Что такое искусственные органы

РЕФЕРАТ

Тема: «Искусственные органы»

 

 

Выполнил: Карим А.

студент факультета ОМ 139 группы

Проверила: Масликова Е. И.

 

Астана - 2015 г.

План:

1. Что такое искусственные органы.

2. Механические свойства биологических тканей: мышц, костей.

3. Физико-химические свойства полимеров.

4. Биополимеры как структурная основа живых организмов.

5. Использование искусственных материалов при протезировании.

6. Искусственные механические органы (зубные протезы, металлические суставы и связки, электронные протезы конечностей…)

7. Искусственные внутренние органы: искусственное сердце, легкое, печень, почки

8. Искусственная кровь.

9. Идеальные искусственные органы.

10. Искусственные мембраны.

11. Перспективы использования стволовых клеток.

 

Введение

Современная медицинская техника позволяет заменять полностью или частично больные органы человека. Электронный водитель ритма сердца, усилитель звука для людей, страдающих глухотой, хрусталик из специальной пластмассы — вот только некоторые примеры использования техники в медицине. Все большее распространение получают также биопротезы, приводимые в движение миниатюрными блоками питания, которые реагируют на биотоки в организме человека.

Во время сложнейших операций, проводимых на сердце, легких или почках, неоценимую помощь медикам оказывают «Аппарат искусственного кровообращения», «Искусственное легкое», «Искусственное сердце», «Искусственная почка», которые принимают на себя функции оперируемых органов, позволяют на время приостановить их работу.

 

Что такое искусственные органы

Искусственные органы — это устройства, предназначенные для временной или постоянной активной замены утраченной функции природного прототипа (правда, эта функция еще не может быть замещена полностью, особенно если конкретный прототип, например легкое, печень, почка или поджелудочная железа, обладает комплексом сложных функций). С искусственным органом не следует отождествлять функциональный протез — устройство, пассивно воспроизводящее основную утраченную функцию природного прототипа за счет своей формы или конструктивной особенности. Первые исследования по этому разделу выполнил С. С. Брюхоненко, создавший автожектор (1928)—первое в мире искусственное сердце. Большое значение имело изобретение искусственной почки Колфом (1944). Искусственные органы можно подразделить на неимплантируемые и частично или полностью имплантируемые. Примером имплантируемого искусственного органа, временно и прерывисто возмещающего утраченную жизненно важную функцию организма, является искусственная почка, обеспечивающая экстракорпоральный гемодиализ. Этот искусственный орган уже нашел широкое клиническое применение как в комплексном методе длительного лечения хронической почечной недостаточности, так и для временного поддержания жизнедеятельности организма в период подбора донорской почки для ее трансплантации, а также в восстановительном периоде сразу же после операции и при подготовке к повторным трансплантациям, если они необходимы. К неимплантируемым временно действующим искусственным органам относится оксигенатор (искусственное легкое), который используется в кардиохирургии при операциях на открытом сердце и в специальных перфузионных системах для интенсивного лечения острой дыхательной недостаточности. К числу полностью имплантируемых устройств, постоянно и непрерывно выполняющих функцию природного аналога, следует отнести искусственные клапаны сердца. На первых этапах их разработки кардиохирурги инженеры стремились воспроизвести конструкцию природного прототипа. Однако значительно более долговечными и оптимальными по гемодинамическим параметрам оказались совсем иные—шариковые, полусферические дискообразные каркасные конструкции искусственных клапанов сердца, которые нашли широкое применение в кардиохирургической практике. В качестве имплантируемых устройств применяются элсктрокардиостимулиторы, постоянно и непрерывно возмещающие функцию пронодящей системы естественного сердца. Их используют и как внешние неимплантируемые аппараты, временно применяемые в критических ситуациях до имплантации постоянного электрокардиостимулятора.

 

 

Механические свойства биологических тканей: мышц, костей

Под механическими свойствами биологических тканей понимают две их разновидности. Одна связана с процессами биологической подвижности: сокращение мышц животных, рост клеток, движение хромосом в клетках при их делении и др. Эти процессы обусловлены химическими процессами и энергетически обеспечиваются АТФ, их природа рассматривается в курсе биохимии. Условно указанную группу называют активными механическими свойствами биологических систем. Другая разновидность — пассивные механические свойства биологических тел. Рассмотрим этот вопрос применительно к биологическим тканям.

Как технический объект биологическая ткань — композиционный материал, он образован объемным сочетанием химически разнородных компонентов. Механические свойства биологической ткани отличаются от механических свойств каждого компонента, взятого в отдельности. Методы определения механических свойств биологических тканей аналогичны методам определения этих свойств у технических материалов.

