STEROWNIK PNEUMATYCZNYCH KOMÓR WSPOMAGANIA SERCA POLPDU-402


Mirosław Czak
Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii


Jednostka napędowa POLPDU-402, przeznaczona do sterowania pneumatycznych pulsacyjnych komór wspomagania serca POLVAD jest pierwszym rezultatem części badawczej programu, wdrożonym do badań klinicznych w części wdrożeniowej programu. Konstrukcja prototypu stanowi istotny krok naprzód w rozwoju urządzeń tego typu. Jej poprzednik, dotychczas stosowany w praktyce klinicznej, sterownik POLPDU-401-1 w istotny sposób ograniczał mobilność pacjenta, ponieważ dla poprawnej pracy urządzenie to wymagało podłączenia do zasilania pneumatycznego z zewnętrznej instalacji pneumatycznej szpitala dwoma grubymi przewodami (drenami), dostarczającymi nadciśnienie i podciśnienie niezbędne dla poprawnej pracy maszyny. Co prawda, istniała możliwość pracy tego urządzenia z wykorzystaniem zainstalowanych na jego pokładzie kompresorów rezerwowych, jednakże praca w takich warunkach oznaczała ogromny hałas, dużą ilość wydzielanego ciepła, a także istotne ograniczenia czasowe – kompresory zastosowane w urządzeniu nie były przeznaczone do pracy ciągłej, po dłuższej pracy wymagały chłodzenia. Fakt ten pogarszała słaba emisja ciepła z urządzenia na zewnątrz. Wszystkie te ograniczenia oraz inne doświadczenia z eksploatacji klinicznej modelu 401, zostały wzięte po uwagę na etapie konstruowania jego następcy – POLPDU-402. Urządzenie to zostało zaprojektowane tak, aby uniezależnić się całkowicie od zewnętrznej, szpitalnej instalacji pneumatycznej. Posiada ono na swoim pokładzie dwa kompresory wytwarzające zasilanie pneumatyczne dla napędu komór wspomagania serca, z tym że do prawidłowej pracy urządzenia wystarcza jeden z nich. Dwa kompresory zapewniają dodatkową funkcjonalność nieobecną w poprzedniku – redundancję. W przypadku awarii jednego z kompresorów (lub jego elektroniki sterującej) załącza się automatycznie drugi zestaw. Dodatkowo (niezależnie od tego, że zastosowane kompresory są przeznaczone do pracy ciągłej), co kilka godzin kompresory przełączają się z podstawowego na rezerwowy (i odwrotnie) w celu ich wystudzenia, oraz zabezpieczenia dowolnego z nich przed zablokowaniem lub zatarciem. Procedura ta zapewnia jednocześnie autotest kompresorów i ich równomierne zużycie. POLPDU-402 jest urządzeniem mobilnym. Istotnie zmniejszyły się rozmiary oraz waga sterownika. Większe, w stosunku do poprzednika, koła jezdne ułatwiają pokonywanie progów czy drobnych nierówności. Obrotowa konsola operatora umożliwia kontrolę parametrów urządzenia niezależnie od pozycji osoby obsługującej. Zmodyfikowano również uchwyty przeznaczone do prowadzenia urządzenia. Są one w stosunku do POLPDU-401 bardziej ergonomiczne i lepiej dostosowane dla samodzielnego prowadzenie urządzenia przez pacjenta podczas spacerów. Większy ekran konsoli operatora zapewnia więcej informacji. Jednakże układ konsoli operatora został zaprojektowany tak, aby nie wprowadzać rewolucyjnych zmian. Lekarze, którzy obsługiwali POLPDU-401 nie mają znaczących trudności w opanowaniu obsługi nowego urządzenia.

