新型心脏辅助装置——心尖轴流泵的温升机制研究

目的:微型电动轴流泵已成为重要的心脏辅助装置,但目前很少有资料分析该类泵的温升特性。我们最近提出一种新型心脏辅助装置-心尖轴流泵,本文研究了定子设计对该微型轴流泵的温升的影响。方法:研制了心尖轴流泵样机,采用不同的定子铁芯设计,材料分别为:电工软铁,0.5mm和0.2mm厚矽钢片,样机的外形尺寸:直径20.6mm,定子外壳长度65mm,总体积30毫升,在100mmHg后负荷可产生5L/min流量输出。在体外模拟循环台上对轴流泵的温升特性进行测试。泵的工作状态恒定在100mmHg后负荷和5L/min流量输出。结果:。轴流泵的温升大约20min后达到最高并进入稳定状态。电工软铁组:65.4±0.73℃,0.5mm矽钢片组:52.5±0.65℃,0.2mm厚矽钢片组:44.6±0.46℃。分别用直径为0.14mm和0.20mm漆包线绕制成两种定子绕组用以比较,发现对泵温升没有显著影响。结论:定子的能量消耗对泵表面的工作温升起主要的作用,降低定子消耗是改进轴流泵温升特性的重要方向。     

当今人工心室辅助装置

当今人工心室辅助装置（VAD）的发展与应用已进入了一个崭新的阶段。vVAD治疗不仅只是向心脏移植的过渡桥梁，也是通向心肌恢复的桥梁，并越来越多的用于围手术期急性心衰的治疗。VAD分为可置入人体型和非置入人体型，又根据血流搏出方式分为搏动泵和非搏动泵。一般来说，非置入人体型装置主要用于短期心脏辅助，可置入人体型装置多用于长时间心脏辅助治疗。本文一一介绍目前在临床上应用或试用的20多种VAD，包括微小轴流型可植入人体式VAD和新一代磁悬浮式VAD，以及应用VAD的适应症和并发症。     

人造心脏泵及心脏瓣膜泵研究

自1995年以来,江苏大学医学工程所先后研制四种不同设计及用途的心脏泵及心脏瓣膜泵,分别在美国德州大学医学院及镇江市第一人民医院先后用于动物试验.最近研制的江大Ⅳ号泵是心室内辅助泵,用于急性病人的抢救.     

心脏建模研究现状及发展趋势

心脏建模对于心脏疾病的诊断和治疗具有重要意义。随着生物医学技术、材料及计算机科学的发展．心脏建模仿真在心脏数据的获取、建模方法的研究以及临床应用方面提出了新的要求。该文从几何／解剖学、电生理学和机械动力学角度对心脏模型进行了介绍．并综合分析了心脏建模中存在的问题及今后的发展趋势。     

轴流式血泵叶轮结构简化对流体力学特性的影响

目的：笔者长期从事心脏辅助装置的研制。近年来研制了Ⅰ,Ⅱ两型微型轴流泵式心脏辅助装置流体力学特性已达临床应用的需要。关于泵结构设计,笔者始终认为越简单的结构越可取。本文研究了改变叶轮结构对血泵性能的影响,为进一步简化血泵内结构,提高其综合性能探索新途径。材料方法：轴流泵由电机定子系统、泵筒及流体推进系统组成。流体推进系统包括前导流叶、尾导流叶及转子叶轮体。转子叶轮体由叶轮和转子连接而成,转子由稀土永磁材料压制为圆柱型,包被在推进叶轮的轮毂中,与叶轮同轴装配。在体外模拟循环回路中对叶轮的分段式和连续式叶片结构进行了比较,以确定其流体力学特性。在同一轴流泵中对比不同的叶轮,所用叶轮直径均为13．8毫米,长度28毫米,但叶片结构不同。结果：体外模拟测试表明两类叶轮的流体力学特性均可在100毫米汞柱条件下输出5L／分钟流量。叶片结构可明显影响进的流体力学性能．连续式叶片的流体输出稍低于分段式叶片泵。结论：分段式叶片轴流泵有更好的流体力学特性,但连续式叶片结构具有简单易加工的优点,流体力学特性的下降并不明显,在进一步优化泵结构的设计中仍具有可行性。     

直接心脏辅助装置的现状与未来

直接心脏辅助装置包围在心脏外表面或主动脉上帮助衰弱心脏恢复功能。这类辅助装置因为不与血液接触．可避免引发血液生物兼容性的问题．在血栓、血感染严重困扰其它心脏辅助装置发展的今天．尤其有开发意义。该文回顾了直接心脏辅助装置的现状．并讨论了未来的发展和面临的挑战。     

