, nonché a una certa imperfezione della tecnologia moderna.

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10 organi artificiali per creare una persona reale

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1. Intestino artificiale. Fase di sviluppo: creato con successo. Scienziati britannici hanno informato il mondo sulla creazione di un intestino artificiale in grado di riprodurre fedelmente le reazioni fisiche e chimiche che avvengono durante la digestione. L'organo è realizzato in plastica e metallo speciali, che non crollano né si corrodono.

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2.Cuore artificiale. Stadio di sviluppo: creato con successo, pronto per l'impianto. I primi cuori artificiali apparvero negli anni '60 del secolo scorso. Il cosiddetto cuore "temporaneo" Total Artificial Heart è progettato specificamente per i pazienti affetti da disturbi cardiaci. Questo organo supporta il lavoro del corpo e prolunga effettivamente la vita di un paziente che sta aspettando un organo per un trapianto a tutti gli effetti. Il primo "cuore temporaneo" è stato impiantato nel 2007 in un ex istruttore di fitness.

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3.Sangue artificiale. Stadio di sviluppo: ossigenoterapia. Se viene creato un sangue artificiale a tutti gli effetti in grado di sostituire completamente quello reale, questo sarà un vero passo avanti nella medicina. Il sangue artificiale svolge due funzioni principali: 1) aumenta il volume delle cellule del sangue 2) svolge le funzioni di arricchimento di ossigeno. Se verrà creato sangue artificiale a tutti gli effetti, in termini di contributo allo sviluppo della scienza, questa scoperta sarà paragonabile solo a un possibile volo umano su Marte.

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4.Vasi sanguigni artificiali. Fase di sviluppo: preparazione di esperimenti umani. Gli scienziati hanno recentemente sviluppato vasi sanguigni artificiali utilizzando il collage. L'uso del collagene di salmone è assolutamente sicuro, poiché la scienza moderna non conosce un singolo virus che possa essere trasmesso dal salmone all'uomo. Finora vengono condotti esperimenti sugli animali, ma gli scienziati si stanno preparando per esperimenti sull'uomo. I ricercatori sono fiduciosi che i biomateriali da loro creati possano essere utilizzati per sostituire i vasi sanguigni umani danneggiati.

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5. Ossa artificiali. Fase di sviluppo: sono in corso studi clinici. Gli scienziati sono da tempo impegnati nel problema della creazione di ossa artificiali. Recentemente è stato scoperto che l'acido citrico, in combinazione con l'ottandiolo, crea una sostanza gialla simile alla gomma che può essere modellata in qualsiasi forma e sostituire la parte danneggiata dell'osso. Il polimero risultante, mescolato con polvere di idroapatite, a sua volta "si trasforma" in un materiale molto duro che può essere utilizzato per riparare le ossa rotte.

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6. Utero artificiale. Fase di sviluppo: prototipi creati con successo. Gli scienziati lavorano da tempo alla creazione di un utero artificiale in modo che gli embrioni possano svilupparsi al di fuori degli organi riproduttivi femminili. Gli scienziati hanno creato prototipi sulla base di cellule isolate dal corpo di una donna e un nuovo sviluppo in futuro consentirà alle donne che soffrono di infertilità di avere figli. Gli oppositori della nuova tecnologia sostengono che lo sviluppo degli scienziati potrebbe indebolire il legame tra madre e figlio in futuro. La creazione di un grembo artificiale solleva anche questioni etiche sulla possibilità della clonazione umana e addirittura sull'introduzione del divieto di aborto, poiché l'embrione può sopravvivere in un grembo artificiale.

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7. Pelle artificiale. Fase di sviluppo: ricercatori all'apice della vera pelle. Creata nel 1996, la pelle artificiale viene utilizzata per trapiantare pazienti la cui pelle è stata gravemente danneggiata da gravi ustioni. Nel 2001, sulla base di questo metodo, è stata creata una pelle artificiale autorigenerante. Gli scienziati britannici hanno scoperto uno straordinario metodo di rigenerazione della pelle. Le cellule che generano collagene create in laboratorio imitano le vere cellule umane che prevengono l’invecchiamento della pelle. Con l’età, il numero di queste cellule diminuisce e la pelle comincia a raggrinzirsi. Le cellule artificiali iniettate direttamente nelle rughe iniziano a produrre collagene e la pelle inizia a rigenerarsi.

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8. Retina artificiale. Fase di sviluppo: creato e testato con successo, è nella fase di produzione industriale. La retina artificiale Argus II sarà presto in grado di curare persone affette da varie forme di cecità come la degenerazione maculare e la retinite pigmentosa. La degenerazione maculare è l'atrofia o degenerazione della testa del nervo ottico situata vicino al centro della retina. La degenerazione pigmentaria della retina è una rara malattia ereditaria associata al malfunzionamento e alla sopravvivenza dei bastoncelli, e quindi dei coni.

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9. Arti artificiali. Fase di sviluppo: esperimenti. È noto che le salamandre sono in grado di rigenerare gli arti mozzati. Perché le persone non seguono il loro esempio? Recenti ricerche hanno dato agli amputati la speranza di una possibile rigenerazione delle parti del corpo perdute. Gli scienziati sono riusciti a far crescere con successo nuovi arti su una salamandra utilizzando un estratto della vescica di un maiale. I ricercatori sono nelle primissime fasi di sviluppo di una nuova tecnologia che deve ancora essere sviluppata: è ancora lontana dall’essere applicata agli esseri umani.

