Состояние и перспективы разработок искусственного сердца

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ПРОБЛЕМЫ ЗАМЕНЫ СЕРДЦА 8
1.1 Общие сведения 8
1.2 Строение сердца, показатели его деятельности 10
1.3 Болезни сердца, требующие его замены 20
1.4 Проблемы трансплантации 26
1.5 Преимущества искусственного механического сердца 33
1.6 Проблемы имплантации 35
1.7 Первая имплантация искусственного сердца 37
2 ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ. ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ 40
2.1 Существующие системы искусственного кровообращения 40
2.2 Проблемы миниатюризации и автономного питания 49
2.3 Анализ подходов к созданию искусственного сердца 54
2.4 Способы организации автономного питания 59
3 РАЗРАБОТКА БЛОКА ГЕНЕРИРОВАНИЯ СТИМУЛИРУЮЩИХ ИМПУЛЬСОВ 61
3.1 Разработка структуры блока 61
3.2 Обоснование выбора гальванического элемента 63
3.3 Разработка генератора стимулирующих импульсов 67
3.4 Экспериментальное исследование генератора 73
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 75
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 77

Весь текст будет доступен после покупки

Заболевания сердечно-сосудистой системы – ведущая причина смертности и инвалидности во всем мире. Смертность от сердечнососудистых заболеваний (ССЗ) в Российской Федерации в 8 раз выше, чем во Франции [1] и составляет примерно 58% от общей структуры смертности. Ежегодно от них в нашей стране умирает более 1,2 млн человек, в то время как в Европе чуть более 300 тыс. Ведущая роль в структуре смертности от сердечно-сосудистых заболеваний принадлежит ишемической болезни сердца (ИБС) – 35% с последующим инфарктом, артериальной гипертонией и инсультом. К росту смертности от ССЗ не имеют прямого отношения ни ожирение, ни курение, ни повышение содержания в крови холестерина, и причину ССЗ следует искать в постоянном перевозбуждении нервной системы в результате стрессов, порождающем постоянный спазм микро-сосудов с нарушением кровоснабжения мозга, сердца, печени и других органов.
В условиях непрерывного роста плотности и интенсивности стрессовых ситуаций современная система здравоохранения не обладает средствами дальнего прогноза предупреждения развития заболеваний. Медицинскую практику можно представить как многоэтапный многократно повторяющийся лечебно-диагностический процесс, целью которого является выявление симптомов заболевания и устранение их причин. Объектом медицины является человек с необратимо потерянным здоровьем.
Эффективное использование медицинской аппаратуры для профилактических процедур в формах экспресс-мониторинга стало возможно благодаря появлению микрокомпьютеров с их способностью быстро производить сложную математическую обработку данных и представлять информацию разной степени сложности и объёма в доступной для медицинского персонала форме. Это является непременным условием для прогнозных оценок общего функционального состояния условно здорового человека. Информацию о деятельности сердца у человека обычно получают путем изучения внешних проявлений этой деятельности, которые можно зарегистрировать с поверхности тела при помощи соответствующего оборудования, не нанося при этом какого-либо вреда. Подобные методы исследования называются неинвазивными.

