dirbtiniai organai

1.PAGALBINĖ KRAUJOTAKA. Pagalbinės kraujotakos metodai naudojami, kai širdis negali gerai atliktisavo f-jos palaikant organizmui butiną kraujotaką. Skirtingai nuo
dirbtinių kraujotakos metodų širdis ir plaučiai dalyvauja kraujo apytakoje ir oksigenacijos procesuose ir jų bendras darbas yra sinchronizuotas. Pgr. pagalbinės kraujotakos metodai: 1.kontrpulsacijos, 2.šuntavimo, 3.kardiomasažas.Kontrpulsacijos metodai skirstomi į: centrię
kontrpulsaciją (CK), intraaortinę (IAK), ekstraaortinę (EK), išorinę (IK). 1.pav. kontrpulsacijos metodai.

CK principas: prie arterinės sistemos prijungiamas siurbliukas, kuris prisipildo krauju skilvelių sistolės metu. Tai leidžia sumažinti pasipriešinimą kraujagyslių sistemoje ir padeda širdžiai išvaryti kraują į kraujagysles. Diastolės meetu kraujas išnešamas į arterinę sistemą. CK metodo esmė ta, kad širdies kairiojo skilvelio kraujo išmetimą į didyjį kraujotakos ratą palengvina siurblys. 2pav.

1-širdis, 2-aorta, 3-vamzdelis jungiantis aortą su siurbliu, 4-kraujo siurblys, 5-pneumatinis vamzdelis.IAK –tai toks kontrpul. metodas, kai vietoj siurblio kontrpulsatoriaus naud. lankstus kateteris su balionėliu, kuris įvedamas per periferinę šlaunies arteriją į krūtinės aortą. 3pav. IAK scema.

Slėgio šaltinis yra He balionas. Siurblys- balionėlis yra plastmasinis kateteris su vidiniu diametru nuo 3-5 mm ir nuo 70-100cm ilgio. Vienas kateterio galas yra sandariai užždarytas, arčiau jo pritvirtintasplonasienis cilindrinis balionėlis, kuris dažniausiai gaminamas iš poliuretano. Išpūsto balionėlio matmenys: skersmuo 12-18mm. Ilgis 120-180mm. Siurblio kateteris per elektromagnetinį vožtuvą sujungiamas su slėgio šaltiniu (He, oras, CO2).
Vožtuvas suveikia nuo kardiosinchronizatoriaus impulso. Siurblio darbo sinchronizacija atliekama taip: nuo di

iastolės fazės pabaigos ir per visą sistolės fazę vyksta balionėlio nusileidimas, tai salygoja išlaisvinto ploto užpilimą krauju. Diastolės fazėje po aortos vožtuvo uždarymo, siurblys- balionėlis išsipūčia ir išstūmia ktaują iš krūtinės aortos. L. didelę reikšmę kontrpul. procesui turi siurblio- balionėlio ir širdies darbo sinchronizacija. Siurblio ir širdies sinchroninio darbo užtikrinimui papildomuose kraujotakos aparatuose naud. spec. įtaisai. Dažniausiai šių įtaisų darbas susijęs su elektrokardiogramosdanteliais. Siurblys- balionėlis gaminamas iš polietileno, silikono, poliuretano, afkotano.4pav.balionėlių konstrukcijos.

Konstrukcijos efektą galima pasiekti panaudojant kūno paviršiaus išorinę kompresiją. Metodas vad.- išorine kontrpulsacija (IK). Tai yra minivazinis metodas ir neeikalauja papildomo pasiruošimo. Ant kojos dedamas spec. įrenginys, kuris susideda iš kardiosinchroninio valdymo bloko, hidro arba pneumo pavaros galūnės suspaudimui, ir išorinio poveikio perdavimo bloko. 5pav.

IK su hidrauline pavara trrūkumas, kad spaudimas paduodamas vienu metu ir blauzdai ir šlaunims. Tai mažina kontrp. efektą. Todėl vėliau pasiūlytas sekvencinis išorinio spaudimo padavimo metodas. 6.pav.

1,2,3-kameros; 4-gaubtas. Solinoidinio vožtuvo pagalba nuosekliai jungiama kiekviena spaudimo kamerų pora, kirios išdėstytos ant ligonio šlaunų, blauzdų, klubų. Jungimo intervalas vidutiniškai 50 milisekundžių.
EK metodo esmė sinchroninė išorinė aortos kompresija atliekama spec. manžetiniu įtaisu, kuris dedamas ant aortos.

Kardiomasažas- tiesioginis širdies suspaudimas. 7pav.

Ant širdies dedamas pneumatinis pulsatorius, kuris susideda iš išorinio kieto gaubto, kuriame yra elastinė diafragma. Oras paduodamas į

tarpą tarp gaubto ir diafragmos. Šio metodo privalumai- netraumuojami kraujo elementai. Trūkumas: l. aukštas variškumo laipsnis.

