Искусственные кровеносные сосуды фото
Сосудистый протез – это трубка, сделанная человеком, которая заменяет или создаёт обход настоящего кровеносного сосуда, чаще всего артерии. Успешное развитие сосудистых протезов является выдающимся событием современности. Первый сосудистый протез был разработан в 1960 году. С того времени произошли кардинальные изменения по улучшению качества используемого материала. Современные протезы широко признаны как надёжные и заслуживающие доверия. Операции по замене сосудов стали традиционными, и сотни тысяч людей были успешно вылечены.
Для понимания необходимости замены повреждённого сосуда следует рассмотреть работу сердечно-сосудистой системы. Все части человеческого тела требуют доставки к ним крови. Кровь переносит кислород и питательные вещества к каждой клеточке организма. Кровь распространяется по организму благодаря сосудистой системе, которая состоит из сердца, артерий и вен. Сердце – это высококачественный насос, который работает неустанно на протяжении всей жизни и перекачивает кровь в артерии. Артерии – это трубки, распределяющие кровь по всему телу. Артерии разделяются на ветви, которые становятся всё меньше и меньше до тех пор, пока не превратятся в микроскопические капилляры. В капиллярах кислород и питательные вещества могут легко выходить из крови и поступать к тканям и органам. После того, как кровь проходит через капилляры, она поступает в вены, которые переносят кровь обратно к сердцу в правые отделы. Правые отделы сердца отправляют кровь в лёгкие, где они обогащаются кислородом и поступают в левые отделы сердца, что бы вновь отправиться по всему организму. Этот цикл поддерживает нашу жизнь. В норме наше сердце сокращается более 100 000 раз в день (в среднем 70 ударов в минуту), перекачивая около 7000 литров на суммарном пути в 19 000 километров через всю сосудистую систему.
С возрастом артерии становятся ригидными (неподатливыми), у некоторых людей может развиться атеросклероз – бич современного человечества. Атеросклероз вызывает сужение кровеносных сосудов и, в конце концов может привести к полной их закупорке. Причины развития атеросклероза до конца не выяснены. Известно несколько факторов, способствующих развитию данного заболевания. Вероятна наследственная предрасположенность, гиперхолестеринемия, повышение липопротеидов низкой плотности и понижение липопротеидов высокой плотности, курение, малоактивный образ жизни, высокое артериальное давление, сахарный диабет. Нарушение поступления крови к органам и тканям приводит к нарушению их функции. Повреждённые части не в состоянии работать с той же эффективностью. При этом, если возникает нагрузка, это провоцирует появление симптомов, таких как боль в ногах при ходьбе (симптом перемежающей хромоты). Суженные артерии нижних конечностей не в состоянии обеспечить достаточное количество крои и кислорода во время работы мышц, вследствие этого, в них появляется боль. Похожий процесс развивается в сердце, при поражении артерий, питающих сердечную мышцу. При нарушении поступления крови в головной мозг могут появляться головокружения, кратковременная потеря зрения, Нарушения чувствительности в конечностях, снижение памяти и мнестических функций. Другая проблема в сосудистой системе возникает вследствие истончения стенки сосуда, при этом происходит увеличение сосуда в диаметре и развитие аневризмы. При достижении аневризмой определённого размера, последняя может лопнуть и человек умрёт от потери крови.
Проблема лечения атеросклероза комплексная. Чрезвычайно важным является контроль тех факторов, которые известны как причины развития заболевания. К сожалению, мы мало, что можем сделать с нашей генетической предрасположенностью. Наиболее важным является отказ от курения. Обследование и лечение высокого давления, высокого уровня холестерина, коррекция диабета так же являются очень важным. При соблюдении всех вышеперечисленных мер атеросклероз может остановить своё развитие и стать даже меньше, особенно если Вы не курите. Состояние многих пациентов улучшается при регулярном медикаментозном лечении, направленном на лечения высокого уровня холестерина, высокого давления, улучшение реологических свойств крови, снятие спазма с периферических артерий, стимулирование развитие коллатеральных (окольных) путей кровотока, улучшение питания страдающих тканей и органов. Физические упражнения также полезны, однако не следует работать по принципу: «чем больше, тем лучше». При возникновении боли Вам следует остановить упражнения.
