СПОСОБ И УСТРОЙСТВО "СИМБИОТИЧЕСКОЙ" ГЕМОФИЛЬТРАЦИИ ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ХРОНИЧЕСКОЙ ПОЧЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ Российский патент 2016 года по МПК A61M1/34 

Изобретение относится к медицине, в частности к нефрологии, для компенсации уремии при хронической почечной недостаточности. Изобретение может быть использовано в клинических и в домашних условиях.

При хронической почечной недостаточности (ХПН) у больных наблюдается уремия, характеризующая азотемией, нарушением электролитного состава крови и пр. (1, 2). Поэтому основной целью является выведение продуктов метаболизма из крови больных с ХПН.

В медицине используются известные способы компенсации хронической почечной недостаточности, основанные на гемодиализе, гемофильтрации, пересадке донорской почки, при которых возможны различные нарушения водного и электролитного баланса (3, 4).

Гемодиализ - метод очищения крови от уремических веществ путем их диффузии через селективную мембрану за счет концентрационного градиента между плазмой крови и диализной жидкостью.

Гемофильтрации - метод очищения крови посредством ее фильтрации через искусственные высокопроницаемые селективные мембраны с одновременным замещением удаляемого фильтрата специальным раствором. В отличие от гемодиализа очищение крови при гемофильтрации осуществляется благодаря конвекционному перемещению растворенных в плазме веществ через полупроницаемую мембрану под действием трансмембранного гидростатического давления, подобно тому, как это происходит в почечных клубочках.

Метод гемофильтрации впервые предложили Henderson L.W. с соавт. в 1975 году для терапии больных с терминальной почечной недостаточностью. Метод требует применения специальных гемофильтров с высокопоточной (high-flux) мембраной (3, 4). При гемофильтрации необходима компенсация удаленной из организма жидкости путем инфузии в большом объеме замещающего раствора, который может вводиться либо перед гемофильтром (предилюционная гемофильтрация), либо после него (постдилюционная гемофильтрация) (фиг. 1).

В настоящее время существуют различные способы гемофильтрации.

В одном из способов гемофильтрации, представленном в патенте (5), гемофильтрат больного полностью сливался. Постдилюция осуществлялась путем введения в кровеносное русло больного гемофильтрата донора, которому в свою очередь вводили замещающий физиологический раствор. При этом эквивалентный объем замещения обеспечивался взвешиванием объемов гемофильтратов пациента и донора в измерительных емкостях.

Предложенное устройство для реализации этого способа включают множество различных приспособлений: измерительные емкости, весы, клапаны и пр. Из-за сложности реализации этот способ и устройство не нашли своего применения.

Ранее был предложен «Способ экстракорпоральной гемокоррекции и устройство для его осуществления» (6), который использован в качестве прототипа в указанном изобретении (5). Способ основан на гемодиализе, в котором используется явление диффузии, зависящей от разности концентраций веществ по обе стороны гемодиализной мембраны. В этом способе перенос веществ из крови больного в кровь донора происходил по концентрационному градиенту последовательно через две мембраны: сначала в транспортную жидкость, а затем из транспортной среды в кровь донора. Обратный перенос веществ из крови донора в кровь больного происходил аналогично.

Клинические испытания показали, что данный способ в принципе не может быть эффективным, поскольку в процессе гемодиализа наблюдалось уменьшение концентрационного градиента веществ в транспортной среде между кровью донора и больного, что существенно снижало диффузионный перенос веществ (5).

В целом, используемые в настоящее время способы и устройства для гемодиализа и гемофильтрация не могут заменить выделительную функцию почек, которые осуществляют всю свою деятельность в условиях естественной физиологической саморегуляции. Почки здорового человека, несомненно, могут лучше очистить кровь больного человека от уремических веществ, чем любые искусственные устройства.

Цель - разработка и создание нового способа и устройства для «симбиотической» компенсации хронической почечной недостаточности больного на основе гемофильтрации и естественной физиологической функции почек здорового человека, исключающих смешивание крови партнеров.

СПОСОБ «СИМБИОТИЧЕСКОЙ» ГЕМОФИЛЬТРАЦИИ

Прототип

В качестве прототипа выбран: «Способ "симбиотической" компенсации хронической почечной недостаточности (ХПН) у человека» (7, 8), основанный на использовании естественной физиологической функции почек здорового человека для очищения крови больного от веществ, подлежащих выделению. При этом способе очищение крови от продуктов метаболизма у больных с ХПН осуществляется на основе временного периодического объединения кровеносных русел здорового человека и больного с ХПН.

Недостатком этого способа являются смешивание крови больного и здорового человека. Поэтому данный способ имеет определенные ограничения, связанные с необходимостью тщательного подбора партнеров с абсолютной совместимостью крови.

Заявленный способ «симбиотической» гемофильтрации основан на взаимном эквивалентном обмене ультрафильтратами крови здоровым и больным человеком с ХПН, нуждающимся в очищении крови от метаболитов. При этом циркуляция крови партнеров разделена гемофильтрами и поэтому отсутствует смешивание крови больного и здорового человека.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ «СИМБИОТИЧЕСКОЙ» ГЕМОФИЛЬТРАЦИИ

Прототипом является известное устройство для осуществления: «Способа "симбиотической" компенсации хронической почечной недостаточности (ХПН) у человека» (8).

