心室辅助装置引发血管性血友病因子损伤的检测方法研究

目的由于血液成分血管性血友病因子(von Willebrand factor,vWF)的机械损伤现象发现和研究较晚,至今仍然定义模糊且缺乏相关的评价标准,非常不利于心室辅助装置(ventricular assist device,VAD)的创新设计与发展。本文通过研究分析,提出检测vWF受高剪切应力损伤的实验方法。方法人血作为基础血样,离心式血泵BPX-80剪切前后的猪血作为测试血样,通过免疫印迹法,将电泳分离的vWF转移到膜上,然后用特异性抗体检测膜上vWF多聚体的分子量分布情况,根据vWF分子量的灰度值比值,定量分析vWF多聚体的机械损伤,整个实验过程包括制胶、电泳、转印、免疫反应和显色5部分。结果得到条带清晰完整且容易区分的vWF分子量分布图。其中健康人血vWF高分子量、中分子量、低分子量区域的灰度值比值与文献中健康人血vWF的实际比值相一致。BPX-80血泵剪切猪血中高分子量vWF与未经剪切的猪血高分子量vWF灰度值的比值随时间呈下降趋势,表明BPX-80血泵剪切对猪血中vWF的降解情况。结论成功设计并建立了vWF多聚体分析实验方法,为此后制定vWF机械损伤的标准化体外评价方案提供重要参考。     

混流式血泵的数值模拟及性能分析

轴流式血泵转速过高、离心式血泵容易产生流动死区是造成血液损伤的重要原因,而混流式血泵能有效缓解轴流式血泵的转速过高以及离心式血泵的流动死区问题。基于此,本研究旨在探究闭式叶轮混流式血泵的性能效果。通过数值模拟的方法对闭式叶轮混流式血泵进行数值模拟,分析该类型血泵的流场特性及压力分布情况,探讨其水力性能以及可能对红细胞造成的损伤程度,并与半开式叶轮结构混流式血泵的数值模拟结果进行性能对比。结果表明:本研究中的闭式叶轮混流式血泵具有良好的性能,能够安全高效运行。该泵在5 L/min下能够达到100 mm Hg的扬程,血泵内流动均匀,没有明显的涡流、回流以及流动停滞现象,压力分布均匀合理,可有效地避免血栓;溶血指数平均值(HI)为4.99×10^-4,具有良好的血液相容性;与半开式叶轮混流式血泵相比,闭式叶轮混流式血泵扬程和效率更高、溶血指数平均值更小,且具有更好的水力性能及避免血液损伤的能力。通过本文研究结果,或能为闭式叶轮混流式血泵的性能评价提供依据。     

磁悬浮离心式心室辅助装置的体外溶血测试**

背景：心室辅助装置已广泛应用于心力衰竭患者的治疗。虽然有不同的血泵在国外应用于临床,却很少在国内应用,主要原因是其价格太高。因此在国内研制相对价格较低的能应用于临床的自主血泵迫在眉睫。 目的：测试置入式磁悬浮离心心室辅助装置主体血泵的溶血性能。 方法：通过计算流体力学方法,对磁悬浮离心式心室辅助装置主体血泵内部流场做初步分析。血泵在后负荷100 mm Hg     (1 mm Hg=0.133 kPa)、流量5 L/min 情况下,通过体外模拟血循环系统驱动羊血测试血泵体外溶血性能,计算血泵实际标准溶血指数NIH。 结果与结论：在设计工况下计算流体力学结果显示血泵内部流线平稳,整个流道内部壁面剪切力均在68.5 Pa以下,内部静压力分布均匀,过渡平稳,没有不良区域出现。体外溶血实验测得标准溶血指数NIH值为(0.075±0.017) mg/L。提示血泵驱动叶片及内部流道设计合理,同第3代血泵相比有较好溶血性能。血泵实验期间无不良状况发生,可以进行下一步长期的动物体内实验,进而评估血泵体内血流动力学性能和血泵置入对实验动物脏器的影响。     

