جهاز الكلية الصناعية Kidney Dialysis Machine

محمد الشربينى

فيزيولوجيا الكلية:
الكلية في الجسم عضو شبيه بثمرة الفاصولياء لونة بني مائل للحمرة، يبلغ طولها حوالي 12سم تكون الكلية اليسري عادة أطول من الكلية اليمنى، تقع الكليتان على الجدار الخلفي للتجويف البطني على جانبي العمود الفقري تحت الحجاب الحاجز، و يقوم الضلعان الأخيران في القفص الصدري بحماية الوجه الخلفي لكل كلية .
وتزن كل كلية حوالي 150جراماً ويبلغ طولها 10سم وعرضها 5سم وسمكها 2.5سم، ويدخل إلى الكلية ويخرج منها أوعية دموية كثيرة، وتستقبل كل كلية الدم من الشريان الكلوي الذي يفرع من الأورطي وبعد دخوله إلى الكلية يتفرع إلى فروع عديدة ثم إلى الشعيرات دموية، ثم تتجمع الشعيرات لتكوّن الوريد الكلوي الذي يحمل الدم إلى خارج الكلية حيث يلتقي ليصب في الوريد الأجوف السفلي الذي يصب بدوره في القلب. إن الدم يتدفق في الشريان الكلوي بمعدل لتر واحد في الدقيقة حتى يتم تنقية جميع الدم الموجود في الجسم .



لمحة عن غسيل الكلى:
اكتشفت الأسس العلمية لتنقية الشوائب عبر حجاب شبه حاجز (الديلزة) عام 1854، غير أن الاستخدام الفني للتنقية الدموية لعلاج القصور الكلوي الحاد لم يتم إلا في عام 1948 حيث بدأ متزامناً في هولندا والولايات المتحدة الأمريكية.
أما تطبيق التنقية الدموية الدورية كعلاج معاوض للقصور الكلوي المزمن فكان عام 1960 بعد تطوير استخدام المأخذ الوعائي، وأدى تطوير هذا المأخذ واستخدام الناسور الشرياني الوريدي عام 1972 إلى الزيادة المضطردة والسريعة للعلاج بالتنقية الدموية، وقد ساهم استخدام هرمون مكون الحمر والكالسيترول والأدوية الفعالة الخافضة لارتفاع ضغط الدم في تحسين نتائج هذا الشكل من العلاج المعاوض للقصور الكلوي النهائي.


خصائص أجهزة الكلى الصناعية المثالية:
1- يجب أن تكون ذات كفاءة عالية في التخلص من الفضلات النتروجينية والمواد السامة الأخرى الناتجة من عمليات التمثيل الغذائي، وكذلك أي تركيزات أعلى من الحد المطلوب من المكونات الأيونية للبلازما.
2- يجب أن تكون ذات كفاءة عالية في التخلص من كمية الماء الزائد عن حاجة الجسم سواء عن طريق استخدام محلول الديلزة ذي تركيز أسموزي عالي، أو عن طريق فرق الضغط الاستاتيكي عبر أغشية الديلزة.
3- يجب أن تكون مبادلات الديلزة ذات حجم داخلي صغير لاستيعاب الدم حتى يتسنى استخدام جزء محدود من دم المريض أثناء بدء تشغيل الجهاز.
4- يجب أن تكون المقاومة الهدروليكية لسريان الدم ذات قيمة منخفضة بما يمكن أن يسمح باستخدام فرق الضغط الطبيعي بين الطرف الشرياني والطرف الوريدي لدفع الدم خلال مبادل الديلزة.
5- يجب أن يكون الجزء الخاص بمبادل الديلزة سابق التجميع والتعبئة والتعقيم وسعره اقتصادياً بالدرجة التي تمكن من استعماله مرة واحدة.
6- يجب أن تكون المواد المستخدمة في التصنيع من النوع الطبي المتميز بعدم سميته وعدم وجود أي تفاعلات مع الدم أو تأثير يؤدي إلى موت الكرات الحمراء.
7- يجب أن تتميز الأجهزة بالأمان وتكرارية كفاءة التشغيل وإمكانية الاعتماد على مستوى الأداء وسهولة التشغيل.
8- يجب أن تتميز الأجهزة بكونها اقتصادية في التشغيل والصيانة.