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10. Organi artificiali creati da cellule staminali. Fase di sviluppo: creazione di prototipi, necessità di ulteriori ricerche. Quando un team di scienziati britannici è riuscito a creare una valvola cardiaca dalle cellule staminali di un paziente, si è subito parlato della creazione di un cuore artificiale utilizzando tecnologie simili. Inoltre, questa direzione scientifica è riconosciuta come più promettente, poiché gli organi creati dalle cellule staminali del paziente hanno molte più probabilità di mettere radici.

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Polmoni artificiali (ossigenatori)

apparato "cuore-polmone artificiale", un apparato che fornisce un livello ottimale di circolazione sanguigna e processi metabolici nel corpo del paziente o in un organo donatore isolato; progettato per eseguire temporaneamente le funzioni del cuore e dei polmoni. Schema a blocchi dell'apparato artificiale e circolatorio.

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L'AEC comprende un complesso di sistemi e blocchi interconnessi: "cuore artificiale" - un apparato costituito da una pompa, azionamento, trasmissione e pompaggio del sangue con la portata volumetrica necessaria per il supporto vitale; "polmoni artificiali" - un dispositivo di scambio di gas, il cosiddetto ossigenatore, serve a saturare il sangue con ossigeno, rimuovere l'anidride carbonica e mantenere l'equilibrio acido-base entro limiti fisiologici. Macchina cuore-polmone AIK-5 per scopi cardiochirurgici.

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cuore artificiale

Un cuore artificiale è un’alternativa al trapianto. Il cuore o i ventricoli artificiali vengono utilizzati nei pazienti con insufficienza cardiaca allo stadio terminale per salvargli la vita e supportare la circolazione sanguigna fino a quando non viene trovato un organo donatore adatto per un trapianto di cuore. Nel 1998, per la prima volta al mondo, è stato impiantato un ventricolo artificiale con un principio di funzionamento fondamentalmente nuovo, progettato con la partecipazione di specialisti della NASA e Michael DeBakey. Questa piccola pompa dal peso di soli 93 grammi è in grado di pompare fino a 6-7 litri di sangue al minuto e garantire così il normale funzionamento dell'intero organismo.

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Gli scienziati affermano di aver sviluppato un prototipo di cuore artificiale perfettamente funzionante, pronto per essere trapiantato in un essere umano. Il dispositivo non solo riproduce i battiti cardiaci in modo molto simile a quelli reali, ma è anche dotato di speciali sensori elettronici che permettono di regolare la frequenza cardiaca e il flusso sanguigno.

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Pacemaker

Uno dei tipi di apparecchiature mediche più high-tech è il pacemaker. Un pacemaker è un dispositivo progettato per mantenere il ritmo del cuore. Questo dispositivo è indispensabile per le persone con patologie cardiache come bradicardia (battito cardiaco insufficiente) o blocco atrioventricolare.

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I pacemaker sono dispositivi che funzionano in modalità asincrona, stimolando il battito cardiaco a una frequenza fissa. I pacemaker più avanzati erano stimolatori elettrici a due camere. Oggi vengono utilizzati pacemaker di tipo a due camere, che consentono non solo di stimolare il lavoro del cuore, ma anche di determinare la fibrillazione del paziente, il flutter atriale. Allo stesso tempo, il pacemaker è in grado di passare ad un'altra modalità operativa più sicura in caso di anomalie. In questo caso è esclusa la possibilità di mantenere e stimolare la tachicardia sopraventricolare.

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Pacemaker temporaneo

La stimolazione temporanea è una terapia che può aiutare a prevenire i decessi. Un pacemaker temporaneo viene posizionato su un paziente da un medico rianimatore se il paziente presenta un ritmo cardiaco inaspettatamente disturbato, chiamato aritmia, noto anche come blocco cardiaco assoluto. Molto spesso, il blocco cardiaco si verifica con infarto miocardico.

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Installazione di un pacemaker

Ad oggi, esiste una generazione completamente nuova di questo dispositivo: un pacemaker a tre camere, ma è ancora in fase di implementazione. Il pacemaker più efficace e sicuro per il mantenimento della frequenza cardiaca, progettato per la diagnosi di malattie cardiache e l'uso in clinica. Un pacemaker ad alte prestazioni aiuta i pazienti affetti da malattie cardiache a mantenere una buona salute e vitalità.

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Cardioverter-defibrillatore

Un defibrillatore cardioverter è un moderno dispositivo di stimolazione utilizzato per prevenire l'arresto cardiaco improvviso nei pazienti affetti da tachicardia ventricolare.

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Il pacemaker (EX) combina due elementi: uno stimolatore di scariche elettriche e da uno a tre fili di elettrodi, che svolgono il ruolo di un conduttore a spirale, caratterizzato da una discreta flessibilità e scorrevolezza, resistente alla flessione e alla torsione dovuta a movimenti del corpo e contrazioni cardiache.

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Pacemaker e sport

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Valvole cardiache protesiche biologiche

In una fase iniziale di sviluppo, i cardiochirurghi hanno cercato di utilizzare dispositivi valvolari basati su tessuti biologici di origine xenogenica (cioè presi in prestito da animali) o allogenica (cioè presi in prestito dall'uomo) come materiale sostitutivo. Lo svantaggio principale di questi dispositivi era la durata limitata della valvola a causa del graduale effetto distruttivo sui tessuti biologici da parte del corpo del ricevente.

