Appunti con integrazione slide per l'esame di Applicazioni ingegneristiche in ambito biomedico

PRESSIONI IDRAULICHE DURANTE IL CIRCUITO

LATO SANGUE

inizialmente la pressione è data dalla pressione del sistema sanguigno del paziente, il

passaggio di sangue dal paziente alla macchina porta ad una riduzione della pressione

dovuta alla resistenza e quando il sangue arriva alla pompa la pressione è leggermente piu

bassa. dopodichè con la pompa la pressione aumenta in modo significativo, e la pressione

rimane alta per far passare il sangue nel dializzatore ( che porta ad un aumento di portata

ultrafiltrata aumenta l’ultrafiltrazione e aumenta la portata di acqua plasmarica filtrata) lungo

le fibre del dializzatore la pressione diminuisce gradualmente in modo lineare (idem in fibre

cave)

LATO DIALISI

Inanzitutto la pompa del fluido si posiziona a valle del dializzatore per aumentare a

differenza di pressione trasmembrana. Dentro al dializzatore la pressione diminuisce e dopo

che è avvenuto lo scambio la pompa del liquido di dialisi abbassa la pressione e aspira il

liquido sporco del dializzatore.

Aumentare la differenza di pressione trasmembrana è utile durante la dialisi perché aiuta a

pulire meglio il sangue. La pressione trasmembrana è come una "spinta" che aiuta a far

passare l'acqua e le piccole impurità dal tuo sangue attraverso questi buchi nel filtro e nel

liquido di dialisi, che poi viene eliminato.

Se aumentiamo un po' questa "spinta", un po' più di acqua e impurità riescono a passare

attraverso il filtro, aiutando a pulire il tuo sangue in modo più efficace durante il trattamento

di dialisi. È come quando lavi i piatti: se l'acqua ha più pressione, riesce a togliere meglio lo

sporco!

CIRCUITO DEL LIQUIDO DI DIALISI

Le funzioni principali del circuito sono quelle di far passare il liquido di dialisi nel filtro ad una

giusta temperatura costante (35-37) e alla giusta velocita che è 500 ml/min. inoltre serve

anche per Controllare quanta acqua viene tolta dal corpo del paziente. Questo è

importante per non togliere troppa o troppo poca acqua durante la dialisi.

LIQUIDO DI DIALISI COME VIENE PREPARATO:

Il liquido di dialisi viene fatto mescolando una soluzione concentrata di sali (elettroliti) con

acqua pura che è stata riscaldata e privata dell'aria. Pensa a questo come sciogliere una

bustina di sali minerali in acqua calda.

●​ Solitamente, si usano due soluzioni concentrate separate.

●​ Una soluzione contiene bicarbonato e sali di sodio.

●​ L'altra soluzione contiene tutti gli altri sali necessari e una piccola quantità di

sostanze acide. Queste sostanze acide servono a bilanciare il bicarbonato nel

liquido finale. È come aggiungere un po' di succo di limone in una bevanda per

renderla meno dolce.

Composizione del liquido di dialisi:

Composizione del liquido di dialisi = Deviazioni al di

fuori di un certo limite di sicurezza della

composizione chimica del dialisato possono causare

incidenti potenzialmente fatali. Sistemi di protezione

prevengono l’arrivo al dializzatore di fluidi pericolosi

per la sicurezza del paziente a causa di una

composizione errata.

La funzione del sistema di protezione è dato da:

-​ allarme sonoro e visivo

-​ arresto del flusso di dializzatore

Il sistema di protezione è basato sulla conducibilità della soluzione.

Utilizzare il liquido di dialisi contenere bicarbonato di sodio (NaHCO₃) è la tecnica depurativa

più usata e permette di tenere il pH del sangue sotto controllo.

Funzionamento emodialisi

Le sostanze non presenti nel liquido di dialisi vengono parzialemtne eliminate per diffusione

in funzione del gradiente di concentrazione. Le sostanze che devono essere eliminate solo

in minima parte vengono messe nel liquido dializzante.

FILTRO PER EMODIALISI CHIAMATO ANCHE DIALIZZATORE

un dializzatore come una specie di contenitore speciale con tantissimi tubicini sottili, Questi

tubicini sono fatti di un materiale speciale che ha dei pori piccolissimi, come un colino

finissimo.

Filtro dializzatore ha due “tappini” alle estremità, se le togliamo vediamo la superficie che

incontra il sangue quando entra. Il dializzatore viene immerso in soluzione di

poliuretano per far polimerizzare la fibra all’interno (lunga migliaia di metri). L’estremità

del filtro viene tagliata e così facendo viene tagliata anche la fibra in tante fibre più corte. Il

sangue entra all’interno delle fibre e si muove di moto laminare. All’interno del dializzatore

avvengono gli scambi tra liquido di dialisi e sangue. Il sangue è perfuso da sinistra verso

destra mentre il liquido di dialisi è perfuso nel senso perpendicolare alla perfusione del

sangue (dai tubetti che in foto vediamo in basso al dializzatore). Il liquido è perfuso

all’esterno dei capillari e il sangue all’interno.

-​ Tecnologia a fibre cave: Dentro il dializzatore ci sono tantissimi tubicini sottilissimi,

come tante piccole cannucce. Questi tubicini si chiamano "fibre cave". Avere tanti

tubicini significa che c'è molta superficie dove il sangue può essere pulito. riducendo

il diametro e lo spessore dei tubicini permette di avere piu tubicini e questo causa

una maggiore filtrazione dell’acqua e favorisce il passaggio delle sostanze.