طريقة عمل الكليتين:
يحمل الإنسان كليتين Kidneys بحيث تقع كل واحدة على الجنب خلف البطن تحت الحجاب الذي يفصل ما بين الصدر والبطن، لونهما أحمر بني، وشكلهما يشبه حبةالفاصوليا. يبلغ طول كل كلية حوالي 10 سم وعرضها 5 سم ويقارب سمكها 1.5 سم. الوظيفةالأساسية للكلية هي تصفية الدم وطرح المواد الكيمياوية الزائدة والسموم وبعض الأملاح المعدنية والماء وهذا بفضل تركيبتها المعقدة التي تحتوي على مئات الآلاف من الوحدات التشريحية و الوظيفية التي تسمى بالنفرون Nephron التي تضمن هذه الوظيفةالحيوية، أي تصفية وتكوين البول الذي تفرزه عبر قنوات إلى الحويضة ثم عبرالحالبين Ureters إلى المثانة Bladder ثم عبرالإحليل Urethra إلى خارج الجسم.
يتكون النفرون من تركيب قمعي الشكل يسمى محفظة بومان Bowman's Capsule التي يتم فيها امتصاص المواد النافعة من الدم كالغلوكوز و الأحماض الأمينية والفيتامينات و الهرمونات. تتمركز بداخل المحفظة شبكة كثيفة من الأوعية الدموية الشعرية تسمى بالكبيبة Glomeruluar ومن ثم يستمر بالانحناء عدة انحناءات باتجاه الأسفل حتى يصب في النبيب الجامع Collecting Tubule الذي يقوم بجمع البول المترشح من الدم ليصب في حوض الكلية ومن ثم إلى الحالبين و المثانة فيما بعد .
يدخل الدم الكلية عن طريق الشريان الكلوي Renal Artery حيث تتم تصفيته من الفضلات النيتروجينية و الأملاح الزائدة و الماء ليخرج بعدها نقياً منها بواسطة الوريد الكلوي Renal Vein الذي يلتقي بالوريد الأجوف الأسفل الذي يحمل الدم إلى القلب ضمن الدورة الدموية.


الاضطرابات التي تؤثر على وظيفة الكلية:
عندما تضطرب هذه الوظيفة يمر الدم على الكلية دون أن يصفى، فيحمل معه هذه المواد الفاسدة إلى الأنسجة التي تتأثر شيئا فشيئا حتى تصبح مريضة. يمكن تقييم وظيفة الكلية إن كانت سليمة أم لا بفضل التحاليل الدموية والبولية والأشعة وغيرها.
إن أكثر الأسباب التي تضر بوظيفة الكلية هي الأمراض المعدية، التسممات، وجود الحصى، الأورام، التهاب الكلية ووحداتها، إتلاف الأوعية الدموية على مستوى الكلية .
يمكن أن تصاب الكلية أو الكليتين في آن واحد بعدد من الأمراض منها الالتهاب الحاد أحيانا أو المزمن أحيانا والذي يحتاج إلى التشخيص الباكر والمعالجة السريعة حتى لا يتطور إلى تدمير شامل لكل الوحدات وظهور العجز الكلوي.

جهاز غسيل الكلى:
يلجأ مرضى القصر الكلوي لطريقة الغسيل الكلوي Kidney Dialysis أو ما يصطلح عليه بالديلزة الدموية Haemodialysis باستخدام منظومة متخصصة يشابه عملها عمل الكلية الطبيعية .
تقوم هذه المنظومة بتصفية الدم الداخل للجهاز عن طريق الشريان Artery و من ثم يعود إلى الجسم، بعد تنقيته عن طريق الوريد Vein.