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Protesi premolare

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Protesi xenoaortica biologica BRAILE (Brasile) Protesi xenopericardica biologica BRAILE (Brasile) Protesi xenopericardica biologica Mitraflow Synergy (USA) Protesi xenoaortica biologica “LABCOR” (USA) Protesi xenoaortica biologica russa “KemKor” Innesto omoaortico (omoinnesto, allotrapianto).

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Conclusione:

La medicina non si ferma, si sviluppa e nel prossimo futuro gli organi artificiali creati saranno in grado di sostituire completamente gli organi umani malati. Pertanto, l’aspettativa di vita sarà più alta. La tecnologia medica consente di sostituire organi umani completamente o parzialmente malati. Un pacemaker elettronico, un amplificatore del suono per le persone che soffrono di sordità, una lente in plastica speciale: questi sono solo alcuni esempi dell'uso della tecnologia in medicina. Stanno diventando sempre più diffuse anche le bioprotesi alimentate da alimentatori in miniatura che rispondono alle biocorrenti nel corpo umano.

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Elenco della letteratura usata

Galletti P. M., Bricher G. A., Fondamenti e tecniche di circolazione extracorporea, trad. dall'inglese., M., 1966. N. A. Super. www.google.kz www.mail.ru www.wikipedia.ru

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INTRODUZIONE ALLA TRAPLANTOLOGIA CLINICA

Iniziando una breve rassegna dei metodi di trapianto per il trattamento dei pazienti, ecco un messaggio datato 1993 (New York): "Un'operazione chirurgica unica è stata eseguita in una delle cliniche statunitensi: una bambina inglese di cinque anni, Laura Davis, è stata trapiantata con fegato, stomaco, reni, pancreas e parte dell'intestino. La necessità di un'operazione così complessa è nata dal fatto che la ragazza è nata con una malformazione congenita degli organi digestivi. Nel giugno dello scorso anno, parte del suo intestino e le hanno trapiantato il fegato, ma quest'estate è iniziata la reazione di rigetto da parte dell'organismo degli organi trapiantati...". Questo rapporto mostra che attualmente il trapianto clinico, al di là delle idee più audaci e fantastiche, è entrato saldamente nella pratica del trattamento di pazienti precedentemente condannati.

Il concetto di trapianto come scienza. La trapiantologia è la scienza del trapianto di organi e tessuti. I successi del trapiantologia, basati sui risultati della moderna rivoluzione scientifica e tecnologica, sono stati riconosciuti dal pubblico e dai professionisti. Ciò è meglio evidenziato dall'esperienza accumulata fino ad oggi nei trapianti di rene, cuore, fegato e nell'uso di dispositivi artificiali per mantenere la funzione degli organi vitali. Allo stesso tempo, l'autotrapianto è considerato il trapianto del proprio tessuto (o organo) in un'altra posizione (ad esempio, l'autotrapianto delle dita o della pelle). L'isotrapianto prevede un trapianto tra due organismi geneticamente identici (gemelli identici). Tali operazioni sono molto rare. L'omotrapianto (allotrapianto) è il trapianto di un organo o tessuto da una persona a un'altra. Per eterotrapianto (xenotrapianto) si intende il trapianto da animale a uomo utilizzando un organo o tessuto xenogenico.

Un donatore è una persona dalla quale viene prelevato un organo (o un tessuto) per un successivo intervento di trapianto. Ricevente: una persona a cui è stato impiantato un organo (o tessuto) di un donatore.

Durante il trapianto, un organo donatore può essere impiantato in posizione ortotopica (precedente) o eterotopica (in un luogo diverso).

Il trapianto si è cristallizzato dalla chirurgia e, nel concetto moderno, l'attività principale dei trapianti è chirurgica, ma con molte caratteristiche specifiche, tra cui la selezione immunologica dei riceventi e dei donatori; affrontare i problemi dell'immunosoppressione e delle infezioni secondarie; raccolta, trasporto e conservazione temporanea di organi e tessuti, nonché una serie di altri. molti problemi importanti, incluso il mantenimento temporaneo della funzione dei pazienti prima dell'intervento chirurgico (e successivamente trapiantati dopo l'intervento chirurgico) organi con l'aiuto di sistemi artificiali.

La creazione di organi artificiali è una delle direzioni principali della scienza moderna e viene risolta all'intersezione tra scienze biologiche, mediche ed esatte. Gli organi artificiali sono comunemente intesi come “dispositivi progettati per la sostituzione attiva permanente o temporanea della funzione di un prototipo naturale (V.I. Shumakov, 1990). La necessità di sviluppare organi artificiali è dovuta alla possibilità di sostituzione temporanea della funzione perduta di un prototipo naturale, soprattutto perché il servizio chirurgico di trapianto di organi da donatori non può fornire completamente ciascun paziente a causa della carenza di organi donatori stessi.

Gli ultimi 20 anni sono stati contrassegnati dal rapido sviluppo della trapiantologia, mentre scienziati e medici sovietici hanno dato un contributo significativo allo sviluppo di questa scienza. Ciò è stato facilitato innanzitutto dalla soluzione di problemi tecnologici per la realizzazione di materiali biologicamente inerti in grado di non modificare le proprie proprietà nel tempo, senza provocare coaguli di sangue e reazioni infiammatorie.