2.PARAKORPORALINĖS ŠIRDIES APĖJIMO “bypass” SISTEMOS. Širdies apėjimas atliekamas ritminiais ir centrifūginiais siurbliais. Miniatiūriniai siurbliukai vad.- dirbtiniais širdies skilveliais. Dirbt. skilvelių gamyboje naud. poliuretanas, dakronas, silikonas. Dirbt. širdies skilveliai susideda iš korpuso, membranos, vožtuvų ir sujungimo vamzdelio. Dirbt. širdies skilvelio konstrukcijagali būti kūginė, elipsoidinė. Įėjimo ir išėjimo angos turi užtiktinti laminarinį kraujo judėjimą. Membranos skirstomos: maišelio ir diafragmos tipo. Skirtingiems dirbt. skilveliams naud. kelių rūšių pavaros. L. paplitusios pneumo pavaros, kurioms dirbant teigimas dujų slėgis išmeta kraują iš siurbliuko, o nulinis ar neigimas- užpildo siurbliuką krauju. Mažiau naud. hidraulinė pavara. T.p. naud. kombinuotos: elektrohidraulinės, elektromechaninės pavaros.8pav. dirbtinė širdies skilvelio konstukcija.

1-vamzdelis, 2-įvorė, 3-skilvelio korpusas, 4-pneumatinės pavaros įvorė, 5-vožtuvo žiedas, 6-vožtuvo diskas, 7-membrana, 8-kraujas, 9-oras.

3.IMPLANTUOJAMOS PAGALBINĖS KRAUJOTAKOS SISTEMOS. Skirstomos į visiškai ir dalinai implantuojamas. 9pav.

Dalinai implantuotose sist. maitinimo šaltinis- el. tinklas arba portatyviniai elektrocheminiai akomuliatoriai, kurie gali dirbti nemažiau 8val. Implantuotų akomuliatorių pakrovimas vyksta indukciniu būdu 160kHz dažniu. Išorinė ritė yra lokalizuota ant krųtinės ląstos, o kt. ritė yra po oda 15mm atstumu nuo odos paviršiaus. Visiškai implantuotose sist. siūloma naud. atomo energiją ir elektrocheminius šaltinius dirbančius organizmo regento (pvz. gliukozės) bazėje. 10pav. elektromechaninės pavaros pavyzdys. A) sk

kilvelis pripildytas krauju

B)išmetimo fazė.

Pasukus kronšteinus, atsilenkia spyruoklės ir dėl to padidėja kraujo kiekis skilvelije, susitraukimo metu solinoidai suartėja, spaudžia spyruokles. Spiruoklės spaudžia dirbt. skilvelį ir iš jo išstūmia kraują. Pgr. pavaros cha-kos: masė 170g, tūris 290ml, smūginis išmetimas 80ml.

4.DIRBTINĖ ŠIRDIS. Širdis- centrinis kraujotakos sistemos organas, atliekantis siurblio f-ją. Širdies f-jų pakeitimo mechaniniu analogu idėja nenauja. Jau XIX a.pr. buvo pastebėta, kad širdį galima pakeisti mech. kraujo siurbliu. Tačiau tik 2-oje XXa pusėje buvo atlikti sėkmingi širdies pakeitimo bandymai. Širdie pakeitimo variantai: 1.donoro širdis, 2.dirbtinė širdis, 3.Kseno transplantai. Dirbtinės širdies kūrimo problema vystosi 2-iem kryptim: 1)sistemos skirtos trumpam laikui (keleto savaičių ar mėn.). 2)protezo, sugebančio ilgą laiką palaikyti organizmo kraujo apytaką, kūrimas. Tokia širdis t.b. pilnai implantuojama, t.y. visi sistemos mazgai tarp jų ir maitinimas t.b. išdėstyti organizmo viduje. Projaktuojant ilgai dirbančią dirbtinę širdį l. svarbu tinkamai parinkti medžiagas įvertinanat ciklinius apkrovimus. Per metus širdies darbo ciklų susidaro apie 40mln. Dar viena problema- maitinimas. Maitinimo šaltinias t.b. kompaktiškas, lengvai išdėstomas organizme ir turi dirbti kaip galima ilgiau.

5.KRAUJO SIURBLIO KONSTRUKCIJOS. L. paplitusi dirbt. širdies konstrukcija yra siurblys susidedantis iš 2-jų neprikl. siurbliukų. Kiekvienas turi įėjimo ir išėjimo vožtuvą ir lanksčią membraną, per kurią suspausto oro energiją slėgimo fazėje perduodama kraujui. Tokie si

iurbliai vad. membraniniais. Pgl. veikimo principą membraniniai siurbliai yra tūriniai. Siurblys, kuris darbo skystį arbą kraują įsiurbia į darbo kamerą per įtekejimo angą periodiškai kintant kameros tūriui, vad. tūriniu siurbliu. 11pav. membraninio siurblio scema.