تتألف منظومة الديلزة الدموية Haemodialysis System من عدة وحدات متخصصة. أهم هذه الوحدات هي المنقيDialyzer حيث تتم من خلاله عملية الديلزة وفق مبدأ علمي معروف هو مبدأ ظاهرة الإنتشار Diffusion و هو عملية انتقال الجزيئات من المحلول الأكثر تركيزا إلى المحلول الأقل تركيزا، فتتم عملية انتقال الفضلات والمواد الضارة الأخرى من دم المريض إلى محلول الديلزة Dialysate عبر هذا المنقي الذى هو عبارة عن غشاء اختياري النفاذية Semi-permeable Membrane يسمح بمرور المواد النافعة كالأملاح والكلوكوز والأيونات والماء، بينما يمنع مرور المواد النيتروجينية الضارة و كريات الدم و البروتينات. من هنا جاءت صفة اختياري أو اصطفائي النفاذية لهذا الغشاء .


أنواع المنقيات:
1- المنقي الملف coil:
وهو يسمى ملف كولف الثنائي، ويتكون من أنبوبتين من السيلوفان محيط كل منها 9سم وطولها 10.8 م يتم وضعها مفلطحة على شبكة من النايلون وتطبق في شكل ملف، ويوضع هذا الملف في عبوة من البلاستيك الجامد مفتوحة من الناحيتين، وعادة ما يوضع هذا الملف في خزان من محلول الديلزة حيث يضخ المحلول صعوداً من خلال الملف، بينما يسير الدم في داخل أنابيب السلوفان فيحدث سريان متعامد ويتم انتقال المطلوب التخلص من ناحية الدم الى ناحية محلول الديلزة.

2- المنقي المسطح arallel Plate Dialyzer
يتكون هذا المبادل من ألواح من مادة الإيبوكس يتم تخليق قنوات طولية دقيقة يوضع بها بين كل اثنين منها طبقة من أغشية السيلوفان أو الكبروفان، ويتم تركيب موزعات في كل ناحية لدخول وخروج كل من الدم ومحلول الديلزة بحيث يتقابلا عبر الغشاء من السيلوفان أو الكيبروفان.
هذا النوع كان واسع الاستعمال قبل تصنيع الأنواع التي تستخدم مرة واحدة، وهو منخفض في تكاليف التشغيل في الدول النامية حيث تكلفة العمالة موحدة، ولكنه يستدعي مستوى عالياً من الدقة أثناء التركيب.


3- المنقي الشعري : Hollow fiber Dialyzer
وهو النوع الأكثر إستخداماً في عمليات الغسيل الدموي، و يتكون من أكثر من 3000 أنبوبة دقيقة ذات قطر صغير جدا جدا جدا يكاد يكون 0.001m و هو شبه نفوذ. يوجد فى هذا المنقي 4 فتحات: مدخلان ومخرجان حيث يوجد اثنان لدخول و خروج الدم و اثنان لدخول وخروج محلول الديلزة بحيث يكون اتجاه حركة الدم بعكس اتجاه حركة المحلول فى المنقي لكى يتم التبادل بسهولة، وبموجب اختلاف تراكيز المواد عبر طرفي غشاء المنقي .




طريقة التخلص من الفضلات في الدم:
على سبيل المثال، إذا أردنا التخلص من أملاح اليوريا الموجودة فى الدم فإننا نجعل تركيز هذه الأملاح فى محلول الديلزة يساوي صفراً؛ لذلك عند مرور الدم داخل المنقي عبر الغشاء شبة النفوذ، فى نفس الوقت الذي يمر فيه المحلول بعكس الاتجاه، فيتم انتقال الأملاح من الدم إلى المحلول. أما بالنسبة لانتقال الماء عبر الغشاء شبه النفوذ فيتم وفق مبدأ اختلاف الضغط الأسموزي Pressure Gradient عبر طرفي المنقي، أي بين الدم و محلول الديلزة، مما سيؤثر بشكل فعال على عملية الترشيح Ultrafiltration، وهكذا تتم تصفية دم المريض وإعادته مرة ثانية للجسم.
إن عملية الديلزة الدموية تتم عن طريق إدخال قثطرة في الشريان تنقل الدم إلى المنقي الذي يكون موصلاً بجهاز يعمل لضخ الدم من الجسم ليقوم بتنقيته وضخه إلى الجسم مرة أخرى عن طريق الوريد، وهي عملية تستغرق في الجلسة الواحدة ما بين 3-5 ساعات، وتعتمد في ذلك على وزن الإنسان ونسبة الفشل الكلوي ونسبة السموم المطلوب تخليصها، حيث قد يحتاج المريض إلى زيارة وحدة الغسيل الدموي 2-3 مرات أسبوعياً لهذا الغرض.