Di particolare importanza nella risoluzione di questo problema è stato lo sviluppo di metodi rapidi per valutare l'emocompatibilità, la tossicità e altre caratteristiche qualitative dei polimeri.

Di notevole importanza nello sviluppo della scienza degli organi artificiali furono gli sviluppi nel campo della circolazione assistita, la creazione di vari modelli di cuore artificiale; miglioramento delle costruzioni biologiche e polimeriche-metalliche delle valvole cardiache; nuovi modelli di dispensatori di farmaci e stimolatori elettrici; sviluppo e produzione in serie di frazionatori di sangue, sistemi di perfusione ibridi e miglioramento di dispositivi per la disintossicazione e la modificazione del sangue (emosorbimento, scambio gravitazionale e plasmaferesi di filtrazione, ultrafiltrazione ed emodialisi). Tutto ciò ha permesso di valutare quest'area della scienza medica come prioritaria e richiedente ulteriori ricerche.

Storia del trapianto e ruolo degli scienziati domestici.

La storia dei trapianti risale a molti secoli fa. Anche nell'Ayurveda (un antico trattato indiano sui metodi di trattamento) si parla del trapianto di un arto inferiore da un uomo nero a un uomo bianco. Questo messaggio testimonia lo straordinario coraggio dei chirurghi e il fatto che già nell'antichità i pensieri su una possibile sostituzione di un organo malato con uno sano occupavano le menti dei medici.

La storia dei trapianti scientifici inizia nel XIX secolo. Per molti decenni questa scienza si è sviluppata fruttuosamente nell'ambito della chirurgia. Il maggior contributo allo sviluppo dei trapianti è stato dato dai chirurghi, in particolare da quelli impegnati nella chirurgia ricostruttiva e plastica. Tra questi ricercatori e clinici figura Erich Lexer. In particolare, questo chirurgo si è occupato dei problemi del trapianto gratuito di ossa da un cadavere a pazienti malati e ha sviluppato metodi per l'allotrapianto delle articolazioni. Nel 1907, a Königsberg, Lexer eseguì con successo il primo allotrapianto clinico di un'articolazione al mondo. Lexer si occupò anche di trapianti vascolari, cioè di vene; così come i tendini; fascia e tessuto adiposo. Nel periodo 1914-1924 pubblicò un manuale in 2 volumi “Trapianti liberi”. Questa pubblicazione è al servizio di trapianti e chirurghi da molti anni.

Lo scienziato russo Professor S.V. Shamov, non senza ragione, definì la trasfusione di sangue un trapianto di sangue. Infatti, in questo caso, il tessuto di una persona (sangue) viene introdotto in un'altra, ovvero avviene il trapianto omologo.

Le principali disposizioni della teoria dell'immunità ai trapianti sono state sviluppate dal nostro connazionale I.I. Mechnikov.

Nel 1929, l'eminente scienziato russo S.S. Bryukhonenko al congresso dei patofisiologi dimostrò per la prima volta al mondo un apparato ("autoiettore") progettato per l'ossigenazione e il pompaggio del sangue. Allo stesso tempo, la testa del cane isolata dal corpo, perfusa con sangue riscaldato e ossigenato, conservava i riflessi, lambiva l'acqua e cercava di abbaiare. Per l'epoca si trattò di un gigantesco balzo in avanti, che permise di creare in breve tempo dispositivi per la circolazione sanguigna artificiale e, di fatto, di aprire la fase delle operazioni su un cuore "secco".

Impossibile non ricordare il grande ricercatore e sperimentatore, il nostro contemporaneo V.P. Demikhov, i cui lavori sul trapianto del cuore, sul complesso cuore-polmone, sulla creazione di una banca di organi, sull'innesto di bypass coronarico e sull'emicorporectomia con successivo trapianto del torso sono dei classici nei trapianti. I risultati ottenuti dallo scienziato domestico sono stati una pietra miliare nel trapianto clinico di questi organi. V.P. Demikhov nel 1960 dimostrò la possibilità fondamentale di mantenere la circolazione sanguigna nel corpo animale con l'aiuto di un dispositivo meccanico impiantato al posto del proprio cuore rimosso. Dopo tale operazione, il cane ha vissuto per 2,5 ore. Il chirurgo Barnard (Sudafrica), che eseguì il primo trapianto di cuore clinico, e altri eminenti ricercatori considerarono V.P. Demikhov come suo insegnante.

Il primo trapianto clinico di rene al mondo fu eseguito a Kiev nell'aprile 1933 dal chirurgo nazionale Yu.Yu. Voronoi. Un rene prelevato da un cadavere nel 1965 fu il primo in Unione Sovietica ad essere trapiantato dall'accademico B.V. Petrovsky.

Tutto quanto sopra testimonia il lungo percorso percorso dalla trapiantologia sperimentale e clinica, il contributo di moltissimi ricercatori e il ruolo significativo degli scienziati nazionali nello sviluppo della scienza dei metodi di trapianto di organi e tessuti.

Ad oggi sono già stati effettuati numerosi trapianti diversi che hanno salvato vite umane e migliorato la qualità di molte migliaia di pazienti. Le tabelle 1 e 2 forniscono statistiche riassuntive sul numero e sui risultati di queste operazioni.

