Գիտնականները արհեստական թոքեր են ստեղծել. Ֆիզիկոսները նորածինների ձևավորման և զարգացման համար արտաքին արհեստական թոքեր են ստեղծել
Բովանդակություն
Եթե շնչառությունը խանգարում է, հիվանդին արհեստական օդափոխում են կամ մեխանիկական օդափոխում: Այն օգտագործվում է կյանքի պահպանման համար, երբ հիվանդը չի կարողանում ինքնուրույն շնչել կամ երբ նա պառկած է վիրահատական սեղանին անզգայացման տակ, որն առաջացնում է թթվածնի պակաս: Մեխանիկական օդափոխության մի քանի տեսակներ կան՝ պարզ ձեռնարկից մինչև ապարատային: Գրեթե յուրաքանչյուրը կարող է կարգավորել առաջինը, երկրորդը պահանջում է սարքի և բժշկական սարքավորումների օգտագործման կանոնների իմացություն:
Ինչ է թոքերի արհեստական օդափոխությունը
Բժշկության մեջ մեխանիկական օդափոխությունը հասկացվում է որպես օդի արհեստական փչում թոքերի մեջ՝ ապահովելու համար գազի փոխանակումը. միջավայրըև ալվեոլներ: Արհեստական օդափոխությունը կարող է օգտագործվել որպես վերակենդանացման միջոց, երբ մարդն ունի ինքնաբուխ շնչառության լուրջ խախտումներ, կամ որպես թթվածնի պակասից պաշտպանվելու միջոց։ Վերջին վիճակն առաջանում է անզգայացման կամ ինքնաբուխ բնույթի հիվանդությունների ժամանակ։
Արհեստական օդափոխության ձևերը ապարատային և ուղղակի են: Առաջինում շնչառության համար օգտագործվում է գազային խառնուրդ, որը ապարատի միջոցով թոքեր է մղվում էնդոտրախեալ խողովակի միջոցով։ Direct-ը ենթադրում է թոքերի ռիթմիկ կծկում և սեղմում, որպեսզի ապահովվի պասիվ ներշնչում-արտաշնչում առանց սարքի օգտագործման: Եթե կիրառվում է «էլեկտրական թոք», մկանները խթանվում են իմպուլսի միջոցով։
Ցուցումներ IVL-ի համար
Արհեստական օդափոխության և պահպանման համար նորմալ գործունեությունըթոքերը կան ցուցումներ.
- արյան շրջանառության հանկարծակի դադարեցում;
- շնչառության մեխանիկական ասֆիքսիա;
- կրծքավանդակի, ուղեղի վնասվածքներ;
- սուր թունավորում;
- կտրուկ անկում արյան ճնշում;
- կարդիոգեն ցնցում;
- ասթմայի հարձակումը.
Վիրահատությունից հետո
Օդափոխիչի էնդոտրախեալ խողովակը տեղադրվում է հիվանդի թոքերի մեջ վիրահատարանում կամ դրանից հետո վերակենդանացման բաժանմունք կամ բաժանմունք՝ անզգայացումից հետո հիվանդի վիճակը վերահսկելու համար: Վիրահատությունից հետո մեխանիկական օդափոխության անհրաժեշտության նպատակներն ու խնդիրները հետևյալն են.
- Թոքերից խորքի և սեկրեցների արտանետման բացառումը, ինչը նվազեցնում է վարակիչ բարդությունների հաճախականությունը.
- նվազեցնել սրտանոթային համակարգի աջակցության անհրաժեշտությունը, նվազեցնել խորը երակային թրոմբոզի ռիսկը.
- խողովակի միջոցով կերակրման համար պայմանների ստեղծում՝ ստամոքս-աղիքային խանգարումների հաճախականությունը նվազեցնելու և նորմալ պերիստալտիկին վերադարձնելու համար.
- Անզգայացնող միջոցների երկարատև գործողությունից հետո կմախքի մկանների վրա բացասական ազդեցության նվազում;
- մտավոր գործառույթների արագ նորմալացում, քնի և արթնության վիճակի նորմալացում:
Թոքաբորբով
Եթե հիվանդը զարգացնում է ծանր թոքաբորբ, դա արագորեն հանգեցնում է սուր շնչառական անբավարարության զարգացմանը: Այս հիվանդության ժամանակ արհեստական օդափոխության կիրառման ցուցումներն են.
