Adobe Systems
 Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno
1
Přednášky z lékařské biofyziky
Přístroje pro náhradu a podporu tělesných orgánů

Podpora a náhrada srdce
2
The artficial heart
Dvojice čerpadel s externím zdrojem energie.
V minulosti bylo vyvinuto mnoho jiných systémů a nelze vyloučit jejich paralelní využívání.
Mr Halik sits in front of a graphic explaining how the two heart pumps keep him alive
Muž, který přežil půl roku bez pulzu se dvěma rotačními čerpadly Heartmate 2
https://38.media.tumblr.com/tumblr_lmtajvFQq81qf00w4.jpg

3
V průběhu velkých chirurgických výkonů na srdci nebo plících je často nutné nahradit funkci těchto
orgánů mimotělním zařízením. Plíce jsou nahrazeny oxygenátorem, který dodává tělu kyslík a
odstraňuje z něj oxid uhličitý.
Dva druhy oxygenátorů: s přímým kontaktem bublin plynu s krví nebo založené na difuzi plynů přes
membránu oddělující krev a plyny.
U starších bublinových oxygenátorů bubliny kyslíku stoupají válcovou nádobou naplněnou krví. Krev
přijímá kyslík a oxid uhličitý je odstraňován. Vznikající pěna se musí usadit, pak krev prochází
filtrem a „pastí na bubliny“.
Membránové oxygenátory jsou vybaveny polopropustnými membránami a bublinové oxygenátory již
prakticky nahradily. Problém, který musel být vyřešen: na membránách dochází k určité denaturaci
krevních bílkovin a poškozují se krvinky, což omezuje jejich použití na několik hodin. Membrány
jsou vrstvené nebo jsou z nich vyrobeny kapiláry. Tyto oxygenátory jsou dobrým přiblížením plic.
Mimotělní oběh

4
Mimotělní oběh
6
Součástí mimotělního oběhu je pumpa (peristaltická), oxygenátor a výměník tepla umožňující ohřívání
nebo ochlazování krve a tím i těla pacienta.
Membránový
oxygenátor

5
Mimotělní oběh
benfig3
Bublinový oxygenátor s výměníkem tepla.
Problémem všech mimotělních oběhů je nutnost poněkud zvýšit objem cirkulující krve – lze to provést
např. zředěním.

6
Kardiostimulátor
rtg PROGR kardio
Programovací zařízení
Kardiostimulátory se používají u pacientů s vážnými arytmiemi či jinými onemocněními srdce. Toto
aktivní implantovatelné zařízení se skládá z elektrod a z centrální jednotky poháněné bateriemi s
dlouhou životností. Kardiostimulátor lze transkutánně naprogramovat podle konkrétního stavu
pacienta, i když je již implantován.

7
Defibrilátory
preview?d=ci&l=03070901f1
Defibrilátory se používají v naléhavých případech pro obnovu spontánní srdeční aktivity (v případě
fibrilace - míhání komor).
Implantabilní defibrilátor – kardioverter – sleduje srdeční akci a v případě problému vyšle
defibrilační impulz.
Jan Bělohlávek se svým týmem implantoval 25. června v Pardubické krajské nemocnici
kardioverter-defibrilátor se dvěma elektrodami (na snímku) pacientovi po infarktu.
preview?d=ci&l=03060900f2
automated external defibrillator (AED)

8
„Železné plíce“ (historie)
www.blinn.edu/natscience/phillips/ironlung.html
IronLung1 bl_8
Uvnitř hermeticky uzavřeného válce se nachází pacient, jehož hlava je ovšem mimo vlastní válec.
Vlivem proměnlivého tlaku ve válci jsou navozovány změny objemu plic a dostatečný přísun kyslíku je
takto zajištěn.

9
Mechanická ventilace plic
Ventilace se provádí pomocí nasazené masky či jako na obrázku podle nastaveného tlakového nebo
objemového limitu vzduchu
fig10-1small FullVent-small
http://www.mtsinai.org/pulmonary/books/physiology/chap10a.htm
Trysková a oscilační ventilace s vibrujícím proudem vzduchu. Druhá je používána u dětí.