磁驱动血泵溶血分析

测试磁驱动轴流心室辅助装置主体血泵溶血性能。利用计算流体力学(CFD)软件ANSYS,基于红细胞受到切应力和相应曝光时间的计算溶血方法预测血泵溶血性能,计算红细胞粒子随着时间推移在血泵内运动轨迹上受到破坏程度。通过体外模拟循环实验实际测试血泵体外溶血性能,计算得到血泵实际标准溶血指数。CFD计算结果转化的标准溶血指数与实际体外实验结果比较相差较大,与CFD计算简化和实际计算循环周期有很大关系。磁驱动轴流心室辅助装置主体血泵有较好的实际溶血性能,血泵实验期间无不良状况发生,可以进行进一步实验。     

基于CFD的液悬浮人工心脏泵叶轮入口优化分析

目的应用计算流体动力学方法(computational fluid dynamics,CFD)对离心式双向液力悬浮人工心脏血泵流场进行仿真分析,通过改进叶轮入口结构来改善血液在血泵的流动状态,从而提升其抗溶血性能。方法从影响血泵溶血性能的角度考虑,基于N-S方程和k-ε标准双方程湍流模型,应用软件FLUENT6.3对离心式人工心脏血泵流场进行数值模拟,分析在设计工况下,叶轮入口处的结构变化对泵内流场的影响,以及流场中最大速度与溶血水平之间的关系,并根据流场分析结果对血泵叶轮入口进行优化。结果经过优化,血泵内流场紊乱现象得到改善,影响溶血值的切应力和曝光时间均有所降低,溶血性能得到改善。同时,对于离心式双向液力悬浮血泵,在设计工况下,其流场中最大速度有作为流场优化过程中的直观指标参数的潜力。结论该研究的仿真分析可为离心式双向液力悬浮人工心脏的设计积累一定经验。     

磁力驱动轴流血泵溶血实验和动物实验

目的对研制开发的一种新型的磁力外驱动轴流式心室辅助血泵的血液相容性能进行测试。方法利用特制血袋作为模拟循环管道,羊血作为循环介质,采用标准溶血指数衡量体外溶血实验性能。通过3只山羊12h在体实验衡量其在体适应性。结果实验测得轴流血泵体外实验标准溶血指数(NIH)为(0.158±0.043)mg/L。3例实验动物12h在体辅助无机械故障,血泵辅助后实验动物血液中游离血红蛋白(FHb)开始上升,最高达到164.8mg/L。结论磁力外驱动轴流血泵实验结果比较理想,值得进一步改进。     

心室辅助下切应力对红细胞形态的影响

目的心室辅助是晚期心衰最有效的治疗方法之一。但是,心室辅助装置产生的高流体切应力会对红细胞造成损伤。目前,大多数研究仅利用心室辅助装置造成的溶血值评价其对血液的损伤程度,却忽略了对还未破裂的红细胞受到损伤的关注。本文重点探究流体切应力所造成的红细胞形态的变化。方法首先,利用数值计算软件FLUENT,采用拉格朗日离散模型计算出心室辅助装置在一个心动周期内作用于红细胞的流体切应力曲线;然后,根据数值计算得出的切应力范围,对不同切应力下和不同暴露时间下的血液样本进行实验,并设立无受力对照组减小实验误差;最后,以实验后血样的游离血红蛋白含量作为判断血样溶血情况参数,并以血涂片中非常态红细胞的数量占总体的百分比作为衡量红细胞受损伤但未破裂状态的参数。结果非常态红细胞数目和切应力的相关系数是0.725,P=0.027(0.05)。实验结果显示,血泵产生切应力会导致非常态红细胞出现,并且暴露时间一定,非常态红细胞数目随着切应力增大而增大。结论在心室辅助下,血泵流场除了会产生溶血这一极端现象,同时也会导致非常态红细胞数量的增多,降低血液质量,影响人体血液功能。     

