Имплантируема помпена система Готова за изпомпване; АрхивиДруго; Медицински дизайн
07 ноември 2012 г., 9:34 ч. | от Anja Schütz
Някои сериозни заболявания, като увреждане на черния дроб или сърдечния мускул, водят до натрупване на големи количества течност в корема като страничен ефект. Ако те не могат да бъдат „изсушени“ с лекарства, обичайният, стресиращ метод на лечение е редовната пункция. Имплантираните помпи могат да осигурят по-лесно облекчение и по-добро отношение към живота.
Терминът асцит описва натрупването на големи количества течност в коремната кухина. Този симптом е известен като "асцит". В около осем от десет случая причината за асцит е увреждане на чернодробната функция, например от чернодробна цироза. Въпреки това, намаляването на работата на сърдечния мускул, бъбречно заболяване или рак също може да доведе до асцит.
За повечето пациенти лечението с лекарства и специалната диета са достатъчни, за да се отстрани отново тази течност. Въпреки това, с няколко хиляди пациенти годишно в цяла Европа и в САЩ, тази терапия вече не работи. Засегнатият пациент може да събере до два литра течност в корема на ден. Това натрупване на течност в коремната кухина често е много стресиращо за засегнатите, тъй като преди това течността може да бъде отстранена само чрез редовна пункция.
Изображение 1: Имплантът се състои от мощна помпа (вдясно), която се управлява с помощта на акумулаторна батерия. SmartCharger (вляво) също се захранва от акумулаторна батерия за по-голяма мобилност.
„ALFApump System“, активен имплант от швейцарската компания за медицински технологии Sequana Medical, гарантира, че пациентите с асцит могат да водят по-неусложнен живот (Изображение 1). Системата следи количеството течност в корема и при необходимост изпомпва течността в пикочния мехур на пациента, където се отделя с урината. Основният компонент на системата от три части е имплантът ALFApump с двата катетъра за коремната кухина и пикочния мехур.
Външният »SmartCharger« със зарядна станция е мобилно устройство за зареждане и комуникация, което зарежда батерията на импланта ALFApump и дава възможност за комуникация. Литиево-йонната батерия на помпата позволява автономна работа в продължение на няколко дни. Поради енергийните нужди на помпата (средно на ден се изпомпват 0,9 л), батерията трябва да се зарежда редовно.
Зареждането се извършва безжично през кожата на пациента. Като допълнителен компонент за плавно наблюдение се използва тетрадка, с която лекарят може да програмира импланта поотделно за всеки пациент, използвайки специален софтуер за комуникация. По този начин той може да определи точно колко течност трябва да се изпомпва в пикочния мехур на ден. Освен това лекарят може да използва безжичната връзка за достъп до автоматично записаните данни на пациента.
Високи изисквания към материала
Фиг. 2: Вътрешността на зъбната помпа с електроника и специфичния за клиента EC13 двигател
Имплантът ALFApump, вмъкнат между слоя на мастната тъкан на кожата и перитонеума, се състои от биосъвместимата пластмаса PEEK (полиетеретеркетон). При специалните условия на околната среда в човешкото тяло са необходими специални двигатели и адаптирана електроника, тъй като херметично затворено капсулиране не е възможно при използване на пластмаса.
При използваните материали трябва да се вземат предвид постоянното излагане на влага и повишената концентрация на сол. Освен това трябва да се гарантира постоянна температура от максимум +40 ° C.
Имплантът е напълно запълнен поради съществуващата влага, електрониката е защитена с допълнително покритие и се използва безчетков мотор.
Изображение 3: Автоматизираната аспитна помпена система с нисък поток е напълно имплантируема батерийна помпа, която премахва асцита чрез изпомпване на течност в пикочния мехур на пациента
Сложната електроника поема управлението на двигателя на ниско ниво, контролира работата на изпомпването, оценява сигналите на сензора и комуникира със SmartCharger и управлението на батерията. Редукторната помпа трябва да изпомпва задържан въздух (напр. След операция), както и течност (снимка 2).
Следователно трябва да се спазват много строги допустими отклонения, което от своя страна води до висок въртящ момент дори при нормална работа.
За да влошите нещата, течността в коремната кухина съдържа много фибрин и протеини от кръвната плазма. Те могат лесно да се слепят и по този начин значително да затруднят работата на помпата.
В най-лошия случай помпата може да блокира.
За да не стигне толкова далеч, помпата извършва кратко движение на регулируеми интервали без транспортиране на обема (снимка 3).
Изисква се прецизност
Фиг. 4: Самоносеща безжелязна намотка от Maxon
Моторът »EC 13« от Maxon, който е съобразен със специфичните изисквания на клиента, задвижва зъбните колела на помпата ALFApump (Фигура 4). Задвижването има сензори на Hall, които са важни за обратна връзка за позицията. Управлението на двигателя използва тези сензори на Хол, за да постигне надеждна и стабилна функция, особено при ниски скорости и при големи въртящи моменти на натоварване.
В допълнение към специално статорно покритие на стерилизиращия се двигател, шахтата е направена и от биосъвместими материали. Освен това се изисква специална геометрия на вала. С компактния дизайн на EC 13, изключително ниското ниво на шум и ниска вибрация и ниската топлинна емисия, задвижването е специално проектирано за медицински технологии.
За да се увеличи безопасността на пациентите и да се намали сложността на програмирането на ALFApump, управлението на двигателя има собствен процесор. Основният процесор конфигурира контролера на двигателя, за да постигне желания пренос на обем. Този контролер на двигателя проверява дали съответните параметри са валидни. Ако например има отклонение от максимално допустимата продължителност на помпата, главният процесор изключва подсистемата на двигателя. Тази двупроцесорна система осигурява максимално наблюдение по време на процеса на изпомпване и по този начин предлага високо ниво на безопасност.
Успешно имплантиран
Първите две търговски операции на помпената система се проведоха във Виена през октомври 2011 г. Според проф. Д-р Маркус Пек-Радосавлевич, заместник-началник на отдел, Отделение по гастроентерология и хепатология, Университетска клиника по вътрешни болести III, Виенска обща болница, двете кратки интервенции преминаха гладко. „Вярвам, че системата ALFApump е истински пробив в лечението на асцит. Животът на пациента е улеснен, тъй като вече не се налага да ходят в болница за изтощителна процедура за отводняване ”, казва Пек-Радосавлевич.
За автора:
Anja Schütz е редактор в maxon motor.