Предлагаемое устройство для «симбиотической» гемофильтрации состоит из двух раздельных контуров циркуляции крови здорового и больного человека, включающих в себя (фиг. 2):

два одинаковых гемофильтра, в которых происходит равнообъемная ультрафильтрация крови больного и здорового человека (13);

два одинаковых перфузионных насоса, осуществляющих перфузию крови больного и здорового человека через отдельные гемофильтры и возвращение в кровоток компонентов крови, оставшихся после гемофильтрации (5);

два крана, с помощью которых регулируется давление крови в гемофильтрах (12);

пластиковые трубки и катетеры, при помощи которых осуществляется циркуляция крови и ультрафильтрата (14, 8);

датчики давления крови (7), расположенные во входящих и выходящих из гемофильтров пластиковых трубках и электрически соединенные с электронным блоком управления и контроля;

электронный блок, который запускает работу перфузионных насосов, контролирует давление на входе и выходе гемофильтра, выключает работу перфузионных насосов, в случае возникшей разности давления в гемофильтрах (6).

Техническим результатом заявленного изобретения по способу и устройству является повышение эффективности, надежности, безопасности и доступности для больных способа компенсации уремии при ХПН, исключающего смешивание цельной крови партнеров.

Этот технический результат достигается тем, что в способе очищения крови больных с ХПН от продуктов метаболизма, кровь больного пациента принудительно поступает в кровеносное русло здорового человека, и также кровь от здорового человека в том же объеме принудительно поступает в кровеносное русло больного с ХПН, производят равнообъемную раздельную гемофильтрацию плазмы крови больного и здорового человека, после которой ультрафильтрат больного принудительно направляют в кровеносное русло здорового человека, а ультрафильтрат плазмы здорового человека принудительно направляют в кровеносное русло больного человека, и одновременное возвращают оставшиеся после фильтрации плазмы компоненты крови больного и здорового человека в их кровеносные русла.

В части устройство технический результат достигается тем, что в устройство для осуществления способа, состоящее из постоянно установленных двух пар катетеров, пластиковых трубок, соединенных с двумя перфузионными насосами, для принудительного забора и возврата крови в кровеносные русла больного и здорового человека дополнительно устанавливают: два одинаковых гемофильтра, два крана, датчики давления крови, подключенные к электронному блоку управления, контролирующему работу перфузионных насосов и давление на входе и выходе гемофильтров.

Описание способа «симбиотической» гемофильтрации и работы устройства

Способ осуществляют следующим образом. Предварительно проводят у больного и здорового человека стандартную операцию, устанавливают постоянные катетеры аналогично тем, которые применяют в практике гемодиализа и гемофильтрации (3, 4).

С помощью катетеров подключают кровеносные системы больного и здорового человека к перфузионным насосам (фиг. 2).

Используя электронный блок управления и контроля, включают перфузионные насосы и производят принудительную подачу крови к гемофильтрам. Регулируя работу перфузионных насосов и положение кранов, устанавливают равное давление крови в двух гемофильтрах - в пределах 300 мм рт.ст., обеспечивающих одинаковую скорость потока крови больного и здорового человека через гемофильтр в диапазоне 200-300 мл/мин.

Во время процедуры «симбиотической» гемофильтрации кровь больного и здорового человека циркулирует отдельно по двум кругам и разным гемофильтрам (фиг. 2). Под давлением, создаваемым перфузионными насосами, кровь каждого партнера поступает через пластиковые трубки во входной патрубок соответствующего гемофильтра. На другой стороне гемофильтра компоненты крови (клеточные элементы, высокомолекулярные вещества плазмы), оставшиеся после гемофильтрации, поступают через выходной патрубок в пластиковые трубки, а затем по ним через соответствующие катетеры возвращаются в венозный кровоток каждого партнера.

За счет остаточного давления образовавшийся ультрафильтрат «перекрестно» направляется в кровоток партнеров. Ультрафильтрат здорового человека поступает в венозное русло больного, и наоборот, ультрафильтрат больного человека поступает в венозное русло здорового. Удаление ультрафильтрата происходит через специальный выход гемофильтра, а далее по пластиковым трубкам и катетерам. Второй выход гемофильтра, предназначенный для ультрафильтрата, закрыт заглушкой.

В выходной части циркуляции ультрафильтрата с помощью кранов создают необходимое соотношение давлений: P_ф>P_кр>P_в, где P_кр - остаточное давление компонентов крови на выходе, P_в - давление крови в венозном катетере, P_ф - давление ультрафильтрата. Это необходимо для того, чтобы обеспечить направленное движение ультрафильтрата в венозное русло человека и предотвратить обратный ток компонентов крови и ультрафильтрата в гемофильтр.

В результате обеспечивают равный «перекрестный» обмен ультрафильтратами, при котором сохраняется неизменный объем циркулирующей крови в кровеносных системах партнеров.