1-stūmoklis, 2-darbo cilindras, 3-membrana, 4-ertmė, 5,9-siurbimo ir slėgimo vamzdeliai. 6,8- siurbimo ir slėgimo vožtuvai, 7-pgr. cilindras. Siurblio stūmoklis 1 yra darbo cilindre 2, kuris membrana 3 atskirtas nuo pgr. cilindro 7, per kurį teka pompuojamas skystis (kraujas). Stumiant stūmiklį 1 keičiasi darbo cilindro tūris ir slėgis jame. Membrana 3 slėgio pokyčius perduoda pompuojamam skysčiui (kraujui). Keliant stūmoklį 1 aukštyn, cilindre 2 susidaro vakumas. Membrana 3 pasikelia ir ertmės 4, esančios žemiau membranos, tūris padidėja. Tuo pačiu metu sumažėjus slėgiui cilindre 7 įsiurbimo vožtuvas 6 pakeliamas, o kraujas pro įsiurbimo vamzdį 5 pripildo cilindrą 7 ir ertmę 4. kai stūmoklis leidžiasi žemyn, membrana spaudžiama darbo skysčio arba oro nusileidžia žemyn ir spaudžia kraują, esanti žemiau membranos. Tuo pačiu metu užsidaro įsiurbimo vožtuvas 6 ir atsidarius slėgimo vožtuvui 8, kraujas išspaudžiamas į slėgimo vamzdį 9. dažnai dirbt. konsrtukcijose naud. išcentriniai siurbliai. Jie priskiriami prie mentinių siurblių, kuriuose skystis įsiurbiamas ir išstūmiamas mentėmis pritvirtintomis tarp siurbliaračio diskų ir besisukančiomis kartu su juo. 12pav. išcentrinio siurblio k-ja. 1-siurbliaratis, 2-velenas, 3-korpusas, 4-įsiurbimo vamzdis, 5-difūzorius, 6-slėgio vamzdis. Siurbliaratis 1 sulenktomis mentėmis yra svarbiausias išcentrinio siurblio elementas. Jis tvirtinamas ant veleno 2. Išc.sirb. siurbliaratis yra nejudančiame spyraliniame korpuse 3. kraujas į siurblį patenka per įsiurbimo vamzdį 4 tiesiai į siurbliaračio centrinę dalį. Siurbliaračiui sukantis kryptimi n, kraujas esantis tarp siurbliaračio menčių, veikiamas išcenrtinių jėgų, išmetamas iš jo centro ir nustūmiamas į siurbliaračio pakraštį iš kur patenka į spiralinę kamerą 3, o iš jos į difūzorių 5, prie kurio flanšo jungiamas slėgimo vamzdelis 6. Tuo pačiu metu centrinėje siurblio korpuso dalyje t.y. prieš siurbliaratį ir siurbimo vamzdžio gale, išstumus iš jo skystį susidaro vakuumas. Skystis įsiurbimo vamzdžiu 4 pakyla iki siurbliaračio ir jį pripildo. Iš jo perstūmiamas toliau į slėgimo vamzdį. Siurblio įėjimo vamzdis prijngiamas prie prieširdžio likučių, o išėjimi- prie aortos ar plaučių arterijos. Pgr. medž. naud. dirbtinės širdies gamyboje kontaktuojantiems su krauju ,paviršiams yra poliuretanas, polikarbonatas, silikonas; korpusinių detalių gamybai- titanas nerūdijantis plienas, aliuminis. Parenkant medž. reikia įvertinti tokius faktorius: technologines savybes, medž. mechaninį patvarumą, atsparumą agresyviai aplinkai, medžiagos poveikį kraujui, medžiagos suderinamumą su krauju, galimybę medžiagą sterilizuoti nekeičiant jos cheminių, fizikinių savybių. L. svarbus medž. mechaninis patvarumas, nes judančios širdies dalys yra l. apkraunamos. Tokios medž. savybės kaip: patvarumas plyšimui, elastingumo modulis, santikinis pailgejimas neturi keistis per visą dirbt. širdies darbo laiką. Dirbt širdis turi pastovų kontaktą su krauju ir aplinkiniais audiniais, todėl medž. iš kurios pagaminta dirbt. širdis t.b. atspari agresyviai apl. ir nesukelti audinių r-jos. Parenkant medž. būtina įvertinti jos toksiškumo lygį, įtaką kraujui, nes ilgai dirbant gali keistis medž. savybės, polimerų irimo dalelės gali kauptis audiniuose ir sukelti alergiją. Todėl medž. parinkimas yra viena iš pgr. dirbt. širdies projektavimo problemų. D.širdies gabaritai ir forma prikl. nuo krųtinės ląstos anatomijos, stambių kraujagyslių ir prieširdžių padėties. D. širdies tūris t.b. didesnės nei natūralios širdies, kad būtų pasiektas max širdies našumas, nes d. širdis negali padidinti savo smūginio tūrio išsiplėtimo būdu, ką gali padaryti natūrali širdis. Optimali yra tokia d. širdis, kuri užtikrina min kraujo sąstovio zonas, kurioje negalimas kraujo turbulentiškumas ir nėra zonų, kuriose kraujo srautas būtų palėtintas ar pagreitintas. Dar viena d. širdies konstravimo problema- dirbtinių vožtuvų tvirtinimas skilveliuose. Dažniausiai trombai gali atsirasti vožtuvo tvirtinimo vietose, t.p. vožtuvai l. apkraunami. Naud. tokie dirbtinių vožtuvų pritvirtinmo variantai: 13pav. atskiras vožtuvo ir cilindrinės įvorės pritvirtinimas.