Костная ткань. Кость — основной материал опорно-двигательного аппарата. В упрощенном виде можно считать, что ²/₃ массы компактной костной ткани (0,5 объема) составляет неорганический материал, минеральное вещество кости — гидроксилапатит ЗСа₃(РО₄)₂ • Са(ОН)₂. Это вещество представлено в форме микроскопических кристалликов. В остальном кость состоит из органического материала, главным образом коллагена (высокомолекулярное соединение, волокнистый белок, обладающий высокой эластичностью). Кристаллики гидроксилапатита расположены между коллагеновыми волокнами (фибриллами).

Плотность костной ткани 2400 кг/м³. Ее механические свойства зависят от многих факторов, в том числе от возраста, индивидуальных условий роста организма и, конечно, от участка организма.

Мышцы. В состав мышц входит соединительная ткань, состоящая из волокон коллагена и эластина. Поэтому механические свойства мышц подобны механическим свойствам полимеров.

Гладкие мышцы могут значительно растягиваться без особого напряжения, что способствует увеличению объема полых органов, например мочевого пузыря. У скелетных мышц при быстром растяжении мышц на определенную величину напряжение резко возрастает, а затем уменьшается до s_ост Зависимость s=f(e) для скелетной мышцы нелинейна. Анализ этой зависимости показывает, что примерно до e~ 0,25 в портняжной мышце лягушки механизм деформации обусловлен распрямлением молекул коллагена. При большей деформации происходит увеличение межатомных расстояний в молекулах.

 

 

Искусственная кровь

Искусственная кровь — общее название для целого ряда кровезаменителей, призванных выполнить и улучшить функции традиционной донорской крови. Особо интенсивные научно-исследовательские работы в данном направлении, хотя и разными методами, до и особенно после 2000 года начали вести группы учёных из России, Японии, США, Швеции, Германии и других стран. В настоящее время функции искусственной крови выполняют несколько изобретений, в основе которых лежат следующие элементы:

Гемоглобин (США), побочный эффект — повышение кровяного давления (гипертония).

Перфторан, или так называемая «голубая кровь» — создан на основе перфторорганических соединений, имеет голубой цвет, способен пассивно переносить кислород как следствие высокой растворимости последнего в перфторорганических соединениях.

Альбумин

Пластиковая кровь и др.

 

Искусственные мембраны

 

Искусственная мембрана обычно представляет собой жесткую селективно-проницаемую перегородку, разделяющую массообменный аппарат на две рабочие зоны, в которых поддерживаются различные давления и составы разделяемой смеси.

Мембраны могут быть выполнены в виде плоских листов, труб, капилляров и полых волокон. Мембраны выстраиваются в мембранные системы. Наиболее распространенные искусственные мембраны — полимерные электролитические мембраны. При определённых условиях, преимущественно могут быть использованы керамические мембраны.

Некоторые мембраны работают в широком диапазоне мембранных операций, таких, как микрофильтрация, ультрафильтрация, обратный осмос, первапорация, сепарация газа, диализ или хроматография. Способ применения зависит от типа функциональности включеной в мембрану, которые могут быть основаны на изоляции по размеру, химическом родстве или электростатике.

Заключение

Разработка приборов, способных брать на себя функции органов человеческого тела - одно из передовых направлений современной медицины. У организма есть множество функций: моторная, сенсорная, интеллектуальная и другие. Первые попытки восполнения функций частей тела имели место несколько веков назад, но подлинно интенсивное развитие данной области началось лишь в XX веке.

 

На сегодняшний день, относительно высокого уровня достигло протезирование рук и ног. Достаточно вспомнить такие достижения 2000 годов, как высокореалистичный протез руки от компании Touch Bionics, ножные протезы от компании Ossur, из-за "нечестных" беговых преимуществ которых спортсмен Оскар Писториус был отстранён от участия в Олимпийских играх, а также простые, но практичные и предельно дешёвые ножные протезы от компании Motion Designs. Разрабатываются всевозможные типы экзоскелетов, ведётся работа над соединением мозга и электронных систем управления механическими устройствами. Всё это даёт серьёзные основания считать, что уже нынешнее поколение 30-40 летних людей в пожилом возрасте будет избавлено от проблем с поддержанием активного образа жизни.

 

Но особое место среди функций человеческого организма занимает функция собственного жизнеобеспечения. Если она не выполнена, то нет смысла говорить и о реализации других функций. Критически важные для жизни органы - это лёгкие, сердце, почки, сосудистая и пищеварительная системы, печень, а также некоторые другие компоненты. Уже сегодня существует оборудование, способное восполнять функции большинства основных органов жизнеобеспечения в течение продолжительного времени. Например, максимальный срок жизни человека со вспомогательным искусственным сердцем составляет 9 лет, максимальный срок жизни с использованием искусственных почек – 40 лет, максимальное время жизни пациента, питающегося от капельницы (минуя желудочно-кишечный тракт) – более 30 лет. Результаты, касающиеся других органов, пока более скромны, но и по ним есть прогресс.