Датчики давления непрерывно регистрируют кровяное давление на входе и выходе гемофильтров и в случае повышения или понижения давления от установленного значения блок контроля немедленно выключает перфузионные насосы с подачей определенного сигнала.

Индикация скорости потока крови осуществляется по показаниям приборов перфузионных насосов.

Как и при гемодиафильтрации, процедура «симбиотической» гемофильтрации может проходить в течение нескольких часов с различной периодичностью в зависимости от степени выраженности уремии и состояния физиологических показателей крови пациента.

Во время процедуры происходит гемофильтрация у больного и здорового человека в равных объемах благодаря использованию одинаковых по характеристикам гемофильтров, созданию равного давления крови и скорости кровотока в двух гемофильтрах. Через один проходит и фильтруется кровь здорового человека, а через другой проходит и фильтруется кровь больного человека. После фильтрации в гемофильтре остаточные компоненты крови возвращаются в венозное кровяное русло каждого человека, а образовавшийся ультрафильтрат здорового человека поступает в венозное русло больного человека, и наоборот, ультрафильтрат больного поступает в венозное русло здорового человека (фиг. 2). Обязательным условием для «симбиотической» гемофильтрации является одинаковый объем гемофильтрата, поступающего и удаляющегося из кровеносных русел здорового и больного человека.

В результате взаимообмена партнеров отфильтрованной плазмой в кровь здорового человека поступят уремические вещества, которые будут удаляться из его организма нормально функционирующими почками.

Известно, что почки здорового человека используют порядка 40-50% своих функциональных возможностей. Человек с одной здоровой почкой может быть абсолютно здоровым, т.к. одна нормально функционирующая почка полностью выполняет выделительную функцию.

Во время «симбиотической» гемофильтрации можно условно считать, что одна почка здорового человека удаляет метаболиты из его собственной крови, а другая почка при этом очищает кровь больного.

При повышении содержания в крови уремических веществ в крови здорового человека повысится их концентрация в первичной моче и произойдет увеличение их выделения с конечной мочой. Почки здорового человека отреагируют увеличением своих функциональных возможностей. Поэтому поступление азотистых и других продуктов метаболизма в кровь здорового человека не приведет к повышению их содержания в его крови, и процедура взаимообмена партнеров отфильтрованной плазмой крови не вызовет никаких осложнений у здорового человека (конкретные расчеты приведены ниже).

Здоровым партнером могут быть члены семьи. При отсутствии в семье возможности для такого симбиоза может быть приглашен посторонний здоровый человек на определенных договорных условиях.

В настоящее время широко используется трансплантация одной почки от здорового человека к больному, при которой здоровый человек жертвует свою почку и остается с одной единственной почкой. При этом вполне возможно нахождение партнера для безопасной процедуры «симбиотической» гемофильтрации.

Для осуществления способа в предлагаемом устройстве используют следующие комплектующие изделия.

Катетеры

Для осуществления «симбиотической» гемофильтрации могут быть использованы те же стандартные методы катетеризации, которые широко применяются в практике гемодиализа.

Одно- или двухходовые венозные катетеры, изготовленные из биологически совместимого материала, могут быть хронически установлены в вены.

Для хронического гемодиализа наилучшим доступом к циркуляции является артериовенозная фистула, которая представляет собой подкожный анастомоз между a. radialis и v. Cephalica (фиг. 3). Фистула должна обеспечивать, как минимум, скорость перфузии крови через гемофильтр не ниже 200 мл/мин при давлении крови до кровяного насоса не ниже - 200 мм рт.ст. (3).

В последние годы стали широко применяться сосудистые протезы фирмы GORE-TEX, представляющие собой полимер политетрафторэтилен (3).

Их характеризует:

1. Биосовместимость и отсутствие биодеградации. GORE-TEX не подвергается распаду в условиях живого организма, сохраняя неизменность своих свойств независимо от времени.

2. Неподверженность элонгации и дилатации. Обладая механической и химической стойкостью, протезы GORE-TEX не подвергаются со временем ни удлинению, ни расширению вследствие пульсации.

3. Наличие микропор в стенке протеза обусловливает его правильную адаптацию за счет врастания тканей. Пористость протеза обусловливает образование неоинтимы. Уже через несколько десятков минут после установки протеза начинается образование неоинтимы. Через 6 мес неоинтима представляет собой слой фибрина толщиной 10-50 мкм, причем толщина неоинтимы не нарастает и не сужает просвет.

5. GORE-TEX является кровонепроницаемым материалом. Поэтому потеря крови во время операции минимальна.

6. Возможность дополнительного усиления. При формировании протеза в виде узкой петли или при его прохождении через сустав участок протеза можно укрепить специальными кольцами во избежание перегиба.

7. Низкая тромбогенность.

Петлевой протез GORE-TEX устанавливается на предплечье с помощью специального тунеллера. Протез фистулы может быть не только петлевым, но и прямым (фиг. 4).

Перфузионные насосы

Для обеспечения движения крови при «симбиотической» гемофильтрации могут быть использованы перфузионные роликовые насосы, в частности аппарат «Diapact» или насос крови перистальтического типа, модели JHBP-2000 А/В (фиг. 5, 6), которые применяются при гемодиафильтрации и указаны в прототипе (3, 8).