- գիտակցության և հոգեկան խանգարումներ;
- արյան ճնշումը կրիտիկական մակարդակի իջեցում;
- ընդհատվող շնչառություն րոպեում ավելի քան 40 անգամ:
Արհեստական օդափոխությունն իրականացվում է հիվանդության զարգացման վաղ փուլերում՝ աշխատանքի արդյունավետությունը բարձրացնելու և մահվան վտանգը նվազեցնելու նպատակով։ IVL-ը տեւում է 10-14 օր, խողովակի տեղադրումից 3-4 ժամ հետո կատարվում է տրախեոստոմիա։ Եթե թոքաբորբը զանգվածային է, ապա այն իրականացվում է դրական վերջնական արտաշնչման ճնշմամբ (PEEP)՝ թոքերի ավելի լավ բաշխման և երակային շունտավորման նվազեցման համար: Մեխանիկական օդափոխության միջամտության հետ մեկտեղ իրականացվում է ինտենսիվ հակաբիոտիկ թերապիա։
Կաթվածով
Կաթվածի բուժման մեջ մեխանիկական օդափոխության միացումը համարվում է հիվանդի վերականգնողական միջոց և նշանակվում է ցուցումների համար.
- ներքին արյունահոսություն;
- թոքերի վնաս;
- պաթոլոգիա շնչառական ֆունկցիայի ոլորտում;
- կոմա.
Իշեմիկ կամ հեմոռագիկ հարձակման ժամանակ նկատվում է շնչահեղձություն, որը վերականգնվում է օդափոխիչի միջոցով՝ նորմալացնելու ուղեղի կորցրած ֆունկցիաները և բջիջներին բավարար քանակությամբ թթվածնով ապահովելու նպատակով։ Մինչեւ երկու շաբաթ ինսուլտի համար արհեստական թոքեր են դնում։ Այս ընթացքում հիվանդության սուր շրջանի փոփոխություն է անցնում, ուղեղի այտուցը նվազում է։ Հնարավորության դեպքում, որքան հնարավոր է շուտ, ազատվեք օդափոխիչից:
IVL-ի տեսակները
Արհեստական օդափոխության ժամանակակից մեթոդները բաժանված են երկու պայմանական խմբի. Պարզներն օգտագործվում են արտակարգ իրավիճակներում, իսկ ապարատայինները՝ հիվանդանոցային պայմաններում: Առաջինը կարող է օգտագործվել, եթե մարդը չունի ինքնուրույն շնչառություն, նա ունի շնչառական ռիթմի խանգարման սուր զարգացում կամ պաթոլոգիական ռեժիմ: TO պարզ տեխնիկաներառում:
- բերանից բերան կամ բերանից քիթ- տուժողի գլուխը հետ է շպրտվում առավելագույն մակարդակի, բացվում է կոկորդի մուտքը, լեզվի արմատը տեղահանվում։ Պրոցեդուրան անցկացնողը կանգնում է կողքի վրա, ձեռքով սեղմում է հիվանդի քթի թեւերը՝ գլուխը ետ թեքելով, իսկ մյուս ձեռքով պահում է բերանը։ Խորը շունչ քաշելով՝ փրկարարը շրթունքները պինդ սեղմում է հիվանդի բերանին կամ քթին և էներգիայով կտրուկ արտաշնչում։ Հիվանդը պետք է արտաշնչի թոքերի և կրծքավանդակի առաձգականության պատճառով։ Միաժամանակ անցկացրեք սրտի մերսում:
- Օգտագործելով S-duct կամ Reuben պայուսակ. Օգտագործելուց առաջ հիվանդը պետք է մաքրի շնչուղիները, այնուհետև դիմակը ամուր սեղմի:
Օդափոխման ռեժիմները ինտենսիվ թերապիայի մեջ
Արհեստական շնչառության ապարատը օգտագործվում է ինտենսիվ թերապիայի մեջ և վերաբերում է մեխանիկական մեթոդ IVL. Այն բաղկացած է ռեսպիրատորից և էնդոտրախեալ խողովակից կամ տրախեոստոմիայի կանուլայից։ Մեծահասակների և երեխայի համար օգտագործվում են տարբեր սարքեր, որոնք տարբերվում են տեղադրվող սարքի չափսերով և կարգավորվող շնչառության արագությամբ: Սարքավորումների օդափոխումն իրականացվում է բարձր հաճախականությամբ (րոպեում ավելի քան 60 ցիկլ)՝ շնչառական ծավալը նվազեցնելու, թոքերի ճնշումը նվազեցնելու, հիվանդին հարմարեցնելու շնչառական սարքին և հեշտացնելու արյան հոսքը դեպի սիրտ:
Մեթոդներ
Բարձր հաճախականությամբ արհեստական օդափոխությունը բաժանված է երեք մեթոդների, որոնք օգտագործվում են ժամանակակից բժիշկների կողմից.
- ծավալային- բնութագրվում է րոպեում 80-100 շնչառական արագությամբ;
- տատանողական– 600-3600 րոպեում շարունակական կամ ընդհատվող հոսքի թրթռումով;
- ռեակտիվ- րոպեում 100-300, ամենահայտնին է, որի հետ թթվածինը կամ ճնշման տակ գտնվող գազերի խառնուրդը ասեղով կամ բարակ կաթետերով փչում են շնչուղիներ, այլ տարբերակներ են էնդոտրախեալ խողովակը, տրախեոստոմիան, քթի միջով կաթետերը կամ մաշկը.
