Исследование расходно-напорных характеристик осевого насоса в условиях повышенного давления

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. 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. 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.

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. Buck GL, Nazarian RA. Terumo Cardiovascular System Corporation, Blood pumping system with backflow warning, US patent NO: 5,171,212.

11. 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.