完全磁悬浮心室辅助装置的体外模拟循环系统实验研究

目的研究我国自主研发的第3代完全磁悬浮心室辅助装置(CH-VAD)对于心衰患者的循环辅助效果。方法建立一套体外模拟循环系统(mock circulatory system,MCS)。该系统能够模拟人体健康休息状态以及心力衰竭状态,并与CH-VAD协同工作,测试CH-VAD在连续流状态下的辅助效果。另外,对CH-VAD的搏动流控制方法进行测试,该模式采用正弦波速度波形,使CH-VAD的运行与MCS心室周期同步。结果 CH-VAD在正常连续流状态下能够使心衰状态的血流动力学参数(动脉压、心排量)恢复到正常范围。初步的搏动流测试结果显示,当前的速度搏动幅值对血流动力学影响较小,搏动流状态下与连续流状态所对应的平均动脉压、动脉脉压、平均心排量与心排量波形等差异不大。结论 CH-VAD能够通过搏动控制器产生一定程度的速度搏动,提供足够的心室辅助,并可以进一步改良优化,提供符合生理条件的搏动血流。所研制的MCS能够提供心室辅助装置以及其他机械循环辅助装置一个有效、可控的体外测试平台,是机械循环辅助装置设计、优化和验证的重要工具。     

左心室辅助装置控制模式影响双心室搏动同步性的数值研究

右心室(RV)衰竭已成为左心室辅助装置(LVAD)治疗的一种致命并发症。由LVAD引起的双心室搏动的不同步是引发RV功能障碍的重要因素。本文采用数值方法研究LVAD的控制模式对左、右心室搏动同步性的影响。数值结果表明:左心室(LV)与RV的收缩持续时间在无泵模式下没有显著差异(分别为48.52%和51.77%)。连续模式下,LV收缩期明显短于RV收缩期(LV vs.RV:24.38%vs.49.16%)和无泵模式的LV收缩期。搏动模式下,LV收缩期明显短于RV收缩期(LV vs.RV:28.38%vs.50.41%)但长于连续模式的LV收缩期。反搏动模式中的LV、RV收缩期差异较小(LV vs.RV:43.13%vs.49.23%),而LV收缩期短于无泵模式,并且长于连续模式。与连续和搏动模式相比,由反搏动模式提供的收缩期转速(RS)降低显著地校正了LV收缩持续时间,连续模式下缩短的收缩持续时间在反搏动模式下被校正为LV和RV之间的重新同步。因此,本文认为LV和RV收缩的再同步有助于预防RV功能障碍。总之,使用在收缩期间降低RS的反搏动模式有望用于由LVAD引起的双心室搏动不同步的临床校正。     

双心室辅助对缺血性左右心功能不全血流动力学影响的实验研究

比较在缺血性左右心功能不全时左心辅助和双心室辅助对血流动力学的不同影响 ,为自制气动隔膜泵(罗叶泵 )的临床应用提供实验依据。采用 8只健康成年犬 ,植入左心辅助装置和右心辅助装置。结扎左前降支 ,3mins后在窦房结支发出处远侧端结扎右冠状动脉 ,以建立缺血性左右心功能不全的动物模型。先行左心辅助 5mins,再行双心室辅助。分别记录中心静脉压 ,心输出量 ,平均动脉压 ,肺动脉压 ,肺毛细血管楔压等血流动力学指标。结果表明 :双心室辅助时心输出量显著上升 (0 .82 2± 0 .0 9L / min vs 1.33± 0 .12 L / m in,P<0 .0 1)与正常对照值相比无显著差异 ;平均动脉压上升达正常范围 (37.4± 8.8mm Hg vs 84.2± 9.7mm Hg,P<0 .0 1) ;中心静脉压显著下降 (14.6± 2 .3cm H2 O vs 4.2± 1.5 cm H2 O,P<0 .0 1) ;肺动脉压无显著性变化 ;肺毛细血管楔压下降 (14± 3.9vs 1.6± 0 .9mm Hg,P<0 .0 1)。结论是全心功能不全时 ,单纯应用左心辅助并不能有效地改善血流动力学状况 ,应用双心室辅助可提高心输出量和动脉压至正常水平 ,可最大限度地减少心脏作功 ,降低氧耗 ,促进心肌组织的修复和代谢。因此 ,在左右心功能明显受损对药物和主动脉内球囊反搏 (IABP)治疗无效时 ,单行左心辅助应慎重 ,双心室辅助是推荐     

