Preview

Вестник трансплантологии и искусственных органов

Расширенный поиск

Гемолизные исследования имплантируемого осевого насоса для двухэтапной трансплантации сердца у детей

https://doi.org/10.15825/1995-1191-2017-1-22-27

Полный текст:

Аннотация

Введение. Одним из основных показателей, характеризующих контактирующие с кровью механические устройства (искусственные клапаны сердца, имплантируемые насосы и др.), является травма форменных элементов крови. Последние годы в клиническую практику для лечения детей с терминальными формами сердечной недостаточности все шире внедряются методы механической поддержки кровообращения. При разработке новых насосов одним из ключевых исследований in vitro является оценка гемолиза крови, вызываемой этими насосами. Поэтому на этапах разработки отечественного детского насоса (ДОН) параллельно со снятиями расходно-напорных характеристик нами были проведены исследования по оценке гемолиза. Предварительно был проведен анализ существующих методов и выбран наиболее оптимальный.

Цель. Разработать стандартизированную методику гемолизных испытаний насосов для крови применительно к отечественному детскому насосу ДОН, на основании которой провести исследования на этапах его разработки.

Материалы и методы. Для проведения гемолизных испытаний создан гидродинамический стенд, состоящий из резервуара, помещенного в водяную баню, поддерживающую постоянную температуру рабочей жидкости (крови), гидродинамического сопротивления, соединительных трубок, порта для забора крови, системы измерения давления и расхода и исследуемого насоса. Методика испытаний заключается в оценке уровня свободного гемоглобина плазмы pHb, получаемого с помощью забора проб крови в процессе работы насоса в рабочем режиме (для детского насоса: расход 2,5 л/мин, перепад давления 80 мм рт. ст.). На основании полученных данных вычисляются стандартизированные индексы гемолиза NIH и МIH, рассчитываемые на основании анализа свободного гемоглобина в плазме проб крови, гематокрита, общего гемоглобина, расхода крови и времени работы насоса.

Результаты. Разработана и реализована методика гемолизных испытаний, с помощью которой проведена оценка гемолиза, вызываемого ДОН, результаты которой позволили оптимизировать конструкцию насоса. Полученные значения гемолиза последней версии детского насоса ДОН-3 показали, что они соответствуют требованиям минимальной травмы крови и позволяют перейти к следующему этапу исследований детского насоса – экспериментам на животных.

Заключение. Разработанные метод и средства оценки гемолиза крови позволяют дать объективную информацию об одном из наиболее важных показателей разрабатываемого имплантируемого детского осевого насоса и могут быть рекомендованы для проведения гемолизных исследований других конструкций насосов.

Об авторах

О. Ю. Дмитриева
ФГБУ «Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России
Россия
Москва, Российская Федерация


А. С. Бучнев
ФГБУ «Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России
Россия
Москва, Российская Федерация


А. А. Дробышев
ФГБУ «Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России
Россия
Москва, Российская Федерация


Г. П. Иткин
ФГБУ «Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России Московский физико-технический институт, кафедра физики живых систем
Россия

Адрес: 123182, Москва, ул. Щукинская, д. 1. Тел. (499) 190-60-34



Список литературы

1. Throckmorton AL, Chopski SG. Pediatric Circulatory Support: Current Strategies and Future Directions. Biventricular and Univentricular Mechanical Assistance. ASAIO Journal. 2008; 54: 491–497.

2. Rosenthal DN, Almond CS, Jaquiss RD, Peyton CE, Auerbach SR et al. Adverse events in children implanted with ventricular assist devices in the United States: Data from the pediatric interagency registry for mechanical circulatory support (PediMACS). J. Heart Lung Transplant. 2016; 35 (5): 569–577.

3. Zafar F, Jefferies JL, Tjossem CJ, Bryant R, Jaquiss RD, Wearden PD et al. Biventricular Berlin Heart EXCOR pediatric use across the United States. Ann. Thorac. Surg. 2015; 99 (4): 1328–1334.

4. Potapov EV, Hetzer R. Pediatric Berlin Heart Excor. Ann. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2006; 12 (2): 15.

