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 Federation10.15825/1995-1191-2014-4-125-134vtio-483Research ArticleОбзор литературыLiterature ReviewsОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМЫ ЭКСТРАКОРПОРАЛЬНОГО ГАЗООБМЕНА (HEMOLUNG) В ПЕДИАТРИИEVALUATION OF EXTRACORPOREAL GAS EXCHANGE DEVICE HEMOLUNG FOR POTENTIAL APPLICATION IN PEDIATRIC PRACTICEМусинЕ. А.MussinE. A.

Республика Казахстан, 010000, г. Астана, проспект Кабанбай батыра, 53, офис 1173. Тел. +7 (7172) 70-64-93.

ymussin@nu.edu.kzБуланинД. С.BulaninD. S.ДжеффрисР. Дж.JeffriesR. G.ЖумадиловЖ. Ш.ZhumadilovZh. Sh.ОлжаевФ. С.OlzhayevF. S.ФедерспилВ. Дж.FederspielW. J.ЧУ «Центр наук о жизни» АОО «Назарбаев Университет», Астана, Республика КазахстанРоссияCenter for Life Sciences, Nazarbayev University, Astana, Republic of KazakhstanRussian FederationИнститут регенеративной медицины МакГоуэна, Питтсбургский университет, Питтсбург, Пенсильвания, СШАРоссияMcGowan Institute for Regenerative Medicine, University of Pittsburgh, Pittsburgh, PA, USARussian FederationИнститут регенеративной медицины МакГоуэна, Питтсбургский университет, Питтсбург, Пенсильвания, СШАРоссияMcGowan Institute for Regenerative Medicine, University of Pittsburgh, Pittsburgh, PA, USARussian Federation201415012015164125134Copyright © Мусин Е.А., Буланин Д.С., Джеффрис Р.Д., Жумадилов Ж.Ш., Олжаев Ф.С., Федерспил В.Д., 20142014Мусин Е.А., Буланин Д.С., Джеффрис Р.Д., Жумадилов Ж.Ш., Олжаев Ф.С., Федерспил В.Д.Mussin E.A., Bulanin D.S., Jeffries R.G., Zhumadilov Z.S., Olzhayev F.S., Federspiel W.J.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.transpl.ru/vtio/article/view/483Цель

Цель. Основной целью данной работы является получение первичных данных о нагнетательной способности гемопомпы устройства Hemolung и способности обеспечить адекватный уровень газообмена при использовании катетеров уменьшенного диаметра и скорости кровообращения, применимой у детей.

Материал и методы

Материал и методы. Проведены стендовые тестирования устройства экстракорпорального газообмена с использованием катетеров уменьшенного диаметра на примере бычьей крови и водного раствора карбоксиметилцеллюлозы с определением обеспечиваемого гидродинамического давления в контуре, проведением анализа газов крови и регистрацией параметров функционирования устройства.

Результаты

Результаты. Кривая результатов тестирования нагнетательной способности показала, что при максимальных значениях вращения помпы имеется возможность достижения значительно большей скорости кровотока, чем требуется, согласно поставленным задачам – 280,0 мл/мин, применяемой в педиатрии. На основании расчетов определена возможность использования устройства в режиме вено-артериального доступа к кровеносному руслу при наличии гидростатического сопротивления, равного 80–100 мм рт. ст. По результатам эксперимента скорость элиминации углекислого газа увеличивалась по мере возрастания скорости вращения помпы и достигала максимального значения 168 ± 0,3 мл/мин при скорости вращения 1750 об./мин и скорости кровотока 670,0 ± 42,0 мл/мин. В режиме «пассивного оксигенатора», с учетом ограниченной площади газообменной поверхности, устройство позволяет достигнуть уровня сатурации 81 и 78% при подаче кислорода в систему со скоростью 1,5 и 2,0 л/мин соответственно.

Заключение

Заключение. Полученные предварительные экспериментальные данные свидетельствуют о перспективах применения устройства экстракорпорального газообмена Hemolung в педиатрии.