В насосах перистальтического типа необходимая окклюзия сегмента магистрали обеспечивается двумя вращающимися роликами на пружинной подвеске. Для индикации скорости потока крови служит сигнал с мотора, пропорциональный частоте вращения головки насоса. Для использования сегментов с различными внутренними диаметрами (7, 8 мм) зазор между роликами и треком насоса должен быть регулируем. При гемодиализе обычная скорость потока крови для взрослых пациентов равна 200-300 мл/мин и может быть до 600 мл/мин в случае высокоэффективной гемофильтрации.

Гемофильтры

В настоящее время множество известных фирм производят гемофильтры (10, 11, 12) с различными характеристиками. Существующие гемофильтры отличаются: фильтрующей способностью (объемом фильтрации за мин), площадью мембраны, селективностью, материалом мембраны, устойчивостью к максимальному давлению, объемом заполнения, способом стерилизации (окись этилена, радиация, пар). К каждому гемофильтру прилагается паспорт, указывающий его характеристики.

В конструкции гемофильтра имеется микрокаркас, окружающий мембрану капилляров, который ограничивает воздействие давления на мембрану и препятствует ее разрушению.

Врач, проводящий «симиобическую» гемофильтрацию, по своему усмотрению может выбрать оптимальный гемофильтр из существующих каталогов, в которых представлены таблицы с данными на каждый гемофильтр (10, 11, 12).

В заявленном устройстве в качестве примера приводим данные гемофильтров: Ultraflux фирмы «Fresenius» и фирмы «Nipro», Япония, относящиеся к «high-flux».

Гемодиафильтры Ultraflux (10) обладают высокой прочностью и исключительной долговечностью и были специально разработаны для проведения непрерывной почечной заместительной терапии (CRRT) (фиг. 7).

Мембрана гемофильтров Ultraflux изготовлена из материала Fresenius Polysulfone, проницаема для веществ с молекулярной массой до 30000 дальтон и непроницаема для более крупных молекул - белков плазмы, таких как альбумин, и клеточных элементов крови.

Мембраны Helixone®, используемые в этих типах гемодиафильтров, обеспечивают более эффективное выведение низкомолекулярных веществ, улучшенное выведение среднемолекулярных веществ.

Фильтрационные характеристики этих мембран близки к показателям клубочковой фильтрации почек здорового человека.

Данная серия гемодиафильтров предназначена для высокообъемной гемодиафильтрации (HDF) с максимально допустимым давлением 500 мм рт.ст. и объемом замещения более 15 литров за процедуру (10).

Гемодиафильтры фирмы «Nipro» с мембраной из триацетата целлюлозы являются высокоселективными, созданы для максимальной имитации базальной гломерулярной мембраны человека, имеют высокую и стабильную производительность. Мембрана имеет превосходные антитромбогенные свойства и отсутствие абсорбции антикоагулянтов и медикаментов. Мембрана не имеет отрицательного заряда на поверхности, что обеспечивает более высокий клиренс фосфата (11).

Мембрана, состоящая из триацетата целлюлозы, синтезирована путем замены 98% гидроксильных групп химически чистой высококачественной целлюлозы на ацетильные. Специально разработанные методики синтеза позволили создать мембрану с размером пор 70А, с одинаковой толщиной стенки 15 цм, рассчитанной на максимально допустимое давление 500 мм рт.ст. и на поток крови не менее 200 мл/мин.

Волокна, корпус и крышки диализатора изготовлены из материала, не содержащего Бисфенол А, что делает диализатор экологически безопасным.

Расчетные данные «симбиотической» гемофильтрации

Способность мембран к ультрафильтрации характеризуется гидравлической проницаемостью, которая выражается в миллилитрах жидкости, пропускаемой мембраной за 1 ч при трансмембранном давлении 1 мм рт.ст. и площади мембраны 1 м². Коэффициент ультрафильтрации (в мл/ч/мм рт.ст.) показывает, сколько жидкости можно удалить в течение 1 час при трансмембранном давлении 1 мм рт.ст. (3).

Фильтрация происходит из-за разности гидростатического давления снаружи и внутри капилляров гемофильтра, которая возникает из-за давления крови, создаваемого перфузионным насосом, и давления ультрафильтрата в венозной части сосудистого русла.

Опираясь на данные производителя, можно определить функциональные возможности гемофильтров и выбрать оптимальный гемофильтр для процедуры «симбиотической» гемофильтрации.

Например, гемофильтр Ultraflux фирмы Fresenius, модели FX 80, который имеет площадь мембраны, равную 1,8 м², объем заполнения 95 мл, коэффициент ультрафильтрации 59 мл/ч/мм рт.ст., при трансмембранном давлении 300 мм рт.ст. и скорости перфузии крови 500 мл/мин позволяет получить объем фильтрации 17700 мл за 1 час, что соответствует возможному объему фильтрации 295 мл/мин (10).

