штучна нирка
Нирки мають вражаючим запасом міцності і продовжують самовіддано виконувати свої функції по виведенню продуктів обміну, електролітів і токсичних речовин навіть при загибелі 70-90% нефронів. Стійкість цього парного органу виходить його власнику боком: до моменту появи серйозних скарг при хронічній хворобі нирок (ХХН) можливість вплинути на подальше прогресування, як правило, вже упущена. Трансплантацію донорської нирки проводять не більше 20 відсотків потребують, більшість пацієнтів довічно знаходяться на замісної ниркової терапії - програмному гемодіалізі.
Можна лише в черговий раз здивуватися тому, як швидко людство змогло пристосувати під медичні цілі закони фізики. Коротку, але бурхливу історію апаратного діалізу творили лікарі, котрі володіли, крім розумних голів, дуже вмілими руками, гарячими серцями і непохитною вірою в себе і дифузію.
Спрощено принцип роботи «штучної нирки» виглядає так. Кров циркулює всередині трубки, стінки якої виконані з матеріалу, проникного для низькомолекулярних речовин, таких як іони калію, глюкоза, сечовина і креатинін. Трубка поміщається в діалізний розчин, за складом близький до плазми крові в нормі.
Якщо в плазмі хворого підвищений вміст будь-яких речовин, то вони дифундують в діалізний розчин, прагнучи вирівняти концентрації по обидва боки мембрани. Чим більше її робоча площа і швидкість потоку крові (в розумних межах, що залежать від параметрів і стану пацієнта) - тим більше відфільтруєтся. При створенні більш високого тиску з внутрішньої сторони мембрани будуть виділятися надлишки води - процес, званий ультрафильтрацией. Щоб кров, чутлива до механічних впливів, не згорнулася, потрібен антикоагулянт.
Ідеї про можливість заміщення функції нирок передувало кілька відкриттів. Спочатку люди зрозуміли, для чого потрібні нирки і що сеча може бути токсичною. Потім були відкриті процеси дифузії і діалізу. Нарешті, в середині минулого століття з'явилися технічні можливості для створення діалізаторів.
«Нирки один раз цариці!»
Документальна історія нирок починається з давніх єгиптян і іудеїв, у яких цей орган користувався великою повагою і зовсім не з гастрономічної точки зору. Наприклад, єгиптяни при муміфікації знатних людей залишали в тілі серце і нирки, які вважалися відповідальними за моральність людини. Стародавні іудеї представляли нирки «місцем проживання» емоцій і почуттів, тому цей орган (поряд з серцем) піддається пильній увазі Бога і про нього згадується навіть в Біблії (Пс. 7:10, Об. 2:23). Існувала і зворотний зв'язок: у євреїв нирки боліли від жалю і каяття, а у стародавніх китайців - від постійного страху або печалі.
Надалі нирки були позбавлені сакральної складової і зведені в ранг органу для скидання зайвої води. Стародавні греки, римляни і перси в особі Гіппократа, Галена і Ібн Сини активно просували вчення про чотирьох рідинах (слизу, крові, чорної і жовтої жовчі), в якому сечі місця не знайшлося. Передбачалося, що нирки самостійно «привертають» надлишок води з крові і виводять у вигляді сечі.
При цьому згадані світила медицини правильно відзначали, що при порушеннях функції нирок їх роль частково беруть на себе потові залози, і рекомендували таким хворим різні способи добре пропотіти: від піщаних ванн до лазні. Останні в середньовічній Європі не прижилися, тому що вважалося, що часті водні процедури провокують хвороби. На Русі і потім в Росії баню традиційно поважали і рекомендували, в тому числі при захворюваннях нирок.
Неймовірно, але факт: до кінця XVIII століття про відсутність користі сечі для організму можна було тільки здогадуватися, завдяки чому історія уринотерапии обчислюється століттями. Нарешті, в 1797 році французи Антуан де Фуркруа і Луї Воклен при вивченні хімічного складу сечі крім натрію, калію і різних солей виявили сечовину і припустили її небезпека для здоров'я. У другій половині XIX століття інші французькі медики, Віктор Фельтц і Ежен Ріттер, довели токсичність міститься в сечі калію.
Фізик-провісник
До цього часу шотландський фізик Томас Грем, використовуючи фільтр з пергаментного паперу, розділив розчини на кристалоїдні і колоїдні. Перші містили неорганічні солі і цукру, швидко проникали через фільтр і мали здатність утворювати кристали.
