vtioВестник трансплантологии и искусственных органовRussian Journal of Transplantology and Artificial Organs1995-1191Academician V.I.Shumakov National Medical Research Center of Transplantology and Artificial Organs", Ministry of Health of the Russian Federation10.15825/1995-1191-2026-1-227-234vtio-2072Research ArticleЭкспериментальные исследованияИсследование расходно-напорных характеристик осевого насоса в условиях повышенного давленияStudy of the head-capacity curves of an axial pump under high back-pressure conditionsНосовМ. С.NosovM. S.

Носов Михаил Сергеевич

141701, Московская область, Долгопрудный, Институтский переулок, д. 9.

Тел. (903) 265-92-50

Mikhail Nosov

9, Institutskiy pereulok, Dolgoprudny, Moscow, 141701,

Phone: (903) 265-92-50

nosovmi@yandex.ruЗахаревичВ. М.ZakharevichV. M.

Москва

Moscow

ПоздняковО. А.KhalilulinT. A.

Москва

Moscow

ХалилулинТ. А.PozdnyakovO. A.

Москва

Moscow

БучневА. С.BuchnevA. S.

Москва

Moscow

labbts@mail.ruФГАОУ ВО «Московский физико-технический институт (Национальный исследовательский университет)»Moscow Institute of Physics and TechnologyФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России; ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский университет)Shumakov National Medical Research Center of Transplantology and Artificial Organs; Sechenov UniversityНациональный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов им. акад. В.И. ШумаковаРоссияShumakov National Medical Research Center of Transplantology and Artificial OrgansRussian Federation202631032026281227234Copyright © Носов М.С., Захаревич В.М., Поздняков О.А., Халилулин Т.А., Бучнев А.С., 20262026Носов М.С., Захаревич В.М., Поздняков О.А., Халилулин Т.А., Бучнев А.С.Nosov M.S., Zakharevich V.M., Khalilulin T.A., Pozdnyakov O.A., Buchnev A.S.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.transpl.ru/vtio/article/view/2072Цель работы

Цель работы: провести исследование гидравлических характеристик осевого насоса в условиях, когда внешнее противодавление на выходе превышает напор, который насос в состоянии создать и определить расходно-напорные характеристики для такой ситуации.

Материалы и методы

Материалы и методы. Для эксперимента был разработан и собран гидравлический стенд, способный развить противодавление на выходе насоса до 200 мм рт. ст. Измерения проводились для осевого насоса крови «Стрим Кардио» (Россия). Проведены серии экспериментов для различных скоростей вращения в интервале от 7500 до 10 000 об/мин. При этом начальное избыточное давление составляло 85, 100 и 120 мм рт. ст.

Результаты

Результаты. Полученные данные в ходе проведенных испытаний на гидравлическом стенде позволяют получить суммарную расходно-напорную характеристику с учетом зоны обратного потока, которая находится в отрицательном диапазоне расхода осевого насоса. При потоке через насос, равном 0 л/мин, перепад давления на насосе составляет 85 мм рт. ст., для перепада давления в 100 мм рт. ст. расход составляет –2,5 л/мин, а для давления в 120 мм рт. ст. –5 л/мин. Полученные расходно-напорные характеристики для зоны отрицательных значений расхода являются непрерывным продолжением характеристик насоса, сохраняя угол наклона и характер, близкий к линейному.

Objective

Objective: to study the hydraulic characteristics of an axial pump under conditions where the external back pressure at the outlet exceeds the maximum pressure generated by the pump, and to determine the corresponding headcapacity curves (HCC) in this operating mode.

Materials and methods

Materials and methods. A hydraulic test bench was designed and assembled for the experiments, capable of generating outlet back pressure up to 200 mmHg. Measurements were performed using axial blood pump Stream Cardio (Russia). A series of tests was conducted at rotational speeds ranging from 7,500 to 10,000 rpm. Initial excess pressures of 85, 100, and 120 mmHg were applied.

Results

Results. The experimental data obtained on the hydraulic test bench made it possible to determine the complete HCC of the axial pump, including the reverse-flow region corresponding to negative flow rates. At a flow rate of 0 L/min, the pressure drop across the pump was 85 mmHg. At a pressure drop of 100 mmHg, the flow rate reached –2.5 L/min,