Record internazionali di sopravvivenza trapianti (1992)

I dati presentati nelle Tabelle 1 e 2 testimoniano in modo convincente il crescente interesse dei chirurghi per i trapianti e il significativo contributo positivo di questa scienza alla preservazione della vita e della salute della popolazione del pianeta.

Prelievo di organi, problema della morte cerebrale, immunosoppressione.

Tra i principali problemi medici e biologici "non chirurgici" in trapiantologia vi sono i problemi associati alla morte cerebrale, i tempi e i metodi di campionamento di organi e tessuti, l'abbinamento immunologico della coppia "donatore-ricevente" e la successiva soppressione immunologica.

Va notato che esistono alcune restrizioni al prelievo di organi da parte dei donatori. In mancanza, i donatori possono essere persone di età compresa tra 5 e 50 anni. Questi includono:

Lesione cerebrale traumatica isolata.

Rottura di un aneurisma cerebrale.

Alcune malattie del cervello.

Tentativi di suicidio.

Avvelenamento da barbiturici.

Allo stesso tempo, i donatori non dovrebbero soffrire di malattie organiche croniche degli organi vitali o patologie infettive.

Senza approfondire questi problemi, notiamo che il termine "morte cerebrale" non è solo un concetto medico, ma anche filosofico generale. Fino a poco tempo fa (fino al 1993), i trapianti sovietici non avevano una base legale per il prelievo di organi da pazienti con morte della corteccia cerebrale e cuore battente. Ciò ha creato una serie di seri ostacoli ai trapianti di cuore, polmone, rene e fegato. In passato, infatti, si credeva che se il cuore batte, la persona è viva ed è un crimine rimuoverne gli organi. Attualmente, nella maggior parte dei paesi sviluppati del mondo, è accettato che in situazioni in cui si registra la morte della corteccia cerebrale e diventa chiara una prognosi sfavorevole, è possibile utilizzare gli organi funzionanti del paziente per salvare la vita di altre persone .

Attualmente, una linea retta sull'encefalogramma è considerata il criterio per la morte cerebrale; test dell'atropina e test della saturazione dell'ossigeno nel sangue negativi; assenza di nistagmo quando il canale uditivo è irritato con acqua. Queste disposizioni coincidono Con requisiti internazionali e sono protetti dalla legislazione pertinente. In Russia, la donazione di organi è regolata da due leggi: la legge "Sul trapianto di organi e (o) tessuti umani", adottata il 22 dicembre 1992, e la legge "Sulle sepolture e le pompe funebri", adottata l'8 dicembre 1995. Nel loro insieme, consentono il prelievo di organi da cadaveri con il consenso dei parenti o dei loro rappresentanti legali o in loro assenza, come avviene nel caso della morte di ignoti.

Negli istituti specializzati esistono unità funzionali responsabili dell'identificazione, della tipizzazione e del prelievo degli organi: i cosiddetti centri di campionamento. I centri sono una struttura di coordinamento che determina e attua le tattiche per ottenere trapianti da donatori con la loro selezione immunologica e distribuzione sulla base di una "lista d'attesa". Tali centri hanno esperienza nello scambio di organi di donatori tramite strutture simili negli Stati Uniti, Israele, Germania, Inghilterra e altri paesi. Tutto il lavoro al loro interno viene svolto 24 ore su 24 e le stesse operazioni di trapianto sono di natura urgente, a causa del periodo di tempo limitato per la conservazione degli organi dei donatori.

Il moderno schema di prelievo di organi prevede quanto segue: notifica di un paziente con morte cerebrale; esame espresso in loco da parte di un'équipe di trapianti e prelievo in loco (rene) o trasporto del donatore in un centro trapianti (cuore, polmoni, ecc.). Di norma si cerca di applicare uno schema di prelievo multiorgano (Fig. 1) con successiva tipizzazione dei parametri immunologici e notifica di diversi destinatari idonei in lista d'attesa.

ßFig. 1. Schema di prelievo multiorgano di organi.

In assenza di tali pazienti, vengono avvisati altri centri di trapianto nel nostro Paese e all'estero. In questo caso il fattore tempo è molto importante, poiché i risultati dei trapianti dipendono in modo significativo dai tempi di ischemia e dalla conservazione degli organi del donatore.

Attualmente la selezione di un donatore viene effettuata secondo due principali sistemi di antigeni: ABO (antigeni eritrocitari) e HLA (antigeni leucocitari o antigeni di istocompatibilità).

La terapia immunosoppressiva dopo il trapianto è la base del trattamento conservativo. Nella soppressione dell'immunità ai trapianti sono stati utilizzati per lungo tempo ormoni: prednisolone e farmaci steroidi. Gli sviluppi degli ultimi 20 anni hanno permesso di introdurre nuovi agenti farmacologici, il cui effetto soppressivo è significativamente più elevato e gli effetti collaterali (citotossicità, ulcere ormonali, ipertensione arteriosa, sepsi) sono inferiori. Un farmaco del genere, ad esempio, è la ciclosporina "A", creata dalla società "Sandos" (Svizzera). Per struttura, è un metabolita di alcuni funghi inferiori, che ha un effetto immunosoppressore senza reazioni mielotossiche. La ciclosporina "A" impedisce il riconoscimento dell'antigene da parte dei linfociti che non si trasformano in killer citotossici. L'introduzione di questo farmaco nella pratica clinica negli anni '80 è stata rivoluzionaria e ha aumentato quasi universalmente la sopravvivenza del trapianto del 15-20%. Tuttavia, ad oggi sono stati identificati anche gli effetti collaterali negativi della ciclosporina "A": epatotossicità e nefrotossicità, nonché un aumento della frequenza delle infezioni virali nei riceventi.