Гемофильтр фирмы «Nipro», серии Sureflux-UH, модель Sureflux-130UH имеет площадь мембраны 1,3 м², объем заполнения 75 мл, коэффициент ультрафильтрации 43,4 мл/ч/мм рт.ст. При трансмембранном давлении 300 мм рт.ст. гемофильтр способен обеспечить объем фильтрации 13020 мл за 1 час, что соответствует возможному объему ультрафильтрации 217 мл/мин (11).

При скорости перфузии крови через гемофильтр, равной 200 мл/мин, минимальный объем ультрафильтрата плазмы составляет порядка 100 мл/мин. В результате, уже в течение 1-го часа «симбиотической» гемофильтрации произойдет взаимообмен отфильтрованной плазмы крови больного и здорового человека, что приведет к разведению уремических продуктов метаболизма в крови больного.

Расчет очищения крови от мочевины при «симбиотической» гемофильтрации

В норме у здорового человека максимальный клиренс мочевины колеблется в пределах от 64 до 99 мл/мин, составляя в среднем 75 мл/мин. Стандартный клиренс мочевины находится в пределах от 40 до 68 мл/мин и в среднем соответствует 54 мл/мин.

Нормальная концентрация мочевины в крови у взрослых здоровых людей составляет от 2,5 до 6,4 ммоль/л или 20-40 мг %.

Общее количество мочевины, содержащейся в плазме крови здорового человека, равно 1 г (при ее концентрации 40 мг %). Этот объем мочевины удаляется почками из крови здорового человека менее чем за 1 час, при среднем ее клиренсе, равном 54 мл/мин. В норме общий объем мочевины, который выделяется за одни сутки с мочой, равен 20-25 г.

Как уже отмечалось, при указанной скорости перфузии крови 200 мл/мин через гемофильтр объем ультрафильтрации плазмы составит не менее 100 мл/мин.

В 100 мл ультрафильтрата плазмы крови здорового человека, профильтровавшейся за 1 мин, содержится не более 40 мг мочевины.

Концентрация мочевины в крови больного с ХПН может достигать 28,0 ммоль/л или 180 мг %.

В 100 мл ультрафильтрата плазмы крови больного человека, профильтровавшегося за 1 мин, содержится порядка 180 мг мочевины.

Общее количество мочевины в крови у больного с ХПН при ее концентрации в плазме крови, равной 180 мг %, составляет 4,5-5 г.

При исходном соотношении концентраций мочевины в плазме крови больного и здорового человека 180 мг % и 40 мг %, соответственно, в результате взаимной дифференциальной ультрафильтрации в течение одной минуты из крови больного удалится порядка 180-40=140 мг мочевины и такое же количество мочевины поступит в кровь здорового человека. Эти значения относятся только к первой минуте «симбиотической» гемофильтрации. В последующем, в процессе взаимной дифференциальной ультрафильтрации содержание мочевины у больного снизится, а у здорового человека повысится, в результате уменьшится разница в концентрациях мочевины в плазме партнеров.

При возрастании концентрации мочевины в крови почки здорового человека способны увеличить объем удаляемой с мочой мочевины. В конечном счете, установится динамическое равновесие градиента концентраций мочевины в крови партнеров, зависящее от исходного содержания мочевины в крови больного и выделительной функции почек здорового человека.

Расчет очищения крови от креатинина при «симбиотической» гемофильтрации

Клиренс креатинина равен 70-130 мл/мин. Это означает, что здоровые почки очищают от креатинина в среднем 125 мл плазмы крови за каждую минуту.

В норме концентрация креатинина в крови здорового человека составляет от 0,04-0,11 ммоль/л или 55 до 115 мкмоль/л, что равно 1,13 мг %. В 1 л плазмы крови содержится порядка 10 мг креатинина.

Общее количество креатинина при ее концентрации 1,13 мг %, содержащееся в плазме крови здорового человека, равно 30 мг. При клиренсе креатинина, равном 70-130 мл/мин, 30 мг креатинина удаляется из крови менее чем за 1 час.

В норме за сутки выделяется с мочой 1-1,5 г креатинина (у мужчин от 800 до 2000 мг за сутки, зависит от веса человека).

В 100 мл ультрафильтрата плазмы крови здорового человека, профильтровавшегося за 1 мин, содержится порядка 1,1 мг креатинина.

У больного человека с выраженной ХПН концентрация креатинина в крови может достигать 2.5 мг % и выше, что составляет 25 мг/л.

В 100 мл ультрафильтрата плазмы крови больного человека, профильтровавшегося за 1 мин, содержится порядка 2,5 мг креатинина.

При взаимной дифференциальной ультрафильтрации в течение одной минуты из крови больного удалится порядка 2,5-1,1=1,4 мг креатинина и такое же количество креатинина поступит в кровь здорового человека. Эти значения относятся только к первой минуте «симбиотической» гемофильтрации.

В процессе взаимной дифференциальной ультрафильтрации содержание креатинина у больного снизится, а у здорового человека повысится, в результате уменьшится разница в концентрациях креатинина в плазме партнеров.

Почки здорового человека способны увеличить объем удаляемого креатинина при возрастании его концентрации в крови. В конечном счете, установится динамическое равновесие градиента концентраций креатинина в крови партнеров, зависящее от исходного содержания креатинина в крови больного и выделительной функции почек здорового человека.