10
Umělá ledvina - hemodialýza
dialyser
Nadbytečný objem krve lze redukovat podtlakem na straně dialyzačního roztoku
According to: www.renalpatients.co.uk/ haemodialysis.htm.  www.rheomed.de/Bilder/
produkte/dialyser.jpg

11
Peritoneální dialýza
www.devicelink.com/ expo/awards02/98winQ.html.  www.healthyeatingliving.com/ Kidney_failure.htm.
ww5rl64 mde2_r
Peritoneální dialýzu si pacient může provádět i doma. Do peritonea má trvale zavedený katétr,
kterým si napouští a následně vypouští dialyzační roztok. Proces může být automatizován a pacient
jej může absolvovat i ve spánku.

12
Hemofiltrace
According to: info-dialyse.de/.../ haemo_haemofiltration.php.
Hemofiltrace je alternativou dialýzy. Velmi užitečná je při některých otravách. Hemofiltrát s
toxickými látkami je nahrazován náhradním roztokem přidávaným do krve v potřebném množství.
hemofiltrace

13
Umělý pankreas – inzulínová pumpa
http://www.diabetesaustralia.com.au/conquest/0204-insulin-pump-therapy.htm www.pnl.gov/
energyscience/06-01/ws.htm.
biomechanical pancreas
insulin-pump

14
Sítnicový implantát
www.nmi.de/deutsch/ showprj.php3?id=3&typ=1
Retinal Implant 46
MPDA – micro-photo-diode-array
Toto zařízení a jeho analogie je klinicky testováno. Mělo by umožnit základní orientaci v prostoru.
[USEMAP]

15
Kochleární implantát
Elektronický kochleární implantát může částečně nahradit Cortiho orgán, zvlášť u dětí, které mají
neporušený sluchový nerv. Jde o elektrodový systém implantovaný do hlemýždě, který může stimulovat
nervová vlákna pomocí impulsů generovaných v tzv. řečovém procesoru. Viz též přednášku o
vyšetřování smyslů a korekci jejich vad.
ear implant diagram
http://www.accessexcellence.org/AB/BA/biochip3.html

16
Náhrada kyčelního kloubu
http://www.orthogastonia.com/patient_ed/html_pages/hip/hip_hemiarthrooplasty.html
Náhrady kyčelního nebo jiných kloubů se původně vyráběly z nerezové oceli, dnes se používají
kombinace plastů a keramiky nebo titanu či jeho slitin. Titanový povrch je porézní, což umožňuje
kosti vrůstat do povrchu implantátu – snižuje se tím potřeba kostního cementu.
[USEMAP]

17
Umístění implantátu jamky kyčelního kloubu (acetabula)
babbage.me.ic.ac.uk/ case/mim/projects/acrobot/.
http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/imagepages/9494.htm
Roboty v ortopedické chirurgii. Některé části endoprotéz kloubů musí být umístěny (orientovány) s
velkou úhlovou přesností. Roboty v medicíně nelze chápat jako samostatně operující zařízení. Jde
spíše o prodlouženou a zpevněnou ruku chirurga.
Výsledek obrázku pro knee surgery robot

Náhrada kolenního kloubu
18
Knee joint replacement prosthesis

19
Kotník
http://www.orthogastonia.com/patient_ed/html_pages/ankle/ankle_arthroplasty.html

20
Náhrada ramenního a loketního kloubu
http://www.orthogastonia.com/patient-ed.html

21
Karpometakarpální skloubení, klouby palce a prstů
http://www.orthogastonia.com/patient_ed.html
hand_cmc_arthroplasty_intro01
CMC = karpometakarpální

22
Bioprotéza ruky – nastupující realita
1.Elektroda na eferentním nervu;
2.Elektroda na aferentním nervu;
3.Implantovaná část pro snímání nervové aktivity a stimulaci nervů;
4.Eferentní telemetrické spojení;
5.Aferentní telemetrické spojení;
6.Bionická ruka;
7.čidla;
8.Dekódování pacientových úmyslů a řízení protézy;
9.Jednotka zprostředkující signály z čidel do mozku.
Podsystémy 8-9 budou spíše mimo tělo, avšak snadno přenosné.
schema
http://www-arts.sssup.it/research/projects/CyberHand/default.htm
Výsledek obrázku pro bionická ruka

23
Zubní náhrady
Snímatelná horní protéza
prothese_adjointe_verte_4 removable_partial_denture
Částečné protézy
Nesnímatelná
náhrada chrupu
multiple-posterior-graphic

24
Penilní endoprotéza
implant

Adobe Systems runaway cartoons, runaway cartoon, runaway picture, runaway pictures, runaway image,
runaway images, runaway illustration, runaway illustrations
Autor: Vojtěch Mornstein
Obsahová spolupráce: Carmel J. Caruana, Ivo Hrazdira