Министерство образования  и науки Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Д.В. БЕЛИК

СИСТЕМЫ И ПРИБОРЫ

ДЛЯ ХИРУРГИИ, РЕАНИМАЦИИ

И ЗАМЕЩЕНИЯ ФУНКЦИЙ

ОРГАНОВ

Утверждено Редакционно-издательским советом университета 

в качестве учебного пособия по дисциплинам

«Медицинские приборы, системы и комплексы» 

и «Теория биотехнических систем»

для студентов 4-го и 5-го курсов направлений 200300 

«Биомедицинская инженерия» и 201000 «Биотехнические системы 

и технологии»

НОВОСИБИРСК

2010

УДК 615.472(075.8)

Б 432

Рецензенты: 

В.Л. Полубинский, канд. техн. наук, доц.;

В.К. Макуха, д-р техн. наук, проф.

Белик Д.В.

Б 432
Системы и приборы для хирургии, реанимации и замещения 

функций органов : учеб. пособие / Д.В. Белик. – Новосибирск : 
Изд-во НГТУ, 2010. – 278 с.

ISBN 978-5-7782-1395-1

В учебном пособии сделаны обобщения по медицинским системам 

и приборам для хирургии и реанимации, а также замещения функций 
органов человека, что дает возможность студентам достаточно полно 
изучить их функционирование, возможности многопланового исполь-
зования.

Пособие предназначено для студентов технических вузов, обучаю-

щихся по направлению «Биотехнические системы и технологии», сту-
дентов медицинских вузов, обучающихся по специальности «Лечебное 
дело», инженерам и техникам, обслуживающим медицинскую технику 
в лечебных учреждениях, врачам и медицинским сестрам, использую-
щим медицинские системы и приборы в лечебной практике.

УДК 615.472(075.8)

ISBN 978-5-7782-1395-1
© Белик Д.В.,  2010
© Новосибирский государственный

технический университет, 2010

СОДЕРЖАНИЕ

Введение .........................................................................................................
5

1. Классификация медицинских систем и приборов.............................
9

1.1. Классификация по использованию медицинских систем 

и приборов согласно медицинским технологиям....................
9

1.2. Классификация медицинских систем и приборов с учетом 

физических принципов их функционирования........................
18

2. Медицинские системы и приборы для хирургического воздейст-

вия, наблюдения за пациентом, анестезии, стерилизационное обо-
рудование .............................................................................................
35

2.1. Криодеструкторы ......................................................................
35

2.2. Ультразвуковые хирургические аппараты...............................
44

2.3. Электрохирургические аппараты..............................................
50

2.4. Плазменные хирургические системы и аппараты...................
67

2.5. Лазерные хирургические системы и приборы.........................
70

2.6. Дополнительное оборудование, используемое для хирурги-

ческих воздействий.....................................................................
85

2.7. Механические хирургические инструменты ...........................
86

2.8. Приборы и оборудование обслуживания хирургических тех-

нологий........................................................................................
88

2.9. Приборы и системы наблюдения, применяемые в хирурги-

ческих технологиях ....................................................................
98

2.10.Шприцевые и инфузионные насосы.........................................
115

2.11.Аппаратура наблюдения и воздействия при лапароскопи-

ческих и эндоскопических хирургических вмешательствах
125

2.12.Анестезия в хирургии ................................................................
137

2.13.Стерилизационное оборудование.............................................
154

3. Медицинские системы и приборы для реанимации и интенсив-

ной терапии.........................................................................................
168

3.1. Реанимационные системы и приборы......................................
168

3.2. Медицинские системы и приборы для интенсивной терапии..
186

4. Медицинские системы и приборы замещения функций органов 

организма человека .............................................................................
201

4.1. Электрокардиостимуляторы .....................................................
202

4.2. Протезы клапанов сердца ..........................................................
214

4.3. Мембранные оксигенаторы.......................................................
220

4.4. Системы и аппараты искусственного кровообращения .........
225

4.5. Искусственное сердце................................................................
229

4.6. Медицинские системы и аппараты гемодиализа «искусст-

венная почка»...........................................................................
231

4.7. Медицинские системы и приборы замещения функции пе-

чени, вспомогательные при гемосорбции и плазмаферезе ..
242

4.8. Медицинские приборы для гипербарической оксигена-

ции (барокамеры и барокомплексы)......................................
246

4.9. Искусственная эндокринная поджелудочная железа..............
249

4.10.Медицинские системы охлаждения и нагревания тела ........
251

4.11.Медицинские системы – желудочные стимуляторы...............
253

4.12.Устройство заделки свища в кишечнике .................................
255

4.13.Искусственные сосуды ..............................................................
255

4.14.Медицинские системы с биологической обратной связью ....
257

4.15.Медицинские системы для ожоговых больных.......................
264

4.16.Управление искусственными органами ...................................
269

4.17.Биоматериалы для искусственных органов .............................
270

Заключение.....................................................................................................
274

Библиографический список ..........................................................................
276

ВВЕДЕНИЕ

Направления «Биомедицинская инженерия» и «Биотехнические 

системы и технологии» по окончании НГТУ дают будущим специа-
листам возможность работать в медицинской промышленности, т.е. 
в области научных исследований, разработки и производства меди-
цинской техники, в обслуживании медицинской техники в лечебных 
учреждениях, в фирмах, работающих на рынке медицинской техни-
ки по ее реализации.