全悬浮微型心尖轴流泵左心辅助装置

目的：改进先前研制的微型心尖轴流泵,去除轴流叶轮的机械轴支持系统,实现叶轮在无机械轴承支持条件下的完全悬浮.方法：全悬浮微型心尖轴流泵由泵筒、轴流叶轮、尾导叶等组成,轴流叶轮设置在泵筒内,无机械转轴及支持轴承,利用定子磁力和流体动压实现叶轮的全悬浮.尾导叶为无轮毂中空结构,由轴流泵泵筒内壁向中心伸出,使中心区域形成血流通道.结果：全悬浮微型心尖轴流泵样机直径19 mm、长50 mm,在输出压力100 mmHg（1 mmHg=133.322 Pa）条件下,泵转速约16 000 r/min时流量可达5L/min,在轴流叶轮转速超过6 000 r/min时可实现稳定的全悬浮,溶血指数为0.12 g/100 L.结论：该磁液悬浮轴流泵的流体力学特性和血液相容性初步达到左心辅助的要求,可进行动物体内植入实验,观察其长期心脏辅助效果及血液相容性.     

动脉内叶轮泵结构简化对流体力学特性的影响

目的:改进先前的"动脉内叶轮泵"心脏辅助装置。方法:先前的"动脉内叶轮泵"叶轮连接于一个圆柱形的永磁转子。改进后的"动脉内叶轮泵"永磁体转子直接包埋在叶轮的轮毂内,可在简化泵结构的条件下获得相近的流体输出,并减小泵的被动阻力。叶轮外径17.8 mm,支架筒内径为18 mm,相应的刚性支架外径22 mm,长40 mm。泵总质量约12 g。结果:改进后"动脉内叶轮泵"结构简化,体外模拟测试表明在转速9 900 r/min和100 mmHg(1 mmHg=133.322 Pa)后负荷条件下输出流量为5 L/min;三叶片叶轮的流体输出特性较好。结论:改进后的"动脉内叶轮泵"结构简单化,但仍然具有较好的流体力学特性,可用于左心辅助,此结果可为进一步优化泵设计提供实验基础。     

心房轴流泵研制

心房轴流泵外形呈圆柱状,外径15mm,长45mm,围绕泵体中部外周有薄而宽大的缝合环,将泵体分为前、后两段.植入时由心耳处做切口,将心房轴流泵前段插入到心房腔内,围绕泵体中部的缝合环缝合在心房外表面,一方面固定血泵,另一方面可牵引心房壁,在一定程度上防止泵吸引时的负压造成心房壁塌陷.本文报道的样机体外测试表明:在14800rpm转速条件下实现100mmHg压力和5L/min的流量输出,可满足左、右心脏辅助的要求.     

植入式微型轴流血泵的研制及体外实验研究

目的 近年来,叶轮血泵的研究已经成为心脏外科和生物医学工程领域关注的焦点.通过体外模拟循环实验台对自行研发设计的微型轴流血泵进行测试,探讨血泵的体外流体力学特性.方法 分别利用水及30%甘油水溶液作为循环介质模拟血液在体外模拟循环条件下进行血泵流体力学测试.结果 在血泵转速为13000 rpm,压力为100 mmHg时,分别以水及30%甘油水溶液作为循环介质.其对应流量达到6.19 L/min和5.08 L/min.结论 该轴流血泵的基本流体力学性能良好,其流体力学特性已经完全可以替代左心室功能,满足临床心衰患者辅助循环需求.     

前导叶对轴流泵式心脏辅助装置流体力学特性的影响及改进意义

目的：通过测试近年来研制的两类微型轴流血泵，观察前导叶对轴流泵性能的影响。方法：应用体外模拟循环装置，测定并比较设置或不设置前导叶的两型轴流泵的流体力学特性差异。结果：两型轴流泵的流量输出在13．332kPa后负荷条件下均可达到5L/min流量，满足左心辅助的要求；两型血泵均表现出类似的前、后负荷反应曲线，表明在观测的压力流量范围内，前导叶的设置对该类微型轴流血泵的流体力学特性没有明显影响。结论：在微型轴流泵的结构设计中，可以去除前导叶。以改善血泵的血液相容性。     