Вышеперечисленные меры – это практически всё, что может потребоваться пациенту для лечения атеросклероза. Однако для некоторой группы больных этих мер недостаточно, и требуются другие формы лечения – хирургические. В случае, если Вам необходимо хирургическое лечение, очень важным этапом исследованием являются ультразвуковое дуплексное сканирование и ангиографическое исследование. Ангиограмма – это рентгенографическое исследование, которое сопровождается введением контрастного раствора (красителя) в сосудистую систему через шприц в области паха или подмышечной области. Ангиограмма даёт карту расположения Ваших артерий и показывает точное раположение сужений и закупорок. Некоторые из сужений могут быть расширены при помощи баллонного катетера, введённого в сосуд через пах или подмышечную область. Баллон располагается напротив сужения и затем раздувается – это так называемая ангиопластика. Часто на месте бывшего сужения внутрь сосуда устанавливают специальный каркас, для предотвращения повторного развития сужения – это стентирование. Другие сосудистые сужения и закупорки, неподдающиеся ангиопластике лечатся при помощи хирургической операции – шунтирования(bypass), т.е. формирование обхода места закупорки.
Сосудистый шунт можно описать как объездную дорогу, построенную вокруг перенаселённого города. При этой методике суженный или заблокированный участок не удаляется, а «обход» присоеденяется в области здорового сосуда выше и ниже участка сужения. Важной особенностью данной методики является хорошее сосудистое русло до и после участка закупорки (что бы дорога до города и после него была хорошей, асфальтированной, а не просёлочной). Выбор материала для шунта зависит от места расположения повреждённого участка сосуда.
Чаще всего искуственный протез сосуда устанавливается при лечении аневризм и закупорок брюшной аорты. При данной локализации протез может безукоризненно работать в течении многих лет.
На фотографии изображён исскуственный бифуркационный протез аорты и подвздошных артерий, установленный по поводу аневризмы аорты 3 типа.
Шунт в области паха и нижних конечностей очень часто изготавливается из собственной вены пациента. Собственная вена – наилучший материал для шунтирования в этой зоне, однако если такого материала нет, приходится так же использовать искуственный протез.
Искуственные сосудистые протезы представляют из себя, разработанные учёнными, заменители настоящих сосудов человеческого организма. Они работают схожим образом с естественными сосудами. Сосудистый протез – это сложный материал, изготовленный в виде трубки различного диаметра и длины. Сосудистый протез имеет большой запас прочности и устойчивости, значительно превосходящий прочность и устойчивость естественных артерий.
Существует некоторая вероятность, что шунт будет работать не вечно? Да существует. На это может оказывать влияние множество факторов. Прежде всего, это дальнейшее прогрессирование атеросклероза. Насколько будет прогрессировать атеросклероз после операции зависит от выполнения пациентом рекомендаций хирурга: отказ от курения!, медикаментозное лечение, санаторно-курортное лечение. Причиной прекращения работы шунта могут быть, постепенно формирующиеся наслоения на внутренних стенках шунта, при значительной его длине. Приём определённых доз «разжижающих» препаратов может помочь продлить работу шунта и функциональное состояние органа или конечности.
Создание искусственных протезов артерий – одно из величайших достижений медицины 20 века. Следующий шаг – создание полноценного венозного протеза. Возможно в будущем научаться выращивать искусственные протезы из стволовых клеток, а пока протезирование искусственными сосудами единственный метод продления полноценной жизни.
Автор Максименко Н.Н.
Источник
25.10.20. Созданы электронные кровеносные сосуды
Ученые из Китая и Швейцарии создали искусственный кровеносный сосуд, особенностью которого является токопроводящая мембрана. Дело в том, что электрическая стимуляция улучшает пролиферацию и миграцию эндотелиальных клеток к месту заживления и может способствовать образованию новой эндотелиальной ткани естественных сосудов. Ученым удалось получить гибкий, биоразлагаемый, электронный аналог натурального кровеносного сосуда с похожей структурой. Устройство протестировали на кроликах, заменив их сонные артерии. В течение 3 месяцев команда наблюдала, как работают электронные сосуды в кровеносной системе. Оказалось, разработка обеспечивает достаточный приток крови в течение всего срока, а искусственные артерии функционируют так же хорошо, как естественные и без серьезной деформации. После удаления имплантатов ученые проанализировали состояние внутренних органов животных и не нашли никаких признаков воспаления.
2018. В Новосибирске разработали биопротез вены для детской кардиохирургии
Специалисты Национального медицинского исследовательского центра им. Мешалкина (Новосибирск) разработали биопротез клапана для детской кардиохирургии из вены быка. Кардиохирург центра Наталья Ничай (на фото) объясняет, что обычные протезы легочной артерии затвердевают (из-за отложения солей кальция) и не растягиваются по мере роста ребенка. Из-за этого приходится периодически их менять (а это – сложная и опасная операция). Новый протез, изготовленный из очищенной яремной вены быка, обработанный специальными препаратами, позволяет в три раза уменьшить степень кальцификации, а значит, в 3 раза сократить количество повторных операций. На данный момент исследователи провели успешные испытания протеза на животных моделях.