Բացի դիտարկված մեթոդներից, որոնք տարբերվում են շնչառության հաճախականությամբ, օդափոխության ռեժիմները առանձնանում են ըստ օգտագործվող ապարատի տեսակի.
- Ավտոմատ- հիվանդի շնչառությունը լիովին ճնշված է դեղաբանական պատրաստուկներ. Հիվանդը ամբողջությամբ շնչում է սեղմումով։
- Օժանդակ- անձի շնչառությունը պահպանվում է, իսկ գազը մատակարարվում է, երբ փորձում են շնչել։
- Պարբերական հարկադիր- օգտագործվում է մեխանիկական օդափոխությունից ինքնաբուխ շնչառության անցնելիս: Արհեստական շնչառության հաճախականության աստիճանական նվազումը ստիպում է հիվանդին ինքնուրույն շնչել։
- PEEP-ի հետ- դրա հետ միասին ներթոքային ճնշումը մնում է դրական մթնոլորտային ճնշման նկատմամբ: Սա թույլ է տալիս ավելի լավ բաշխել օդը թոքերում, վերացնել այտուցը։
- Դիֆրագմայի էլեկտրական խթանում- իրականացվում է արտաքին ասեղային էլեկտրոդների միջոցով, որոնք գրգռում են դիֆրագմայի նյարդերը և առաջացնում դրա ռիթմիկ կծկում:
Օդափոխիչ
Վերակենդանացման ռեժիմում կամ հետվիրահատական բաժանմունքում օգտագործվում է օդափոխիչ: Սա բժշկական սարքավորումանհրաժեշտ է թթվածնի և չոր օդի գազային խառնուրդը թոքեր մատակարարելու համար: Հարկադիր ռեժիմն օգտագործվում է բջիջները և արյունը թթվածնով հագեցնելու և մարմնից հեռացնելու համար ածխաթթու գազ. Քանի՞ տեսակի օդափոխիչներ.
- ըստ օգտագործվող սարքավորումների տեսակի- էնդոտրախեալ խողովակ, դիմակ;
- ըստ կիրառական աշխատանքի ալգորիթմի- ձեռքով, մեխանիկական, նեյրո-կառավարվող թոքերի օդափոխությամբ;
- ըստ տարիքի- երեխաների, մեծահասակների, նորածինների համար;
- մեքենայով– օդաճնշական, էլեկտրոնային, մեխանիկական;
- նշանակմամբ- ընդհանուր, հատուկ;
- ըստ կիրառական դաշտի– վերակենդանացման բաժանմունք, վերակենդանացում, հետվիրահատական բաժանմունք, անեսթեզիոլոգիա, նորածիններ:
Թոքերի արհեստական օդափոխության տեխնիկա
Արհեստական օդափոխություն իրականացնելու համար բժիշկներն օգտագործում են օդափոխիչներ: Հիվանդին զննելուց հետո բժիշկը սահմանում է շնչառության հաճախականությունն ու խորությունը, ընտրում գազային խառնուրդը։ Մշտական շնչառության համար գազերը մատակարարվում են էնդոտրախեալ խողովակին միացված գուլպանով, սարքը կարգավորում և վերահսկում է խառնուրդի բաղադրությունը։ Եթե օգտագործվում է դիմակ, որը ծածկում է քիթը և բերանը, սարքը հագեցած է ազդանշանային համակարգով, որը տեղեկացնում է շնչառական գործընթացի խախտման մասին։ Երկարատև օդափոխության դեպքում էնդոտրախեալ խողովակը մտցվում է անցքի մեջ՝ շնչափողի առաջի պատի միջով։
Խնդիրներ մեխանիկական օդափոխության ժամանակ
Օդափոխիչը տեղադրելուց և դրա շահագործման ընթացքում կարող են խնդիրներ առաջանալ.
- Օդափոխիչի հետ հիվանդի պայքարի առկայությունը. Ուղղման համար հիպոքսիան վերացվում է, ստուգվում է տեղադրված էնդոտրախեալ խողովակի դիրքը և բուն սարքավորումը։
- Ապասինխրոնիզացիա ռեսպիրատորի հետ. Հանգեցնում է մակընթացային ծավալի նվազմանը, անբավարար օդափոխությանը: Պատճառները՝ հազը, շնչառությունը, թոքերի պաթոլոգիան, բրոնխների սպազմերը, սխալ տեղադրված ապարատը։
- Բարձր ճնշումշնչառական ուղիներում. Պատճառներն են՝ խողովակի ամբողջականության խախտում, բրոնխոսպազմ, թոքային այտուց, հիպոքսիա։
Մեխանիկական օդափոխությունից հրաժարվելը
Մեխանիկական օդափոխության օգտագործումը կարող է ուղեկցվել վնասվածքների պատճառով բարձր արյան ճնշում, թոքաբորբ, սրտի աշխատանքի նվազում և այլ բարդություններ։ Ուստի կարևոր է հնարավորինս շուտ դադարեցնել արհեստական օդափոխությունը՝ հաշվի առնելով կլինիկական իրավիճակը։ Կրծքից հեռացնելու ցուցումը վերականգնման դրական դինամիկան է՝ ցուցանիշներով.
