Аппарат искусственной почки нефрон

Имплантируемая искусственная почка: обзор сегодняшнего состояния технологии

Трансплантация почек является предпочтительным методом лечения хронических заболеваний почек, но их нехватка, рост числа больных с хроническими заболеваниями этого органа и быстрое развитие заболевания делают большинство пациентов зависящими от диализа. Поскольку диализ резко влияет на образ жизни пациентов, большие надежды возлагаются на развитие искусственных почек, хотя их использование в настоящее время затруднено серьезными опасениями по поводу безопасности. С другой стороны, пациенты с гемодинамической нестабильностью, как правило, не переносят лечение прерывистым диализом из-за их неспособности адаптироваться к изменяющемуся сценарию непредвиденных событий.

Предполагается, что искусственная почка предоставит пациентам с хроническим заболеванием почек новый вариант, выходящий за рамки краткосрочного решения почечного диализа и дорогостоящей пересадки почки. Сегодня разработки в этой сфере ведутся как с целью создания носимого устройств, так и имплантируемого варианта искусственной почки.

В этом обзоре мы обсудим последние достижения в области разработки имплантируемой искусственной почки.

Имплантируемая искусственная почка, которую разрабатывают сегодня несколько коллективов ученых, похожа на существующий экстракорпоральный аппарат почечной помощи, который представляет собой биологически искусственную почку, сочетающую в себе мембранный гемофильтр и биореактор для функционирования в качестве здоровой почки. Однако такое устройство должно быть небольшим, обладать высокой эффективностью фильтрационных мембран, должна быть способна регулировать кровоток и стабилизировать необходимые компоненты. Имплантируемая искусственная почка должна быть способной воспроизводить работу настоящей почки, устранять необходимость в диализе и не требовать постоянного врачебного контроля. Кроме того, ее использование не должно требовать применения иммунодепрессантов и лекарств.

Это в идеале, а что же мы имеем сегодня в действительности?

Kidney Project (Калифорнийский университет в Сан Франциско)

ucsf

Самая известная разработка в этой сфере ведется в рамках Kidney Project, в котором работают специалисты Калифорнийского университета из Сан-Франциско и университета Вандербильта (США). Они разработали имплантат размером с кофейную чашку, который способен выполнять функции почки и стать великолепным решением для пациентов с хроническим заболеванием почек. Это не очень большое хирургически имплантированное устройство состоит из высокопроницаемого фильтрационного блока и клеток почек человека.

Фильтрующий компонент имеет микропоры, которые могут иметь индивидуальную форму для того, чтобы выполнять определенные задачи. Эти фильтры могут располагаться один за другим, каждый из которых будет выполнять разную функцию фильтрации. Всего устройство содержит в себе пятнадцать таких фильтров, помещенных один поверх другого. Между такими фильтрами и вокруг них находятся живые клетки почки, которые выполняют функции, которые искусственные компоненты выполняют недостаточно хорошо, включая реабсорбцию питательных веществ и избавление от накопленных отходов. Поскольку такое гибридное биологическое устройство будет размещаться вне досягаемости иммунной реакции организма, оно будет таким образом защищено от отторжения человеческим телом.

Т.е. устройство содержит живые клетки, оно теоретически может не только фильтровать кровь, но и выполнять другие важные функции настоящей почки, такие как выделение гормонов для контроля кровяного давления.

Кроме фильтров, которые разделяют различные субстанции в крови, в состав имплантата входит «биореактор», который обрабатывает ультрафильтрат, выделяет из него сахар и соли, которые возвращает в кровь. В этом процессе вода реабсорбируется также обратно в тело, а ультрафильтрат превращается в «мочу», которая направляется в мочевой пузырь для удаления из организма. Эти устройства помещены в прочный корпус, покрытый пленкой из материала, который безопасен для использования внутри нашего тела. Имплантат соединен трубками с расположенными рядом венами и мочевым пузырем.

Питание устройство получает за счет давления крови пациента и этот прибор не требует использования внешних трубок или кабелей, которые сегодня ассоциируются с носимой искусственной почкой.

chema

Очищенная кровь возвращается в систему кровообращения через вены, подключенные к имплантату, а отходы перемещаются в мочевой пузырь через соответствующую трубочку. Все элементы, через которые проходит кровь, имеют покрытие, которое должно препятствовать образованию тромбов. Кроме того, образованию тромбов препятствует специальном образом разработанная схема кровотока внутри системы.

Отметим, что при этом пациенты все равно должны принимать гормональные добавки, которые они используют при прохождении процедур диализа.

Тестирование рабочего прототипа предполагается провести в 2020 году.

USKRC

uskrc

Недавно компания American Kidney Research Corporation (USKRC) объявила о разработке, как они утверждают, «первой в мире» имплантируемой искусственной почки. В этом устройстве применяется метод производства синтетической мочи с использованием технологии очистки крови с помощью деионизации, которая является первой в своем роде. Он включает в себя процессы фильтрации и ионного транспорта, которые аналогичны процессам, происходящим в человеческой почке.

Разработку, которую финансирует USKRC, ведут ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анжелесе и университета Арканзаса.

