自制轴流血泵溶血实验

在XZ-Ⅱ型轴流血泵基础上,通过计算机流体辅助设计,改进研制出XZ-ⅡA型轴流血泵,之前对其结构、材料、产热和动力学输出性能等做过论述[1],但是其体外溶血性能以及在体适应性都没有检测。这里通过体外模拟循环实验,初步检测XZ-ⅡA型轴流血泵体外溶血性能,通过动物在体实验衡量其在体适应性。试验测得XZ-ⅡA型轴流血泵体外实验NIH值为(0.0473±0.0165)mg/dL。四例实验动物16h在体辅助无机械故障,血泵辅助后实验动物血液FHb开始上升,平均最高达到(32.06±4.64)mg/dL。XZ-ⅡA型轴流血泵实验结果与国外同类型血泵比较不是很理想,应用于临床前仍需做大量改进。     

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。     

新型电磁搏动式血泵的实验研究

目的探究一种新型电磁搏动式血泵的动力输出性能及血液相容性。方法首先通过建立理论模型对该血泵驱动力进行分析,并基于该模型计算出满足条件的实验驱动电压。设计体外模拟循环实验,对新型血泵的输出流量和输出压力特性及血泵的体外溶血性能进行初步实验研究。结果实验测得当血泵后负荷为73.5 mmHg(9.78 kPa, 1 mmHg=0.133 kPa)、驱动电压达到35 V、搏动频率为75/min时,实际输出的流量为3.18 L/min,可以提供高压132 mmHg(17.56 kPa)、低压66 mmHg(8.78 kPa)、平均压力98 mmHg(13.03 kPa),体外实验标准溶血指数(normalized index of haematolysis, NIH)为(0.049 15±0.003 75) mg/dL。结论该新型搏动式血泵能够满足离体器官灌注和体外循环短期辅助的临床要求,对体外循环血泵的发展具有重要意义。     

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。     

磁液悬浮离心血泵体外溶血的实验及耐久性实验

通过建立模拟循环管路系统来研究磁液悬浮离心血泵的溶血性能及机械稳定性。建立体外模拟循环管路系统,体外溶血实验中以新鲜羊血为循环介质,调节前负荷和后负荷分别为15、100 mmHg,血泵转速设定为2 900 rpm,测定血浆游离血红蛋白含量（FHb）和红细胞压积（Hct）,计算血泵标准溶血指数（NIH）;耐久性试验其他各项设定同体外溶血实验,循环介质改为甘油水溶液。在体外溶血实验中,测得磁液悬浮离心血泵NIH值为（0.0038±0.0008）g/100L;耐久性实验中血泵连续正常运转90 d,期间无卡壳、停泵等现象,电压、电流、转速稳定。该血泵溶血性能处于较高水平,机械性能稳定可靠,满足进一步进行动物实验的要求。     

螺旋血泵的研制及其实验研究

血液相容性问题是影响心室辅助装置使用寿命及大量临床应用的重要因素之一。减少红细胞破坏和减少血液接触面积是目前可以提高血泵血液相容性的重要手段，为此我们1997年到1999年间研制了叶片为螺旋型且与血液接触面积小的螺旋血泵。血泵由泵体、螺旋叶轮、电机、医用硅橡胶密封圈和轴承等构成。叶轮的最大直径为21．8mm，最小直径是9．8mm，螺旋叶轮椎角41．8度，泵体最大直径30mm，血泵为钛合金材料，体积76ml，总重量220g。体外试验结果显示：1．螺旋血泵的输出是流量4L/min对应的平均压力为100mmHg。2．血泵的表面温度恒定在39℃左右，密封性能良好。3．螺旋血泵的溶血指数NIH为0.085g/100L低于轴流血泵的NIH值0.284g／100L，且未在螺旋叶轮周围未发现任何微小血栓，证实螺旋血泵对血液的破坏明显低于轴流血泵。4．由于密封引起的产热和耗能尚待于改进。     