- շնչառության վերականգնում րոպեում 35-ից պակաս հաճախականությամբ.
- րոպեական օդափոխությունը նվազել է մինչև 10 մլ/կգ կամ ավելի քիչ;
- հիվանդը չունի բարձր ջերմաստիճանկամ վարակ, քնի apnea;
- արյան հաշվարկը կայուն է.
Մինչ շնչառական սարքից հեռացնելը, ստուգվում են մկանների շրջափակման մնացորդները, իսկ հանգստացնող դեղամիջոցների չափաբաժինը նվազագույնի է հասցվում։ Գոյություն ունեն արհեստական օդափոխությունից հեռացնելու հետևյալ եղանակները.
Շնչառության ծանր խնդիրները պահանջում են շտապ օգնություն՝ ձևով հարկադիր օդափոխությունթոքերը. Անկախ նրանից, թե թոքերի կամ շնչառական մկանների ձախողումը անվերապահ անհրաժեշտություն է բարդ սարքավորումները միացնելու համար՝ արյունը թթվածնով հագեցնելու համար: Տարբեր մոդելներԹոքերի արհեստական օդափոխության սարքեր՝ ինտենսիվ թերապիայի կամ վերակենդանացման ծառայությունների ամբողջական սարքավորում, որն անհրաժեշտ է սուր շնչառական խանգարումներ դրսևորած հիվանդների կյանքը պահպանելու համար:
Արտակարգ իրավիճակներում նման սարքավորումները, իհարկե, կարևոր են և անհրաժեշտ։ Սակայն, որպես կանոնավոր և երկարատև թերապիայի միջոց, այն, ցավոք, զերծ չէ թերություններից։ Օրինակ:
- հիվանդանոցում մշտական գտնվելու անհրաժեշտությունը.
- Թոքերին օդ մատակարարելու համար պոմպի օգտագործման պատճառով բորբոքային բարդությունների մշտական ռիսկ;
- կյանքի որակի և անկախության սահմանափակումներ (անշարժություն, նորմալ սնվելու անկարողություն, խոսքի դժվարություններ և այլն):
Վերացնել այս բոլոր դժվարությունները՝ միաժամանակ բարելավելով արյան թթվածնով հագեցվածության գործընթացը, թույլ է տալիս ինովացիոն համակարգԱրհեստական թոքերի iLA, որի վերակենդանացման, թերապևտիկ և վերականգնողական ծրագրերն այսօր առաջարկում են գերմանական կլինիկաները:
Առանց ռիսկի դիմակայել շնչառական խանգարմանը
iLA համակարգը սկզբունքորեն տարբեր զարգացում է: Նրա գործողությունը արտաթոքային է և ամբողջովին ոչ ինվազիվ: Շնչառական խանգարումները հաղթահարվում են առանց հարկադիր օդափոխության։ Արյան թթվածնով հագեցվածության սխեման բնութագրվում է հետևյալ խոստումնալից նորամուծություններով.
- օդային պոմպի բացակայություն;
- թոքերում և շնչուղիներում ինվազիվ («ներկառուցված») սարքերի բացակայությունը.