14pav. atskiras vožtuvo ir kūginės įvorės pritvirtinimas.

15pav. vožtuvas pritvirtintas kūginėje įvorėje.

1-ame variantetrombų atsiradimas vožtuvo pritvirtinimo vietoje pastebėtas po 2-jų parų. Trombų priežąstis buvo kraujo srauto turbulentiškumas. Šiuo metu naud. 3-ias variantas. Kai vožtuvai išanksto įstatyti įvorėje, o po to jau visas mazgas įstatomas į dirbtinį skilvelį. Trombų šiuo atvejų nebuvo pastebėta. 1-as iš pgr. kraujo siurblių k-jos elementų yra prijungimo prie pneumo vamzdelių įvorė. Įvorė mažina infekcijos patekimo pro pneumo vamzdelį tikimybę. 16pav.

1-pneumo vamzdelis, 2-fetras, 3-įvorė, 4-oda, 5-šonkaulis, 6-raumuo. Šiuolaikinė d. širdies k-jos užtikrina nuo 5-15 l našumą. Naturalios širdies našumas 6l/min.

6.DIRBTINĖS ŠIRDIES VOŽTUVAI. Širdies vožtuvo f-ja yra vienos krypties kraujo srauto formavimas širdyje. Dirbt. vožtuvai susideda iš: karkaso, turinčio žiedą ir kojeles; uždaromo elemento. Karkaso kojelės palaiko d. vožtuvo uždaromąjį elementą ir tekant kraujui reguliuoja elemento judesius. Šiuo metu yra virš 100 skirtingų modelių. Vožtuvų protezai skirstomi į 2 grupes:1)mechaniniai dirbtiniai vožtuvai, 2)biologiniai vožtuvai (kiaulės). Uždaromasis elementas būna: rutulio, disko ir dviejų plokštelių formos. Pirmą kartą širdies vožtuvo implantacija atlikta 1952m ir tai buvo rutulinis vožtuvas. 17pav.viena iš naujausių rutulinio vožtuvo k-jų.

1-korpusas su apsiuvu per visą perimetrą prie kurio pritvirtinti du stovai-2, kurie yra uždarojo elemento-3 eigos ribotuvai. Uždaromasis elementas 3 hidrodinaminiu požiūriu padarytas mažainercinio aerodinamiško profilio tipo. Jis turi įgaubto kūgio su užapvalinta viršūne pavidalo nukreipiamąją dalį 4 ir galinę dalį 6, sudarytą iš sukimosi paroboloido su pagrindu, kurio spindulys yra lygus sferinės nusileidimo dalies 5 spinduliui. Uždaromasis elementas 3 turi sferinės ar ovalios formos vidinę ertmę 7, kurios centras O1 perkeltas sferinėsnusileidimo dalies 5 centro O atžvilgiu į galinės dalies 6 pusę. Tokia uždaromojo elemento 3 vidinės ertmės forma užtikrina jo masių centro poslinkį linkme priešinga srauto P judėjimo krupčiai, kas savo ruožtu užtikrina jo mažą inertiškumą. Uždaromojo elemento 3 išorėje padaryti nuožulnūs grioveliai 8, kuriuose įtaisyti stovai 2. uždaromasis elementas g.b. pagamintas iš 2-jų tuščiavidurių elementų, sujungtų tarpusavyje per sferinės dalies vidurį žinomais būdais, pvz.: sulipdymu. D. širdies vožtuvo veikimo principas. Padidėjus slėgiui prieš vožtuvą uždaromasis elementas 3 nutolsta nuo korpuso 1 ir persislenka išilgai nuo tiesialinijinės stovų 2 dalies iki atsirėmimo į jų išlenktą dalįir taip kraujas pradeda tekėti per atidarytą vožtuvą. Kai kraujo slėgis virš vožtuvo tampa tampa didesnis už kraujo slėgį prieš vožtuvo sritį uždaromasis elementas persislenka iki atramos korpuse 1 ir vožtuvas užsidaro. Toliau ciklas kartojasi. Pgr. rutulinių vožtuvų trukumai: didelis dydis ir rutulio išdėstymas pratekančio srauto viduryje. Tai gali sukelti kraujo srauto turbulentiškumą. Todėl bubo pasiūlyta naud. disko formos vožtuvus. Disko formos vožtuvai leidžia sumažinti dydį, turbulentiškumą, inertiškumą. Diskiniame vožtuve kaip uždaromąjį elementą vietoj rutulio naud. poną diską, kuris sukdamasis apie savo ašį leidžia centrine skyle pratekėti kraujui. Trūkumas: nusidėvėjimas užsidarymo taškuose. 18pav. diskinio vožtuvo schema.

