Implantovateľný systém čerpadla Pripravený na čerpanie; Archívy iné; Lekársky dizajn
7. novembra 2012, 9:34 | od Anji Schützovej
Niektoré vážne ochorenia, ako napríklad poškodenie pečene alebo srdcového svalu, spôsobujú ako vedľajší účinok hromadenie veľkého množstva tekutiny v bruchu. Ak sa nedajú „vysušiť“ liekmi, je obvyklou stresujúcou metódou pravidelné prepichnutie. Implantované pumpy môžu poskytnúť ľahšiu úľavu a lepší postoj k životu.
Pojem ascites popisuje akumuláciu veľkého množstva tekutiny v brušnej dutine. Tento príznak je ľudovo známy ako „ascites“. Asi v ôsmich z desiatich prípadov je príčinou ascitu poškodenie funkcie pečene, napríklad z cirhózy pečene. Pokles výkonnosti srdcového svalu, ochorenia obličiek alebo rakoviny však môžu viesť aj k vzniku ascitu.
U väčšiny pacientov stačí na opätovné odstránenie tejto tekutiny medikamentózna liečba a špeciálna strava. Avšak s niekoľkými tisíckami pacientov ročne v celej Európe a v USA už táto terapia nefunguje. Postihnutý pacient môže za deň zhromaždiť až dva litre tekutín v bruchu. Toto hromadenie tekutiny v brušnej dutine je pre postihnutých často veľmi stresujúce, pretože predtým sa tekutina mohla odstraňovať iba pravidelným prepichnutím.
Obrázok 1: Implantát pozostáva z výkonnej pumpy (vpravo), ktorá sa ovláda pomocou nabíjateľnej batérie. SmartCharger (vľavo) je tiež napájaný z nabíjateľnej batérie pre väčšiu mobilitu.
»ALFApump System«, aktívny implantát od švajčiarskej spoločnosti pre lekárske technológie Sequana Medical, zaisťuje, že pacienti s ascitom môžu viesť nekomplikovanejší život (Obrázok 1). Systém monitoruje množstvo tekutiny v bruchu a ak je to potrebné, pumpuje tekutinu do močového mechúra pacienta, kde sa vylučuje močom. Hlavnou súčasťou trojdielneho systému je implantát ALFApump s dvoma katétrmi pre brušnú dutinu a močový mechúr.
Externý »SmartCharger« s nabíjacou stanicou je mobilná nabíjacia a komunikačná jednotka, ktorá nabíja batériu implantátu ALFApump a umožňuje komunikáciu. Lítium-iónová batéria čerpadla umožňuje autonómnu prevádzku niekoľko dní. Z dôvodu energetickej náročnosti čerpadla (priemerne sa načerpá 0,9 l za deň) sa musí batéria pravidelne nabíjať.
Nabíjanie prebieha bezdrôtovo cez pokožku pacienta. Ako ďalší komponent na plynulé sledovanie sa používa notebook, pomocou ktorého môže lekár pomocou špeciálneho komunikačného softvéru naprogramovať implantát individuálne pre každého pacienta. Týmto spôsobom dokáže presne určiť, koľko tekutín by sa malo denne načerpať do močového mechúra. Lekár môže navyše pomocou bezdrôtového pripojenia získať prístup k automaticky zaznamenaným údajom pacienta.
Vysoké nároky na materiál
Obrázok 2: Vnútorná časť zubového čerpadla s elektronikou a zákazníckym motorom EC13
Implantát ALFApump vložený medzi vrstvu kožného tuku a pobrušnicu sa skladá z biokompatibilného plastu PEEK (polyéteretherketón). Za zvláštnych podmienok prostredia v ľudskom tele sú potrebné špeciálne motory a prispôsobená elektronika, pretože pri použití plastu nie je možné hermeticky uzavreté zapuzdrenie.
