Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка оборудования и технологии применения перфузионной техники для восстановления и поддержания жизнеспособности изолированной донорской печени для трансплантации.

Номер контракта: 14.578.21.0058

Руководитель: Грязнов Николай Анатольевич

Должность руководителя: Начальник НИО

Докладчик: Харламов Вячеслав Валентинович, Начальник лаборатории

Организация: федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики"
Организация докладчика: Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
трансплантация органов, ишемические повреждения, органное донорство, нормотермическая перфузия печени, перфузионные насосы.

Цель проекта:
1. Трансплантация органов является зачастую единственным выбором пути спасения жизни при целом ряде неизлечимых заболеваний. При этом в настоящее время большинству пациентов данный вид помощи оказывается недоступен. Главной проблемой, ограничивающей применение трансплантации во всем мире и снижающей ее доступность, является дефицит донорских органов .К главному фактору развития критического несоответствия числа трансплантаций всем нуждающимся относят прогрессивное развитие экстренной нейро- и неврологической помощи. Это приводит к неуклонному снижению числа погибших, т.е. доноров. В то же время за рамками донорской службы остаются доноры с внезапной остановкой сердца, в виду того, что время остановка кровообращения в теле донора более 10 минут приводит к ишемическим повреждениям внутренних органов. Такие органы являются не пригодными к пересадки. Расширение пула доноров возможно только с применением технических средств восстановления и сохранения жизнеспособности ишемически поврежденных донорских органов. 2. Цель проекта: увеличение количества пересадок донорской печени за счет использования аппаратных перфузионных технологий восстановления и поддержания жизнеспособности ишемически поврежденных донорских органов для повышения доступности трансплантационной помощи.

Основные планируемые результаты проекта:
1. В ходе выполнения работы были получены следующие результаты:
- в первом приближении гидродинамическую математическую модель печени можно представить в виде трех крупных сосудов (воротная вена, печеночная артерия и печеночная вена), соединенных между собой каскадом параллельных сосудов меньшего диаметра№
- проработаны варианты возможных конфигураций исполнительного механизма АПК, систем оксигенации, терморегулирования и управления, разработана структурная схема электропривода роликового насоса;
- экспериментальные исследования травмируемости форменных элементов крови взависимости от устройства насоса и гидродинамических характеристик потока показали, что взаимодействие типа «эритроцит - стенка» является основным механизмом гемолиза при течении крови в каналах искусственного происхождения;

2. Результаты запланированных теоретических и экспериментальных исследований позволят определить техническую реализуемость создания портативного перфузионного комплекса для восстановления и поддержания жизнеспособности изолированной донорской печени. На основе результатов вычислительных и натурных экспериментов будут сформированы рекомендации по возможностям использований результатов работы в медицинской практике.
В ходе выполнения ПНИ будут получены следующие научно-технические результаты:
1) Промежуточные и заключительный отчеты о ПНИ.
2) Отчеты о патентных исследованиях.
3) Заявки на получение правоохранных документов объектов интеллектуальной собственности.
4) Математическая модель функционирования АПК, основанная на различных принципах организации движения биологической жидкости.
5) Алгоритмы функционирования экспериментального образца АПК.
6) Эскизная конструкторская документация на экспериментальный образец перфузионного комплекса.
7) Эскизная конструкторская документация на экспериментальный стенд проведения исследований.
8) Макет перфузионного комплекса.
9) Экспериментальный стенд для проведения исследований перфузионного комплекса.
10) Предложения и рекомендации по возможностям использований результатов работы в медицинской практике.
11) Проект Технического задания на выполнение ОКР «Разработка перфузионной техники для восстановления и поддержания жизнеспособности изолированной донорской печени при трансплантации».

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. В результате выполнения проекта будет создана научно-техническая база для проведения опытно-конструкторских работ по разработке перфузионного комплекса для восстановления и поддержания жизнеспособности изолированной донорской печени. Внедрение разрабатываемого перфузионного комплекса в медицинскую практику будет способствовать широкому использованию нового полноценного донорского ресурса, что повысит доступность трансплантаций пациентам, для которых такая операция является единственным способом спасения и возвращения качества жизни. С использованием принципа нормотермии, модификации крови, и использования устройств, имитирующих естественный кровоток возможно изменение и лечение пострадавших от ишемии (отсутствие кровообращения) органов с полным их функциональным восстановлением.

2. Научно-технической новизной проекта является проведения исследований в области создания перфузионных технологий для аппаратной нормотермической перфузии изолированной печени на базе мехатронных перистальтических и центробежных насосов и адптивных систем управления.

3. Для гипотермической перфузии изолированного региона тела доноров во время эксплантации используются компактные, мобильные устройства, например, ECOPS (The ExtraCorporal Organ Perfusion System, Organ Assist™, Netherlands), Kidney Assist [http://www.organ-assist.nl/home.html] и RM3®, Waters Medical Systems [http://www.watersmed.com/transplant.html]. Вышеописанные устройства представляют собой разрозненные решения задач только в части консервации и продления сроков хранения органов, причем, исключительно в условиях понижения температуры. Такой подход оправдан только при работе с органами идеального качества, не перенесшими ишемически-реперфузионной травмы.

4. Для достижения поставленных результатов в рамках ПНИ на каждом этапе работы проводятся теоретические расчеты и практическая проверка разрабатываемых элементов АПК. Тем самым снижаются научно-технические риски получения отрицательного результата.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Полученные результаты проекта будут применимы для разработке серийных образцов перфузионных комплексов для трансплантологии и реанимации, насосов крови, элементов аппаратуры ЭКМО.

2. После завершения работ по данному проекту на основе разработанных технических заданий будут организованы и выполнены опытно-конструкторские/технологические работы, в результате которых будут разработаны комплекты РКД для постановки на производство перфузионного комплекса. С целью построения стратегии коммерциализации запланировано проведение бизнес-планирования, а также других мероприятий по доведению до потребителя разработанных технологий и оборудования.

3. Результаты проекта будут хорошим заделом для проведение НИОКР в области разработки медицинской техники для трансплантологии, реанимации и кардиохирургии. В виду отсутствия на рынке российских аналогов жизненно-важной медицинской техники - насосов крови и аппаратов ЭКМО, результаты данной работы будут способствовать появлению отечественных образцов высокотехнологичной медицинской техники для перфузии и инфузии

4. Планируемые результаты ПНИ окажут положительное влияние на развитие материально-технической инфраструктуры медицинских учреждений здравоохранения.

Текущие результаты проекта:
В ходе выполнения работ были получены следующие результаты:
- разработаны подходы к созданию АПК для проведения нормотермической перфузии донорской печени, реализующего принцип комплексной реабилитации донорских органов;
- проработаны варианты возможных конфигураций исполнительного механизма АПК, систем оксигенации, терморегулирования и управления, разработана структурная схема электропривода роликового насоса;
- проведены теоретические и экспериментальные исследования по травмируемости форменных элементов крови взависимости от устройства насоса и гидродинамических характеристик потока;
- разработана математическая модель движения движения жидкости в гидравлической системе АПК;
- разработано ПО управления ЭО АПК. Подана заявка на регистрацию программы для ЭВМ;
- разработан фантом печени человека;
- разработана ЭКД на ЭО АПК и экспериментальный стенд;
- опубликованы 4 научные статьи (3 в иностранных журналах), сделаны доклады на 2-х российских научных конференциях.

В настоящий момент времени проводится изготовление ЭО АПК и экспериментального стенда и готовить заявка на регистрацию полезной модели насоса АПК.