-​ Dializzatori usa e getta: Questi filtri sono fatti per essere usati da una sola persona

e poi buttati via. Questo aiuta a evitare che i germi passino da una persona all'altra.

Rendere i capillari (i tubicini sottili) più piccoli dentro il filtro per la dialisi è utile per due motivi

principali:

1.​ Più superficie per pulire: Immagina di avere tanti spaghi sottili invece di pochi

spaghi grossi nello stesso spazio. Avrai molta più superficie totale! Allo stesso modo,

tanti capillari piccoli offrono una superficie maggiore per far passare le impurità dal

sangue al liquido di pulizia. È come avere tanti piccoli colini che lavorano insieme,

pulendo meglio il sangue.​

2.​ Miglior flusso del liquido di pulizia: Quando i capillari sono più piccoli e più fitti, il

liquido di pulizia (dialisato) scorre in modo più uniforme intorno a tutti i capillari.

Questo assicura che ogni parte del sangue venga a contatto con il liquido pulente,

rendendo la pulizia più efficace. È come assicurarsi che l'acqua passi bene in tutti i

piccoli canali di un filtro per pulire meglio.​

Cos'è lo "speciale potting"?

Lo "speciale potting" è un modo particolare in cui vengono tenuti insieme e sigillati i due capi

di tutti quei piccoli capillari dentro il filtro.

Gli scambi che deve fare la membrana devono permettere al sangue di scorrere per 4 ore

senza dare luogo a:

-​ Trombosi

-​ Rotture

-​ Emolisi fare in modo che il gradiente di velocità non sia troppo elevato

perché potrebbe rompere i GR

-​ Leucopenia non far aderire i globuli bianchi Attivazione del complemento —> non

andare incontro a infezioni .

Il materiale biocompatibile che meglio tiene sotto controllo queste complicanze è il

polisulfone abbinato all’utilizzo di eparina (anticoagulante).

Scambi all’interno del dializzatore- passaggio attraverso la membrana:

-​ Eliminare i liquidi accumulati dal paziente durante i giorni di non trattamento

(controllo del volume di liquidi);

-​ Deve far passare, ed eliminare dal circolo, sostanze di scarto: es. urea e creatinina;

-​ Gli elettroliti anche se di piccolo taglio non dovrebbero essere eliminati dal

circolo sanguigno quindi si mettono in egual concentrazione nel liquido di dialisi per

bilanciare le concentrazioni ai due lati della membrana e impedire il passaggio;

-​ Non passano dalla membrana macromolecole di grandi dimensioni quali proteine

(es. albumina che ha diametro di 3.5) e anticorpi;

-​ Le membrane utilizzate nei dializzatori sono prodotte per estrusione e i loro pori

devono avere una misura tale da far passare solo determinate sostanze

Il materiale risulta biocompaibile.

TRASPORTO EQUICORRENTE CONTROCORRENTE

Nel caso della dialisi, il "stradario" sono i piccoli tubicini del filtro e le "impurità" sono le

sostanze che devono essere tolte dal sangue.

●​ La disposizione controcorrente fa sì che il sangue e il liquido di pulizia scorrano in

direzioni opposte nel filtro. Questo permette di pulire il sangue in modo più efficace,

togliendo più sostanze indesiderate.​

●​ La disposizione equicorrente fa scorrere il sangue e il liquido di pulizia nella stessa

direzione. In questo caso, la pulizia è meno efficiente e si tolgono meno sostanze

indesiderate.

Sistemi di controllo: ultrafiltrazione

È necessario garantire una pressione maggiore dal lato sangue e minore dal lato dialisato. Il

circuito che permette questo è un circuito che pone a valle del dializzatore la pompa del

liquido di dialisi e a monte quella del sangue.

suddiviso in vecchi sistemi e sistemi correnti:

-​ Sistema A Vecchio: Sistema basato su sensori di flusso

Questo sistema usa degli strumenti chiamati "sensori di flusso" per misurare quanto liquido

(il dialisato) entra ed esce dal "dializzatore". Il dializzatore è come un filtro speciale che

pulisce il sangue. C'è anche un "controller" che guarda le misurazioni dei sensori di flusso e

dice alla "pompa del dialisato" quanta soluzione pompare. Un "pressostato" aiuta a

controllare la pressione del liquido. Una "valvola di bypass" serve per far passare il liquido

direttamente senza andare nel dializzatore quando non è necessario.

-​ Corrente: Sistema B: Sistema a camera di bilanciamento

Questo sistema ha una "camera di bilanciamento" con due lati. Un lato misura la quantità di

dialisato fresco (pulito) che entra, e l'altro lato misura la quantità di dialisato di scarto

(sporco) che esce dopo aver pulito il sangue. Anche qui c'è un "controller" che gestisce il

funzionamento. Una "pompa del dialisato" spinge il liquido attraverso il sistema.

Una "pompa di ultrafiltrazione" aiuta a rimuovere l'acqua in eccesso dal sangue. Come nel

Sistema A, c'è una "valvola di bypass".

La differenza principale tra i due sistemi è come misurano e controllano il flusso del dialisato.

Il Sistema A usa dei sensori di flusso, mentre il Sistema B usa una camera di bilanciamento.

Sistemi di allarme (sonori e visivi).

I macchinari devono poter funzionare in autonomia, senza bisogno che un infermiere

sorvegli il paziente per tutta la durata del trattamento. Per questo motivo devono avere dei

sistemi di allarme che segnalino eventuali complicazioni e che fermino in tempo le macchine

L’elettronica permette di