基于集中参数模型的左心室辅助装置血流动力学仿真

目的新一代植入式心室辅助装置(ventricular assist device,VAD)采用旋转式血泵(rotary blood pumps)技术,目前已成为治疗严重心力衰竭的重要手段,因而研究VAD与人体间的生理相互作用机制有着重要的意义。本研究通过在Matlab Simulink环境中建立人体心血管循环系统的集中参数数学模型,模拟左心衰患者在植入左心室辅助装置(left ventricular assist device,LVAD)后,循环系统的血流动力学特性。方法通过弹性腔和电路原理建立集中参数模型,主要包括心脏、肺循环、体循环、冠状动脉循环。调整模型的输入值使得模型的仿真结果符合设定的目标值。结果仿真结果证实LVAD可以使心衰患者的总心排量恢复正常,同时对于心脏有明显的除负荷效果、增加冠脉血流量并降低肺动脉楔压,因此可以缓解心衰末期患者重要器官供血不足、心肌缺氧以及肺水肿等并发症。同时通过改变左心室辅助装置的转速,末期左心衰患者可以恢复一定的运动能力。结论 CAMSIM集中参数模型符合人体血液循环特点。模型仿真结果证实了LVAD对心衰的辅助作用。     

心室辅助装置的内皮化

由于供心的短缺及心脏移植的长期生存率并不理想 ,长期心室辅助成为终末期心衰病人的最好选择。然而 ,血栓栓塞仍然是长期心室辅助最主要的并发症之一。如何控制长期辅助循环过程中血液的激活 ,提高辅助循环装置的生物相容性是辅助循环装置发展需要解决的重要课题。本文对心室辅助装置内皮化的提出、目前进展、理论基础、方法及其存在的问题作一综述     

一种模拟血液循环系统实验研究

目的 研究一种能够准确复现人体血流动力学环境的模拟血液循环系统（mock circulation system,MCS）用于心室辅助装置（ventricular assist device, VAD）、人工心肺机等人工器官研发过程中的体外测试。方法 建立一套包括体肺循环的双心驱动MCS,基本涵盖心血管系统的主要生理特征及功能,其中对瓣膜和动脉的模拟提出采用硅胶材料制作的新方式。该系统可以通过调整控制系统参数或结构参数来模拟正常人体、心衰、瓣膜疾病、动脉硬化以及外周阻性变化等多种生理环境,并利用传感器与控制系统实现压力、流量的实时显示、控制和数据保存。结果 该MCS模拟正常人体和多种病症下的血流动力学环境均与人体实际情况基本一致。并且新的瓣膜和动脉模拟方式减小了压力波动,使模拟效果更好。在模拟心衰病症下使用航天泰心HeartCon型VAD接入系统,可以看到其血流动力学环境（主动脉压力、左心室压力、心排量等）均能恢复到正常范围。结论 该MCS能够准确复现多种生理状态下体肺循环的血流动力学环境,为VAD等人工器官的性能测试和控制策略的设计提供有效的实验平台。同时,采用硅胶材料制作瓣膜和动脉的模拟方式也可以作为MCS研究中的新思路进一步完善。     