Во многих государствах периодически отрабатываются основы 

взаимоотношений разработчиков, изготовителей, клиник и больниц в 
области медицинской техники, регулируемые законами о медицинской 
технике. В США подобный закон был принят  при президенте Буше-
старшем. Разработан такой закон и у нас в Государственной думе, хотя 
он не принимается уже в течение восьми лет!

Почему столько внимания уделяется медицинской технике? Пото-

му, что в здравоохранении она стала играть все бо´льшую роль. До 
80 % сегодняшние медицинские технологии (в диагностике, хирургии, 
реанимации) и вообще в лечении зависят от медицинской техники, ее 
уровня и во многом определяют здоровье населения.

В данном учебном пособии рассмотрены:
 классификация медицинских систем и приборов в зависимости 

от направленности по совокупности медицинских технологий, приме-
няемых в лечебных учреждениях;

 классификация медицинских систем и приборов в зависимости 

от используемых физических принципов;

 медицинские системы и приборы, применяемые в хирургии. 

(особый акцент сделан на принципах построения таких систем на при-
мере электрохирургического оборудования);

 медицинские системы и приборы, используемые в реанимации и 

интенсивной терапии, включая приборы для анестезиологии и меди-
цинские системы замещения структур органов и самих органов, систем 
организма человека в целом.

В учебном пособии описаны различные медицинские системы в 

полных комплектах, для сравнения с другими аналогичными система-
ми, с целью более широкого применения учебного пособия вузами ме-
дицинского профиля, и инженерами по обслуживанию медицинских 
систем в лечебных учреждениях. 

Из истории медицинской техники, применяемой в хирургии, 

реанимации и интенсивной терапии.

1. Хирургия
Древний Египет. 6 тыс. лет до н. э. проводились хирургические 

вмешательства, такие, как ампутация конечностей, кастрация, удале-
ние камней из мочевого пузыря, трансплантация черепа. Применялись 
инструменты: скальпели, иглы, пинцеты.

Древняя Индия. 1500 лет до н. э. применялись хирургические ин-

струменты: скальпели, пинцеты, зеркала, шприцы (около 120 наимено-
ваний). Уровень хирургических вмешательств – кесарево сечение, пла-
стика носа.

Древняя Греция. Гиппократ по праву считается отцом научной ме-

дицины и хирургии. В его трудах отражены основы хирургии. Опреде-
лено такое понятие, как операционное поле (чистота при хирургиче-
ских вмешательствах). Применял вытяжение кости.

Древний Рим. Цельс (I век), Гелен (II век). В XIII веке церковь за-

претила хирургию, где применялась медицинская техника. Кровопус-
кание перешло к цирюльникам.

Швейцария. В XVI веке Парацельс  умел делать перевязку сосудов 

для остановки кровотечений, Гарвей открыл систему кровоснабжения.

Франция. С 1719 года в Сорбонском университете стали готовить 

врачей-хирургов.

Россия. В 1654 году открыта костоправная школа, был учрежден 

Аптекарский приказ. В 1704 году в Петербурге построен первый в ми-
ре завод хирургических инструментов (ныне завод «Красногвардеец»), 
его директором стал хирург Н.И. Пирогов, который провел 10 000 опе-
раций под наркозом. В 1716 – 1922 годах указами Петра I учреждены 
Военный и Адмиралтейский госпитали.

В 1895 году Вильгельм Рентген  открыл одноименные лучи, что 

дало возможность диагностировать многие заболевания.

В 1924 году С.С. Брюхоненко и С.И. Чечулин разработали аппарат 

искусственного кровообращения, что открыло новую эру в здраво-
охранении и дало возможности временного замещения органов во вре-
мя хирургического вмешательства.

2. Реанимация и интенсивная терапия
В Египте и Индии 3000 – 5000 лет до н. э. проводилось искусст-

венное дыхание «рот в рот». Также применялось обезболивание с ис-
пользованием мандрагоры и опия для устранения болевого шока.

В Греции со II в. до н.э. применялась трахеостолия при асфиксии –

проводил такие операции Асклепиад.

В Швейцарии в 1523 году были определены наркотические веще-

ства, прежде всего эфир. Это было сделано Парацельсом.

Во Франции в 1631 году было осуществлено первое переливание 

крови в эксперименте. Его провел Ловер.