Aim

Aim. The main purpose of this work is to evaluate the Hemolung pumping ability and gas exchange effectiveness while using the catheters of smaller diameter and blood fl ow rates, applied in pediatrics.

Material and methods

Material and methods. The bench testing of the device with pediatric catheters has been performed. The bovine blood and carboxymethylcellulose water solution were used as a model. The device operation data, blood gas analysis and hydrodynamic pressure data were collected.

Results

Results.The pump curve results show that at the maximum rotation rate the Hemolung device was able to achieve blood fl ow rates substantially greater than targeted 280 ml/min that is used in pediatrics. The calculated operating curve plotted against the observed pressure-fl ow relationships shows that the device could be able to operate against pressure heads of 80 and 100 mm Hg. In general, carbon dioxide elimination rate increased along with increase of the rotation rate, reaching maximum levels of 168 ± 0.3 ml CO2/min at 1750 RPM and a blood fl ow rate of 670 ± 42 ml/min. As a passive oxygenator, the small gas exchange fi ber surface area of the Hemolung resulted in oxygen saturations of 81% and 78% at 1.5 and 2.0 L/min, respectively.

Conclusion

Conclusion. The results of this study show the prospect of application of the Hemolung system in pediatrics.

тяжелая дыхательная недостаточностьэкстракорпоральный газообменпедиатрияоксигенацияsevere respiratory failureextracorporeal gas exchangeoxygenationpediatricsReferencesLick SD, Zwischenberger JB. Artifi cial lung: bench toward bedside. ASAIO J. 2004; 50: 2–5.Lick SD, Zwischenberger JB. Artifi cial lung: bench toward bedside. ASAIO J. 2004; 50: 2–5.Federspiel WJ, Svitek RG. Lung, artifi cial: current research and future directions. Wnek GE, Bowlin GL, eds. Encyclopedia of Biomaterials and Biomedical Engineering. New York: Marcel Dekker, Inc, 2004: 922–931.Federspiel WJ, Svitek RG. Lung, artifi cial: current research and future directions. Wnek GE, Bowlin GL, eds. Encyclopedia of Biomaterials and Biomedical Engineering. New York: Marcel Dekker, Inc, 2004: 922–931.Conrad SA, Zwischenberger JB, Eggerstedt JM, Bidani A. In vivo gas transfer performance of the intravascular oxygenator in acute respiratory failure. Artif Organs. 1994; 18: 840–845.Conrad SA, Zwischenberger JB, Eggerstedt JM, Bidani A. In vivo gas transfer performance of the intravascular oxygenator in acute respiratory failure. Artif Organs. 1994; 18: 840–845.Makarewicz AJ, Mockros LF, Anderson RW. A dynamic intravascular artifi cial lung. ASAIO J. 1994; 40: 747–750.Makarewicz AJ, Mockros LF, Anderson RW. A dynamic intravascular artifi cial lung. ASAIO J. 1994; 40: 747–750.Snider MT, High KM, Richard RB et al. Small intrapulmonary artery lung prototypes: design, construction, and in vitro water testing. ASAIO J. 1994; 40: 533–539.Snider MT, High KM, Richard RB et al. Small intrapulmonary artery lung prototypes: design, construction, and in vitro water testing. ASAIO J. 1994; 40: 533–539.Hattler BG, Reeder GD, Sawzik PJ et al. Development of an intravenous membrane oxygenator: enhanced intravenous gas exchange through convective mixing of blood around hollow fi ber membranes. Artif Organs. 