2015. Видео: биопринтер распечатывает кровеносные сосуды, а капиляры растут сами
Почему медики до сих пор не могут распечатывать органы для замены (трансплантации) на 3D-биопринтере? Главная проблема в том, что они пока не научились распечатывать кровеносные сосуды. А без кровеносных сосудов орган долго не проживет. Но похоже, в этом направлении появился прогресс. Исследователи из Ливерморской национальной лаборатории разработали новый метод 3D-печати кровеносных сосудов, которые через некоторое время самостоятельно обрастают сетью капилляров. При печати используются живые клетки и биочернила с питательными веществами, способствующие самостоятельному развитию клеточных структур.При этом капилляры, образовавшиеся в такой системе, вполне работоспособны и могут снабжать окружающие ткани питательными веществами.
2015. В Англии научились конструировать искусственные кровеносные сосуды
Новая технология, разработанная в Лондонском университете королевы Марии может иметь огромное значение в деле создания искусственных органов и тканей для трансплантации. Как мы уже говорили, основной проблемой в этой затее является создание кровеносных сосудов в распечатываемой или выращиваемой ткани. Анлийские исследователи нашли способ, как сделать так, чтобы сосуды формировались в нужном месте самостоятельно. Для этого необходимо в нужное место поместить определенные протеины и пептиды, которые при соединении образуют трубчатую структуру сосуда. Кроме создания искусственных вен и артерий, ученые надеются таким образом воссоздать и ткани гематоэнцефалического барьера, что может значительно ускорить разработку лекарств и методов лечения мозга.
2013. В России ребенку имплантировали бионическую вену
Уникальную операцию на сердце провели российские кардиологи в клинике Бакулева. У 12-летнего пациента был тяжелый врожденный порок сердца: один желудочек вместо двух. Из-за этого в единственном желудочке артериальная и венозная кровь смешиваются, и организм не получает достаточно кислорода и даже небольшие физические нагрузки вызывают сильную усталость. С таким диагнозом без необходимого медицинского вмешательства, как правило, не доживают и до двадцати лет. Единственно возможная терапия: с помощью искусственного сосуда напрямую соединить нижнюю полую вену с легочной артерией. Тогда лишенная кислорода кровь пойдет сразу в легкие. Такие операции проводят уже много лет, но проблема в том, что по мере того, как сосуды и сердце ребенка растут, прежние импланты становятся малы. Их приходилось менять на больший размер, и каждый раз это новая операция. Но теперь врачи получили новый (самый совершенный на сегодняшний день) материал – полимер, который лишь некоторое время служит каркасом. Вокруг него вырастают естественные стенки сосуда, а сам каркас через некоторое время растворяется. Многолетние испытания прошли успешно, но на человеке этот материал применяют впервые.
2013. Humacyte начинает имплантировать бионические вены
Американская компания Humacyte (которая родилась в университете Duke University) начала клинические испытания своих бионических вен. Необходимость замены вен возникает в основном при острой почечной недостаточности, когда почки не фильтруют кровь и возникают блокады кровеносных сосудов. Тогда выполняют процедуру очищения крови (Гемодиализ) для которой часто необходимо искусственно соединить вену с артерией для ускорения тока крови. Обычно в таких случаях используют синтетические вены, но, как правило, они отторгаются организмом и приходится проводить опасную хирургическую операцию для их извлечения. Компания Humacyte разработала технологию выращивания искусственных кровеносных сосудов из донорской мышечной ткани. В результате у них получаются сосуды, которые не отторгаются организмом. Но в то же время, они – не живые, и их можно хранить в больнице (даже без заморозки) и имплантировать пациентам при необходимости.
Источник
Группа ученых из Шанхая предложила новый метод создания искусственных кровеносных сосудов. Их работа опубликована в журнале Advances, издаваемом Американским институтом физики (American Institute of Physics, AIP). Это не учебное заведение, а некоммерческая организация, чем-то напоминающая нашу академию наук. Институт помогает ученым налаживать взаимодействие, организует учебные программы, занимается популяризацией науки и издает несколько научных журналов.