Հիվանդները, ովքեր ստանում են iLA արհեստական թոքեր, պարտավորված չեն ստացիոնար սարքև հիվանդանոցային մահճակալ, նրանք կարող են նորմալ տեղաշարժվել, շփվել այլ մարդկանց հետ և ինքնուրույն ուտել ու խմել:
Ամենակարևոր առավելությունը. կարիք չկա հիվանդին արհեստական շնչառական աջակցությամբ արհեստական կոմայի մեջ մտցնել։ Ստանդարտ օդափոխիչների օգտագործումը շատ դեպքերում պահանջում է հիվանդի կոմատոզային «անջատում»: Ինչի համար? Թոքերի շնչառական դեպրեսիայի ֆիզիոլոգիական հետևանքները մեղմելու համար: Ցավոք, դա փաստ է. օդափոխիչները ճնշում են թոքերը: Պոմպը օդ է մատակարարում ճնշման տակ: Օդի մատակարարման ռիթմը վերարտադրում է շնչառության ռիթմը: Բայց բնական շնչառության վրա թոքերը ընդլայնվում են, ինչի արդյունքում նրանցում ճնշումը նվազում է։ Իսկ արհեստական մուտքի մոտ ( հարկադիր ներկայացումօդ), ճնշումը, ընդհակառակը, մեծանում է։ Սա է ճնշող գործոնը. թոքերը գտնվում են սթրեսային ռեժիմում, որն առաջացնում է բորբոքային ռեակցիա, որը հատկապես ծանր դեպքերում կարող է փոխանցվել այլ օրգաններին՝ օրինակ՝ լյարդին կամ երիկամներին։
Սա է պատճառը, որ երկու գործոն առաջնահերթ և հավասար նշանակություն ունեն պոմպային շնչառական աջակցության սարքերի օգտագործման մեջ՝ հրատապությունը և զգուշությունը:
iLA համակարգը, ընդլայնելով արհեստական շնչառության աջակցության առավելությունների շրջանակը, վերացնում է հարակից վտանգները:
Ինչպե՞ս է աշխատում արյան թթվածնատորը:
«Արհեստական թոքեր» անվանումն այս դեպքում հատուկ նշանակություն ունի, քանի որ iLA համակարգը գործում է լիովին ինքնավար և չի հանդիսանում հիվանդի սեփական թոքերի ֆունկցիոնալ հավելում: Փաստորեն, սա աշխարհում առաջին արհեստական թոքն է բառիս բուն իմաստով (և ոչ թոքային պոմպ): Օդափոխվում են ոչ թե թոքերը, այլ հենց արյունը։ Օգտագործվել է թաղանթային համակարգ՝ արյունը թթվածնով հագեցնելու և ածխաթթու գազը հեռացնելու համար։ Ի դեպ, գերմանական կլինիկաներում համակարգը կոչվում է այսպես՝ թաղանթային օդափոխիչ (iLA Membranventilator): Արյունը համակարգին մատակարարվում է բնական կարգով՝ սրտի մկանների սեղմման ուժով (և ոչ թաղանթային պոմպով, ինչպես սիրտ-թոքային ապարատում)։ Գազի փոխանակումն իրականացվում է ապարատի թաղանթային շերտերում մոտավորապես այնպես, ինչպես թոքերի ալվեոլներում: Համակարգն իսկապես գործում է որպես «երրորդ թոքեր»՝ բեռնաթափելով հիվանդի հիվանդ շնչառական օրգանները։
Թաղանթափոխանակման ապարատը (ինքնին՝ «արհեստական թոքը») կոմպակտ է, դրա չափերը 14 x 14 սանտիմետր են։ Հիվանդն իր հետ տանում է գործիքը։ Արյունը մտնում է այն կատետերի պորտի միջոցով, որը հատուկ կապ է ազդրային զարկերակի հետ: Սարքը միացնելու համար վիրահատական միջամտություն չի պահանջվում. պորտը մտցվում է զարկերակի մեջ մոտավորապես այնպես, ինչպես ներարկիչի ասեղը: Միացումը կատարվում է աճուկային գոտում, պորտի հատուկ դիզայնը չի սահմանափակում շարժունակությունը և ընդհանրապես ոչ մի անհարմարություն չի առաջացնում հիվանդին։
Համակարգը կարող է անխափան օգտագործվել բավականին երկար ժամանակ՝ մինչև մեկ ամիս։
iLA-ի օգտագործման ցուցումներ
Սկզբունքորեն, դրանք ցանկացած շնչառական խանգարումներ են, հատկապես քրոնիկ: Արհեստական թոքի առավելություններն առավելագույնս դրսևորվում են հետևյալ դեպքերում.
- քրոնիկ խանգարիչ թոքային հիվանդություն;
- սուր շնչառական դիսթրես համախտանիշ;
- շնչառական վնասվածքներ;
- այսպես կոչված Weaning փուլ. հեռացում օդափոխիչից;
- հիվանդի աջակցությունը թոքերի փոխպատվաստումից առաջ.
Մոհամմադհոսեյն Դաբաղի և այլք \Biomicrofluidics 2018
Կանադայի և Գերմանիայի մի խումբ գիտնականներ արտաքին արհեստական թոքեր են ստեղծել խնդիրներով ծնված նորածինների համար։ Շնչառական համակարգ. Նոր արտաքին թոքերը միկրոալիքների համակարգ են, որը բաղկացած է երկկողմանի ծակոտկեն թաղանթներից, որոնք հարստացնում են դրանց միջով հոսող արյունը թթվածնով: Նման ուղիներով արյունը հոսում է ինքնուրույն, ինչը հսկայական գումար է և օգնում է խուսափել արտաքին պոմպերի հետ կապված բազմաթիվ խնդիրներից, ասվում է հոդվածում։ բիոմիկրոֆլյուիդիկա.
