Płucoserce

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Płucoserce – wersja z oksygenatorem membranowym. Widok podczas pracy w sali operacyjnej.

Płucoserce – urządzenie, które podczas operacji na otwartym sercu przejmuje funkcję tych dwóch organów i realizuje krążenie pozaustrojowe.

Wprowadzenie[edytuj | edytuj kod]

Leczenie chorób lub nieprawidłowości w budowie serca wymaga często zabiegów operacyjnych na otwartym i unieruchomionym wtedy sercu. W połowie XX wieku stało się to możliwe dzięki skonstruowaniu aparatu, który przejmuje funkcję serca i zapewnia zaopatrzenie organizmu w utlenioną krew. W sztucznym płucosercu rolę płuc przejmuje oksygenator, który realizuje wymianę gazową: krew oddaje swój ładunek dwutlenku węgla przejmując w zamian tlen. Drugi główny składnik płucoserca, pompa (układ pomp), utrzymuje krążenie krwi w organizmie, transportując do niego natlenioną krew.

Płucoserce jest także niezbędnym elementem wyposażenia sali operacyjnej wykorzystywanej do zabiegów przeszczepiania organów.

Elementy płucoserca[edytuj | edytuj kod]

Pompa[edytuj | edytuj kod]

Płucoserce wyposażone jest zazwyczaj w kilka (2-4) pomp, spełniających oprócz zasadniczej (utrzymanie krążenia w krwiobiegu pacjenta), także dodatkowe funkcje podczas operacji lub stanowiące rezerwę. Jedną zasadniczą funkcją dodatkową jest odsysanie krwi z pola operacyjnego i wprowadzenie jej po filtrowaniu i odpowietrzaniu (czyli blokowaniu piany) z powrotem do krwiobiegu.

Oksygenator jest tą częścią płucoserca, która spełnia funkcję płuc. Tutaj następuje wymiana gazowa: doprowadzony do przestrzeni oksygenatora tlen zajmuje miejsce dwutlenku węgla we krwi. W połowie XX wieku używane były dwa rodzaje oksygenatorów, trzeci wprowadzony został później:

  • oksygenator workowy – jednorazowego użycia, zwany też bąbelkowym; wykonany jest z przezroczystej folii i wypełniony w prawie całej objętości skłębioną nitką tworzywową, która mając dużą powierzchnię, sprzyja tworzeniu się baniek gazowych, co z kolei zwiększa kontakt tlenu z krwią;
  • oksygenator płytkowy – rozbieralny dla sterylizacji; składa się z walcowatego pojemnika metalowego, w którym na obracającym się powoli wałku umieszczonych jest kilkadziesiąt cienkich płyt metalowych; przez pojemnik przepływa krew w jednym kierunku, zaś ponad nią w drugim tlen oraz wydzielający się dwutlenek węgla; powierzchnia zwilżonych krwią płytek stanowi główne miejsce wymiany gazowej.
  • oksygenator membranowy – współczesny, jednorazowego użycia; składa się z wiązki cienkich rurek tworzywowych, przez które przepływa mieszanina gazowa; rurki otoczone są krwią, zaś wymiana gazowa odbywa się przez ich ścianki.

Wymiennik ciepła[edytuj | edytuj kod]

Pompowaną przez organizm krew można wykorzystać do zmiany temperatury ciała. Dlatego, że zapotrzebowanie na tlen zmniejsza się wraz ze zmniejszeniem temperatury ciała, wykorzystuje się tą właściwość przy dłużej trwających operacjach lub wtedy, gdy w trakcie operacji następuje przerwa w dopływie natlenionej krwi do mózgu. Wymiennik ciepła to zazwyczaj metalowy zbiornik, w którym spotykają się w dwóch oddzielnych obwodach krew i płyn chłodzący. Pod koniec operacji wymiennik ciepła wykorzystany jest do ogrzewania krwi i wraz z nią także pacjenta.

Aparatura pomiarowa i uzupełniająca[edytuj | edytuj kod]

Dla prawidłowego przebiegu operacji potrzebna jest znajomość całego szeregu parametrów definiujących jej techniczną stronę – ale także stan pacjenta. W tym celu integralną częścią płucoserca bywają mierniki obrotów pomp do ustalenia przepływu, temperatury krwi i czynników chłodzących oraz ilości dawkowanych gazów. W zależności od założeń konstrukcyjnych danego aparatu to wyliczenie może być niekompletne.

Zarys historyczny[edytuj | edytuj kod]

Dwie główne, efektywne podstawy które umożliwiły konstrukcję płucoserca, stworzono dopiero w XX wieku. Jedną z nich było odkrycie heparyny, środka zapobiegającego krzepnięciu krwi (McLean, 1916 r.). Drugą była konstrukcja pompy rolkowej w latach trzydziestych, naśladującej perystaltykę jelit.

Pierwsze operacje (początkowo nieudane) przy korzystaniu z płucoserca przeprowadzono w latach pięćdziesiątych.