轴流血泵对心衰动物的辅助试验研究

选择 2 0只雄性健康成年绵羊 ,采用结扎冠脉方法建立心衰模型后 ,随机分为两组 ;心衰后实验组运用自制轴流血泵进行左心辅助 ,分别在结扎冠脉前、心衰后和左心辅助 1h测量两组动物各项血液动力学参数 ,探讨血泵的动力学输出和对衰竭心脏的辅助功能 ,并取标本进行光、电镜检查。通过测试实验组血液的FHB、Fib和主要器官的栓塞情况 ,观察血泵对血液的破坏程度。结果得出 :(1)选择性结扎冠脉比较适合作为LVAD的左心衰动物模型。 (2 )血泵的压力、流量输出能够达到辅助要求 ,血泵辅助流量可占总流量的 10 0 %。 (3)并联于左心房和腹主动脉的血泵是通过部分分流和提高主动脉舒张压方式促进心肌的恢复 ;病理检查结果与血液动力学结果推测一致。 (4 )实验组短期在体试验辅助 2 4h ,标准溶血指数NIH为 0 .0 8g/ 10 0L ,试验结束肾脏有散在白色斑块 ,血泵的进、出口与管道接口处覆盖一层薄薄白膜 ;血泵表面温度变化较小。     

三种叶片式血泵的体外溶血试验研究

血泵对血液的破坏程度是衡量血泵性能的一个重要指标。本文针对三种叶片式血泵即离心泵、轴流泵、混流泵的溶血试验做一比较分析。在试验中 ,选用了我们研制的Ⅰ型离心血泵、磁耦合型轴流血泵、螺旋混流泵。在一封闭管道中 ,注入新鲜抗凝羊血 5 0 0ml,水浴温度 37℃ ,血泵辅助流量为 5L min ,平均压力10 0mmHg,分别在泵转后 0、 0 5、 1 0、 1 5、… 4 0h测量血浆中游离血红蛋白 (FHB)和纤维蛋白原 (FIB)含量 ,最后计算出三个血泵整个过程中的标准溶血指数NIH。结果表明三种血泵对血液都有一定的破坏 ,它们的NIH值分别为 0 112 5± 0 0 15 7g 10 0L、 0 0 931± 0 0 137g 10 0L和 0 0 5 6 1± 0 0 0 5 8g 10 0L ,由此可得出混流泵对血液的破坏最小。     

总红细胞破损在滚压泵离体转流实验中存在的研究

目的:观察滚压泵在长时间转流中是否存在“总红细胞破损”现象.方法:用Polystan泵(A组)和COBE泵(B组)作5对16小时血400ml转流. 用联苯胺测定FHb,用Koller氏法计算溶血指数.血样本取自转前和转中4、6、8、10、12、14、16小时血液.扫描电镜样本取自转前和转中4、8、12、16小时血液.结果:两组FHb随转流时间延长逐渐增高.两组溶血指数分别为02960mg/L和0.3993mg/L,无显著差异.电镜显示,转流中棘球红细胞逐渐增多.结论:在滚压泵长时间离体转流实验中未观察到“总红细胞破损”现象.     

新型气动左心辅助循环装置动物存活实验

目的　应用自行研制的气动左心辅助泵 (罗叶泵 )进行动物存活实验 ,探讨其对血流动力学、血液有形成分和肝肾功能的影响及其临床应用的可行性 ;方法　健康山羊 12只 ,体重 2 9.7～ 39.4kg ,平均 34.1kg ,从左心房至降主动脉间转流 ,进行左心辅助循环 (LVAD) ,辅助频率为 6 0次 /分 ,流量为 2～ 3L/min ;结果　本组山羊LVAD时间为 13～174小时 ,平均 89小时 ,LVAD过程中 ,动物血压、中心静脉压稳定 ,尿液正常 ,肝肾病理检查未见坏死及出血灶 ;肌酸激酶同功酶、乳酸脱氢酶在辅助 4 8小时较术前明显升高 ,分别为 396 8.70± 15 6 1.2 5U/L ,2 0 18 0 0± 6 4 9 12U/L ,但 72小时后逐渐恢复正常 ,游离血红蛋白LVAD 4 8小时为 4 81 12± 116 .16mg/L ,在LVAD 72小时降至正常范围 (2 91.13±12 1.13mg/L) ;结论　罗叶泵能有效地维持血流动力学稳定 ,性能稳定、可靠 ,说明该血泵已具备条件进行短期临床试用     