По словам разработчиков системы,

В крови есть различные ионы и вещества, в том числе натрий, калий, мочевина и вода, которые необходимо транспортировать, либо в кровь, либо в мочевой поток, и в соответствующих количествах в течение определенного периода времени. Для этого необходимо создать ионную транспортную систему и систему транспортировки воды, что мы и сделали. Вот почему мы смогли создать синтетическую мочу.

Система предназначена для удаления мочи со скоростью, сравнимой с той, какую обеспечивает здоровая почка, выдавая примерно то же количество воды, которое потребляется в данный день. Она включает в себя датчики обратной связи и настраиваемое программное обеспечение для контроля изменений в биохимии крови.

Стандартные диализные аппараты подвергают кровь диализату через мембрану; разница между составом диализата и кровью определяет, какие ионы выходят из организма и попадают в диализат. В отличие от диализа, при таком подходе не требуется очищенная вода или диализат, которые усложняют работу врачей и жизнь пациентов.

Недавно прототип такого устройства был испытан на животных, в том числе на свиньях, у которых работа почек очень похожа на функционирование этого органа у человека.

Результаты тестирования показали, что технология позволяет измерять (и, вероятно, в будущем контролировать) уровень калия, удаляемого из крови и затем переносимого в искусственную мочу под контролем компьютера. В настоящее время прототип этого устройства представляет собой носимый прибор размером с небольшой чемодан, который в ближайшем будущем предполагается усовершенствовать, существенно уменьшить, обеспечить его биосовместимость для обеспечения возможности его имплантации в человеческое тело.

Причина, по которой эта технология меняет правила игры, говорят разработчики, заключается в способности очищать кровь пациентов с терминальной стадией почечной недостаточности без использования процедур диализа. Это меняет методологию, практикуемую десятилетиями, что приводит к изменению парадигмы.

В ближайшем будущем разработчики планируют дорабатывать каждый из компонентов своего устройства. Он намерены изменить ультрафильтр, чтобы пациенту не понадобился гепарин или антикоагулянт. Кроме того, они планируют перепроектировать ультрафильтр так, чтобы в самом фильтре были компоненты, которые будут препятствовать свертыванию крови и улучшить электродеионизационные узлы.

Qidni Labs

Qidni

Компания, Qidni Labs создает полностью имплантируемую искусственную почку, которая использует систему нанофильтрации для имитации функции органа. Разработанный специалистами фирмы прототип уже хорошо зарекомендовал себя при имплантации в свиней.

По утверждению разработчиков это устройство будет непрерывно фильтровать кровь пациента в течение многих лет, не требуя обслуживания и очистки, что позволит навсегда освободить пациента от аппаратов диализа.

На базе этой технологии компания также планирует выпустить носимый миниатюрный диализный аппарат, который, по видимости, появится на рынке раньше имплантируемого устройства. В настоящее время Qidni Labs тестирует свои устройства и, если все пойдет по плану, разработчики ожидают, что эти приборы выйдут на рынок через четыре-пять лет.

Сейчас проект находится на доклинической стадии.

Выращенные в лаборатории живые почки

manchester

При здоровых почках, имеющих около 1 миллиона нефронов каждая, процесс должен был бы масштабироваться, чтобы вырастить целые органы, готовые к трансплантации. Достоинство использования собственных стволовых клеток пациента заключается в том, что это может помочь избежать отторжения его организмом выращенной в лаборатории почки (что может произойти с сегодняшними пересадками почек).

Это исследование находится в самом начале, и требуется еще очень много работы, но способность выращивать нефроны в лаборатории уже является выдающимся достижением.

Источник

Показание к использованию аппарата искусственной почки: принцип работы и стоимость

d3d3LnNkZWxhbm91bmFzLnJ1L3VwbG9hZHMvNS81LzU1NjE0MjIzNzAxMzJfb3JpZy5qcGVnP19faWQ9NTc3NDQСреди всех, кто страдает от проблем с почками, немало больных с острой или хронической формой почечной недостаточности.

Патология такого рода предполагает, что у почек отсутствует возможность функционировать в нормальном режиме, обеспечивая обработку и вывод мочи из организма.

А значит, большая часть продуктов распада остается в нем, постепенно отравляя его и нарушая работу других органов.

Если пациенту с подобными проблемами не будет вовремя оказана медицинская помощь, болезнь может быстро набирать обороты вплоть до летального исхода.

Основная информация

623px Hemodialysis machine INNOVAСпециально для таких случаев и был создан аппарат, получивший название «искусственная почка», который позволяет очищать кровь пациентов от токсинов.

Регулярное проведение подобной процедуры дает человеку возможность вести активный образ жизни, несмотря на то, что его почки продолжают «трудиться» не в полную силу.

Попробуем разобраться, по какому же принципу устроена искусственная почка, и как осуществляется сама процедура очистки крови?

Показания к проведению процедуры

healthykidneysПроцесс очистки крови с помощью искусственной почки, или гемодиализ, базируется на ее фильтрации и выводе токсинов из организма вместе с мочой.