Весь текст будет доступен после покупки

1.1 Общие сведения
Сведения о строении сердца имеются уже в древних рукописях, в частности в папирусе «Тайная книга врача» (11 в. до н.э.) [2] обозначены разделы: «сердце» и «сосуды сердца». Гиппократ писал о мышечном строении сердца. Эразистрат описал клапаны сердца и указал на их значение. Гален доказал, что в артериях содержится кровь, а не воздух, как полагал Аристотель. Многие ученые (Евстахий, Л. да Винчи, Ботало, Пуркине, Тандлер, Догель и др.) работали над проблемой строения и функций сердца. Открытие замкнутой кровеносной системы принадлежит английскому врачу Уильяму Гарвею (1578 – 1657). В работе «О движении сердца и крови у животных» (1628 г. [3]) он опроверг господствовавшее представление Галена, который считал, что кровь образуется из пищевых веществ в печени. В ходе истории происходит межвидовое изменение сердца. Сердце как орган впервые появляется у моллюсков и членистоногих в виде пульсирующего органа, из которого кровь поступает в пространства между другими органами. Для членистоногих характерно спинное сердце, гомологичное спинному сосуду кольчатых червей; оно состоит из ряда сердечных камер, от него отходит головная аорта; венозная кровь собирается в околосердечную полость, из которой поступает в сердце через боковые отверстия камер (остии). Замкнутая сосудистая система с однокамерным сердцем имеется у кольчатых червей. У позвоночных происходит дальнейшее совершенствование сердца и кровеносной системы. Рыбы имеют двухкамерное сердце с предсердием и желудочком, от которого отходит особая артерия, проводящая кровь к жабрам, в которых кровь обогащается кислородом. У амфибий в связи с образованием легких предсердие разделяется на два, и сердце становится трехкамерным. От правого предсердия отходит легочная артерия, проводящая кровь к легким. От них артериальная кровь по легочной вене идет в правое предсердие. Желудочек отдает смешанную кровь ко всему телу. А у рептилий, птиц и млекопитающих сердце четырёхкамерное.
Человеческий зародыш проходит [4] в своем развитии в утробе матери различные стадии развития. Сердце эмбриона человека закладывается в виде двух правой и левой трубок, возникающих из мезенхимы и расположенных в области головной кишки. В процессе развития эти парные трубки слипаются, образуя одну трубку с двухслойной стенкой. Образуемое сердце из шейной области постепенно опускается в грудную, меняя ориентацию. У плода предсердия сообщаются через овальное отверстие, а легочная артерия с аортой – через артериальный проток, поэтому предсердия и желудочки действуют как единый полый орган; легкие находятся в спавшемся, не функционирующем состоянии с очень слабым кровотоком. Разделение сердца на правый (легочный) и левый (системный) отделы происходит только после рождения. После рождения в связи с установлением легочного дыхания легкие расправляются, гидродинамическое сопротивление их сосудов падает и давление в левом предсердии становится больше, чем в правом. Клапан овального отверстия и артериальный проток за две недели полностью закрываются и заращиваются так, что параллельное соединение отделов сердца превращается в последовательное.
С конца первого года сердце располагается в наиболее часто встречающемся косом положении в грудном отделе. По отношению к линии позвоночника оно расположено несимметрично – 1/3 справа, 2/3 слева. Если представить ось сердца, то она не будет параллельна линии позвоночника, а будет идти косо сверху вниз, справа налево, и сзади вперед. Неподвижность сердца обеспечивается тем, что оно «подвешено» на сосудах своего корня. Положение сердца бывает также поперечным и вертикальным. Вертикальное положение чаще встречается у людей с узкой и длинной грудной клеткой, поперечное – у лиц с широкой и короткой грудной клеткой. Масса сердца у новорожденного в среднем 20 г (0,66% – 0,80% массы тела), к восьмому месяцу она удваивается, к 2 – 3 годам – увеличивается в 3 раза, к 5 годам – в 4 раза; в период полового созревания наблюдается усиление роста сердца. Масса сердца взрослого человека составляет 0,4% массы тела, или 0,450 – 0,570 кг. Длина сердца у взрослого человека достигает 12 – 15 см, поперечный размер – 8 – 11 см, переднезадний – 5 – 8 см. Масса и размеры сердца увеличиваются у людей, занимающихся напряженным физическим трудом или спортом.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Всемирная организация здравоохранения [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL https://www.who.int/ru/news/item/09-12-2020-who-reveals-leading-causes-of-death-and-disability-worldwide-2000-2019 (дата обращения 7.05.2023).
2. Медицина богов: египетская тайная книга врача [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL hthttps://dzen.ru/a/Y4eC_KteL0eLH1tk (дата обращения 18.05.2023).
3. Гарвей Вильям - Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL https://platona.net/load/knigi_po_filosofii/klassiki_nauki/garvej_viljam_anatomicheskoe_issledovanie_o_dvizhenii_serdca_i_krovi_u_zhivotnykh/52-1-0-590 (дата обращения 18.05.2023).
4. Человеческий зародыш проходит в своем развитии в утробе матери [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL https://dspace.www1.vlsu.ru/bitstream/123456789/3396/1/01267.pdf (дата обращения 18.05.2023).
5. Строение сердца, показатели его деятельности [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL https://foxford.ru/wiki/biologiya/serdechno-sosudistaya-sistema-cheloveka-serdtse (дата обращения 1.06.2023).
6. Особенности строения [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL https://yandex.ru/health/turbo/articles?id=7661 (дата обращения 1.06.2023).
7. Особенности строения [Электронный ресурс]. https://medaboutme.ru/zdorove/spravochnik/slovar-medicinskih-terminov/serdtse/ (дата обращения 1.06.2023).
8. Различия в строении стенок желудочков Электронный ресурс Режим доступа : URL https://op.vlsu.ru/fileadmin/Programmy/Magistratura/12.04.04/Metod_doc/UP_BFSk1_BTS.pdf (дата обращения 1.06.2023).

Весь текст будет доступен после покупки