连续型血泵溶血性能评价方法分析

溶血性能是影响血泵可靠性的主要因素之一。对溶血性能的有效评价,为血泵的设计和改进提供有力依据。本文对血泵研究和开发中进行溶血评价的方法进行综述,包括溶血估算和溶血实验。文章首先阐述了溶血估算,包括数值估算模型和基于计算流体力学技术的溶血分析;然后介绍有模型样机之后的溶血实验,包括体外循环模拟实验以及动物实验。其次对比分析两种方法的优势与局限性,并得出相关结论:溶血估算适用于血泵研发前期,溶血实验适用于中后期已有模型样机后的溶血评价;溶血估算为溶血实验奠定了基础,溶血实验验证了溶血估算的结果;溶血实验研究与数值估算相互联系、相互促进,但不能完全替代;针对不同的研究者和研究机构,应根据自身条件选择合适的评价方法。最后讨论血泵溶血评估领域存在的问题以及发展趋势。     

应用CFD研究叶轮设计对人工心脏泵内流场的影响

溶血是叶轮血泵常见的一种血液破坏现象，而造成这种现象的内在原因是血液的动力学行为。本研究针对基于流线型设计的叶轮血泵和一种直叶片血泵，应用CFD对其内部流场进行了数值模拟，并通过溶血实验对结果进行了验证。研究结果表明，流线型叶轮血泵内的流动模式符合流线型设计理论，与直叶片叶轮血泵相比，它的溶血较小，更符合血液动力学要求。可以认为，在相同的边界条件下，流线型叶轮血泵具有更好的血液相容性，不容易造成血液破坏。     

轴流式血泵溶血数学模型的探究

溶血的定量评价对于血泵的设计和研究十分重要,而建立血泵溶血的数学模型,对于血泵溶血的预测,提高其血液相容性具有十分重要作用.本文在分析与血泵溶血相关因素的基础上,首先从能量守恒定律确定轴流式血泵叶轮驱动力的输出功可分两部分提供给血液：用于提高血液压力的能量以及用作血液溶血的能量.然后采用动力系统转矩方程和能量方程,建立血泵辅助循环溶血模型.最终建立了能够定量评价血泵在不同工作状态下（正常状态和抽吸状态）溶血程度的数学公式.本文对轴流式血泵的溶血问题提供了新的研究思路,将对血泵及其控制系统的改进提供重要的依据.     

The helical flow pump with a hydrodynamic levitation impeller

The helical flow pump (HFP) is a novel rotary blood pump invented for developing a total artificial heart (TAH). The HFP with a hydrodynamic levitation impeller, which consists of a multi-vane impeller involving rotor magnets, stator coils at the core position, and double helical-volute pump housing, was developed. Between the stator and impeller, a hydrodynamic bearing is formed. Since the helical volutes are formed at both sides of the impeller, blood flows with a helical flow pattern inside the pump. The developed HFP showed maximum output of 19?l/min against 100?mmHg of pressure head and 11?% maximum efficiency. The profile of the H?CQ (pressure head vs. flow) curve was similar to that of the undulation pump. Hydrodynamic levitation of the impeller was possible with higher than 1,000?rpm rotation speed. The normalized index of the hemolysis ratio of the HFP to centrifugal pump (BPX-80) was from 2.61 to 8.07 depending on the design of the bearing. The HFP was implanted in two goats with a left ventricular bypass method. After surgery, hemolysis occurred in both goats. The hemolysis ceased on postoperative days?14 and 9, respectively. In the first experiment, no thrombus was found in the pump after 203?days of pumping. In the second experiment, a white thrombus was found in the pump after 23?days of pumping. While further research and development are necessary, we are expecting to develop an excellent TAH with the HFP.     