涂复在心室辅助装置表面的肝素可改善材料的生物相容性

作者在10只牛的动物实验中,将表面涂有肝素的心室辅助装置(VAD)和导管与表面无肝素的VAD进行比较评价。全部装置均用Cristalloid液灌注,动物没有给予全身肝素化。左心室辅助装置开始时的血流速度为4.2±0.4L/分,实验时间持续6小时以上,除了监测血流动力学指标外,还按常规间隔时间测定血气、血液学指标、生化项目和血凝指标。实验组(涂肝素)全部动物按计划进行试验6小时,没有     

左心辅助对犬右心室的影响

目的 :观察左心辅助对犬右心室的影响。方法 :2 1条健康犬按不同左心辅助流量随机分为 3组 ,每组 7条。Ⅰ组辅助流量为 5 0ml·kg- 1 ·min- 1 ;Ⅱ组辅助流量为 70ml·kg- 1 ·min- 1 ;Ⅲ组辅助流量为 90ml·kg- 1 ·min- 1 。应用气动左心辅助装置行左心房至升主动脉辅助 5h。观察辅助前 ,辅助 5h ,停辅助 10min等时间位点的右心血流动力学变化。结果 :辅助 5h ,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组左房压 (LAP) ,平均肺动脉压 (MPAP) ,全肺阻力 (TPR) ,右室最大压力上升速率 (Rvdp dtmax)均较辅助前明显减小 (P <0 0 5 ) ,且辅助流量越大下降幅度越明显 (P <0 0 5 ) ,Ⅰ、Ⅱ组右心排血指数 (PCI)较辅助前明显增高 (P <0 0 5 ) ,Ⅲ组无明显变化 (P >0 0 5 ) ,Ⅰ、Ⅱ组右心搏动指数 (RCWI)无明显变化 (P >0 0 5 ) ,Ⅲ组明显减小 (P <0 0 5 ) ,停辅助 10min时各组右心血流动力学指标均恢复至辅助前 (P >0 0 5 )。结论 :左心辅助流量越大对右心血流动力学影响越明显 ,短期左心辅助不会导致右心室的功能减退     

人工心脏及心室辅助研究的进展

近年来对心脏因重症和病伤而部分或完全丧失功能，临床上不能用常规方法进行救治时，通常应用人工制造的装置部分或完全替代病损的心脏以补偿其生理功能；而心脏辅助循环是应用机械或生物机械手段部分或全部替代心脏的泵机能，维持全身良好的血液循环状况的治疗方法，分为左心室辅助装置（ＬＶＡＤ）、右心室辅助装置（ＤＶＡＤ）及双心室辅助装置（ＢＶＡＤ）。本文试对人工心脏及心室辅助研究进展、前景及问题作一综述。     

电动全人工心脏——E4T

克里夫兰临床中心(CCF)已经持续进行了30年的全人工心脏(TAH)研究。近几年CCF与Nirebus,Inc.合作,试制完全植入的、电驱动的心室辅助装置(VAD),并在最近国家心、肺、血液研究所的临床前试验中取得理想的结果。这两个研究班子再次结合在一起,为着研制一种全植入、电驱动的TAH,我们将这个TAH系统命名为“E4T”。     

各种辅助泵对心室功能恢复的影响

应用自制隔膜泵、非捕动流叶轮泵和捕动流叶轮泵,以及临床应用的美国Ｓａｒｎｓ转子泵分别在迷你猪和小公牛身上做左心室或双心室辅助试验。结果显示搏动流泵在自然心脏衰竭时能维持动物主动脉压的搏动特性,从而降低周身而增加血流循环流量,而叶轮泵及转子泵因没有瓣膜返流能提高动物主动脉舒张压,增加自 脏冠状动脉灌注,因此搏动流叶轮泵对于衰竭心脏功能的恢复,最为有利。     

左心辅助循环后心肌功能恢复的预测研究

左心辅助装置 (left ventricular assist device,L VAD)作为一种重度心衰的抢救措施及等待心脏移植阶段的过渡支持 ,近年来已取得长足进步 ,临床应用的病例数不断增加 ,抢救了许多濒死患者的生命。患者是否可以撤离 L VAD,何时撤离 L VAD,目前主要依据患者心功能的恢复情况而定。能否在用 L VAD前通过测定一些简单的、无创伤的指标来预测患者的愈后 ,该用什么指标 ,这对于临床有着重要意义 ,然而这些问题尚未弄清楚。本文就该方面研究的近况作一综述     