Շնչառական հյուծվածության համախտանիշը (RDS) հանդիպում է նորածինների մոտավորապես 60 տոկոսի մոտ 28 շաբաթական հղիության ժամանակ, իսկ 15-ից 20 տոկոսը 32-36 շաբաթական հղիության ժամանակ: Այնուամենայնիվ, քանի որ թոքերը այն օրգաններից են, որոնք զարգանում են հղիության վերջում, վաղաժամ նորածինները RDS-ով լրացուցիչ արտաքին օգնության կարիք ունեն՝ իրենց արյունը թթվածնով հագեցնելու համար, մինչև որ իրենց թոքերը կարողանան ինքնուրույն կատարել իրենց գործառույթները: Միաժամանակ կան դեպքեր, երբ մեխանիկական օդափոխությունթոքերը բավարար չեն, և բժիշկները ստիպված են արյունը հարստացնել ուղղակիորեն թթվածնով։ Նման դեպքերում անհրաժեշտ է երեխայի արյունը քշել հատուկ թաղանթային համակարգերով, որոնցում արյունը հագեցած է թթվածնով։
Սակայն, ի տարբերություն մեծահասակների, նորածինները սովորաբար չունեն ավելի քան 400-500 միլիլիտր արյուն, ուստի չափից ավելի նոսրացումից և ցածր հեմատոկրիտից խուսափելու համար վտանգավոր է ավելի քան 30-40 միլիլիտր արյուն օգտագործել մարմնից դուրս թթվածնացման համար: Այս փաստը սահմանափակում է այն ժամանակը, որը արյան միավորը կարող է անցկացնել մարմնից դուրս, այսինքն՝ թթվածնացման գործընթացը պետք է տեղի ունենա բավականին արագ։ Բացի այդ, արյան պոմպ օգտագործելիս առաջացող ճնշման բարձրացումներից խուսափելու համար և կարող են վնասել արյան բջիջները, իդեալականորեն արյան շարժումը թաղանթային համակարգպետք է մատակարարի սիրտը: Եվ, թեև դա կարևոր չէ, բայց լավ կլիներ, որ թաղանթները կարողանան արյունը հարստացնել թթվածնով, օգտագործելով սովորական օդը դրա համար, և ոչ թե գազերի կամ մաքուր թթվածնի հատուկ պատրաստված խառնուրդ:
Գիտնականները փորձել են բավարարել այս բոլոր պահանջները՝ օգտագործելով արհեստական պլասենցայի գաղափարը։ Այն ներառում է գազերի փոխանակում արյան և արտաքին աղբյուրառանց երեխայի արյունը խառնելու այլ հեղուկների հետ (միայն ավելացնելով աղի լուծույթպահպանել արյան անոթներում շրջանառվող հեղուկի քանակը): Միևնույն ժամանակ, քանի որ մարմնից դուրս արյան ծավալը չպետք է գերազանցի 30 միլիլիտրը, անհրաժեշտ է ստեղծել այնպիսի կառուցվածք, որում ֆիքսված ծավալով արյան շփման տարածքը գազի փոխանակման մեմբրանի հետ առավելագույնն է: Դա անելու ամենահեշտ ձևը շատ փոքր բարձրությամբ տուփը արյունով լցնելն է, բայց նման կառուցվածքը շատ անկայուն կլինի։ Դա հենց այն է, որ կառուցվածքը պետք է լինի բարակ, բայց միևնույն ժամանակ ամուր, ինչպես նաև պատրաստված լինի ծակոտկեն նյութերեւ դրեց արհեստական թոքերի ստեղծման հիմնական սահմանափակումները։
Գազի արդյունավետ փոխանակման համար գիտնականները միմյանց զուգահեռ տեղադրեցին երկու քառակուսի (43 × 43 մմ) ծակոտկեն պոլիդիմեթիլսիլոքսան թաղանթ՝ դրանց միջև տեղադրելով քառակուսի սյուների ցանց մի միլիմետր կողմով, որոնք ձևավորում էին բազմաթիվ ուղիղ, միմյանց ուղղահայաց ալիքներ, որոնց միջոցով արյունը հոսում է. Բացի թաղանթները մեխանիկորեն պահելուց, այս սյուները նաև օգնեցին արյունը խառնել՝ այն բաղադրությամբ ավելի համասեռ դարձնելով ամբողջ համակարգում։ Նաև կառուցվածքի բավարար կայունության, շահագործման ընթացքում դեֆորմացիաների բացակայության և թերությունների ազդեցության նվազեցման համար թաղանթներից մեկը պետք է լինի բավականաչափ հաստ, որպեսզի ապահովի կառուցվածքի ամրությունը, բայց միևնույն ժամանակ բավականաչափ բարակ, որպեսզի գազը փոխանակումը կարող է տեղի ունենալ դրա միջոցով: Պոլիդիմեթիլսիլոքսան շերտի հաստությունը նվազեցնելու համար՝ առանց կորցնելու մեխանիկական հատկություններ, հետազոտողները դրա մեջ մտցրել են ամրացված պողպատի շերտերի ցանց։