五种叶轮血泵体外溶血试验的研究

血泵的标准溶血指数反映了它对血液的破坏程度，是衡量血泵性能的一个重要指标，选用I型离心，II型轴流，磁耦合，I型和II型螺旋混流5种叶轮血泵，用新鲜抗凝羊血500ml，平均压力100mmHg，流量5L／min,在转泵0，0．5，1．0…4．0h后，测量血浆游离血红蛋白含量和血泵出口处的表面温度，计算标准溶血指数。结果表明，5种血泵的转速，温度变化与溶血指数是没有直接关系的，由结构形成的运动流场是对血液造成破坏的主要原因。本文对5种血泵的温度变化，转速和溶血之间的关系做一探讨。     

总红细胞破损在滚柱泵体外转流实验中存在的研究

观察滚柱泵在长时间转注中是否存在“总红细胞破损”现象,用Ｐｏｌｙｓｔａｎ泵和Ｃｏｂｅ泵转流ｄＡＣＤ血４００ｍｌ,用联苯胺显示法测定游离血红蛋白,用Ｋｏｌｌｅｒ我法计算溶血指数,血样本为转流前,转中４、６、８、１０、１２、１４、１６ｈ。结果：两了血红蛋白随流时间延长,逐渐增高,两组溶血指数分别为０．２９６０ｍｇ／Ｌ和０．３９９３ｍｇ／Ｌ,两组比较无显著差异。在滚柱泵单体外转流实验中未观察到“总红细胞     

Performance of a newly developed implantable centrifugal blood pump

The performance of the newly developed implantable centrifugal blood pump was investigated in vitro. The pump was developed with the end goal of building a versatile system that includes a left ventricular assist system with an internal secondary battery or an implantable biventricular assist system with two implantable blood pumps. The hydrodynamic characteristics and efficiency of the blood pump were evaluated, and the mechanical damage to the blood caused by the blood pump was assessed through a hemolysis test using fresh goat blood. The pump could generate 120 mm Hg at a flow rate of 5 L/min and a motor speed of 2,500 rpm. The electric input power to the pump was approximately 5 watts under these working conditions. The hemolysis caused by the pump was a bit higher than that by the former model, but stayed within an acceptable range. Performance of the pump in vitro was considered sufficient for a left ventricular assist device, although further design improvement is necessary in terms of hemolysis and system efficiency to improve biocompatibility of the pump.     

基于溶血性能的离心式旋转血泵设计

溶血性能是衡量血泵性能的一个重要指标.基于平均剪切应力模型,通过减少红细胞流经叶轮的时间和降低它在此过程中所受平均剪切应力的方法,对离心血泵进行设计,进而改善溶血性能.采用商用流体仿真软件Fluent,对血泵内的三维不可压湍流流场进行数值模拟,得到红细胞在血泵内的流动迹线和流动参数;应用溶血估算公式,分析不同流量下血泵的溶血性能,计算得到溶血估算值在0.006-0.015之间,有较好的溶血性能,满足血泵对溶血性能的要求.     

实时动态血糖监测系统对2型糖尿病患者胰岛素泵强化治疗中血糖波动监测的价值

目的 探讨实时动态血糖监测系统(CGMS)对2型糖尿病(T2DM)患者胰岛素泵强化治疗中血糖波动监测的价值.方法 选择2015年1月至2016年12月我院收治的140例T2DM患者作为研究对象,随机分为研究组和对照组,每组70例,研究组采用CGMS联合胰岛素泵调整胰岛素用量进行强化治疗,对照组采用检测指尖血糖联合胰岛素泵调整胰岛素用量进行强化治疗,比较两组患者的血糖波动及血糖控制情况.结果 两组患者治疗后的HbA1c、FBG和2hBG与治疗前相比,差异具有统计学意义(P＜0.05),但研究组和对照组患者治疗后的HbA1c、FBG和2hBG相比,差异均无统计学意义(P＞0.05);治疗后两组患者的血糖水平均达标,其中研究组患者的血糖达标时间显著快于对照组(P＜0.05),血糖漂移度显著低于对照组(P＜0.05),但血糖达标后胰岛素用量与对照组相比,差异无统计学意义(P＞0.05);在治疗过程中,研究组低血糖事件检出率明显高于对照组,而且,无症状低血糖检出率也显著高于对照组,差异均具有统计学意义(P＜0.05).结论 在T2DM患者强化治疗中采用CGMS检测血糖波动,能显著提高患者的低血糖检出率,有助于改善疗效.