Śląskie płucoserce[edytuj | edytuj kod]

W 1967 roku rozpoczęto w Zakładzie Doświadczalnym Elektroniki i Mechaniki Precyzyjnej Politechniki Śląskiej prace nad konstrukcją polskiego aparatu, opartego w całości na materiałach i częściach dostępnych w kraju. Niejako w konkurencji do aparatury zachodniej, dostępnej za dewizy. W tym czasie tylko dwa ośrodki krajowe dysponowały aparaturą importowaną. Najgęściej zaludniona w Polsce kraina, Śląsk, był go pozbawiony, choć posiadał odpowiednie zaplecze lekarskie oraz Śląską Akademię Medyczną.

Chronologia[edytuj | edytuj kod]

Fragmenty aparatu: podwozie, pompa, wymiennik ciepła (1968).

Całe przedsięwzięcie realizowano w trzech etapach, w których stworzono trzy kolejne modele.

  1. Model 1968 „Zabrze” – Był to aparat wykonany w oparciu o prototyp, nad którym rozpoczęto pracę w 1967 roku. Na podwoziu jezdnym umieszczono trzy pompy oraz moduł pomiarowy. W tylnej części podwozia miał 2 maszty, służące do zawieszenia oksygenatora, mocowania mierników przepływu oraz butelek z płynami infuzyjnymi. W kwietniu 1968 roku aparat został przekazany Klinice Chirurgicznej Śląskiej Akademii Medycznej w Zabrzu, gdzie niebawem wykonano przy jego pomocy pierwsze operacje na otwartym sercu. Kierownikiem zespołu kardiochirurgicznego był wówczas doc. Tadeusz Paliwoda. W Zabrzu aparat służył podczas ponad 100 operacji do 1972 roku, w którym to roku wymieniono go na model 1972. Potem był on jeszcze jakiś czas używany w Klinice Chorób Zakaźnych, by ostatecznie służyć jako egzemplarz muzealny w pracowni jego współtwórcy, dra Zygmunta Antoszewskiego w Katowicach-Ligocie.
  2. Model 1970 „Białystok” – Dla uzyskania minimalnych rozmiarów aparatu, odstąpiono od budowej modularnej. Trzy pompy umieszczono bezpośrednio na jednej płycie stanowiącej całość z podwoziem. I ten aparat wyposażony był w maszty dla oksygeneratora i uzupełniającej aparatury. Przekazano go w 1970 roku do Białostockiej Akademii Medycznej.
  3. Model 1972 „Seria” – Pozytywne doświadczenia z obserwacji pracy poprzednich modeli służyły przy konstrukcji tego całkowicie już dojrzałego modelu, wytwarzanego w serii ok. 25 sztuk. Pokryły one potrzeby krajowe i znalazły się niebawem we wszystkich ośrodkach kardiochirurgicznych. Ten model był budowy modułowej, przygotowany do alternatywnego użycia oksygeneratora workowego lub płytkowego. Miał również efektywny wymiennik ciepła, umożliwiający operacje w hipotermii.

Opis[edytuj | edytuj kod]

Model seryjny płucoserca wykonany był w wersji modułowej. Walory takiego rozwiązania to łatwiejsze czyszczenie, wymienialność zespołów i serwis.

  1. Podstawa jezdna, podwozie – Wszystkie elementy aparatu wstawione były do ramy wyposażonej w kółka jezdne oraz uchwyt służący do przemieszczenia całości, do której oprócz pomp należała aparatura pomiarowa wraz z przyrządami do dawkowania gazów oraz butla z tlenem. Modularna budowa pozwalała na wyjmowanie pojedynczych składników, co z kolei ułatwiało ich czyszczenie. Energia elektryczna doprowadzona była kablem, który stanowił jedyne stałe połączenie z otoczeniem.
  2. Moduł pompy – Podstawowym założeniem przy konstrukcji była niezawodność. Stąd wynikała bardzo solidna budowa pompy, od przekładni do ostatniego elementu konstrukcyjnego. Na wypadek braku napięcia (gdyby aparat nie był dołączony do sieci awaryjnej), każda pompa mogła pracować z ręcznym napędem. Pompy były typu perylstatycznego, tzn. rolki elementu obrotowego dociskając wąż lateksowy do ścianki pompy, przesuwały w nim krew. Średnica węża oraz liczba obrotów pompy decydowały o ilości pompowanej krwi. W opisanym modelu przewidziano zastosowanie dwóch średnic wężów: większą rzędu 25 mm dla pacjentów dorosłych oraz mniejszą dla dzieci oraz funkcji pomocniczych (ssaki). Regulacja obrotów pompy była ciągła – od zera do maksimum, przy czym liczbę obrotów odczytać można było na dużym przyrządzie wskazówkowym.
  3. Oksygenator – Aparat przygotowany był do obu, ówcześnie stosowanych, typów: alternatywnie jednorazowego workowego lub zaprojektowanego i wykonanego w zakładzie oksygenatora płytkowego. Ten ostatni składał się z cylindra szklanego w którym obracał się wał z wieloma cienkimi płytkami stalowymi. Całość była rozbieralna i przygotowana do możliwie łatwego czyszczenia i sterylizacji.
  4. Wymiennik ciepła – Był dwuprzestrzeniowym zbiornikiem stalowym o kształcie walcowatym, rozbieralnym i przystosowanym do sterylizacji. Czynnik chłodzący lub ogrzewający (wodę) należało doprowadzić z zewnątrz.