一种心室辅助装置最佳驱动的自动控制算法

本文提出了一种新的保持心室辅助装置(ventricular—assist device—VAD)中有规律溢出体积处于最佳驱动条件的方法。通过一种模拟流动系统的实验表明:冲程体积与VAD的收缩持续时间的关系能通过正负驱动压之间的特性曲线综合表示出来。特性曲线的最佳工作点被定义为由机械损伤引起的血液接触面上的血栓或溶血能被避免的点,以及驱动能量最少的点。     

两腔心先天性心脏病一例尸检报告

<正> 患儿,女,1个半月,因紫绀型先天心入院抢救无效死亡。尸检;心房厚1.5mm,室壁厚5mm。房间隔与室间隔完全缺如,房室间见一个不完整的瓣叶,心室右上方为一个小的肺动脉,未见肺动脉瓣;左上方为主动脉,有三个半月瓣;心房有上下腔静脉进入,心室位于前上方,无肺静脉进入;左右冠状窦明显存在;动脉导管未闭。本例心     

辅助性全人工心脏——与自体心脏同步运转的电机械人工心脏

DeBakey研制了第一种连续血流泵,此后众多研究小组先后研制出各种类型的血泵系统。随着外科技术的改进,又开始研制新一代的脉动心室辅助装置(VAD)。DeBakey于1963年也进行了临床植入试验。此后又对人工心脏的材料做了改进。1965年NoséY证实,有可能在小牛的心包内植入全人工心脏(TAH)。1969年CooleyD进行了TAH的首例临床植入。1983年犹他州大学的Devries完成了首例成功的TAH植入,虽然患者病情不稳定仍存活了112天。这一研究结果令人鼓舞,此后许多研究小组均致力于TAH的研究。迄今各种类型的VAD和TAH均在研制之中。其中最为突出…     

ChinaHeart左心辅助装置的动物在体存活实验

验证磁悬浮离心式左心辅助装置—ChinaHeart VAD的在体血液相容性和可靠性,评估其对实验动物主要终末器官的影响。通过6例健康绵羊的在体存活实验进行评估。在心脏不停跳的情况下,装置入口插入左心尖,出口与降主动脉吻合。术前和术后做血常规、生化及血凝检查,术后连续监测动物存活及辅助装置运行状况。择期动物安乐死后,进行终末主要脏器的宏观和病理学检查。4只羊术后3～28 h内因麻醉或手术意外死亡;2只羊成功复苏并分别辅助20 d和38 d后施行安乐死。对于成功存活的2例实验动物,术后护理期间血常规、生化和血凝检查结果均在正常范围内,辅助装置无机械故障发生。尸检时1只羊(存活20 d)血泵泵体内发现一肉眼可见小块血栓沉积,其余无血栓形成;组织病理检查发现2只羊左肺贴近辅助装置部位均可见有小叶性肺炎,其余终末脏器无明显病变发生。ChinaHeart VAD在体辅助期间血液相容性能良好,对各主要终末脏器无显著影响,具有较好的可靠性;动物存活实验中麻醉呼吸管理和手术操作也至关重要。     