المضخات:
إن منظومة الغسيل الدموي تتألف أيضاً من مضخات متخصصة Pump تختلف في تصميمها باختلاف الوظيفة التي تقوم بها، فمثلاً، تعمل مضخات الدم Blood Pumps على سحب الدم من المريض ثم تضخه إلى المنظومة ليمر عبر المنقي ليتم تنقية الدم من المواد الضارة، ثم يعود الدم بعد تنقيته إلى المريض، و يتم سحب الدم من المريض عن طريق وصلةالشريان ويعود عن طريق وصلة الوريد. يتم تزويد كل مضخة من هذه المضخات بعدد من وسائل التحكم و الأمان كالصمامات Valves وعدادات لقياس ضغط الدم الخارج والداخل لجسم المريض حيث يجب أن تجري العملية تحت ضغط دم محدد لتنظيم عملية جريان الدم خلال المنظومة من دون تعريض حياة المريض لأي خطر. وفي حالة حصول أي خلل في عمل هذه الوحدات يتم إرسال إشارة إنذار Alarm لاتخاذ إجراء مناسب لحماية المريض.

مضخة الإمداد Proportioning Pump
والتي توجد أسفل الخزان الرئيسي، و تقوم بوظيفتين: الأولى هي تقليب مكونات محلول الديلزة وخلطها وفق نسبة محددة (35 : 1 / ماء : باقي المكونات) أما الوظيفة الثانية فهي إمداد الإناء الذي تتم فيه عملية الديلزة بالمحلول.
كما يوجد فى الوصلة ما بين هذه المضخة والخزان جهاز لقياس سرعة جريان المحلول Flowmeter .
إضافة لتلك المضخة هنالك مضخة لتصريف المحلول الملوث ( بعد التنقية) و توجد أسفل الخزان الرئيسي .
وهنالك العديد من الوحدات المسؤولة عن فحص درجة حرارة محلول الديلزة وتركيزه وذلك قبل إجراء عملية الديلزة، حيث يتم استخدام الثرميستور Thermistor لقياس درجة حرارة المحلول والتي يجب أن تكون محددة ( 37 - 42°) وفق درجة حرارة الجسم. في حالة انخفاض درجة حرارة المحلول عن المعدل الطبيعي يتم سحبه وتمريره على سخان Heater ليرفع حرارته إلى الدرجة المطلوبة.
أما بالنسبة لتركيز المحلول فيتم قياسه بواسطة خلية إلكتروكيميائية لتحديد نسبة مكونات المحلول وتحليل الإلكترونات الزائدة لتتحول إلى إشارة كهربائية يمكن قياسها.

بعض المشاكل التي قد تحدث أثناء عملية الغسيل:
من المشاكل المهمة التي قد تحصل خلال عملية الديلزة هي مشكلة تسرب الدم Blood Leak والتي من الممكن التنبه لها وكشفها عن طريق الاستفادة من تقنية إلكتروضوئية Photoelectric Technique باستخدام مصدر ضوئي صغير أو LED مع عدسة مجمعة تستقبل الأشعة الضوئية الصادرة من المصدر باتجاه المحلول الشفاف الذي يجب أن يسمح بمرور الضوء من خلاله في حالة عدم وجود أي تسريب للدم. أما عندما يحدث تسريب للدم فى المحلول فإنه يتغير لونه الشفاف، وبالتالي يحجب الضوء عن العدسة فترسل إشارة لدارة الإنذار.
كما أن هنالك مشكلة خطيرة أخرى هي مشكلة وجود فقاعات الهواء Air Bubbles داخل الأنابيب الناقلة للدم ( المنقي ) الداخل إلى جسم المريض، حيث يتم الاستفادة هذه المرة من تقنية الأمواج فوق الصوتية Ultrasonic Technique لكشف هذه الفقاعات قبل مرورها إلى داخل جسم المريض مما سيشكل خطراً على حياته.

السيد البلقاسى

موضوع شامل وجميل
كثيرا ما تأتى بالابداع يباش مهندس محمد
الى الامام

__________________