Sudaro:korpusas 1 su anga kraujui pratekėti ir išorėje grioveliu manžetei tvirtinti. Uždaromasis elementas 2 yra išgaubto/ įgaubto disko pavidalo. Išgaubtas iš kraujo nutekėjimo pusės ir įgaubtas iš kraujo įtekėjimo pusės. Diskas tvirtinamas disko laikiklyje 3 suforoidaliniais paviršiais ir korpuso 1 nukreipiamuosiose iškilimose 4 ir 5. Širdies vožtuvo veikimo principas. Tekant kraujui diskas pasisuka korpuse 1 ir jo pasisukimas apribotas iškilimais 4 ir 5. uždaroje padėtyje diskas įtvirtintas nuo 1 iki 25° kampu. Esant galimybei šis kampas t.b. kuo mažesnis, kad sumažinti vožtuvo gabaritinius matmenis ir masę. D. vožtuvas tvirtinamas jungiamaja medžiaga, kuri patalpinama korpuso 1 griovelyje. Vožtuvas gaminamas iš medžiagų, kurios neleidžia tromboms susidaryti: korpusas iš titano, o diskas iš pirolitinės anglies. Širdžiai susitraukiant kraujas slegia įgaubtą disko paviršių. Kadangi disko pasisukimo ašis pasislinkusi atžvilgiu jo centro, o diskas įtvirtintas tam tikru kampu korpuse 1, tai pasisukant diskui atsiranda jėgų skirtumas, veikiančių iš abiejų ašies pusių ir jis greitai atsiveria. Disko atsidarymo pabaigoje širdies diastolės metu tam tikras kraujo kiekis pradeda tekėti atgal. Pradėjus tekėti atgaliniam srautui susidaro jėga pakankamai didelė, stipriai prispaudžianti diską prie korpuso 1. 1927m pradėti naud. dviejų plokštelių tipo vožtuvai. Plokšteliniai vožtuvai gali atsidaryti vertikaliau nei diskiniai, tuo sumažindami kraujo srauto turbulentiškumą. T.p. plokšt. Vožtuvai pasižymi geromis hemodinaminėmis charakteristikomis. 19pav.

sudaro: žiedinis korpusas 1 su anga kraujo pratekėjimui ir uždaromasis elementas 2. Kraujo srauto kryptis pasuka uždaromojo ele.plokšteles į vertikalią uždarytą padėtį. Uždaromojo elemento eigos pagaigoje širdies skilvelis atsipalaiduoja, kad įsiurbti kraujo porciją iš prieširdžio. Atgalinis kraujo srautas hidrauliškai paveikia uždaromojo ele. Plokšteles ir plokštelės greitai užsidaro. Kad atgalinis srautas greitai uždarytų plokšteles, jie atidarytoje padėtyje t.b. šiek tiek palinke vožtuvo skerspjūvio plokštumoje.T.p. naud. pagaminti iš polimerų ir vad. homografiniais. Atrodo kaip natūralūs. 20pav.

privalunai: didesnis atsparumas infekcijai, tačiau sudėtinga implantavimo procedūra. Naud. biologinius širdies vožtuvus jie t.b. chemiškai apdoroti. Jie naud. nuo 1976m.

