Введение к работе
I. Введение
Одним из универсальных и эффективных методов эфферентной медицины является гемодиализ. Сегодня в мире гемодиализ является в буквальном смысле "источником жизни" для многих сотен тысяч больных с хронической почечной недостаточностью в терминальной стадии.
Согласно ежегодным отчетам Российского регистра, гемодиализ (ГД) является в нашей стране основным видом заместительной почечной терапии (ЗПТ). Его доля в общей структуре ЗПТ в 2005г. составляла 72 %. Прирост обеспеченности населения ГД ежегодно растет в среднем на 10.5 %., но, несмотря на это наша страна существенно уступает многим странам, в том числе Центральной и Восточной Европы.
Серьезной проблемой остается низкая доступность диализа для жителей села и маленьких городов. По причине дефицита гемодиализных мест от 20 до 50 % больных в разных регионах России получают ГД только 2 раза в неделю. В 2005 году в шести регионах России, где проживает 1,3 млн. человек, вообще отсутствовали отделений ГД. Главными причинами низкой обеспеченности и доступности являются потребность отделений гемодиализа в современном оборудовании, практически неконтролируемый рост годовой стоимости гемодиализа.
Что касается годовой стоимости гемодиализа, то она в 2005 году выросла практически в 2 раза по сравнению с 2000 годом.
При традиционном гемодиализе, на одну процедуру в среднем расходуется 150-200 л диализата. Для приготовления диализата используется весьма сложная и дорогостоящая система водоподготовки.
Отсюда следует, что проблемы, связанные с совершенствованием технического оснащения ГД и поиском альтернативных методов лечения, остаются по-прежнему актуальными. Одним из этих методов является гемодиализ с регенерацией диализата.
В области разработки аппаратуры и систем регенерации диализата, безусловно, следует отметить богатый опыт зарубежных специалистов С. Giordano,
A. Gordon, К. Maeda и др. в 80-90-х годах. Ими были разработаны и апробированы в клинической практике первые в мире системы регенерации диализирующе-го раствора (REDY, ТМ-101).
В России в изучение процессов регенерации диализирующего раствора и создание экспериментальных образцов отечественных аппаратов "искусственная почка" с регенерацией диализата весомый вклад внесли ученые, такие как А.И. Хайтлин, В.Л. Эвентов, СИ. Нефедкин, В.М. Гринвальд, В.А. Громыко, А.А. Яковлева и др.
Работы по исследованию принципов построения гемодиализной аппаратуры с регенерацией диализата проводились в ЗАО "ВНИИМП-ВИТА", ЭМЗ "Авангард", ВНИИЭФ, УЭХК, РХЦ РАМН, МЭИ и НИФХИ им. Л.Я.Карпова. Конкретные принципы регенерации диализата были опробованы на разработанных аппаратах ПЭИП-1, БРД-02, АДР-01, "Диарег".
Однако, из-за ряда нерешенных проблем регенерации диализата, эти аппараты в настоящее время не нашли реального применения в клинической практике.
Актуальность исследования обусловлена следующими факторами: поиск, новых возможностей оказания помощи больным с острой и хронической почечной недостаточностью, упрощение аппаратуры, уменьшение объема диализата, снижение стоимости процедуры и повышение автономности аппаратуры.
Цель работы и основные задачи исследования
Целью настоящей диссертационной работы является исследование принципов создания и разработка системы регенерации для ГД аппаратов.
Для достижения поставленной цели решались следующие научно-технические задачи:
-
Разработка принципов построения и технической реализации системы регенерации отработанного диализата для ГД аппаратов.
-
Исследование оптимальных режимов разложения уремических метаболитов электрохимическим методом.
-
Исследование сорбционных процессов и экспериментальное выявление сорбентов для регенерации отработанного диализата.
-
Разработка способов очистки диализирующего раствора.
-
Исследование и разработка способов обезвреживания вредных газов, выделяющихся при электрохимической обработке диализата.
Методы исследования
Методологической основой проведенного исследования являются научно-технические публикации В.Л. Эвентова, СИ. Нефедкина, В.М. Гринвальда. Поставленные задачи рассматривались в совокупности и решались с позиции комплексного подхода. При этом использовалось тесное сочетание теоретических и экспериментальных методов исследований.
Экспериментальные исследования проводились с использованием моделированных макетов, изготовленных опытных образцов отдельных функциональных частей и узлов аппарата.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Режимы электрохимической регенерации ДР, обеспечивающие адекватную скорость разложения продуктов почечного метаболизма.