сердечная недостаточностьсистема вспомогательного кровообращениярасход насосанапор насосаосевой насособратный потокheart failuremechanical circulatory supportpump flow ratepump pressureaxial pumpreverse flowReferencesSlaughter MS, Pagani FD, Rogers JG, Miller LW, Sun B, Russell SD et al. Clinical management of continuousflow left ventricular assist devices in advanced heart failure. J Heart Lung Transplant. 2010 Apr; 29 (4 Suppl): S1–S39.Slaughter MS, Pagani FD, Rogers JG, Miller LW, Sun B, Russell SD et al. Clinical management of continuousflow left ventricular assist devices in advanced heart failure. J Heart Lung Transplant. 2010 Apr; 29 (4 Suppl): S1–S39.Molina EJ, Shah P, Kiernan MS, Cornwell WK 3rd, Copeland H, Takeda K et al. The Society of Thoracic Surgeons Intermacs 2020 Annual Report. Ann Thorac Surg. 2021 Mar; 111 (3): 778–792.Molina EJ, Shah P, Kiernan MS, Cornwell WK 3rd, Copeland H, Takeda K et al. The Society of Thoracic Surgeons Intermacs 2020 Annual Report. Ann Thorac Surg. 2021 Mar; 111 (3): 778–792.Heatley G, Sood P, Goldstein D, Uriel N, Cleveland J, Middlebrook D et al. MOMENTUM 3 Investigators. Clinical trial design and rationale of the Multicenter Study of MagLev Technology in Patients Undergoing Mechanical Circulatory Support Therapy With HeartMate 3 (MOMENTUM 3) investigational device exemption clinical study protocol. J Heart Lung Transplant. 2016 Apr; 35 (4): 528–536.Heatley G, Sood P, Goldstein D, Uriel N, Cleveland J, Middlebrook D et al. MOMENTUM 3 Investigators. Clinical trial design and rationale of the Multicenter Study of MagLev Technology in Patients Undergoing Mechanical Circulatory Support Therapy With HeartMate 3 (MOMENTUM 3) investigational device exemption clinical study protocol. J Heart Lung Transplant. 2016 Apr; 35 (4): 528–536.Nakata K, Ohtsuka G, Yoshikawa M, Takano T, Glueck J, Fujisawa A et al. A new control method that estimates the backflow in a centrifugal pump. Artif Organs. 1999 Jun; 23 (6): 538–541.Nakata K, Ohtsuka G, Yoshikawa M, Takano T, Glueck J, Fujisawa A et al. A new control method that estimates the backflow in a centrifugal pump. Artif Organs. 1999 Jun; 23 (6): 538–541.Rungsirigulnan C, Laohasurayodhin R, Tuanthammaruk T, Chusri Y, Diloksumpan P, Naiyanetr P. Analysis of backflow within an external centrifugal blood pump for ventricular assist device. The 6th 2013 Biomedical Engineering International Conference. Amphur Muang, Thailand, 2013: 1–4.Rungsirigulnan C, Laohasurayodhin R, Tuanthammaruk T, Chusri Y, Diloksumpan P, Naiyanetr P. Analysis of backflow within an external centrifugal blood pump for ventricular assist device. The 6th 2013 Biomedical Engineering International Conference. Amphur Muang, Thailand, 2013: 1–4.Sunagawa G, Byram N, Karimov JH, Horvath DJ, Moazami N, Starling RC et al. In vitro hemodynamic characterization of HeartMate II at 6000 rpm: Implications for weaning and recovery. J Thorac Cardiovasc Surg. 2015 Aug; 150 (2): 343–348.Sunagawa G, Byram N, Karimov JH, Horvath DJ, Moazami N, Starling RC et al. In vitro hemodynamic characterization of HeartMate II at 6000 rpm: Implications for weaning and recovery. J Thorac Cardiovasc Surg. 2015 Aug; 150 (2): 343–348.Tchantchaleishvili V, Luc JGY, Cohan CM, Phan K, Hübbert L, Day SW, Massey HT. Clinical Implications of Physiologic Flow Adjustment in Continuous-Flow Left Ventricular Assist Devices. ASAIO J. 2017 May/Jun; 63 (3): 241–250.Tchantchaleishvili V, Luc JGY, Cohan CM, Phan K, Hübbert L, Day SW, Massey HT. Clinical Implications of Physiologic Flow Adjustment in Continuous-Flow Left Ventricular Assist Devices. ASAIO J. 2017 May/Jun; 63 (3): 241–250.Petrou A, Monn M, Meboldt M, Schmid Daners M. A Novel Multi-objective Physiological Control System for Rotary Left Ventricular Assist Devices. Ann Biomed Eng. 2017 Dec; 45 (12): 2899–2910.Petrou A, Monn M, Meboldt M, Schmid Daners M. A Novel Multi-objective Physiological Control System for Rotary Left Ventricular Assist Devices. Ann Biomed Eng. 2017 Dec; 45 (12): 2899–2910.Heilman M, Capone C, Kolenik S, Moore D, Parisi C, Prem E et al. Method and apparatus for providing limited back-flow in a blood pump during a non-pumping state. US Patent US20030144574A1.Heilman M, Capone C, Kolenik S, Moore D, Parisi C, Prem E et al. Method and apparatus for providing limited back-flow in a blood pump during a non-pumping state. US Patent US20030144574A1.Buck GL, Nazarian RA. Terumo Cardiovascular System Corporation, Blood pumping system with backflow warning, US patent NO: 5,171,212.Buck GL, Nazarian RA. Terumo Cardiovascular System Corporation, Blood pumping system with backflow warning, US patent NO: 5,171,212.George RS, Sabharwal NK, Webb C, Yacoub MH, Bowles CT, Hedger M et al. Echocardiographic assessment of flow across continuous-flow ventricular assist devices at low speeds. J Heart Lung Transplant. 2010 Nov; 29 (11): 1245–1252.George RS, Sabharwal NK, Webb C, Yacoub MH, Bowles CT, Hedger M et al. Echocardiographic assessment of flow across continuous-flow ventricular assist devices at low speeds. J Heart Lung Transplant. 2010 Nov; 29 (11): 1245–1252.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.