Pri použitých materiáloch je potrebné brať do úvahy trvalé vystavenie vlhkosti a zvýšenú koncentráciu solí. Okrem toho musí byť zaručená konštantná teplota maximálne +40 ° C.
Implantát je úplne naplnený kvôli existujúcej vlhkosti, elektronika je chránená ďalším povlakom a je použitý bezkefkový motor.
Obrázok 3: Automatizovaný systém ascites s nízkym prietokom je plne implantovateľná batériami napájaná pumpa, ktorá odstraňuje ascites čerpaním tekutiny do močového mechúra pacienta.
Komplexná elektronika preberá nízkoúrovňové riadenie motora, riadi čerpaciu činnosť, vyhodnocuje signály snímačov a komunikuje so SmartChargerom a správou batérie. Zubové čerpadlo musí čerpať zachytený vzduch (napríklad po operácii) a kvapalinu (obrázok 2).
Preto je potrebné dodržiavať veľmi malé tolerancie, čo má za následok vysoký krútiaci moment aj pri bežnej prevádzke.
Aby toho nebolo málo, tekutina v brušnej dutine obsahuje veľa fibrínu a bielkovín z krvnej plazmy. Môžu sa ľahko zhlukovať a tým výrazne sťažiť prevádzku čerpadla.
V najhoršom prípade môže čerpadlo zablokovať.
Aby sa nedostalo tak ďaleko, čerpadlo vykonáva krátky pohyb bez prepravy objemu v nastaviteľných intervaloch (obrázok 3).
Vyžaduje sa presnosť
Obrázok 4: Samonosné žehličky bez vinutia od spoločnosti Maxon
Motor »EC 13« od spoločnosti Maxon, ktorý je prispôsobený špecifickým požiadavkám zákazníka, poháňa ozubené kolesá čerpadla ALFApump (Obrázok 4). Pohon má Hallove senzory, ktoré sú dôležité pre spätnú väzbu polohy. Ovládanie motora využíva tieto Hallove snímače na dosiahnutie spoľahlivej a stabilnej funkcie, najmä pri nízkych otáčkach a pri vysokých krútiacich momentoch.
Okrem špeciálneho povlaku statora na sterilizovateľnom motore je hriadeľ vyrobený aj z biokompatibilných materiálov. Ďalej je potrebná špeciálna geometria hriadeľa. Vďaka kompaktnej konštrukcii EC 13, prevádzke s mimoriadne nízkou hlučnosťou a nízkymi vibráciami a nízkej emisii tepla je pohon špeciálne navrhnutý pre lekársku techniku.
Na zvýšenie bezpečnosti pacienta a zníženie zložitosti programovania čerpadla ALFApump má riadenie motora vlastný procesor. Hlavný procesor konfiguruje radič motora tak, aby dosiahol požadovaný prenos objemu. Tento ovládač motora kontroluje, či sú príslušné parametre platné. Ak napríklad dôjde k odchýlke od maximálneho povoleného trvania čerpania, hlavný procesor vypne subsystém motora. Tento dvojprocesorový systém zaisťuje maximálne sledovanie počas procesu čerpania a ponúka tak vysokú úroveň bezpečnosti.
Úspešne implantované
Prvé dve komerčné operácie prečerpávacieho systému sa uskutočnili vo Viedni v októbri 2011. Podľa prof. Dr. Markus Peck-Radosavljevic, zástupca vedúceho oddelenia, Gastroenterologická a hepatologická klinika, Univerzitná klinika pre vnútorné lekárstvo III, Viedenská všeobecná nemocnica, dva krátke zásahy prebehli hladko. „Verím, že systém ALFApump predstavuje skutočný prielom v liečbe ascitu. Život pacienta je uľahčený, pretože už nemusí ísť do nemocnice kvôli vyčerpávajúcemu postupu drenáže, “hovorí Peck-Radosavljevic.
O autorovi:
Anja Schütz je redaktorkou spoločnosti maxon motor.