Гемодинамическая оценка устройства генерации пульсирующего потока в системах обхода левого желудочка сердца

Цель работы: исследование эффективности устройства генерации пульсирующего потока крови при работе осевого насоса с постоянной скоростью вращения для использования в системе обхода левого желудочка сердца.

Материалы и методы. Устройство генерации пульсирующего потока, именуемое в дальнейшем «пульсатор», состоит из переменного гидравлического сопротивления, выполненного в виде корпуса с установленной внутри него трубкой из эластичного биосовместимого материала с внутренним диаметром 11 мм. В систолической фазе левого желудочка сердца за счет систолического давления эластичная трубка полностью раскрывается, минимизируя сопротивление выброса крови. В диастолической фазе за счет присасывающего действия насоса, работающего в режиме постоянных оборотов, эластичная трубка частично смыкается, создавая потоку крови дополнительное гидравлическое сопротивление, что приводит к уменьшению диастолического аортального давления. Сравнительная оценка работы осевого насоса в пульсирующем и непульсирующем режиме проводилась на гидродинамическом стенде, имитирующем сердечно-сосудистую систему с расчетом индексов: пульсации артериального давления (Ip), внутринасосной пульсации потока (AQ), энергии эквивалентного давления (ЕЕР) и избыточной гемодинамической энергии (SHE).

Результаты. При сравнении работы осевого насоса в пульсирующем и непрерывном режиме индекс пульсации артериального давления увеличивался в 2,13 ± 0,2 раза, индекс внутринасосной пульсации увеличивался в 3,2 ± 0,2 раза, индекс SHE увеличивался в 2,7 ± 0,15 раза, индекс ЕЕР оставался без изменения.

1. Kirklin JK, Naftel DC, Pagani FD, Kormos RL, Stevenson LW, Blume ED et al. Seventh INTERMACS annual report: 15,000 patients and counting. J Heart Lung Transplant. 2015. 34: 1495-1504.

2. Slaughter MS, Rogers JG, Milano CA, Russell SD, Conte JV, Feldman D et al. Advanced heart failure treated with continuous - flow left ventricular assist device. N Engl J Med. 2009. 361: 2241-2251.

3. Miller L, Pagani FD, Russell SD, John R, Boyle AJ, Aa-ronson KD. Use of a continuous-flow device in patients awaiting heart transplantation. N Engl J Med. 2007. 357: 885-896.

4. Crow S, John R, Boyle A, Shumway S, Liao K, Colvin-Adams M et al. Gastrointestinal bleeding rates in recipients of nonpulsatile and pulsatile left ventricular assist devices. JThorac Cardiovasc Surg. 2009; 137: 208-215.

5. Demirozu ZT, Radovancevic R, Hochman LF, Grego-ric ID, Letsou GV, Kar B et al. Arteriovenous malformation and gastrointestinal bleeding in patients with the HeartMate II left ventricular assist device. J Heart Lung Transplant. 2011; 30: 849-853.

6. Wang S, Rider AR, Kunselman AR et al. Effects of the pulsatile flow settings on pulsatile waveforms and hemodynamic energy in a PediVAS centrifugal pump. ASAIO J. 2009; 55: 271-276.

7. Guan Y, Karkhanis T, Wang S, Rider A, Koenig SC, Slaughter MS et al. Physiologic benefits of pulsatile perfusion during mechanical circulatory support for the treatment of acute and chronic heart failure in adults. Ar-tif Organs. 2010; 34: 529-36.

8. Wang S, Kunselman AR, Clark JB, Undar A. In vitro hemodynamic evaluation of a novel pulsatile extracorporeal life support system: impact of perfusion modes and circuit components on energy loss. Artif Organs. 2015; 39: 59-66.

9. Force M, Moroi M, Wang S, Kunselman AR, Undar A. In vitro Hemodynamic Evaluation of ECG-Synchronized Pulsatile Flow Using i-Cor Pump as Short-Term Cardiac Assist Device for Neonatal and Pediatric Population. Artif Organs. 2018; 1: 1-14.

10. Ising MS, Sobieski MA, Slaughter MS, Koenig SC, Gi-ridharan GA. Feasibility of Pump Speed Modulation for Restoring Vascular Pulsatility with Rotary Blood Pumps. ASAIO J. 2015; 61 (5): 526-532.

11. Vandenberghe S, Segers P, Antaki JF, Meyns B, Ver-donck PR. Rapid Speed Modulation of a Rotary Total Artificial Heart Impeller. Artif Organs. 2016; 40: 824-833.

12. Bourque K, Dague C, Farrar D, Harms K, Cohn W et al. In vivo assessment of a rotary left ventricular speed modulation for generating pulsatile flow and phasic left ventricular volume unloading in a bovine model of chronic ischemic heart failure. J Heart Lung Transplant. 2015; 34: 122-131.

13. Soucy KG, Giridharan GA, Choi Y, Sobieski MA, Monreal G, Cheng A et al. Rotary pump speed modulation for generating pulsatile flow and phasic left ventricular volume unloading in a bovine model of chronic ischemic heart failure. J Heart Lung Transplant. 2015; 34: 122131.

14. Pirbodaghi T, Axiak S, Weber A, Gempp T, Vandenberg-he S. Pulsatile control of rotary blood pumps: does the modulation waveform matter? J Thorac Cardiovasc Surg. 2012; 144: 970-977.

15. Tayama E, Nakazawa T, Takami Y et al. The hemolysis test of Gyro C1E3 pump in pulsatile mode. Artif Organs. 1997; 21: 675-679.

16. Бучнев АС, Кулешов АП, Дробышев АА, Иткин ГП. Гемодинамическая оценка нового метода генерации пульсирующего потока в системах сердечно-легочного обхода. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2019; 21 (3): 69-75.

17. Itkin GP, Bychnev AS, Kuleshov AP, Drobyshev AA. Haemodynamic evaluation of the new pulsatile-flow generation method in vitro. Int J Artif Organs. 2020 Mar; 43 (3): 157-164.

18. RU 2725083 C1. Заявка: 2020103801 от 29.01.2020.

19. Pantalos GM, Koenig SC, Gillars KJ, Giridharan GA, Dan L Ewert DL. Characterization of an Adult Mock Circulation for Testing Cardiac Support Devices. ASAIO J. 2004; 50: 37-46.

20. Shepard RB, Simpson DC, Sharp JF. Energy equivalent pressure. Arch Surg. 1966; 93: 730-734.

21. Saito A, Shiono M, Orime Y, Yagi S, Nakata KI, Eda K et al. Effects of left ventricular assist device on cardiac function: Experimental study of relationship between pump flow and left ventricular diastolic function. Artif Organs. 2001; 25: 728-732.