Процес дифузії кристаллоидов був названий «діалізом». Розчини білків через мембрану практично не просочувалися. У своїх дослідах Грем використовував желатин, по грецької назви якого ( «kolla») було дано ім'я всьому класу розчинів - колоїди.
Символічно, що «батько діалізу» був знайомий з роботами основоположника нефрології Річарда Брайта, і в своєму досвіді 1854 року продемонстрував дифузію компонентів сечі (солей і сечовини) через мембрану в ємність з дистильованою водою, передбачивши можливість лікування хвороб нирок з використанням цих властивостей в недалекому майбутньому.
винахідливі лікарі
Доктор Віллем Кольфф (1911-2009) і його диализатор, 1999 рік.
джерело: ndt.oxfordjournals.org
Історія діалізу вчить нас тому, що мало мати голову і придумувати щось хороше, необхідні також зростаючі з потрібного місця руки, щоб це хороше матеріалізувати. Так, в 1912 р американські медики Джон Абель, Леонард Роунтрі і Бенджамін Тернер змайстрували і використовували перший експериментальний диализатор для видалення продуктів обміну і саліцилату з крові собак.
Винахід являло собою вісім паралельних трубок з нітроцелюлози (целлоидин), за якими циркулювала кров. Конструкція була поміщена в скляну посудину, заповнений 0,6-процентним розчином хлориду натрію. Всі роботи над пристроєм лікарі провели самостійно, від створення целлоідінових трубок і отримання екстракту з п'явок (антикоагулянту гирудина) до скляних восьмикутний «перехідників», видалення нирок у собак і біохімічних аналізів.
У 1913 році Джон Абель представляв свій апарат для «вівідіффузії» на медичних конференціях в США і Європі, де журналісти лондонського "The Times" вперше документально охрестили його «штучною ниркою». Назва прижилася.
Німецький лікар Георг Хаас, спостерігаючи незадовільні результати постільного режиму, дієтотерапії і кровопускань при термінальній нирковій недостатності, самостійно зібрав схожий з винаходом Абеля апарат і в 1924 р провів перший сеанс гемодіалізу пацієнтові з уремією. Процедура тривала 15 хвилин, клінічного значення не мала, проте факт дифузії шкідливих речовин в діалізний розчин був біохімічно доведений. Початок був покладений.
На жаль, гірудин як антикоагулянт слабо піддавався дозування, викликав кровотечі і був токсичний, а целлоидин був дуже крихкий і тому погано піддавався стерилізації. Окремі ентузіасти намагалися використовувати в якості матеріалу для трубок оброблені кишки курчат або очеревину з апендикса корів, проте широкого визнання не получілі.Поетому наступним поштовхом до сплеску конструкторської активності серед нефрологів послужили поширення гепарину, виділеного з печінки собаки в 1916 році, і доступність целофану, що використовувався в харчовій промисловості з початку століття для упаковки сосисок. У 1938 році американський лікар-лаборант Вільям Талхаймер об'єднав ці два компоненти в одному діалізаторі і провів успішну серію експериментів на нефректомірованних собаках.
перший успіх
Історія апаратного діалізу також вчить нас наполегливості навіть при відсутності умілих рук. Приклад тому - голландський доктор Віллем Кольфф, творець першої «штучної нирки», яка врятувала життя людині.
За традицією багатьох медичних відкриттів, присвятити життя роботі над діалізатором початківця лікаря спонукала смерть від уремії молодого пацієнта і пішов важка розмова з його матір'ю.
У 1938 р Кольфф влаштувався волонтером в Університет Гронінгена і в 1940 р почав експерименти з плазмою і целофаном. Трохи пізніше Голландію захопили нацисти, глава медфакультету, який підтримував дослідження Кольффа, покінчив життя самогубством, і наш герой перебрався в невелике містечко Кампен на посаду терапевта.
На новому місці він продовжив носитися з ідеєю діалізаторів. На відміну від ідейних попередників, Кольфф нічого не робив сам, зате зумів отримати під свій початок п'ять досвідчених технологів, домовився з емалевої фабрикою, і в 1943 році апарат був готовий.
Диализатор Кольффа був 30-метрову целофанову трубку, обмотану навколо горизонтально-орієнтованого барабана з алюмінієвих або дерев'яних планок, наполовину зануреного в 100-літрову ємність з діалізірующего розчином.
Барабан обертали вручну. Кров самостійно надходила порціями в трубку з катетерізіровать периферичної вени або артерії. У міру обертання барабана вона перетікала по трубці, на кінці якої розташовувався невеликий насос і пастка для тромбів і бульбашок повітря. Очищену таким чином кров повертали в периферичну вену.