В норме эту задачу, равно как и поддержание солевого баланса, должны выполнять почки, но в некоторых случаях они утрачивают такую способность. Гемодиализ необходим при:

В целом, потребность в искусственной почке возникает, когда сами органы могут выполнять свои функции не больше, чем на 10-15%.

Чаще всего процедура назначается пациенту еще до развития серьезных осложнений, способных поставить под угрозу его жизнь.

Что такое «искусственная почка»?

transplantwebsiteПервая модель аппарата, способного поддержать функционирование почек, была создана в 1913 году, а уже через столетие искусственная почка стала полностью автоматизированной, очищающей кровь посредством специальной мембраны.

Благодаря ее особой структуре наружу выводятся только лишь токсичные вещества и патогенные бактерии, тогда как все важные микроэлементы и минералы остаются в организме в необходимом количестве.

Для этого предназначено особое устройство — диализатор, состоящий из большого количества трубочек, по которым и протекает нуждающаяся в очистке кровь.

В результате организм человека избавляется от мочевины и ее соединений, образующихся во время метаболизма белков, креатинина, лишней жидкости, барбитуратов, фенобарбитала, различных ядовитых соединений, а также метилового и этилового спирта.

Проведение гемодиализа

ruka00Для определенной категории людей выбор именно этого способа поддержания работы почек становится единственным возможным решением для сохранения жизни.

В среднем, гемодиализ занимает от 3 до 7 часов, но в особо тяжелых случаях может требовать и больше времени.

При хронической форме почечной недостаточности процедуру обязательно следует повторять не менее 2-4 раз в неделю, а в случае обострения заболевания гемодиализ проводится ежедневно вплоть до стабилизации состояния — начала самостоятельного функционирования почек и очищения организма от скопившихся за это время токсинов.

Во-первых, проблемы с почками часто негативно сказываются на состоянии сосудов, а потребность в постоянном извлечении и введении крови только усугубляет ситуацию. Чтобы избежать осложнений, медики используют один из существующих вариантов:

Также пациенту перед процедурой обязательно измеряют пульс, давление и вес, чтобы определить, какой объем воды необходимо удалить из его организма.

Принцип работы аппарата

e3b6f36a 1f5e 4d24 be81 b4f33ac2a8b4.png.850x445 q82 cropПроведение гемодиализа строится на взаимодействии крови больного со специальным диализирующим раствором.

Он снаружи омывает трубочки, из которых состоит диализатор, и по которым, соответственно, движется кровь пациента.

Их стенки изготовлены из полупроницаемой мембраны, и именно через нее посредством диффузии и осмоса в диализирующий раствор попадают все токсины, в первую очередь, азотистые соединения, мочевина и излишки микроэлементов.

Особый состав диализирующего раствора позволяет приблизить к норме уровень электролитов в крови больного, восстановить щелочной баланс крови, вывести из нее лишнюю жидкость и снизить риск образования тромбов в сосудах.

После процедуры обязательно проводится замер количества мочевины и ее соединений в крови пациента, а использованный диализирующий раствор сливается и заменяется новым.

Стоимость данного процесса

moneyПроведение гемодиализа — сложный процесс, требующий использования дорогостоящего оборудования, расходных материалов и присутствия квалифицированных специалистов.

А значит, и стоимость его будет соответствующая. В среднем, она составляет несколько тысяч рублей за 1 процедуру, колеблясь в пределах от 3,5 до 6,5 тыс. в зависимости от региона России.

Расходы можно сократить, если отказаться от проведения гемодиализа в стационаре и использовать мобильный аппарат искусственной почки дома.

Но в этом случае существенным минусом будет отсутствие опытного специалиста, который бы отслеживал состояние пациента во время процедуры, определяя уровень артериального давления и измеряя пульс.

Осуществление в домашних условиях

WAK smallПроведение гемодиализа на дому стало возможным благодаря специальным переносным аппаратам, сконструированным по принципу искусственной почки и позволяющим очищать кровь в более комфортных для пациента условиях, без ежедневных поездок в больницу.

Они весят от 4 до 7 кг, в зависимости от модели, и во многих странах давно считаются наиболее оптимальным вариантом для больных с хронической почечной недостаточностью.

Однако, во время обострения заболевания лечение все-таки лучше проводить в стационаре, где состояние пациента будет постоянно контролироваться медиками.

Но есть и свои минусы: стоимость мобильных аппаратов для очистки крови достигает 15-20 тыс. долларов, а их использование в домашних условиях без предварительного обучения и контроля специалиста в течение первых процедур недопустимо и опасно для жизни больного.

Побочные эффекты

Как и у любой медицинской процедуры, у гемодиализа посредством искусственной почки есть свои побочные действия:

В некоторых случаях у пациентов также могут наблюдаться аллергические реакции.

В целом, именно благодаря использованию аппарата искусственной почки многим пациентам с тяжелыми формами заболеваний удалось спасти жизнь и продлить ее даже на несколько десятилетий, а сама почечная недостаточность перестала считаться смертельным недугом, не оставляющим больному особого выбора.

Источник

Лечение заболеваний внутренних органов
Adblock
detector