В 1791 – 1792 годах Джозефом Пристли были открыты O2, СО2 как 

составляющие воздуха и закись азота.

В некоторых странах в 1824 году была описана технология анесте-

зии.

В Англии в 1874 году был проведен прямой массаж сердца в экспе-

рименте. Провел Мориц Шифф.

В 1899 году была проведена электрическая дефибрилляция сердца. 

Авторы этой идеи Ж.Л. Право и Фредерик Бертелли.

В 1907 году Янски определил четыре группы крови человека и стал 

основателем современной классификации групп крови.

В США в 1944 году была разработана система гемодиализа – ис-

кусственная почка и применена в эксперименте. Авторы этой идеи  
Вильям Кольф и Нильс Берк.

Нужно отметить, что с древних времен проводились:
 кесарево сечение при родовспоможении;
 пластические хирургические операции;
 лечение травм и переломов с применением гипсовых повязок;
 обеспечение чистоты операционного поля при хирургических 

вмешательствах;

 операционные вмешательства на мозге человека;
 лечение хирургическим способом гнойных очагов (фурункулеза, 

гнойных образований – поверхностных и внутренних).

Как видно из этой краткой истории, с древних времен по наши дни 

человек был озабочен созданием медицинской техники и медицинских 

технологий, обеспечивающих качественную работу врачей как в диаг-
ностике, так и во время врачевания.

От простого к сложному, от забытого к новым применениям – так 

развивались и сама медицина и ее основные направления – хирургия, 
реанимация, интенсивная терапия, замещение органов человека (под 
этим понимается замещение как систем организма человека, так и са-
мих органов и частей органов и систем).

В данном учебном пособии сделана попытка обобщить сведения об 

известных на сегодня медицинских системах, приборах, инструментах 
– в направлении их применения в медицинских технологиях и в на-
правлении получения физических факторов, использованных при их 
создании, и имеющих как положительные, так и отрицательные по-
следствия после их применения.

Надеюсь, книга станет необходимой для студентов технических ву-

зов, обучающихся по направлениям «Биомедицинская инженерия» и 
«Биотехнические системы и технологии», студентов медицинских ву-
зов, обучающихся по специальности «Лечебное дело», инженерам и 
техникам, обслуживающим медицинскую технику в лечебных учреж-
дениях, а также врачам и медицинским сестрам, использующим меди-
цинские системы и приборы в лечебной практике.

1. КЛАССИФИКАЦИЯ 

МЕДИЦИНСКИХ СИСТЕМ И ПРИБОРОВ

Все медицинские системы и приборы можно классифицировать, 

исходя из двух принципов:

 по применению в одной или нескольких медицинских техноло-

гиях, т.е. привязке к медицинскими технологиям; 

 по физическим принципам функционирования, т.е. физическим 

факторам, их вариациям, используемым для диагностики и лечения.

1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ

МЕДИЦИНСКИХ СИСТЕМ И ПРИБОРОВ 

СОГЛАСНО МЕДИЦИНСКИМ ТЕХНОЛОГИЯМ

Применение приборов, инструментария медицинского назначения 

связано со структурой медицинских технологий, а также со структурой 
современного лечебного учреждения.

Для того чтобы оценить возможности медицинского изделия, необхо-

димо рассмотреть такое ключевое понятие, как медицинская технология.

Медицинская технология – это основа действий врача для излече-

ния больного в зависимости от заболевания и возможностей лечебного 
учреждения, в котором медицинская технология и используется.

В состав медицинской технологии входят в зависимости от заболе-

вания или травмы: последовательность действий врача, который юри-
дически отвечает за ее итог, и обслуживающего персонала; медицин-
ские системы, приборы, оборудование и инструменты, лекарственные 
средства, необходимые в приложении к данной медицинской техноло-
гии; резервные медицинские системы и приборы, нужные при небла-
гоприятных вариантах развития событий во время проведения хирур-

гического вмешательства, реанимационных процедур, интенсивной 
терапии и замещения органов организма человека.

Один и тот же медицинский прибор, медицинская система или ин-

струмент могут использоваться во множестве медицинских техноло-
гий. И, наоборот, некоторые медицинские системы и приборы могут 
применяться только для одной медицинской технологии. Но все они 
должны иметь характеристики, необходимые и достаточные для про-
ведения конкретной лечебной процедуры.

Нужно отметить, что большинство хирургических медицинских 

технологий чаще всего носят калечащий характер, это касается также 
медицинских технологий для реанимации, интенсивной терапии и за-
мещения органов организма человека. Только врач может и делает 
оценку плюсов и минусов применения той или иной медицинской тех-
нологии, а значит, и медицинской системы или прибора, применитель-
но к течению заболевания конкретного человека, с его определенными 
«характеристиками» – результатами анализов и его состояния.