Современные высокоэффективные гемофильтры: FX 80 Ultraflux, фирмы Fresenius и Sureflux-130UH, фирмы «Nipro» и др. в полной мере способны осуществить расчетный объем «симбиотической» гемофильтрации и обеспечить очистку крови больного человека с ХПН от уремических веществ.

Пример осуществления способа «симбиотической» гемофильтрации

Для осуществления способа «симбиотической» гемофильтрации существуют все технические возможности: используют вышеописанное устройство, состоящее из гемофильтров, перфузионных насосов, специальных биологически совместимых катетеров, пластиковых трубок, кранов, электронного блока; и материалы - гепарин, физиологический раствор, дезинфицирующие и перевязочные средства, ленточные фиксаторы пластиковые трубки, которые широко применяются в практической медицине.

Во время процедуры, в частности во время ночного сна, используют такие же приемы, как и при стандартной гемофильтрации.

1. Первоначально проводят тщательное обследование партнеров: здорового человека и пациента. Здорового человека проверяют на отсутствие сердечно-сосудистых, почечных, гематологических, аллергических и пр. заболеваний.

2. В хирургическом отделении предварительно устанавливают хронические стерильные катетеры пациенту и здоровому человеку, так же как это делают при подготовке к гемодиализу или гемофильтрации.

3. Устройство для «симбиотической» гемофильтрации перед использованием стерилизуют и заполняют стерильным физиологическим раствором.

4. С помощью хронических катетеров больного и здорового человека подключают к устройству для «симбиотической» гемофильтрации (фиг. 2).

5. Используя электронный блок управления и контроля, включают перфузионные насосы и обеспечивают равный взаимообмен ультрафильтратами между партнерами.

6. Перед началом процедуры или во время ее дают здоровому человеку избыточно пить воду для увеличения диуреза и разбавления в крови уремических веществ.

7. По окончании процедуры проводят все необходимые действия по сохранению катетеров, по предотвращению их тромбирования и каких-либо осложнений, связанных с наличием их в сосудах, аналогично тем, какие выполняют после гемодиализа.

При соблюдении всех медико-технических требований процедура «симбиотической» гемофильтрации абсолютно безопасна для здорового человека и не сопровождается осложнениями, возникающими при гемодиафильтрации.

В качестве примера представлена динамика изменения концентраций мочевины в крови больного и здорового человека во время «симбиотической» гемофильтрации (фиг. 8).

В кровь здорового человека в течение первой минуты «симбиотической» гемофильтрации поступает 140 мг мочевины. Это приводит к общему увеличению концентрации мочевины в его плазме на 4,7 мг % и составит 44,7 мг %.

При этой концентрации мочевины - 44,7 мг % в плазме и ее стандартном клиренсе от 40 до 68 мл/мин почки здорового человека удаляют из плазмы крови порядка 17-30 мг мочевины в минуту. Это приводит к снижению общей концентрации мочевины в его крови в среднем на 1 мг % и, таким образом, она составит 43,7 мг %.

В результате концентрация мочевины в крови здорового человека лишь незначительно повысится. При этом почки здорового человека способны существенно увеличить объем удаляемых веществ.

Из крови больного человека в течение первой минуты «симбиотической» гемофильтрации удаляется 140 мг мочевины. Это приводит к общему снижению концентрации мочевины в его плазме на 4,7 мг % и, таким образом, она составит 175,3 мг %.

При этих соотношениях концентраций мочевины в плазме крови больного и здорового человека на второй минуте взаимной дифференциальной ультрафильтрации из крови больного удаляется порядка 175,3-43,7=131,6 мг мочевины и такое же количество мочевины поступает в кровь здорового человека, т.е. меньше, чем на первой минуте гемофильтрации.

Одновременно происходит разведение концентрации уремических веществ в плазме больного за счет поступления в его кровоток ультрафильтрата плазмы здорового человека.

Во время процедуры «симбиотической» гемофильтрации поступление уремических веществ из крови больного в кровь здорового человека происходит постепенно в небольших концентрациях, и они постоянно удаляются его почками. Поэтому не происходит заметного повышения концентрации мочевины, креатинина и пр. веществ в крови здорового человека.

Почки здорового человека очищают кровь от поступающих от больного человека метаболитов, и в кровеносное русло больного человека возвращается ультрафильтрат плазмы здорового человека.

В начальный период «симбиотической» гемофильтрации увеличивается концентрация уремических веществ в крови здорового человека за счет поступления их из крови больного. С каждой последующей минутой в кровь здорового человека поступает все меньшее количество уремических веществ из-за понижения их концентрации в крови больного. Концентрации уремических веществ в крови здорового человека стабилизируются тогда, когда количество веществ, поступающих к нему из крови больного, станет равным количеству веществ, удаляемых почками здорового человека (фиг. 8).