 

Список использованной литературы:

1. Беликова З.П. и Павлова Р.С. Учебное пособие по мед. биофизике (Избр. главы). М.: Медицина, 1969.

2. Биофизика: Учебник / Тарусов Б. Н., Антонов В. Ф., Бурлакова Е. В. и др. – М.: Высшая школа, 1968.

3. Биофизика: Учеб. для студ. мед.ин-ов / Ю.А.Владимиров и др. - М.: Медицина, 2008.

4. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика: Учеб. для мед. спец. Вузов.

5. http://www.cellmed.ru

6. http:// www.studsell.com

7. http://ru.wikipedia.org

 

 

РЕФЕРАТ

Тема: «Искусственные органы»

 

 

Выполнил: Карим А.

студент факультета ОМ 139 группы

Проверила: Масликова Е. И.

 

Астана - 2015 г.

План:

1. Что такое искусственные органы.

2. Механические свойства биологических тканей: мышц, костей.

3. Физико-химические свойства полимеров.

4. Биополимеры как структурная основа живых организмов.

5. Использование искусственных материалов при протезировании.

6. Искусственные механические органы (зубные протезы, металлические суставы и связки, электронные протезы конечностей…)

7. Искусственные внутренние органы: искусственное сердце, легкое, печень, почки

8. Искусственная кровь.

9. Идеальные искусственные органы.

10. Искусственные мембраны.

11. Перспективы использования стволовых клеток.

 

Введение

Современная медицинская техника позволяет заменять полностью или частично больные органы человека. Электронный водитель ритма сердца, усилитель звука для людей, страдающих глухотой, хрусталик из специальной пластмассы — вот только некоторые примеры использования техники в медицине. Все большее распространение получают также биопротезы, приводимые в движение миниатюрными блоками питания, которые реагируют на биотоки в организме человека.

Во время сложнейших операций, проводимых на сердце, легких или почках, неоценимую помощь медикам оказывают «Аппарат искусственного кровообращения», «Искусственное легкое», «Искусственное сердце», «Искусственная почка», которые принимают на себя функции оперируемых органов, позволяют на время приостановить их работу.

 

Что такое искусственные органы

Искусственные органы — это устройства, предназначенные для временной или постоянной активной замены утраченной функции природного прототипа (правда, эта функция еще не может быть замещена полностью, особенно если конкретный прототип, например легкое, печень, почка или поджелудочная железа, обладает комплексом сложных функций). С искусственным органом не следует отождествлять функциональный протез — устройство, пассивно воспроизводящее основную утраченную функцию природного прототипа за счет своей формы или конструктивной особенности. Первые исследования по этому разделу выполнил С. С. Брюхоненко, создавший автожектор (1928)—первое в мире искусственное сердце. Большое значение имело изобретение искусственной почки Колфом (1944). Искусственные органы можно подразделить на неимплантируемые и частично или полностью имплантируемые. Примером имплантируемого искусственного органа, временно и прерывисто возмещающего утраченную жизненно важную функцию организма, является искусственная почка, обеспечивающая экстракорпоральный гемодиализ. Этот искусственный орган уже нашел широкое клиническое применение как в комплексном методе длительного лечения хронической почечной недостаточности, так и для временного поддержания жизнедеятельности организма в период подбора донорской почки для ее трансплантации, а также в восстановительном периоде сразу же после операции и при подготовке к повторным трансплантациям, если они необходимы. К неимплантируемым временно действующим искусственным органам относится оксигенатор (искусственное легкое), который используется в кардиохирургии при операциях на открытом сердце и в специальных перфузионных системах для интенсивного лечения острой дыхательной недостаточности. К числу полностью имплантируемых устройств, постоянно и непрерывно выполняющих функцию природного аналога, следует отнести искусственные клапаны сердца. На первых этапах их разработки кардиохирурги инженеры стремились воспроизвести конструкцию природного прототипа. Однако значительно более долговечными и оптимальными по гемодинамическим параметрам оказались совсем иные—шариковые, полусферические дискообразные каркасные конструкции искусственных клапанов сердца, которые нашли широкое применение в кардиохирургической практике. В качестве имплантируемых устройств применяются элсктрокардиостимулиторы, постоянно и непрерывно возмещающие функцию пронодящей системы естественного сердца. Их используют и как внешние неимплантируемые аппараты, временно применяемые в критических ситуациях до имплантации постоянного электрокардиостимулятора.