7.ŠIRDIES VOŽTUVŲ PROJEKTAVIMO YPATUMAI. Širdies vožtuvo protezas- sudėtingas implantas, nes jame yra judantis elementas (uždaromasis). Jam judant atsiranda protezo medžiagos nusitrinimas ir medžiagos dalelės papuola į aplinkinius audinius, o tai gali sukelti infekciją. Projektuojant širdies vožtuvų protezus vertinami tokie parametrai: 1)protezo hidrodinaminės cha-kos, 2) mechaninis protezo patvarumas, 3) cheminis konstrukcinių medž. patvarumas, 4)gamybos technologija, 5)organizmo ir audinių r-ja į implantą, 6)klinikinių ir mechaninių tyrimų rezultatai. Hidrodinaminės širdies vožtuvų protezų cha-kos susideda iš tokių parametrų: 1.skysčio hidrodinaminių savybių, 2.skysčio tekmės pobūdžio tam tikrame ciklo etape. Kraujas skiriasi nui klasikinio Niutoninio skysčio, nes kraujas- nevienalytis. Savo sudėtyje turi elementarias daleles. Tai yra daugiafazis skystis. Hidrodinaminiuose skaičiavimuose priimamas kritinis Reinoldo sk. 2000. tačiau pastebėta, kad kraujo srautas gali tapti turbulentiniu ir esant mažesnėms Reinoldso sk. reikšmėms. Hidrod. Savybių pagerinimui reikia atlikti širdies vožtuvų hidrod. Skaičiavimus ir tyrimus stende. Pgr. trombų atsiradimo priežąstis yra kraujo srauto turbulentiškumas. Geriausia vožtuvo k-ja- pro kurią kraujo srautas juda laminariai. Kuriant vožtuvų protezus l. didelis dėmesys skiriamas tromborezistorinių medž. pasirinkimui. Tromborez.. medž.- medž., kurios neleidžia susidaryti tromboms. Pgr. reikalavimai medžiagoms: mechaninis patvarumas, atsparumas susidėvėjimui, atsparumas korozijai, netoksiškumas organizme. Vožtuvų medž. mechaninis patvarumas- viena iš svarb. faktorių, kurį reikia įvertinti projektuojant protezą, nes uždaromasis vožtuvo elementas cikliškai juda atitinkamai širdies darbo ciklams. Per vieną parą vožtuvas atlieka apie 100tūkst.
virpesių, kai vid. dažnis yra 80 virpesių/min. todėl uždaromojo elemento ir karkaso medž. keliami griežti reikalavimai. Reikia naud. medž. pasižyminčias ilgesniu paviršiaus patvarumu. Be to būtina kruopščiai apdirbti mech. būdu, kad sumažinti mikrošiurkštumą. Širdies vožtuvų protezų gamyboje naud. metalai, polimerai, sintetinė anglis. Vožtuvo karkasas dažniausiai gaminamas iš lengvo ir kieto metalo (Ti), nes Ti atsparus korozijai, gerai toleruojamas organizmo. Uždaromasis elementas gaminamas iš: polimerų ir sintetinės anglies.

8.IMPLANTUOJAMAS EKS
Elektrinė organų stimuliacija. Širdies dešinio prieširdžio sienelėje esantis sinusinis mazgas narūraliai periodiškai generuoja elektrinius impulsus. Ji galima laikyti kaip ir natūraliu širdies elektrostimuliatoriumi, nes jo siunčiami impulsai priverčia ritmiškai susitraukinėti širdį ir palaiko viso kūno kraujotaką. Iš sinusinio mazgo kiekvienas impulsas patenka į prieširdžių skilvelių mazgą, po to išplinta skilveliuose ir priverčia juos susitraukti. Iš skilvelių kraujas išvaromas į stambiasias kraujagysles. Dėl įv. priežąsčių pvz.: sinusinio mazgo ir aortos audinių ligos, ši f-ja gali sutrikti kada sutrinka širdies ritmas ir ji gali net stabtelėti. Visa tai atspindi elektrokardiograma. Gydymas medikamentais duoda tik trumpalaikį poveikį ir nevisada yra efektyvus. Tokiais atvejais širdies ritmui reguliuoti naud, elektriniai stimuliacijos metodai. Jų parinkimas prikl. nuo stimuliavimo tiksloprofilaktinio, diagnostinio, gydomojo, ritmo sutrikimo priežąsties ir jų plėtojimosi mechanizmo. Visų elektro stimuliacijos esmė- natūralūs biologiniai elektriniai impulsai pakeičiami reikalingos amplitudės, trukmės ir dažnio išoriniais elektriniais impulsais. Atsižvelgiant į situaciją naud. vienkartiniai implantai, tam tikro sk. impulsų sekos ar periodiškai pasikartojantys apibrėžto dažnio impulsai. Priklaisomai nuo to stimuliacija g.b. nuolatinė ir laikinoji. Dar 1804m italų moksl. Atliko mokslinius eksperimentus stimuliuodamas ką tik mirusių žm. raumenis ir širdį. 1889m moksl. jau tiesiogia veikia gyvūnų širdis elektr. srove ir pastebėjo, kad naud. srovę priversdavo širdies skilvelius ritmingai susitraukinėti. 1929m Gould pademonstravo pirmą elektr. aparatą širdies stimuliavimui. Širdies stimuliavimas išoriniu aparatu pradėtas naud 1952m, o pirmą implantuotą EKS panaud. Amerikiečių gydytojai. 1982m Jarvik sukūrė pirmą dirbtinę širdį. Pirmieji prietaisai sukurdavo ir perduodavo vienodo dažnio impulsus. Pastaruoju metu dažniausiai naud. keičiamo dažnio stimuliatoriai. Mūsų šalyje pradininku buvo akademiko Bredikio vadovaujamas medikų ir inžinierių kolektyvas. Bredikis atliko pirmą pastovios ES operaciją. Šiuo metu medicinoje taikoma netik elektrinė širdies raumenų, bet ir žarnyno, šlapimo puslės, gimdos kvėpavimo takų, smegenų ES.