На відміну від попередніх дослідників, Віллем Кольфф дослідів на собаках не ставив, а відразу почав лікувати людей. Першою пацієнтці з уремією було проведено 12 сеансів діалізу з помітним клінічним і лабораторним ефектом, але через деякий час доступні для катетеризації вени закінчилися і хвора померла.
Протягом двох років така ж доля спіткала наступних 14 пацієнтів Кольффа, 15-й - з гострою затримкою сечі - вижив завдяки катетеризації сечового міхура, а не діалізу, але винахідник ентузіазму не розгубив. 16-я - і перша вижила - хвора з гострою нирковою недостатністю була виведена з уремічний коми за допомогою «штучної нирки» в 1945 році.
Багато колег поставилися до винаходу Кольффа скептично, продовжуючи віддавати перевагу більш звичною безбілкової дієті. Однак з часом, зазнавши технологічні поліпшення, апарат Кольффа - Брігхем в 1950-х рр. почав входити в практику нефрологів деяких лікарень США та Європи і був використаний в польовому військовому госпіталі під час Корейської війни для лікування гіперкаліємії.
У 1947 році швед Нільс Олуолл помістив целофанову трубку між двох металевих сіток, що дозволило збільшити міцність мембрани і, створюючи різницю тиску, що видаляти надлишки води з організму.
інший підхід
Застосування штучної нирки кольф - Бригама під час Корейської війни (ілюстрація до брошури апарату).
джерело: historyofnephrology.blogspot.ru
При уявній логічності і простоті конструкції «барабанний» диализатор Кольффа - Брігхем був досить складним в збірці, громіздким і часто непередбачуваним в обсязі «споживаної» крові.
Американці Леонард Скеггс і Джек Леонардс пішли іншим шляхом і в 1948 році створили пластинчастий диализатор. Замість довгої трубки кров текла між 2 пластинок з целофану з гумовими стінами з боків, із зовнішнього боку омиваються потоком рідини. Апарат став компактніше, споживав менше діалізної рідини і був більш ефективним.
Норвезька уролог Фредерік Кііл в 1960 р допрацював диализатор Скеггса - Леонардс, зокрема, замінив целофан на більш міцний і пористий купрофан - в результаті «нирка» Кііла складалася на озброєнні нефрологів до 1990-х рр.
При цьому, незважаючи на всю напругу винахідницької думки терапевтів, тривалий діаліз був неможливий, поки хірурги не ввели в практику довготривалий судинний доступ. Кількість доступних і придатних для підключення діалізаторів вен в організмі сильно обмежено, і часта катетеризація швидко приводила їх в непридатність.
У 1960 році був вперше накладено зовнішній артеріо-венозний шунт: в периферичні артерію і вену були введені тефлонові канюлі, з'єднані на поверхні тіла силіконової трубкою. Для підключення до контуру діалізаторів трубки роз'єднувались. У 1965 році сформували артериовенозную фістулу: периферичні артерія і вена були зшиті бік у бік, вена, расширявшаяся під тиском крові, ставала доступна для численних пункцій.
Подальший розвиток хімічної промисловості призвело до появи порожніх волокон, які послужили матеріалом для найбільш сучасних «капілярних» діалізаторів. Тисячі тонких - близько 200 мікрометрів - капілярів спіральної форми з напівпроникними стінками упаковані в пластиковий контейнер. Кров тече по капілярах, зовні омиваним діалізної рідиною. Завдяки малому діаметру і великої кількості порожніх волокон вдалося впихнути велику робочу площу - до 2 і більше квадратних метрів - в компактний циліндр, по обхвату уміщається в долоні і довжиною близько 30 см. Паралельно зі зростаючою складністю конструкції апарати для гемодіалізу все більше автоматизировались і обзавелися всілякими датчиками і системами контролю.
Бурхливий розвиток діалізної служби призвело до значного збільшення тривалості життя пацієнтів з хронічною хворобою нирок. Люди, які 70 років тому не протягнули б і місяця, в наші дні мають великі шанси прожити роки і десятиліття, хоча і з деякими незручностями. Парадокс в тому, що внаслідок постійного приросту хворих з термінальною стадією хронічної хвороби нирок, центрів діалізу не вистачає ні в одній країні світу.
Наш ассоциированный член www.Bikinika.com.ua. Добро пожаловать в мир азарта и удачи! Новый сайт "Buddy.Bet" готов предоставить вам широкий выбор азартных развлечений.