1994; 18: 806–812.Hattler BG, Reeder GD, Sawzik PJ et al. Development of an intravenous membrane oxygenator: enhanced intravenous gas exchange through convective mixing of blood around hollow fi ber membranes. Artif Organs. 1994; 18: 806–812.Eash HJ, Budilarto SG, Hattler BG, Federspiel WJ. Investigating the effects of random balloon pulsation on gas exchange in a respiratory assist catheter. ASAIO J. 2006; 52: 192–195.Eash HJ, Budilarto SG, Hattler BG, Federspiel WJ. Investigating the effects of random balloon pulsation on gas exchange in a respiratory assist catheter. ASAIO J. 2006; 52: 192–195.Sato H, McGillicuddy JW, Griffi th GW et al. Effect of artifi cial lung compliance on in vivo pulmonary system hemodynamics.ASAIO J. 2006; 52: 248–256.Sato H, McGillicuddy JW, Griffi th GW et al. Effect of artifi cial lung compliance on in vivo pulmonary system hemodynamics.ASAIO J. 2006; 52: 248–256.Cook KE, Perlman CE, Seipelt R, Backer CL, Mavroudis C, Mockros LF. Hemodynamic and gas transfer properties of a compliant thoracic artifi cial lung. ASAIO J. 2005; 51: 404–411.Cook KE, Perlman CE, Seipelt R, Backer CL, Mavroudis C, Mockros LF. Hemodynamic and gas transfer properties of a compliant thoracic artifi cial lung. ASAIO J. 2005; 51: 404–411.Matheis G. New technologies for respiratory support. Perfusion. 18: 245–251.Matheis G. New technologies for respiratory support. Perfusion. 18: 245–251.Mueller XM, Jegger D, Augstburger M, Horisberger J, Godar G, von Segesser LK. A new concept of integrated cardiopulmonary bypass circuit. Eur J Cardiothorac Surg. 2002: 21: 840–846.Mueller XM, Jegger D, Augstburger M, Horisberger J, Godar G, von Segesser LK. A new concept of integrated cardiopulmonary bypass circuit. Eur J Cardiothorac Surg. 2002: 21: 840–846.Tatsumi E, Takano H, Taenaka Y et al. Development of an ultracompact integrated heart-lung assist device. Artif Organs. 1999: 23: 518–523.Tatsumi E, Takano H, Taenaka Y et al. Development of an ultracompact integrated heart-lung assist device. Artif Organs. 1999: 23: 518–523.Wu ZJ, Holmes JA, Griffi th BP, Gartner MJ. Flow dynamics of an active mixing pump-oxygenator. ASAIO J. 2001; 47: 133.Wu ZJ, Holmes JA, Griffi th BP, Gartner MJ. Flow dynamics of an active mixing pump-oxygenator. ASAIO J. 2001; 47: 133.Wu ZJ, Gartner M, Litwak KN, Griffi th BP. Progress toward an ambulatory pump-lung. J Thorac Cardiovasc Surg. 2005; 130: 973–978.Wu ZJ, Gartner M, Litwak KN, Griffi th BP. Progress toward an ambulatory pump-lung. J Thorac Cardiovasc Surg. 2005; 130: 973–978.Available from: http.://www.alung.com/Available from: http.://www.alung.com/Meurs K, Lally KP, Peek G, Zwischenberger JB ed. ECMO–Extracorporeal Cardiopulmonary Support in Critical Care, 3rd ed. Ann Arbor, MI: Extracorporeal Life Support Organization. 2005; 278.Meurs K, Lally KP, Peek G, Zwischenberger JB ed. ECMO–Extracorporeal Cardiopulmonary Support in Critical Care, 3rd ed. Ann Arbor, MI: Extracorporeal Life Support Organization. 2005; 278.Meurs K, Lally KP, Peek G, Zwischenberger JB ed. ECMO–Extracorporeal Cardiopulmonary Support in Critical Care, 3rd ed. Ann Arbor, MI: Extracorporeal Life Support Organization. 2005; 10.Meurs K, Lally KP, Peek G, Zwischenberger JB ed. ECMO–Extracorporeal Cardiopulmonary Support in Critical Care, 3rd ed. Ann Arbor, MI: Extracorporeal Life Support Organization. 2005; 10.

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