9. EKS. Širdies ES yra l. ypatinga, į elektrinį stimulą širdis atsako pagal principą “viskas arba nieko”. Egzistuoja griežtas įtampos bei srovės slenkstis, kurį pasiekus širdis visiškai susitraukia, o žemiau jo- nereguoja. Beto širdies struktūrose elektr. impulsai nesukelia skausmo, tačiau stimuliuojant skilvelius atsitiktinai ar gerai aukštesnio dažnio negu normalus negu širdies ritmas, nors ir nedidelės amplitudės impulsai sukelia pavojingą širdies sutrikimą- skilvelių fibriliaciją. Širdies raumens skaidulos pasižymi dideliu jautrumu ir atsako susitraukdamos tiesiogiai stimuliuojant l. maža elektros srove apie 0,8-1,2 mA arba 0,5-2V amplitudės ir 0,5-2ms trukmės impulsais. Kiekvienu atveju šių impulsų parametrai prikl. nuo ligonio amžiaus, kūno temp., hemodinaminių ir kt. faktorių. Širdis depoliarizuojasi ir susitraukia tuoj pat gavusi elektr. impulsą. EKS sistemą sudaro tokios pgr. dalys:21pav.

1. maitinimo šaltinis baterija, 2.impulsų generatorius, 3.laidai- elektrodai, 4. elektrodas. Visos sistemos dalys yra elektroninės, todėl turi atitikti tokius reikalavimus: generuoti reikiamo gažnio amplitudes, trukmės impulsus; užtikrinti energijops šaltinio ilgaamžiškumą, ekonomiškumą; maži gabaritai; laidų- elektr. mechaninį atsparumą; neiškreipti impulso formos. Beto t.b. tenkinami svarbūs mechaniniai ir biologiniai reikalavimai. Šios dalys t.b. hermetiškos, sterilios, indiferentiškos audiniams. Šiuolaikinė medicina naud. daud įv. tipų ES. Jie g.b. stacionarūs, nešiojami ir implantuojami. Paprastai EKS sudarytas iš baterijų ir elektroninės dalies. 22pav.

įrenginys hermetizuojamas uždarame korpuse iš Ti. Iš stimuliatoriaus elektr. impulsai į širdį patenka izoliuotais laidais- elektrodais, kurių kontaktai liečia širdies audinius. EKS impulsus generuoja generatorius, kurio schema nesudėtinga, joje nedaug elementų, beto generatorius generuoja stačiu frontu mažos trukmės impulsus, kurių aplitudės kelis kartus gali viršyti maitin. Šaltinio įtampos amplitudę. Impulsų generatorių sudaro: energijos šaltinis, tranzitorius, impulsų formavimo grandinė, transformatorius. Dažniausiai stimuliacijai naud stačiakampiai impulsai, kurio trukmė 1,8ms, daug didesnė negu jo frontų trukmės τi > τf _ 10 kartų. Kuo statesni priekinis ir užpakalinis frontai, tuo impulsai fiziologiškai efektyvesni. Kiekvieno impulso metu perduodama energija: Ei = (Um2 / Rk ) τi + Um IT. Um- impulso įtampos amplitudė, τi – impulso trukmė, Rk – elektrodo širdies varža, kuri priklaisomai nuo elektrodo ir audinio paviršiaus kontakto gali kisti 100-1400Ω. I- tekančios srovės stipris, T- periodas. Iš formulės matyti, kad siunčiamą energiją galima keisti keičiant impulso įtampos amplitudę ir trukmę. Stimuliatoriams naud, įv. maitinimo šaltiniai, implantuojamos su stimul. baterijos, akomuliatoriai, kurie periodiškai g.b. pakraunami per atsrumą iš išorės. Ieškoma būdų kaip panaud. Biologinius elektros šaltinius. Tačiau plačiausiai naud. baterijos, kurios yra implant-mame stimuliatoriuje. Baigiantis energijai keičiamas visas stimuliat. Prijungiant prie elektrodų naują. Šiuolaikiniuose stimul. naud. ličio baterijos, nes jos yra kompaktiškos, hermetiškai uždaromos, tarnauja 5-12m. sprendžiant baterijų ilgaamžiškumo problemą bandoma sukurti tokus šaltinius, kurie nenaud. Energijos tarp siunčiamų impulsų. Atliekami tyrimai su atominiais ar branduoliniais šaltiniais. Tačiau iškyla radioaktyvių medž. patenkančių į organizmą problema. Kiekvieno šaltinio gyvavimo laikas prikl. nuo jo talpos, t.y. nuo jane sukaupto krūvio Q (Ah), žinant šį dydį galima įvertinti max EKS veikimo trukmę: t= (1,142 · 10-4 q Um T)/ [ (Um2 / Rk ) τi + UmIT ] (metais). Šiuolaikinių EKS baterijų talpos kinta nuo 0,44-3,2 Ah, o veikimo trukmė 3,5-18m. Naujausi šiuolaikiniai EKS dirba radiodažniu veika. Signalai siunčiami iš išorinio siustuvo, o priimami kūno vidujeimplantuotu imtuvu. Po to elektrodais perduodami į širdį. Šiuo atveju maitinimo šaltinis nešiojamas išorėje. Tokio EKS korpuse įtaisomas pjezoelektrinis jitiklis. Kai jis dėl pasikeitusio paciento tūrio aktyvumo išlinksta ar yra spaudžiamas EKS automatiškai didina ar mažina impulsų siuntimo dažnį. Tokie EKS gali keisti širdies susitraukimo dažnį 25-155 dūžių/ min. tai įgalina pacientą gyventi pilnavertį gyvenimą. Be to tokie stimuliatoriai keičia impuksų amplitudę 2,5-10V ir impulsų trukmę 0,1-2,3ms ir kt. parametrus. Vienas iš ES pvz- defibriliatorius, kuris generuoja didelės galios impulsus ir naud kt. širdies ritmo sutrikimams gydyti.