Va notato che l'uso della ciclosporina "A" ha avuto scarso effetto sul trattamento delle crisi di rigetto - le condizioni immunologiche più pericolose dovute all'incompatibilità delle strutture antigeniche della coppia "donatore-ricevente". In questo caso vengono utilizzati anticorpi monoclonali, ormoni steroidei, globulina antimonocitica e plasmaferesi a scambio. Altri farmaci farmacologici che sopprimono l'immunità al trapianto sono l'azatioprina, l'ortoclone e i sieri antilinfociti.

Quanto precede indica una significativa specificità del trattamento dei pazienti trapiantati, che richiede particolari conoscenze multidisciplinari.

Oltre alle cause puramente chirurgiche di esiti avversi (sanguinamento, fallimento della fistola, embolia intraoperatoria, debolezza cardiaca, shock traumatico e altri) nel trapianto, le complicanze più comuni sono il rigetto acuto dell'organo; fallimento dell'innesto; sepsi; insufficienza cardiovascolare e sindrome da carico reciproco con disfunzione di diversi organi vitali.

Trapianto privato

Cuore Nell'esperimento, il primo trapianto di cuore, come accennato in precedenza, è stato effettuato da uno scienziato domestico, il chirurgo dei trapianti V.P. Demikhov negli anni '50.

Il trapianto di cuore in un paziente fu eseguito per la prima volta da K. Barnard dal Sud Africa (1967). Il paziente ha vissuto per 16 giorni dopo l'operazione. Da allora è stata scoperta una nuova importante pietra miliare nel trattamento di pazienti con disturbi irreversibili e incompatibili con la vita della struttura e della funzione del cuore.

In URSS, il primo trapianto di cuore fu eseguito da A.V. Vishnevsky (il paziente visse 33 ore dopo l'operazione). Un trapianto di cuore riuscito è stato effettuato dall'accademico dell'Accademia russa delle scienze, il professor V.I. Shumakov nel 1986. In totale, nel periodo dal 1986 al 2001, 99 trapianti di questo organo sono stati eseguiti solo presso l'Istituto di ricerca di trapianti e organi artificiali dell'Accademia russa delle scienze mediche. Queste operazioni sono state eseguite anche presso il Centro scientifico panrusso di chirurgia dell'Accademia russa delle scienze mediche, nonché a Vilnius. Possiamo quindi già parlare del completamento della fase di lavorazione e del loro avvio "on stream".

Le indicazioni al trapianto cardiaco ortotopico sono considerate insufficienza circolatoria cronica grave, resistente alla terapia farmacologica (cardiomiopatia dilatativa; malattia coronarica, ecc.).

Controindicazioni per questa operazione sono l'ipertensione polmonare superiore a 50 mm Hg; malattia renale cronica; fegato; malattie gastrointestinali; malattie dei vasi periferici e del sangue, nonché tumori maligni.

Il prelievo cardiaco può essere effettuato a distanza (in un istituto medico in cui si trova il donatore) o in un istituto in cui è pianificata un'operazione di trapianto. In numerose situazioni, prima del trapianto di cuore, vengono utilizzate diverse opzioni per collegare un circuito ausiliario o un cuore artificiale impiantabile al fine di prolungare la vita del ricevente e cercare il cuore donatore necessario.

Le principali complicanze dopo il trapianto cardiaco sono l’insufficienza cardiaca acuta (spesso ventricolare destra) e le crisi acute di rigetto. La frequenza delle complicanze infettive raggiunge il 12-16%. Il trapianto di cuore viene effettuato in posizione ortotopica.

Attualmente nel nostro Paese non esistono trapianti cuore-polmone riusciti. Le indicazioni per questa operazione sono grossolane, incompatibili con le lesioni combinate del cuore e dei polmoni.

Germoglio. Il trapianto di rene agli albori dello sviluppo del metodo cominciò ad essere effettuato da parenti viventi. Successivamente (e fino ai giorni nostri) si cominciò a ricorrere al trapianto di rene da cadavere con prescrizione di ischemia termica per non più di un giorno.

Dalla storia della questione del trapianto di rene, è noto che il primo trapianto di questo organo nell'esperimento fu eseguito da Carrel e Ulman (1902). Nel 1934, il chirurgo russo Vorony fece il primo tentativo di trapiantare un rene in un paziente con insufficienza renale acuta. Nel 1953, Hume eseguì con successo il primo trapianto clinico di rene al mondo da un donatore imparentato.

Attualmente in Russia vengono trapiantati circa 700 pazienti ogni anno (in Europa circa 10.000).