Чаще всего медицинские системы, приборы и оборудование груп-

пируются в лечебных учреждениях определенного профиля в зависи-
мости от систем организма, на которых они применяются.

Например, операции на сердце чаще всего проводятся в лечебных 

учреждениях, имеющих набор медицинских технологий, в состав ко-
торых входят аппараты искусственного кровообращения, наркозные 
аппараты, кардиографы, аппараты УЗИ сердца, специальные операци-
онные столы, дефибрилляторы, приборы для коронографии и т.д. 

Каждый из этих приборов имеет показатели назначения – главные 

характеристики того или иного медицинского изделия. 

В конкретной медицинской технологии (для примера приведу ко-

ронографию) необходимы: аппарат анестезии, зонд, способный прони-
кать через клапан в сердце, красящее вещество, которое подается в 
кровь (оно рентгеноконтрастно) и биплановый рентгеновский аппарат, 
дающий возможность провести сканирование сердца с рентгенокон-
трастным веществом, вместе со специальной ЭВМ, обеспечивающей 
оценку коронарных сосудов (они питают само сердце). Кроме того, 
лечебные учреждения должны иметь медицинское оборудование, 
обеспечивающее стерильность проводимых процедур.

Есть медицинские технологии попроще, например, получение общего 

анализа крови (в поликлинике или больнице). Здесь используется набор 
оборудования по забору крови и приборы-анализаторы параметров крови. 
Используются также приборы, обеспечивающие стерильность проводи-
мых процедур как для пациента, так и для врача или медицинской сестры.

Также в медицинских технологиях применяются наркотические га-

зы и вообще анестетики, лекарственные средства, аппаратура стерили-
зации и асептики и т.д.

Для понимания понятия медицинская технология применительно к 

лечебным учреждениям нужно оценить алгоритм продвижения паци-
ента по этому учреждению с учетом его структуры, куда входят отде-
ления, лаборатории, палаты, с учетом заболевания пациента и его со-
стояния на момент приема.

Какова структура алгоритма использования медицинских систем, 

приборов и оборудования в лечебных учреждениях, с учетом их назна-
чения и характеристик?

1. В плановом порядке она выглядит так, как показано на рис. 1 

(когда пациент ждет своей очереди).

Диагностика
в лечебном 
учреждении 

(поликлиника)

Хирургическое 

воздействие

Реанимация 

и интенсивная 

терапия

Экспресс-

лаборатория

Физио-
терапия

Реаби-
литация

Радиологическое 

изотопное оборудо-
вание, ускорители

Диагностические

системы

(рентген и др.)

Лекарственные 

препараты

Медицинские 

системы замещения 

органов

1

7
6

5
4
3
2

9

8

Пациент

Рис. 1. Алгоритм планового приема пациента и его лечения

2. При травме или чрезвычайных ситуациях алгоритм иной (рис. 2).

Лекарственные 

препараты

Хирургическое 

воздействие

Реанимация

Диагностика

Физио-
терапия

Реаби-
литация

Органо-

замещающая 
аппаратура

Экспресс-

лаборатория

Пациент

Рис. 2. Алгоритм приема пациента при травме или чрезвычайной ситуации 

и его лечения

3. При повторном хирургическом вмешательстве порядок исполь-

зования медицинских систем показан на рис. 3.

Хирургическое 

воздействие

Реанимация
Диагностика
Физио-
терапия

Реаби-
литация

Лекарственные 
препараты

Пациент

Рис. 3. Алгоритм приема пациента 

при повторном хирургическом вмешательстве

Прямоугольник 
1
в схеме, изображенной на рис. 1, – это диаг-

ностика.

Набор медицинских систем, приборов, обеспечивающих медицин-

ские технологии, включает в себя медицинские системы и приборы 
определенной точности измерения характеристик состояния организма 
человека. От точности их работы зависит правильность  постановки 
диагноза и дальнейшего лечения.

К диагностическим медицинским системам и приборам относятся:
 рентгеновское оборудование – для обнаружения различных па-

тологий в тканях и вообще в организме человека (рентгенография);

 ультразвуковое (УЗИ) оборудование;
 томографы – ядерномагнитнорезонансный (ЯМР), рентгенов-

ский, импедансный;

 лабораторное оборудование (анализ крови, мочи и т.д.);
 эндоскопическое оборудование;
 тепловизионное оборудование;
 электрокардиографическое оборудование;
 электроэнцефалографическое оборудование;
 приборы для измерения давления и температуры;
 реографическое оборудование;
 приборы для определения газового состава вдыхаемого и выды-

хаемого воздуха;

 офтальмологическое оборудование;
 другое оборудование.
После диагностики, с учетом того, что чаще всего больной обраща-

ется в лечебное учреждение уже с запущенной болезнью, пациент мо-
жет быть направлен на плановую хирургическую операцию.