В результате «симбиотической» гемофильтрации и выделительной функции почек здорового человека, в конечном счете, устанавливается динамическое равновесие между поступающими и удаляемыми уремическими веществами. Различные низкомолекулярные вещества, содержащиеся в крови больного, приобретают близкие значения к нормальным и характерным для крови здорового человека после 3-4-часовой «симбиотической» гемофильтрации. Время процедуры зависит от выраженности уремии у больного с ХПН и от эффективности выделительной функции почек здорового человека (фиг. 8).

Практическим результатом «симбиотического» очищения крови является снижение уровня азотосодержащих продуктов метаболизма в крови у больного с ХПН за счет физиологической функции почек здорового партнера.

Рекомендации

Периодически после проведения процедур «симбиотической» гемофильтрации необходимо проводить контрольные анализы крови на содержание мочевины, мочевой кислоты, креатинина и показателей электролитного состава. В результате устанавливают эффективность очистки крови и существенное снижение азотемии в крови больного.

Регулярность повторных процедур «симбиотического» очищения крови больного с ХПН определяют на основе контроля уровня азотосодержащих продуктов в крови больного.

Периодически целесообразно проводить наблюдение за физиологическим состоянием здорового партнера, включающее общий и биохимический анализ крови.

При использовании способа и устройства в домашних условиях партнеры проходят в медицинском учреждении специальное обучение.

У пациента и врача есть возможность выбора, что предпочесть в конкретных условиях: гемодиафильтрацию или «симбиотическую» гемофильтрацию для очищения крови от продуктов метаболизма при ХПН.

Преимущества «симбиотической» гемофильтрации по сравнению с гемодиализом и гемофильтрацией

Заявленный способ и устройство предназначены для проведения «симбиотической» гемофильтрации с конвекцией. Принципиально важными достоинствами способа и обеспечивающего его устройства является то, что кровь партнеров во время процедуры не смешивается, т.к. их кровеносные системы разделены, и очищение крови от уремических продуктов метаболизма у больных с ХПН происходит за счет естественной физиологической функции почек здорового человека.

1. Метод более физиологичен, чем гемодиафильтрация. В результате непрерывной взаимной гемофильтрации почки здорового человека эффективно очищают кровь больного с ХПН от уремических веществ.

2. Метод менее затратный, не требует дорогостоящей аппаратуры и сложных схем гемофильтрации. Нет необходимости в приготовлении и получении специальной диализной жидкости, в проведении пре- или постдилюции.

3. В отличие от гемофильтрации, при которой трудно обеспечить эквивалентное замещение ультрафильтрата, способ «симбиотической» гемофильтрации обеспечивает равный «перекрестный» обмен ультрафильтратами, при котором сохраняется неизменный объем циркулирующей крови в кровеносных системах партнеров.

4. Благодаря естественной физиологической функции почек снижается возможность для развития осложнений, возникающих при гемодиафильрации, таких как нарушение кислотно-основного равновесия, обезвоживание и пр.

5. Способ «симбиотической» гемофильтрации является высокоэффективным методом очистки крови больных с ХПН от уремических веществ.

Литература

1. Handbook of Dialysis. Eds J.T. Daugirdas, T.S. Ing. - 2nd ed. - Little, Broun, 1994.

2. Фомин В.В., Пальцева Е.М., Козловская Л.В., Мухин Н.А. Нефрология. Неотложные состояния. Под редакцией Н.А. Мухина. 2010, Изд. «Эксмо».

3. Стецюк Е.А. Основы гемодиализа. Под ред. проф. Е.Б. Мазо. 2001, М. Гэотар-Мед, 320 с.

4. Смирнов А.В. Заместительная почечная терапия. Ж. Нефрология, 2011, т.15, №1, с.33-46.

5. Патент РФ на изобретение №2306955. 2005. Способ биогемофильтрации организма и устройство для его осуществления.

6. Патент РФ на изобретение №2203097. 2001. Способ экстракорпоральной гемокоррекции и устройство для его осуществления.

7. Юматов Е.А., Судаков К.В. Симбиотический» способ компенсации хронической почечной недостаточности у человека. Ж. Клиническая нефрология. 2012, №5-6, с. 68-70.

8. Патент РФ №2506956. 2014. Способ "симбиотической" компенсации хронической почечной недостаточности (хпн) у человека. Авторы Юматов Е.А., Судаков К.В.

9. Насос роликовый, перфузионный, модель JHBP-2000 А/В http://www.bbmed.ru/ji-hua/blood-pump.html.

10. Каталог гемофильтров фирмы Fresenius. http://www.fresenius.ru/files/DialvserCatalog.pdf

11. Каталог гемофильтров фирмы Nipro. http://www.tehnomedservis.ru/katolog-tovarov/dializ/26-sureflux-dializatori.html.

12. Каталог гемофильтров разных фирм. http://www.tehnomedservis.ru/katalog-tovarov/dializ.html.

http://www.fresenius.ru/files/DialvserCatalog.pdf.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1. Схема устройства для гемофильтрации с постдилюцией (по Е.А. Стецюк, 2001). Обозначения: 5 - насос, электрически подключенный к блоку управления и контроля, 6 - электронный блок управления и контроля, 8 - катетеры, 9 - направление движения крови, 11 - выход ультрафильтрата из гемофильтра, 13 - гемофильтр, 14 - пластиковые трубки, 15 - субституат, 16 - постдилюция, 17 - сосуд для сбора фильтрата и последующего его удаления, 18 - катетер, через который проводится постдилюция.