ChinaHeart心室辅助装置溶血性能研究

目的心室辅助装置在治疗心力衰竭过程中会对红细胞造成破坏,本文欲在Chinal-lean VAD用于临床前测试其血泵的溶血性能,检验其血液柏容性。方法虹泵的溶血性能测试包括体外实验和在体实验。体外溶血测试中,将血泵连接至体外模拟循环试验台,调节血泵转速和阻尼阀使输出流量为（5．0±0．25）L/min,平均压力为（100±3）mmHg,驱动抗凝后新鲜羊血,分别在泵转动前（0min）、泵转动后60min、120min、180min、240min时检测血浆游离血红蛋白（Plasma Free Hemoglobin,FHB）含量和红细胞压积（Hot）,计算血泵标准溶血指数（Normalized Index of Hemolysis,NIH）。在体溶虹测试中,取2只健康雄性小尾寒羊,麻醉后将血泵植人心尖,建立由左心室经心室辅助装置到降主动脉辅助循环旁路,控制血泵辅助流量占总心输出量的60％左右,进行在体辅助试验,定期抽血检测血浆FHB含量和Hot值。将体外和在体实验结果同国内外典型血泵比较,横向评测China Hearl VAD血泵溶血斗寺．陛。结果体外溶血实验中,血泵运行平稳,温度正常,无卡壳、漏液等状况。测得血泵体外NIH值为（0.3076±0.3016）g／00L。在体溶血实验中,2只羊分别成功辅助20天和38天,无明显肝肾功能障碍。FHB含量开始数天内呈上升趋势,分别达到最大值0．0846扎（存活20天）和1．0957g／L（存活38天）,之后逐渐下降到术前水平。结论Chhla Heart VAD血泵具有良好的体外和在体溶血性能,可以进行动物在体辅助长期存活实验。     

机械循环辅助装置的临床应用

机械循环辅助装置对于挽救严重心功能衰竭患者是有效的。其核心部分是血泵，分类方法很多。在临床应用中，根据其应用特点，分为康复过渡辅助，心脏移植前辅助及永久性辅助三种类型。出血、血栓栓塞及感染等是临床常见并发症。     

轴流式心室辅助装置的研究进展

该文研究对比分析了国内外具有代表性的轴流式心室辅助装置,并对其发展进行了展望。     

心力衰竭患者左心室辅助装置传动系统感染的研究进展

左心室辅助现已成为终末期心力衰竭患者的主要外科治疗策略,在提高心力衰竭患者存活率的同时,常导致一些严重的并发症。心室辅助装置特异性感染,特别是传动系统感染,是心室辅助患者术后常见并发症。生物膜的形成和迁移促进感染向泵腔和血流等更深层次组织的扩散,为后续治疗增加难度,甚至会危及患者生命安全。本文从心室辅助装置传动系统感染的流行病学特征、致病机制、诊断,以及预防和治疗方面的现状进行综述。     

人工心脏的历史及研究进展

人工心脏是利用机械的方法把血液输送到全身各器官以代替心脏的功能。人工心脏可分为暂时性,即部分取代心脏的辅助性人工心脏（ventricular assist device,VAD）;长期性,即取代整个心脏的全人工心脏（total artificial heart,TAH）。笔者对VAD和TAH的历史和现状进行了研究。     

搏动型血泵驱动系统的探讨

该文从动力和传动结构的角度,综述几类典型的搏动型血泵。文中分析了一种利用封闭流体进行传动的电动液压搏动型血泵的驱动系统,深入探讨了液压传动对改善搏动型血泵植入性能的意义。最后．展望了电动液压搏动型血泵的应用前景,特别是在可植入的直接机械性心室辅助装置中的应用。     

心尖轴流泵的解剖相容性及对心肌损伤的动物实验观察

目的：通过动物体内植入实验观察笔者研制的心尖微型轴流泵式心脏辅助装置的可植入性及对动物机体的损伤。方法：动物实验采用的心尖微型轴流泵呈圆柱形,外壳由钛合金制成,直径为18.4～20.6mm。实验动物采用普通家猪,质量为（65±5）kg。全麻下经右侧第5肋间开胸,用12mm直径人造血管与胸降主动脉行＂端-侧＂吻合。然后切开心包,在左心尖部用特制的环形刀将直径约为15mm的心肌切除,肝素化后将泵通过切口插入左心室,使入口与心室相通。间断缝合泵的环状缝合裙与心肌后严密止血。开始启动血泵后去除人造血管的阻断钳。调节泵转速,测定心腔压力。结果：总共6只动物均顺利完成手术植入,术中未发生不可控制的大出血。表明在非体外循环下植入心尖轴流泵的方法安全可靠。动物实验的压力测试表明：血泵可充分降低左心室压力负荷,维持稳定的外周血压。结论：心尖轴流泵结构设计可行,体积与质量小,可植入性和流体力学特性基本达到实用要求。     

心脏辅助与替代装置中血泵的控制及监测方法

用体外循环实现心肺转流是顺利完成心脏手术的先决条件．而血泵则是体外循环装置中的关键部件．其流量与压力等流体机械参数的控制和检测对保证心脏手术的顺利进行至关重要。该文综述了基于流量,压力、心率、心室功和血流辅助指数的几种血泵控制方法．并介绍了血泵流量与压力的直接和间接测量的方法。最后．结合血泵系统的研究现状．从血泵控制和检测方法等方面探讨了今后可能的研究发展方向。