Այն, որ թոքերի մեջ օդ շնչելը կարող է մարդուն վերակենդանացնել, հայտնի էր դեռևս հին ժամանակներից, սակայն դրա համար օժանդակ սարքեր սկսեցին արտադրվել միայն միջնադարում: 1530 թվականին Պարացելսուսը առաջին անգամ օգտագործեց կաշվե փչակներով բերանի օդափոխիչ, որը նախատեսված էր բուխարիում կրակ վառելու համար: 13 տարի անց Վեզալեուսը հրատարակեց «Մարդու մարմնի կառուցվածքի մասին» աշխատությունը, որտեղ նա հիմնավորեց շնչափողում տեղադրված խողովակի միջոցով օդափոխության առավելությունները: Իսկ 2013 թվականին Քեյս Վեսթերն Ռեզերվ համալսարանի հետազոտողները ստեղծեցին արհեստական թոքի նախատիպը։ Սարքն օգտագործում է մաքրված մթնոլորտային օդը և խտացված թթվածնի կարիք չունի։ Սարքն իր կառուցվածքով նման է մարդու թոքին՝ սիլիկոնե մազանոթներով և ալվեոլներով և աշխատում է մեխանիկական պոմպի վրա։ Կենսապոլիմերային խողովակները նմանակում են բրոնխների ճյուղավորումը բրոնխիոլների: Հետագայում նախատեսվում է կատարելագործել ապարատը սրտամկանի կծկումների հետ կապված։ Շարժական սարքըհավանական է փոխարինել տրանսպորտային օդափոխիչը:
Արհեստական թոքի չափերը մինչև 15x15x10 սանտիմետր են, ցանկանում են հնարավորինս մոտեցնել մարդու օրգանին։ Գազի հսկայական տարածք դիֆուզիոն թաղանթտալիս է թթվածնի փոխանակման արդյունավետության 3-5 անգամ բարձրացում։
Մինչ սարքը փորձարկվում է խոզերի վրա, փորձարկումներն արդեն ցույց են տվել դրա արդյունավետությունը շնչառական անբավարարության դեպքում։ Արհեստական թոքի ներդրումը կօգնի հրաժարվել ավելի զանգվածային տրանսպորտային օդափոխիչներից, որոնք աշխատում են պայթուցիկ թթվածնի բալոններով:
Արհեստական թոքը թույլ է տալիս ակտիվացնել հիվանդին, որն այլ կերպ սահմանափակված է մահճակալի վրա տեղադրված ռեանիմատատորով կամ տրանսպորտային օդափոխիչով: Իսկ ակտիվացման հետ մեծանում է ապաքինման և հոգեբանական վիճակի հնարավորությունը։
Դոնորական թոքերի սպասող հիվանդները սովորաբար ստիպված են լինում բավականին երկար մնալ հիվանդանոցում՝ արհեստական թթվածնային սարքի վրա, որի միջոցով դուք կարող եք պառկել միայն անկողնում և դիտել, թե ինչպես է մեքենան շնչում ձեզ համար:
Շնչառական պրոթեզավորման ընդունակ արհեստական թոքի նախագիծը այս հիվանդներին շուտափույթ ապաքինման հնարավորություն է տալիս։
Դյուրակիր արհեստական թոքերի հավաքածուն ներառում է թոքերը և արյան պոմպը: Անցանց աշխատանքուժի մեջ է մինչև երեք ամիս: Սարքի փոքր չափը թույլ է տալիս փոխարինել շտապ բժշկական ծառայությունների տրանսպորտային օդափոխիչը։
Թոքերի աշխատանքը հիմնված է շարժական պոմպի վրա, որը հարստացնում է արյունը օդային գազերով։
Որոշ մարդիկ (հատկապես նորածինները) երկարաժամկետ բարձր կոնցենտրացիայի թթվածնի կարիք չունեն՝ դրա օքսիդացնող հատկությունների պատճառով:
Մեխանիկական օդափոխության մեկ այլ ոչ ստանդարտ անալոգ, որն օգտագործվում է ողնուղեղի բարձր վնասվածքի դեպքում, ֆրենիկ նյարդերի միջմաշկային էլեկտրական խթանումն է («ֆրենիկուսի խթանում»): Մշակվել է թոքերի տրանսպլերալ մերսում, ըստ Վ.Պ. Սմոլնիկովի, պլևրային խոռոչներում պուլսացիոն պնևմոթորաքսի վիճակի ստեղծում:
Արհեստական թոքերը, որոնք բավականաչափ կոմպակտ են սովորական ուսապարկով տեղափոխելու համար, արդեն հաջողությամբ փորձարկվել են կենդանիների վրա: Նման սարքերը կարող են շատ բան անել ավելի հարմարավետ կյանքայն մարդիկ, ում սեփական թոքերը, ինչ-ինչ պատճառներով, նորմալ չեն գործում: Մինչ այժմ այդ նպատակների համար օգտագործվել է շատ մեծ սարքավորումներ, սակայն գիտնականների կողմից մշակված նոր սարք այս պահինկարող է մեկընդմիշտ փոխել դա:
Մարդը, ում թոքերը չեն կարողանում կատարել իրենց հիմնական գործառույթը, որպես կանոն, միանում են մեքենաներին, որոնք արյունը մղում են գազափոխանակիչով, հարստացնելով այն թթվածնով և հեռացնելով ածխաթթու գազը։ Իհարկե, այս ընթացքում մարդուն ստիպում են պառկել մահճակալին կամ բազմոցին։ Եվ որքան երկար են նրանք պառկում, այնքան մկանները թուլանում են, ինչը դժվարացնում է վերականգնումը: Հենց հիվանդներին շարժուն դարձնելու համար ստեղծվել են կոմպակտ արհեստական թոքեր։ Խնդիրը հատկապես արդիական դարձավ 2009թ.-ին, երբ խոզի գրիպի բռնկում էր, որի հետևանքով հիվանդներից շատերը կորցրել էին թոքերը։
Արհեստական թոքերը ոչ միայն կարող են օգնել հիվանդներին վերականգնվել թոքերի որոշակի վարակներից, այլև թույլ են տալիս հիվանդներին սպասել համապատասխան դոնորային թոքերի փոխպատվաստման համար: Ինչպես գիտեք, հերթը երբեմն կարող է ձգվել երկար տարիներ։ Իրավիճակը բարդանում է նրանով, որ ձախողված թոքեր ունեցող մարդկանց մոտ, որպես կանոն, սիրտը, որը պետք է արյուն մղի, նույնպես շատ թուլանում է։
«Արհեստական թոքերի ստեղծումը շատ ավելին է դժվար գործքան արհեստական սիրտ նախագծելը: Սիրտը պարզապես արյուն է մղում, մինչդեռ թոքերը ալվիոլիների բարդ ցանց են, որոնց ներսում տեղի է ունենում գազի փոխանակման գործընթացը։ Մինչ օրս չկա տեխնոլոգիա, որը կարող է նույնիսկ մոտենալ իրական թոքերի արդյունավետությանը», - ասում է Ուիլյամ Ֆեդերսպիլը Փիթսբուրգի համալսարանից:
Ուիլյամ Ֆեդերշպիելի թիմը մշակել է արհեստական թոքեր, որն իր մեջ ներառում է պոմպ (աջակցում է սրտին) և գազափոխանակիչ, սակայն սարքն այնքան կոմպակտ է, որ հեշտությամբ կարող է տեղավորվել փոքրիկ պայուսակի կամ ուսապարկի մեջ։ Սարքը միացված է մարդու շրջանառության համակարգին միացված խողովակներին՝ արդյունավետորեն հարստացնելով արյունը թթվածնով և դրանից հեռացնելով ավելորդ ածխաթթու գազը։ Այս ամիս ավարտվել են սարքի հաջող փորձարկումները չորս փորձնական ոչխարների վրա, որոնց ընթացքում կենդանիների արյունը հագեցած է եղել թթվածնով։ տարբեր ժամանակաշրջաններժամանակ. Այսպիսով, գիտնականները աստիճանաբար բերեցին ժամանակը շարունակական աշխատանքսարքը մինչև հինգ օր:
Փիթսբուրգի Քարնեգի Մելոն համալսարանի հետազոտողները արհեստական թոքերի այլընտրանքային մոդել են մշակում: Այս սարքը նախատեսված է հիմնականում այն հիվանդների համար, ում սիրտը բավականաչափ առողջ է, որպեսզի ինքնուրույն արյուն մղի արտաքին միջով արհեստական օրգան. Սարքը նույն կերպ միացված է խողովակներին, որոնք անմիջականորեն կապված են մարդու սրտի հետ, որից հետո այն ամրացվում է մարմնին ժապավեններով։ Առայժմ երկու սարքերին էլ անհրաժեշտ է թթվածնի աղբյուր, այլ կերպ ասած՝ լրացուցիչ շարժական բալոն։ Մյուս կողմից, այս պահին գիտնականները փորձում են լուծել այս խնդիրը, և նրանք բավականին հաջողակ են։
Հենց հիմա հետազոտողները փորձարկում են արհեստական թոքերի նախատիպը, որն այլևս թթվածնի բաքի կարիք չունի: Պաշտոնական հաղորդագրության համաձայն՝ սարքի նոր սերունդը կլինի էլ ավելի կոմպակտ, իսկ թթվածինը կթողարկվի շրջակա օդից։ Նախատիպը ներկայումս փորձարկվում է լաբորատոր առնետների վրա և ցույց է տալիս իսկապես տպավորիչ արդյունքներ: Արհեստական թոքերի նոր մոդելի գաղտնիքը պոլիմերային թաղանթներից պատրաստված գերբարակ (ընդամենը 20 միկրոմետր) խողովակների օգտագործման մեջ է, որոնք զգալիորեն մեծացնում են գազի փոխանակման մակերեսը։