10.LAIDAI- ELEKTRODAI IR JŲ KONTAKTAS SU ORGANIZMO AUDINIAIS. Elektriniai impulsai į širdį patenka laidais- elektrodais. Širdis susitraukia 75kartus/ min. L. svarbioslaidų- elektrodų savybės, širdžiai dirbant jie mech, lenkiami, sukami ir kt. deformuojami. Todėl jie gaminami iš nerūdijančių, elastingų, audiniams indeferentinių laidininkų, dažniausiai iš įv. metalo lydinių: platinos, iridžio, Ni. Pats laidininkas susukamas į spyralę, kurios gale yra elektrodas- jis tiesiogiai liečiasi su širdies sienele. Per elektrodą elektriniai impulsai stimuliuoja širdies raumenį priversdami širdį susitraukti. Naud. monopoliarinė ir bipoliarinė stimuliacija. 22pav. monopoliarinė

23pav. bipoliarinė

Stimuliuojant monopo. naud. vienas į širdį implantuotas elektrodas. Kitas elektrodas yra visas metalinis stimuliatoriaus korpusas. Stimuliuojant bipoliar. naud. 2 kardialiniai arba 2 kontaktais. Elektrodai privalo turėti saugų kontaktą su širdimi keletą metų, tam naud. 2 elektrodų prijungimo metodai: 1)endokardinis- kai elektrodas įvedamas į dešinį skilvelį. 24pav.

2) epikardinis- elektrodai prisiuvami prie išorinės širdies sienelės chirurginiu būdu. 25pav.

pats elektrodas yra tik mažas 1,2 mm spindulio, pusiau rutulio formos , įtaisytas viename laido gale. 26pav. laido- elektrodo k-ja.

Tai dvieilė ar trieilė spiralė iš plono, spec, metalo lydinio. Ant spiralės užmautas nelaidus elektrai silikoninis gumos vamzdelis. Guma gerai toleruojama organizmo. Prie vieno galo pritvirtintas elektrodas, prie kt. adapteris. Stiletas- ne stora, bet stangri viela su rankenėle, palengvinanti ikišimą į veną. Silikoninis vamzdelis prie pat elektrodo turi kelias ataugėles, jos užsikabina už skilvelio viršūnėje esančių trobekulų ir palaiko elektrodo stabilumą, kol keliolikos dienų laikotarpiu susidarys jungiamasis audinys, kuris galutinai pritvirtins elektrodą prie endokardo. Reikia skirti laido varžą ir elektrodo varžą. Laido- tai metalinės vielos susuktos spiralės varža jei spiralės kartu su laidu ilgis apie 50-60 cm, tai ši varža 80-100Ω. Elektrodo varža- tai elektrodo aplinkoje esančių tūrių varža. Pusiau sferinio elektrodo varža įvertinama: Re= ζ / (2Πr). r- elektrodo spindulys, ζ- audinių savitoji varža. Elektrodo tūrio varžos dydį lemia ne visi audiniai, o tik arti apie 10mm spinduliu aplink elektrodą esantis audiniai. Kuo elektrodas mažesnis, tuo jis labiau veikia arti esančius audinius ir mažiau turi tiesioginės įtakos toliau esantiems audiniams. Pgr. mech. apkrova yra lenkimas. Atspariausia deformacijoms yra spiralė. Elektrodų mech. savybių gerinimui pasiūlyta daugiausiai nuo 3 iki 147 gyslų laidai. Elektrodo ir širdies raumens kontaktas laikui bėgant keičiasi, nes keičiasi audinių savybės. Kiekvieno šio pasikeitimo požymis yra elektrodo pilnos varžos didėjimas. Šią problemą galima spręsti didinant impulsųįtampą ar impulsų trukmę. Naud. akyti elektrodai arba bifaziniai impulsai. T.y. generatorius vieno ciklo metu formuoja teigiamos įtampos impulsą, o kt. neigiamos. Tokiu būdu kiekvienas tolesnis impulsas panaikina ankstesnio impulso poliarizaciją.

Leave a Comment