Фиг. 2. Способ «симбиотической» гемофильтрации и устройства для его осуществления. Обозначения: 1 - к артериальной магистрали больного человека, 2 - к венозной магистрали больного человека с ХПН, 3 - к артериальной магистрали здорового человека, 4 - к венозной магистрали здорового человека, 5 - насос, электрически подключенный к блоку управления и контроля, 6 - электронный блок управления и контроля, 7 - датчики давления, сигналы от которых поступают к электронному блоку управления и контроля, 8 - катетеры, 9 - направление движения крови, 10 - заглушки, 11 - выход ультрафильтрата из гемофильтра, 12 - выходной кран, 13 - гемофильтр, 14 - пластиковые трубки.

Фиг. 3. Создание артериовенозной фистулы с использованием развилки v. cephalica в области запястья (цит. по Стецюк Е.А., 2001).

Фиг. 4. Петлевой протез GORE-TEX устанавливается на предплечье с помощью специального тунеллера (цит. по Стецюк Е.А., 2001).

Фиг. 5. Насос крови перистальтического типа, модель JHBP-2000 А/В.

Фиг. 6. Аппарат «Diapact» для проведения постоянного гемодиализа. 1, 2, 3 - насосы роликовые перфузионные.

Фиг. 7. Внешний вид гемодиафильтров фирмы "Fresenius" (наверху) и фирмы «Нипро» (внизу).

Фиг. 8. График изменения концентрации мочевины в крови здорового и больного человека во время «симбиотической» гемофильтрации.

Обозначения: ось ординат: С - концентрации мочевины в крови в мг %, одно деление 20 мг %; ось абцисс: Т - время (мин).

Верхний график : концентрация мочевины в крови больного человека.

Нижний график ....... : концентрация мочевины в крови здорового человека.

Изобретение относится к медицине, а именно к нефрологии. Осуществляют принудительную подачу компонентов крови больных с хронической почечной недостаточностью в кровеносное русло здорового человека. Выполняют принудительный забор очищенных компонентов из кровеносного русла здорового и принудительной подачи их в кровеносное русло больного ХПН. При этом производят равнообъемную раздельную одновременную гемофильтрацию плазмы крови больного и здорового человека. После чего ультрафильтрат больного принудительно направляют в кровеносное русло здорового человека, а ультрафильтрат плазмы здорового человека принудительно направляют в кровеносное русло больного человека. Одновременно возвращают оставшиеся после фильтрации плазмы компоненты крови больного и здорового человека в их кровеносные русла. Устройство для осуществления способа включает в себя постоянно установленные две пары катетеров, пластиковые трубки, соединенные с двумя перфузионными насосами. Кроме того, устройство состоит из двух раздельных параллельных контуров одновременной циркуляции крови здорового и больного человека, содержащих два одинаковых гемофильтра, два крана, датчики давления крови, подключенные к электронному блоку управления, контролирующему работу перфузионных насосов и давление на входе и выходе гемофильтров. Способ позволяет повысить эффективность, надежность, безопасность и доступность очистки крови больных с ХПН от уремических веществ, исключить смешивание цельной крови партнеров во время процедуры. 2 н.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ очищения крови у больных с хронической почечной недостаточностью (ХПН) от продуктов метаболизма путем принудительной подачи компонентов этой крови в кровеносное русло здорового человека, последующего принудительного забора очищенных компонентов из его кровеносного русла и принудительной подачи их в кровеносное русло больного ХПН, отличающийся тем, что производят равнообъемную раздельную одновременную гемофильтрацию плазмы крови больного и здорового человека, после которой ультрафильтрат больного принудительно направляют в кровеносное русло здорового человека, а ультрафильтрат плазмы здорового человека принудительно направляют в кровеносное русло больного человека, и одновременно возвращают оставшиеся после фильтрации плазмы компоненты крови больного и здорового человека в их кровеносные русла.

2. Устройство для осуществления способа по пункту 1, включающее в себя две пары катетеров, пластиковые трубки, перфузионные насосы, отличающееся тем, что имеет два раздельных параллельных одинаковых контура для одновременной равнообъемной циркуляции и гемофильтрации крови здорового и больного человека, объединенные между собой перекрестным контуром для взаимного одновременного равнообъемного обмена и возврата ультрафильтратов в сосудистые системы здорового и больного человека, каждый из которых состоит из последовательно соединенных катетера для забора крови из сосудистого русла с пластиковой трубкой, перфузионного насоса с блоком управления, пластиковой трубки, входящей в гемофильтр, с датчиком давления, подключенным к блоку управления, гемофильтра, пластиковой трубки, выходящей из гемофильтра, со встроенным в нее краном, пластиковой трубки с датчиком давления, подключенным к блоку управления, и катетером для возврата крови в сосудистое русло, пластиковой трубки, через которую осуществляется отток ультрафильтрата из гемофильтра и перекрестный возврат ультрафильтрата в сосудистое русло партнера.