Ad oggi, il trapianto più promettente è un rene prelevato durante il processo di campionamento multiorgano in caso di morte cerebrale. Il trapianto di rene è l’aspetto più sviluppato del problema della trapiantologia clinica. Come tabella. 1 e Tabella 2, ci sono ora migliaia di pazienti con rene trapiantato, in cui il tempo di sopravvivenza dei trapianti è abbastanza soddisfacente. Tecnicamente, la soluzione moderna per un sito di trapianto di rene è il trapianto dei vasi iliaci interni con un'anastomosi dell'uretere e della vescica. Secondo il numero dei reimpianti, attualmente ci sono pazienti con 3-5 trapianti di rene. Va ricordato che fino al 40-50% dei trapianti di rene muore entro 1 anno dall'intervento.

Le indicazioni al trapianto di rene sono attualmente considerate insufficienza renale cronica (IRC) allo stadio terminale da varie cause (glomerulonefrite cronica, pielonefrite cronica, malattia renale policistica, urolitiasi con esito in idronefrosi, ecc.). È opportuno precisare che il trapianto di rene viene effettuato in posizione eterotopica sui vasi iliaci.

Fegato. Il primo trapianto di fegato ortotopico fu eseguito dal Prof. Starles nel 1963. In URSS, il primo trapianto di fegato ortotopico è stato eseguito nel 1990 in un paziente affetto da cancro epatocellulare. Tra le indicazioni al trapianto di questo organo, il gruppo più numeroso è costituito da pazienti affetti da cirrosi e cancro al fegato. Il tempo di funzionamento è di 12-16 ore. Il volume delle trasfusioni di sangue durante l'operazione e dopo può raggiungere 12-15 litri di sangue con un volume totale di trasfusioni fino a 30 litri. Durante l'intervento, oltre ai compiti prettamente chirurgici, vengono risolti i problemi del bypass di perfusione veno-venosa del fegato (Fig. 2), della trasfusiologia e della gestione anestetica.

ßFig.2. Schema di bypass di perfusione del fegato durante il trapianto.

Le indicazioni per il trapianto di fegato sono la cirrosi, il cancro epatico primario, la colangite sclerosante, l'atresia biliare e altre malattie.

La sepsi extrabiliare è considerata una controindicazione assoluta al trapianto di fegato; lesioni metastatiche al di fuori del fegato; alcolismo attivo; grave ipossia; disaccordo del paziente o dei parenti per l'operazione; malattie cardiopolmonari progressive; AIDS. Allo stesso tempo, il gruppo principale di destinatari sono i pazienti con cirrosi e cancro al fegato.

Pancreas. Se gli aspetti chirurgici del trapianto di cuore, del complesso cuore-polmone; rene e fegato sono già risolti, lo stesso non si può dire per un trapianto di pancreas. Il primo trapianto di questo organo fu eseguito nel 1966 da Kelly e Lillehy. Ad oggi sono stati eseguiti oltre 10.000 trapianti in tutto il mondo.

In questo caso, sono possibili sia ghiandole ortotopiche (con conservazione della funzione esocrina) che eterotopiche (con cessazione della funzione esocrina). In alcuni casi si ricorre alla sigillatura dei condotti con miscele polimerizzabili. Il trapianto più promettente della ghiandola con l'anastomosi del sito duodenale con una grande papilla duodenale - da un lato, e l'intestino o la vescica - dall'altro.

Il trapianto di strutture e tessuti cellulari (midollo osseo, apparato insulare del pancreas, fegato, ghiandole surrenali, milza, ecc.) è considerato abbastanza promettente.

ORGANI ARTIFICIALI

Polimeri medici. Alla fine degli anni '70, in connessione con la diffusa introduzione nella pratica sanitaria di dispositivi per la circolazione sanguigna artificiale e di emodialisi, nonché di dispositivi impiantabili, il numero di pubblicazioni dedicate allo sviluppo e allo studio di polimeri emocompatibili e ad una serie di studi fisico-chimici e le proprietà biomediche sono aumentate notevolmente.

La necessità di materiali polimerici per scopi medici è confermata dai dati delle previsioni a lungo termine sull'uso degli organi artificiali nel mondo nel 1990, rispetto al 1980, effettuate dal Dipartimento di Scienza e Tecnologia del Giappone. Pertanto, la necessità di biomateriali per la produzione di ossa e articolazioni è aumentata di 1,3 volte; vasi sanguigni - in 3.2; dispositivi cuore-polmone - in 2.3; valvole cardiache - in 3.0; pacemaker del cuore - in 1,5; reni artificiali - in 2.2; dispositivi di circolazione sanguigna ausiliaria (ventricolo artificiale del cuore) - 3,3 volte. In media, l'aumento annuo previsto nella produzione di prodotti per la chirurgia cardiovascolare fino al 1990 sarà del 10-15%.

Pertanto, l’importanza di questo aspetto e le sue prospettive in ambito trapiantologico non possono essere messe in dubbio.

cuore artificiale. Il concetto di sostituire la funzione del cuore con un analogo meccanico non è nuovo. Già nel 1812 La Gallois notò che se si potesse sostituire il cuore con una sorta di pompa sanguigna, sarebbe possibile mantenere in vita qualsiasi parte del corpo. I primi studi sperimentali di successo sul cuore impiantabile furono condotti da W.Kolff (1980). I risultati ottenuti hanno permesso di considerare che il metodo di sostituzione del proprio cuore con uno artificiale, come misura temporanea, può essere applicato in clinica. Ad oggi, nel mondo sono state eseguite oltre 50 operazioni in clinica, dove l'impianto di un cuore artificiale era una misura temporanea per salvare la vita del paziente. In 1/3 dei casi clinici, la prima fase dell'intervento è stata l'impianto di un cuore artificiale, seguito dalla sostituzione della pompa con un innesto.