心脏辅助装置的现况和展望

本文描述的是植入式电动心室辅助装置的发展现状。它是为严重心脏病患者而设计的,至少能工作两年以上。尽管这种电动装置可用来长期辅助衰弱的血液循环。但气动血泵已用来拯救由于起因不明的可恢复性心肌损伤而引起的急性心室功能障碍病人。辅助循环机械装置的物理和血流动力学特性业已清楚;短期心室辅助装置在病人身上的临床适应征和结果也已得知。对一些病人的长期随访,证实治疗后可持续改善循环达5年之久。重新灌流引起的损伤和局部失血引起的心肌功能降低可能是急性心室功能障碍的两个病因。1984年的夏天,科研人员已开始协作研究植入装置的工程可靠性及其在动物体内的功能。这个装置工作期为3年的研究计划,目的在于证明工作期的可靠性可达80％,确保期为70％。今后,将选择病人对这种植入装置进行临床评价,研究其辅助循环功能和宿主——装置之间相互作用的后果。这些装置既可用于心血管疾病又可用于严重心脏病患者。 心血管疾病在美国是死亡的首因。由于还没有根治这种疾病的方法,使用安全而又有效的循环辅助机械装置估计每年能拯救25000位病人的生命。这些病人中一半以上的人能从心脏辅助装置的临时或长期治疗中得益。根据心室功能障碍病因学,可以规定心脏辅助的功能。临时心脏辅助的适应征,是心室功能降低而又有希望恢复,装置拆除后在心脏移植前,有希望维持虚脱的血液循环。设计长期的心脏辅助装置,是用来全部或部分地维持那些自身心脏已永久性损坏的病人的血液循环。美国国立心、肺和血液研究所从事于心脏辅助装置和替代装置工作已20年。回顾机械循环装置的过去,评价现况和展望将来,是十分可贵的。     

小儿左心辅助心电触发方式下辅助延迟时间的探讨

心电是触发左心辅助同步控制的一个重要的信号源 ,而辅助延迟时间是辅助循环中的一个重要环节。适当的延迟既可以使左心辅助装置 (L VAD)有充分的收缩时间 ,又可以避免 L VAD与心脏在收缩期的冲突 ;如果延迟时间不适当、尤其是在左心房引流不充分时 ,L VAD与心脏的冲突在短时间内就可造成急性左心衰、肺水肿。本文旨在寻找一个经验公式以有效地指导 L VAD延迟时间。目的 :以 R- Ao代表心电 QRS波峰点与主动脉瓣关闭结束的间隔时间 ,以 RR代表 RR间期 ,找出 RR与 R- Ao的相关方程 :R- Ao=A× (RR) n+B。通过加权平均法计算RR的平均值 ,再求出 R- Ao预期值 ,对 R- Ao做安全较正后 ,以此做为辅助的延迟时间。方法 :选择 5～ 14岁行升主动脉导管的小儿患者 ,经筛选 ,测量 45 7例心导管记录图中心电部分的 RR间期以及与此心电对应的主动脉压力波形 ,测量主动脉下降波切迹与 QRS波起始点间的间隔 ,以 R- Ao为因变量 ,以 (RR) n为自变量 ,绘散点图 ,找出相关模型 ,并求出相关方程。结论 :当心率小于 12 0次 / min时 ,相关系数为 0 .733,回归系数为 - 0 .182 ,P值为 2 .2 94E-78;截距为 1.0 70 ,P值为 4.83E- 10 9,相关方程为 :R- Ao=(- 0 .182 ) RR1 /3 +1.0 70。     

一个心室负荷的数字控制系统

应用于辅助心室负荷系统的微机已被开发用于心脏功能的研究。此计算机系统由16位(bid)CPU(8086)、数据控制处理装置(8087)和21位A/D、D/A转换器组成。流出或流入心室的瞬时速度和它的容量是通过假定的由已测知心室压力和对伺腹系统输出量建立的负荷模型而计算的。这一周期在420微秒内完成。后负荷由外周动脉血管阻     

心脏内流体动力学的有兴趣问题

引言二尖瓣把左心房与左心室分开(图1),由于心房及其流动之源(肺)均是低压系统,当心室舒张时(心舒张期),瓣膜对于正向流动的阻抗很小;而当心室收缩时(心收缩期),瓣膜充分关闭。当瓣膜张开时,瓣叶形成一个喷嘴状结构;而当心室收缩时(心收缩期),由于受到腱索的牵拉,瓣叶不致于倒翻入心房。