Ludzie[edytuj | edytuj kod]

Interesujący jest powrót do czasów gospodarki planowej. Chociaż znane były potrzeby krajowe, widać nie było siły, by takie przedsięwzięcie ująć w jakimkolwiek planie, pomimo wielu szczytnych haseł socjalistycznych, w których człowiek pełnił główną rolę. Dopiero na podstawie prywatnych kontaktów doszło do próby stworzenia maszyny w stosunkowo niedoskonałych warunkach technicznych i materiałowych.

Lekarze Śląskiej Akademii Medycznej zarazili myślą o skonstruowaniu takiego urządzenia pracowników Politechniki Śląskiej. Doc. Tadeusz Paliwoda, anestezjolog dr Zygmunt Antoszewski, Józef Wajchenig i Andrzej Zembala stworzyli zalążek idei, którą przetworzono w następnych latach w serię ponad 20 maszyn.

Ewenementem było „samowolne” działanie Zakładu Politechnicznego z jednej strony (bo działanie bez planu), zaś bezinteresowna praca wielu ludzi z Zakładu Doświadczalnego Elektroniki i Mechaniki Precyzyjnej z drugiej strony. Czyli począwszy od inżynierów konstruktorów: tych ww. oraz Rudolfa Wojnara, Karola Moslera, Güntera Völkela, Romualda Stefanickiego, Zygmunta Katlewicza i Haralda Moslera, do wykonawców: A. Kossaka, E. Gurgula, R. Konowalika, H. Grotowskiego, K. Grodzińskiego, J. Rynkara i wielu innych – oraz koordynatorów stanowiących podczas pracy z pierwszym modelem łącznik pomiędzy kliniką i zakładem. Dzięki temu zaangażowaniu i pracy społecznej wielu ludzi, stworzono w PRL, na Śląsku, polskie płucoserce, które przez następne dekady miało zapewnić polskim klinikom możliwość przeprowadzenia wielu operacji na otwartym sercu, zapewnić wielu ludziom powrót do życia.

Tło polityczno-gospodarcze[edytuj | edytuj kod]

Jakość opieki zdrowotnej w PRL była bardzo zróżnicowana, stąd w wczesnych latach sześćdziesiątych tylko Warszawa, potem Kraków, wyposażone były w importowane płucoserca. Choć już wtedy w Polsce więcej było zdolnych chirurgów z potrzebnymi kwalifikacjami. W zabrzańskiej Klinice Chirurgicznej prof. Stanisław Szyszko, jej kierownik, oraz doc. Tadeusz Paliwoda nie chcieli pogodzić się, z narzuconą przez władze centralne, bezczynnością. Weszli w kontakt ze wspomnianym Zakładem Doświadczalnym Politechniki Śląskiej, który ze swoim potencjałem zdolny był w sposób konspiracyjny (bez wiedzy władz Uczelni) zaprojektować i wykonać model śląskiego płucoserca. Konspiracja trwała do czasu, kiedy po udanych próbach sprawa stała się jawna i nastąpiło uroczyste przekazanie maszyny przez Rektora Politechniki Rektorowi Akademii Medycznej. Na tym tle niewyjaśniona i odrobinę zagadkowa jest sprawa płucoserca z Zakładów Cegielskiego w Poznaniu, które miało być wykonane jeszcze w roku 1953. Zagadkowe dlatego, że nieznany jest jego opis, zaś ówczesne warunki techniczne, aparatura pomiarowa oraz dostępne w kraju elementy dopuszczają uzasadnione wątpliwości co do konstrukcji w tym czasie takiego, technicznie sprawnego aparatu. Opisy operacji wykonanych przy jego pomocy są niejasne.

Inną, znamienną sprawą w gospodarce planowej jest konstrukcja obszernego aparatu przez Zakład PONAR WIEPOFAMA w Poznaniu. Nominalnie przekazany on został Klinice Chirurgii Dziecięcej w marcu 1973 r. – czyli rok po wypuszczeniu przez Politechnikę Śląską pierwszych aparatów z serii 1972, która o „konkurencyjnym”, poznańskim płucosercu nie miała pojęcia. Aparat poznański został zarejestrowany w Polskim Urzędzie Patentowym.

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]

Wikimedia Commons
  1. W lutym 1972 roku została zakończona budowa Instytutu Pediatrii Akademii Medycznej. [dostęp 2010-01-24].
  2. Klinika Kardiochirurgii Dziecięcej w Krakowie. [dostęp 2010-01-24].
  3. Rys historyczny Ośrodka. [dostęp 2010-01-24].
  4. Historia Śląskiego Płucoserca. [dostęp 2011-06-21].

Star of life.svg Zapoznaj się z zastrzeżeniami dotyczącymi pojęć medycznych i pokrewnych w Wikipedii.