Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка аппарата длительного механического замещения функции сердца.

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
аппарат замещения функции сердца, сердечная недостаточность, моделирование, желудочки, предсердия, стенд сердечно-сосудистой системы.

Цель проекта:
1. Проект направлен на решение проблемы обеспечения долговременной или постоянной поддержки обоих желудочков сердца или полного замещения функции сердца. 2. Разработка и изготовление экспериментального образца аппаратно – программного комплекса (далее - АПК), включающего имплантируемую систему перемещения крови (далее - СПК), для длительного механического замещения функции сердца.

Основные планируемые результаты проекта:
1. В ходе выполнения ПНИ была осуществлена разработка АПК и изготовление экспериментального образца СПК. Были проведены технические испытания СПК на гидравлическом стенде. Проведенные испытания показали, соответствие генерируемых параметров давления и расхода в СПК, физиологическим параметрам сердца.
2. Экспериментальный образец АПК будет обладать следующими характеристиками:
- биосовместимость контактирующих с биологической тканью материалов;
- диапазон регулирования расхода циркулирующей среды от 3000 до 7000 мл/мин;
- диапазон регулирования давления в перфузионном контуре, от 5 до 150 мм.рт.ст;
- габаритные размеры (для имплантируемых частей, обеспечивающих замещение функции сердца), не более 160х160х160 мм;
- вес (для имплантируемых частей, обеспечивающих замещение функции сердца), не более 1500 г;
- потребляемая электрическая мощность, 14 Вт;
- максимальное расстояние между СПК и экстракорпоральными модулями, частями АПК, 1 м.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Новый тип аппарата длительного механического замещения функции сердца, обладающий высоким потенциалом выхода как на российский, так и на международный рынок.
2. В результате выполнения ПНИ будет впервые осуществлено в отечественном медицинском приборостроении комплексное исследование проблемы замещения функции сердца и разработаны научно-технические основы проектирования соответствующего аппарата. Новизна предлагаемого решения подтверждается отсутствием на мировом рынке медицинской техники аппаратов замещения функции сердца с использованием двух осевых насосов, обладающих расходно-напорными характеристиками, соответствующими левому и правому желудочку сердца.
3. На сегодняшний день в клинической практике для длительного механического замещения функции сердца используются имплантируемые пульсирующие насосы с малогабаритным автономным пневматическим приводом SynCardia (CardioWest, США). Данный привод позволяет пациентам покинуть госпиталь и относительно активно жить в ожидании трансплантации сердца. В последние годы, в связи с успехом клинического применения роторных насосов в качестве поддержки левого желудочка сердца, в некоторых исследовательских центрах США, Германии и Австралии начали разрабатываться системы бивентрикулярной поддержки желудочков сердца и замещения функции всего сердца, основанные на применении роторных насосов. В частности в Texas Heart Institute (США) в течение 8 лет проводятся эксперименты на телятах по имплантации ортотопического сердца, основанного на применении раннее разработанных осевых и центробежных насосов для ЛЖО (Jarvik 2000 HeartMate II, the HeartMate III, the HeartWare HVAD, the MicroMed DeBakey/Heart Assist 5). Данные исследования были взяты за основу построения системы длительного механического замещения функции сердца, реализуемую в рамках ПНИ.
4. Публикации основных результатов ПНИ в высокорейтинговых журналах, участие во всероссийских и международных мероприятиях (семинары, конференции, выставки и т.д.) для освещения и популяризации промежуточных и окончательных результатов ПНИ.
Для доведения ожидаемых результатов до потребителя необходимо проведение опытно-конструкторских работ по теме ПНИ, проведение медико-технических и медицинских испытаний, получение регистрационного свидетельства росздравнадзора, разрешающего производить и использовать на территории РФ разработанный аппарат длительного механического замещения функции сердца, участие в выставках, привлечение инвестиций для постановки производства.
Основной риск, препятствующий успешному выполнению ПНИ, связан с возможными изменениями в законодательной базе, регламентирующей процедуры закупок материалов, необходимых для качественного выполнения ПНИ.


Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Результаты работы могут быть использованы при двухэтапной операции по замене сердца, поскольку более 90 процентам пациентов не может быть проведена своевременная трансплантация сердца. В ходе использования аппарата длительного механического замещения функции сердца состояние пациента может стабилизироваться и даже улучшиться. Применение данных аппаратов потенциально может обеспечить помощь практически неограниченному количеству пациентов, которые могли бы умереть, не дождавшись донорского сердца.
2. Результаты данной работы планируется интегрировать в программу дисциплины «Инженерия искусственных органов» кафедры биомедицинских систем МИЭТ, которая читается для бакалавров. Объём внедрения составит 8 часов. По тематике данной работы планируется защита двух магистерских и одной кандидатской диссертаций (в 2016 году).
3. В рамках ПНИ ставится новая научно-техническая задача расширения возможностей замещения функции сердца с целью получения новых знаний в области функционирования аппаратов длительного механического замещения функции сердца.
4. Полученные в рамках выполнения ПНИ результаты будут представлены на международной выставке MEDICA - 2015 в г. Дюссельдорф (Германия) в рамках экспозиции Министерства образования и науки РФ.

Текущие результаты проекта:
1 Разработаны методы и алгоритмы определения расходных характеристик АПК.
2 Разработаны алгоритмы и методы управления имплантируемыми частями, обеспечивающими замещение функции сердца.
3 Осуществлен выбор и обоснование материалов и комплектующих для изготовления экспериментального образца АПК.
4 Разработан модуль питания, отвечающий за энергообеспечение АПК.
5 Разработан алгоритм функционирования АПК.
6 Проведено эскизное проектирование стенда сердечно-сосудистой системы.
7 Осуществлено построение большого и малого кругов кровообращения стенда сердеч-но-сосудистой системы.
8 Исследована проблемы распределения физиологического раствора в стенде сердечно-сосудистой системы в соответствии с реальными значениями в человеческом теле.
9 Исследована проблема обеспечения циркуляции физиологического раствора в стенде сердечно-сосудистой системы в соответствии с реальными значениями в человеческом теле.
10 Разработано программное обеспечение АПК.
11 Разработана эскизная конструкторская документация на экспериментальный образец АПК.
12 Изготовлен экспериментальный образец СПК.
13 Проведены технические испытания экспериментального образца СПК.
14 Разработаны программа и методики испытаний АПК.