Адекватное кровоснабжение всего тела очень важно, чтобы тело и его хозяин чувствовали себя хорошо и жили долго. Недостаточность кровоснабжения часто играет роль в патогенезе угрожающих жизни заболеваний и их осложнений. Сужение просвета питающих сердечную мышцу коронарных сосудов из-за накапливающихся отложений приводит к ишемической болезни сердца и даже инфаркту. Похожим образом может происходить ишемический инсульт и другие, менее фатальные, но заметно снижающие качество жизни, нарушения мозгового кровообращения. Больные сахарным диабетом при неудачном лечении на поздних стадиях заболевания сталкиваются с нарушениями кровообращения в конечностях (чаще, ногах), вместе с нейропатией вызывающими некроз. В крайних случаях может потребоваться ампутация.
Один из методов борьбы с ишемической болезнью сердца сегодня – это аорто-коронарное шунтирование (АКШ). АКШ – это хирургическая операция, в ходе которой напрямую соединяют аорту, артерию, в которую попадает только вышедшая из сердца обогащенная кислородом кровь, и коронарную артерию ниже того места, где произошло сужение. Это позволяет восстановить поступление кислорода и питательных веществ к голодавшим клеткам.
Но для того, чтобы соединить эти два кровеносных сосуда, нужен еще один сосуд – шунт. Сегодня, чтобы его создать, обычно вырезают фрагмент какого-либо периферического сосуда. Этот способ годится, только если нужен довольно кроткий фрагмент и непригоден, например, для замены целых поврежденных сосудов. Эту задачу смогут решить только искусственные сосуды.
Вырастить сосуд только из собственных клеток пациента, чтобы его не отвергала иммунная система, в лабораторных условиях не удается. В чашках Петри клетки растут либо ровным слоем, прикрепившись ко дну, либо в суспензии. Формировать жесткие трубки сами по себе они не хотят. Противоположный подход – изготовить трубку из какого-нибудь полимера и вшить ее вместо поврежденного сосуда тоже не приносит успеха. Такой «сосуд» узнается как чужеродный объект и подвергается разнообразным атакам со стороны организма. Какое-то время он, конечно, прослужит, но может со временем оказаться закупоренным.
Заманчивой кажется идея объединить эти два подхода: использование собственных клеток пациента и полимерных трубок в качестве каркаса. Особенно хорошо для этой цели подходят полимеры, деградирующие через некоторое время после имплантации. За это время на нем успели бы закрепиться и сформировать собственную трехмерную структуру клетки, попавшие сюда с кровотоком или мигрировавшие из прилежащих здоровых частей сосуда. Со временем каркас разрушился бы, а клеточные структуры остались.
Такой каркас должен обладать двумя качествами. Во-первых, он должен быть достаточно жестким. Во-вторых, к его поверхностям клетки должны легко прикрепляться и иметь при этом возможность, прикрепившись, размножаться. Выполнить оба эти требования авторам работы удалось, сделав конструкцию трехслойной.
Наружные слои были одинаковы между собой, они предназначались для заселения клетками и их размножения. Они состояли из двух полимеров: хитозана и поливинилового спирта. Хитозан – полимер, который обычно получают из хитина, основной составляющей панцирей ракообразных. Хитозан менее жесткий, он присутствует в клеточных стенках дрожжей и грибов. В последние годы он находит все более широкое применение в медицинских технологиях, из него делают кровоостанавливающий материал и препарат для борьбы с инфекциями.
Поливиниловый спирт придает конструкции прочность и гибкость. Итоговая конструкция изготавливалась из двух полимеров методом, который называется «электропрядение». Манипулируя электрическим зарядом, из полимеров удается создавать нужную структуру.
Конструкция изготавливалась из двух полимеров методом, который называется «электропрядение».
Такая структура, однако, получалась недостаточно жесткой. Для жесткости было решено добавить промежуточный слой. Этот слой состоял из полидиоксанона – полимера, часто используемого в хирургии и биопротезировании. Как раз из него делают шовный материал, который сам со временем рассасывается.
Сконструировав такую трехслойную трубочку, авторы проверили, действительно ли клетки будут заселять ее и размножаться. Для эксперимента были выбраны фибробласты – клетки соединительной ткани, участвующие, например в заживлении ран, помимо всего прочего, синтезируя межклеточное вещество, состоящее из жестких полимеров и придающее трехмерную форму многим биологическим объектом (ранее мы уже рассказывали, как из клеток и межклеточного вещества были созданы целые органы). Оказалось, что фибробласты охотно заселяют получившуюся структуру и активно размножаются.
Вероятно, в скором времени авторы работы протестируют свою конструкцию на животных.
Источник