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。     

Erythrocyte Fragment Count Predicts Hemolysis in Roller Pumps

Objective： Hemolysis in blood pumps has been measured by various in vitro test methods, in which normalized index of hemolysis （NIH） was established. As NIH is complicated and difficult to calculate, erythrocyte fragment count is proposed in the present study to predict hemolysis in roller pumps. Methods： Five paired in vitro tests were conducted using the POLYSTAN pediatric pump（group A） and COBE pump（ group B）. Ten whole blood samples （400 ml ） were circled in the roller pump for 16 h. Erythrocyte fragments count and plasma-free hemoglobin （FHb） were measured before pumping and every two hours through circulation after four-hour-pumping. The morphological changes of erythrocyte were observed by scanning electron microscope. Results： The two groups＇ EFC and FHb levels were increased linearly during a long duration of pumping and linear regression of erythrocyte fragments count and plasma-free hemoglobin were correlated. Conclusion： Erythrocyte fragments count could be used as an index in evaluating the in vitro hemolytic properties of blood pumps.     

血细胞碎片计数评价滚压泵溶血的意义

探讨血细胞碎片计数在血泵离体实验中的意义.分别采用POLYSTAN和COBE滚压泵,对血样本各作5次16 h离体长时间转流实验.转流前血样本作对照组、转流后4 h第1次抽取血标本,以后每隔2 h抽取1次血标本.检测指标:血细胞碎片计数、游离血红蛋白和红细胞形态学电镜观察.结果发现:分别用两种滚压泵转流后,血细胞碎片计数值均随转流时间延长而呈线性逐渐增加,各时点值与前一时点相比,有显著差异(P＜0.05).两组游离血红蛋白量也随转流时间延长而呈线性增加.血细胞碎片计数与游离血红蛋白呈直线回归相关关系.红细胞形态学电镜观察亦表明,转流时间越长,红细胞损伤越严重.实验结果提示,在滚压式血泵离体转流实验中,血细胞碎片计数可以作为一项评价血泵离体溶血性能的方便、客观指标.     

Numerical, Hydraulic, and Hemolytic Evaluation of an Intravascular Axial Flow Blood Pump to Mechanically Support Fontan Patients

Currently available mechanical circulatory support systems are limited for adolescent and adult patients with a Fontan physiology. To address this growing need, we are developing a collapsible, percutaneously-inserted, axial flow blood pump to support the cavopulmonary circulation in Fontan patients. During the first phase of development, the design and experimental evaluation of an axial flow blood pump was performed. We completed numerical modeling of the pump using computational fluid dynamics analysis, hydraulic testing of a plastic pump prototype, and blood bag experiments (n = 7) to measure the levels of hemolysis produced by the pump. Statistical analyses using regression were performed. The prototype with a 4-bladed impeller generated a pressure rise of 2–30 mmHg with a flow rate of 0.5–4 L/min for 3000–6000 RPM. A comparison of the experimental performance data to the numerical predictions demonstrated an excellent agreement with a maximum deviation being less than 6%. A linear increase in the plasma-free hemoglobin (pfHb) levels during the 6-h experiments was found, as desired. The maximum pfHb level was measured to be 21 mg/dL, and the average normalized index of hemolysis was determined to be 0.0097 g/100 L for all experiments. The hydraulic performance of the prototype and level of hemolysis are indicative of significant progress in the design of this blood pump. These results support the continued development of this intravascular pump as a bridge‐to‐transplant, bridge‐to‐recovery, bridge-to-hemodynamic stability, or bridge-to-surgical reconstruction for Fontan patients.     