Circolazione ausiliaria. Nel trattamento dell'insufficienza cardiaca acuta di varia origine, resistente all'uso di farmaci, grande importanza viene attribuita ai metodi di supporto circolatorio.

Poiché l'effetto principale della circolazione assistita è il suo effetto sul metabolismo del muscolo cardiaco, questo indicatore costituisce la base per la classificazione dei metodi di circolazione assistita:

1- metodi che migliorano il metabolismo miocardico riducendo il postcarico - metodi di contropulsazione;

2- metodi che migliorano il metabolismo riducendo il precarico - metodi di bypass;

3- metodi che migliorano il metabolismo riducendo il volume telediastolico - cardiomassaggio e circolazione intraventricolare assistita;

4 - metodi che migliorano direttamente la perfusione coronarica - perfusione retrograda e occlusione del seno coronarico, perfusione delle arterie coronarie.

Per utilizzare la circolazione ausiliaria vengono utilizzati vari dispositivi: pompe (membrana, rullo, ventricolare; turbina) (Fig. 3.4.5); Il palloncino di Bregman (Fig. 6.) con un datascope - un sincronizzatore di un azionamento pneumatico con le fasi del cuore; dispositivi plastici per arti e torace con contropulsazione esterna; vari cateteri con polsini occlusivi e dispositivo per l'ossigenazione del sangue, ecc.

ßFig.3. Circolazione ausiliaria con l'utilizzo di un ventricolo artificiale del cuore.

Fig.4. Possibili localizzazioni della connessione dei ventricoli artificiali del cuore per il supporto circolatorio.

ßFig.5. Sezione del ventricolo artificiale del cuore: 1 valvola di ingresso del sangue; Valvola di uscita del sangue a 2 vie; 3 azionamenti pneumatici; 4 camere del sangue; Camera a 5 camere d'aria.

Fig.6. Siti di inserimento del palloncino Bregman per il supporto circolatorio.

Per il supporto circolatorio possono essere utilizzati anche sistemi impiantabili, sia completamente autonomi che parzialmente autonomi.

L'uso dell'ossigenazione artificiale del sangue nell'ipossia, in particolare in condizioni critiche di varia origine, è un problema estremamente importante in medicina. Il trattamento dell'ipossia acuta è più spesso associato a varie modalità di ventilazione artificiale (ALV) dei polmoni (di fatto, alle loro protesi), meno spesso con l'uso dell'ossigenazione iperbarica. Tuttavia, in numerose situazioni cliniche, l’uso di questi metodi chiaramente non è sufficiente. In caso di insufficienza respiratoria acuta vengono utilizzate vie extrapolmonari e dispositivi per l'ossigenazione extracorporea del sangue - più spesso si parla di ossigenazione di membrana. Il principio di funzionamento di questi dispositivi è l'uso di membrane semi-impermeabili, su un lato delle quali scorre il sangue, dall'altro il gas viene fornito sotto pressione. In questo caso, l'ossigeno si diffonde nel sangue e l'anidride carbonica viene eliminata dal sangue. L'ossigenazione di almeno 1/3 di minuto di gittata cardiaca mediante questo dispositivo extracorporeo collegato ai vasi periferici consente di sostituire la funzione ossigenante dei polmoni fino a 3 giorni. Durante questo periodo è possibile attuare una serie di misure per il trattamento intensivo dei pazienti e raggiungere il successo.

Gli ossigenatori a membrana possono essere utilizzati anche nella chirurgia a cuore aperto in combinazione con il bypass cardiopolmonare. In questo caso, sono più preferibili (soprattutto con perfusioni prolungate) rispetto ad altri modelli di ossigenatori: quelli a bolle; pellicola di schiuma, ecc.

I sistemi di perfusione ibridi e le perfusioni isolate di interi organi, come la milza, costituiscono un'importante area di applicazione clinica degli ossidanti di membrana.

In caso di danno alla funzionalità del fegato e dei reni si utilizzano sistemi di perfusione artificiale che sostituiscono temporaneamente la funzione di organi vitali come i sistemi ibridi (utilizzando epatociti vivi isolati) (Fig. 7,8); emosorbimento e scambio plasmaferesi; emodialisi. Il principio di funzionamento di questi dispositivi è diverso, tuttavia, con l'aiuto di questi dispositivi è possibile rimuovere le sostanze tossiche e di zavorra dal corpo e quindi fornire condizioni di vita al paziente.

Se un paziente è affetto da diabete mellito non corretto con insulina si può ricorrere: all'instillazione di cellule dell'apparato insulare isolate o ottenute durante la coltivazione; Apparato “Biostatore” con feedback per la correzione in tempo reale della glicemia; dispenser di insulina paracorporei e impiantabili.

Pertanto, i dati presentati sui risultati di molti problemi medici, tecnici e clinici della scienza del trapianto e degli organi artificiali testimoniano in modo convincente il successo del trattamento dei pazienti più gravi di vari profili, nonché i numerosi problemi irrisolti esistenti . Tutto ciò impone la necessità di trovare soluzioni e sviluppare questa scienza.

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