-
Способ защиты электролизера от оседания шлаков на электродах, включающий в себя способ корректировки ионного состава диализата.
-
Сорбционные характеристики сорбентов, обеспечивающие полную элиминацию вредных продуктов электролиза из отработанного диализата.
-
Способ очистки отработанного диализата, включающий в себя создание двухконтурной системы в диализном контуре.
-
Способ обезвреживания вредных газовых компонентов и состав нейтрализатора, реализующий данный способ.
Научная новизна работы:
изучены и определены оптимальные условия проведения электрохимического разложения уремических метаболитов. Благодаря разработанному алгоритму управления электролизером и использованию датчика концентрации мочевины, реализован щадящий режим для электролизера и минимизировано количество образующихся вредных компонентов в диализирующем растворе;
на основе исследований сорбционных характеристик, предложены конкретные типы сорбентов для элиминации гипохлорита, нитратов и др. вредных компонентов из отработанного диализата; впервые разработан и реализован способ защиты электролизера от ионов Са2+ и Mg2+, которые оседают на электродах в виде шлаков. Данный способ значительно увеличивает срок эксплуатации дорогостоящего электролизера с платинированными электродами и сокращает время на его обслуживание;
впервые предложена двухконтурная система для диализного контура, что позволила почти вдвое сократить количество применяемых сорбентов ив 1,7 раз увеличить скорость разложения мочевины электролизером;
предложен и апробирован комплексный состав нейтрализатора для обезвреживания газов, образующихся при электрохимической обработке диализата. Практическая ценность работы
Полученные результаты дополняют и расширяют знания и опыт работы в области разработок систем регенерации для мобильной гемодиализнои аппаратуры нового поколения.
С учетом результатов исследований, выполненных автором самостоятельно и в соавторстве, изготовлен опытный образец блока электрохимической регенерации (БЭР) и автономный ГД аппарат с регенерацией ДР АГДР-1И1Н-01. Аппарат прошел технические испытания при участии американских специалистов из фирмы "Фрезениус" и Нью-Йоркского института почки.
Результаты технических испытаний дополнительно подтверждены стендовыми испытаниями аппарата, а также токсикологическими исследованиями отработанных растворов при ОАО НПО "Экран" (г. Москва).
Результаты технических испытаний аппарата АГДР-1И1Н-01 представлены в следующих документах: протокол испытаний аппарата АГДР-1И1Н-01, проведенных российскими и американскими специалистами, совместное решение уча-
стников научно-технического совещания по итогам выполнения проекта МНТЦ, основные медико-технические характеристики аппарата АГДР-1И1Н-01, протоколы испытаний ОАО НПО "Экран". Личный вклад автора заключается:
-
В разработке программ и методик исследований для поиска оптимальных условий электрохимической регенерации ДР.
-
В планировании и моделировании проведенных экспериментов.
-
В исследовании и обосновании сорбентов для очистки электрохимически обработанного диализата от вредных компонентов.
-
В разработке способов очистки диализирующего раствора и устройств для их реализации.
-
В исследовании и обосновании состава нейтрализатора для обезвреживания газов, образующихся при электрохимической обработке диализата.
-
В разработке методик анализа компонентов модельного и диализирующего растворов.
Апробация результатов работы
Основные положения и результаты диссертации докладывались:
-
На семинаре по проблемам разработки блока электрохимического окисления продуктов гемодиализа в Ливерморской национальной лаборатории (г. Ливер-мор, США, 2001).
-
На VII научно-практической конференции хирургов Федерального управления «Медбиоэкстрем», «Актуальные вопросы гнойно-септической хирургии» (г. Са-ров, 2004).
-
На IV конференции Российского диализного общества (г. С-Петербург, 2005).
-
На семинаре по подготовке и проведении испытаний аппарата «искусственная почка» с регенерацией диализирующего раствора (г. Новый Орлеан, США, 2005).
-
На научно-техническом семинаре по результатам испытаний аппарата с регенерацией диализата (г. Лас-Вегас, США, 2006).
6. На VII международной научно-технической конференции "Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии" (ФРЭМЭ-2006, г. Суздаль, 2006).
Публикации
Основные положения диссертационной работы опубликованы в 9 печатных работах. По теме диссертации получены 2 патента РФ.
Объем и структура диссертации