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     

In vivo performance evaluation of the innovamedica pneumatic ventricular assist device

We evaluated the short- and mid-term in vivo performance of the Innovamedica ventricular assist device (VAD), a new, low-cost, paracorporeal, pneumatically actuated, pulsatile blood pump. We implanted the VAD in six healthy sheep by inserting the stainless-steel inflow cannula into the left ventricular apex and suturing the outflow graft to the descending thoracic aorta. The anesthetized animals were supported for 6 hours, and pump performance, hemodynamic parameters, and hemolysis were monitored. The pump maintained a blood flow of 4.4 ± 0.8 L/min and an arterial blood pressure of 76 ± 15 mm Hg. At 6 hours, the plasma free hemoglobin concentration was 5.11 ± 0.6 mg/dl (baseline value, 4.52 ± 0.7 mg/dl). The VAD was easy to implant and deair and performed well during the 6 hour period. After successful short-term results, we similarly implanted the VAD in two healthy sheep for 30 days. The animals reached the scheduled end point without device-related problems. Postmortem examination of the explanted organs revealed small infarcted areas in the kidneys of one animal, but renal function was unaffected; the animal also had two thrombi (3 and 7 mm) on the outlet valve. This device may offer a simple, economical alternative to currently available VADs.     

Left heart assistance with the spindle pump

The spindle pump--a new attempt at assisted circulation--was developed to prevent the main problems of nonpulsatile blood pumps, i.e. traumatic hemolysis, thrombus formation and sealing. It was essential to achieve adequate output with the lowest possible speed in order to minimize traumatic hemolysis. The result was a spindle pump with three windings in a U-shaped housing driven by an electric motor. Many tests were necessary to establish a prototype. The spindle was completely redesigned several times to reach an acceptable volume output and corresponding pressure output. In animal experiments this final prototype working as a LVAD, with a speed of 5400 RPM circulates 4 liters/min against BP of 110 mmHg. The hemolysis rate has been low in acute and survival experiments (27 hours up to now), and is between 25 and 30 mg/100 ml of free hemoglobin, thus within the normal range.     

滚压泵长时间转流对红细胞脆性度和形态学的影响

为了解滚压泵长时间转流对红细胞脆性度和形态学的影响。我们采用 2种滚压泵 Polystan小儿泵 (A组 )和 COBE泵 (B组 )分两组作 5次、每次 16 h离体转流实验。测定项目 :红细胞脆性度、红细胞电镜扫描观察和游离血红蛋白测定。血标本为转前、转中 4h后每隔 2 h抽血标本 ;电镜标本为转前、转中每隔 4h抽一次。结果 :1、两组红细胞脆性度各时点的数值与其前一时点比较 ,没有差别。 2、电镜标本 :转前、转中 4、8、12、16 h标本中 ,每百个红细胞中棘球红细胞数 A,B两组分别为 :1.77± 0 .83,1.81± 0 .78;6 .12± 1.12 ,7.13± 1.2 5 ;9.18± 1.0 7,8.73±1.16 ;13.2 1± 1.32 ,12 .89± 1.5 3;16 .5 3± 1.2 4,17.2 1± 1.34。各时点与其前一时点值比较 ,有显著差异 (P <0 .0 5 )。两组均可见到各种变形红细胞。 3、两组游离血红蛋白 :随转流时间延长而呈线性不断增多。两组溶血指数分别为 0 .2 96 m g/ L / h和 0 .3993mg/ L / h。实验结果表明 :1、滚压泵长时间转流不会引起红细胞脆性度增加 ;2、滚压泵的挤压可致红细胞膜的直接损伤和破裂 ;3、红细胞形态学的改变是导致术后延迟性溶血的基础