Wiele z udoskonaleń konstrukcyjnych urządzenia nie jest widocznych na pierwszy rzut oka. Elektronika nowego urządzenia uległa znacznemu rozwinięciu w stosunku do poprzednika. Urządzenie mierzy i kontroluje ogromną ilość parametrów wewnętrznych – nadzorowanych dla oceny poprawności i niezawodności pracy urządzenia. Parametry te są kontrolowane w sposób ciągły, a przekroczenie bezpiecznych (definiowalnych) progów np. ciśnień zasilających komory, czy częstości rytmu pracy serca generuje ostrzeżenie dla obsługi, w postaci komunikatu na ekranie konsoli oraz sygnału dźwiękowego – są to tzw. alarmy. Niezależnie od możliwości obserwacji wybranych parametrów pracy urządzenia na ekranie konsoli istnieje możliwość przesłania wszystkich parametrów opisujących pracę urządzenia (np. przez publiczną sieć komórkową) do centrali, dla odległego obserwowania poprawności pracy urządzenia i jakości wspomagania serca pacjenta. Urządzenie posiada także wiele funkcji i możliwości diagnostycznych nieobecnych w poprzedniku. Przykładowo, serwisant wyposażony wkomputer z interfejsem szeregowym RS232 może uzyskać dostęp, niezależne od konsoli operatora urządzenia, do danych diagnostycznych elektroniki bloku kompresorów i przejąć sterowanie nad nimi dla dokonania testów urządzenia (także podczas wspomagania pacjenta). Zastosowana w POLPDU-402 elektronika oparta głównie o mikroprocesory oraz układy programowalne, pozwala na znaczną elastyczność konfiguracji. Rozwiązanie takie zostało opracowane by w przyszłości w urządzeniu zaimplementować dodatkowe funkcje: w postaci obserwacji parametrów biologicznych mierzonych w protezie serca, dodatkowych funkcji diagnostycznych dla serwisu urządzenia oraz wielu innych - jakich przesłanka wprowadzenia pojawi się w postaci technologii pomiarowych opracowanych w zadaniach badawczych programu lub jako konieczność wprowadzenia wynikająca z testów klinicznych prototypów urządzenia.

Aktualnie 2 egzemplarze prototypu klinicznego sterownika POLPDU-402 testowane są klinicznie w dwóch ośrodkach kardiochirurgicznych, realizujących zadania wdrożeniowe programu. W kolejnym etapie prac planowane jest opracowanie i wdrożenie do produkcji seryjnej wersji sterownika. Na urządzenie to czekają niecierpliwie kliniki, które od 10 lat eksploatują poprzednią wersję sterownika POPLDU-401 oraz nowe ośrodki, zainteresowane wprowadzeniem tej technologii leczenia.



Relacja pacjenta

Podczas mojego pobytu na sztucznym wspomaganiu serca, trwającym ponad rok, miałem styczność z dwoma sterownikami pneumatycznych komór. Pierwszym z nich był starszy model 401 - wspominanej jednostki 402, drugim – oczywiście sama 402, czyli odmłodzona wersja. Z mojego punktu widzenia nowa jednostka miała same zalety: po pierwsze była mniejsza i lżejsza, miała nowoczesny wygląd i co najważniejsze lepiej się prowadziła. Zagłębiając się bardziej w szczegóły, kolejnym i chyba jej najważniejszym plusem był to, że nie potrzebowała podłączania do sprężonego powietrza i próżni, czyli automatycznie mogła być używana wszędzie, gdzie istniał dostęp do sieciowego zasilania elektrycznego, a nie jak dotąd – tylko na salach wyposażonych w pneumatyczną sieć szpitalną. Dla mnie, jako pacjenta, ważny był także fakt, że podczas spacerów jednostka „zachowywała się” cicho, a nie jak jej poprzedniczka, w której warczał kompresor.

Wojtek

Wojtek, 23 letni pacjent był przez okres 403 dni skutecznie wspomagany do przeszczepu serca w Śląskim Centrum Chorób Serca. W sierpniu 2010 roku wrócił do domu z przeszczepionym sercem.