5. Baldwin JT, Duncan BW. Ventricular assist devices for children. Progress in Pediatric Cardiolog. 2006; 21: 173–184.

6. Fraser CD, Jaquiss RDB, MD, Rosenthal DN et al. Prospective trial of a pediatric ventricle assist device. New England J. of Medicine. 2012; 367 (6): P532–541.

7. Itkin GP, Matveev YG, Romanov OV. Comparative hemolysis tests of rotary blood pump. Artificial Organs. 1995; 19 (7): 616–619.

8. Wurzinger LJ, Opitz R, Eckstein H. Mechanical blood trauma: an overview. Angeiologie. 1986; 38: Р81–97.

9. Leverett LB, Hellums JD, Alfrey CP, Lynch EC. Red blood cell damage by shear stress. Biophys. J. 1972; 12: 257–272.

10. Throckmorton AL, Untaroiu A, Allaire PE, Houston G, Wood HG et al. Computational analysis of an axial flow pediatric ventricular assist. Artificial Organs. 2007; 28 (10): 881–891.

11. Paul R, Schügner F, Reul H, Rau G. Recent findings on flow induced blood damage: critical shear stresses and exposure times obtained with a high shear stress Couette system. Artif. Organs. 1999; 23: 680.

12. Yeleswarapu KK, Antaki JF, Kameneva MV, Rajagopal KR. A mathematical model for shear induced hemolysis. Artif. Organs. 1995; 19: 576–582.

13. Apel J, Paul R, Klaus S, Siess Th, Reul H. Assessment of hemolysis related quantitie in a microaxial blood pump by computational fluid dynamics. Artif. Organs. 2001; 25: 341–347.

14. Huang CR, Fabisiak W. A rheological equation characterizing both the time dependent and steady state viscosity of human blood. AIChE Symp. Series. 1978; whole: 19–21.

15. Affeld K, Goubergrits L, Holberndt O. Novel cardiac assist valve with a purge flow in the valve sinus. ASAIO J. 1998; 44: M642–647.

16. ASTM F1841-97: Standard Practice for Assessment of Hemolysis in Continuous Flow Blood Pumps. 2005.

17. Kawahito K, Nosé Y. Hemolysis in different centrifugal pumps. Artif. Organs. 1997; 21: 323–326.

18. Nakazawa T, Takami Y, Benkowski R, Ohtsubo S, Yukio O et al. Development and Initial Testing of a Permanently Implantable Centrifugal Pump. Artificial Organs. 1997; 17: 597–601.

19. Araki K, Anai T, Oshikawa M, Nakamura K, Onitsuka T. In vitro Performance of a Centrifugal, a Mixed Flow, and an Axial Flow Blood Pump. Artificial Organs. 1998; 22 (5): 366–370.

20. Kawahito K, Nose Y. Hemolysis in Different Centrifugal Pumps. Artificial Organs. 1997; 21 (4): 323–326.

21. Kobayashi K, Nitta S, Yambe T, Sonobe T, Naganuma S et al. Hemolysis test of disposable type vibrating flow pump. Artificial Organs. 1997; 21 (7): 691–693.

22. Gobel C, Eilers R, Reul H, Schwindke P, Jorger M, Rau G. A New Blood Pump for Cardiopulmonary Bypass: The HiFlow centrifugal pump. Arfificid Orgarns. 1997; 21 (7): 841–845.

23. Mueller MR, Schima H, Engelhardt H et al. In vitro hematological testing of rotary blood pumps; remarks on standardization and data interpretation. Artif. Organs. 1993; 17: 103–110.

24. Schima H, Müller MR, Tsangaris S et al. Mechanical blood traumatization by tubing and throttles in in vitro pump tests: experimental results and implications for hemolysis theory. Artif. Organs. 1993; 17: 164–170.

25. Tamari Y, Lee-Sensiba K, Leonard EF, Parnell V, Tortolani AJ. The effects of pressure and flow on hemolysis caused by Bio-Medicus centrifugal pumps and roller pumps. Guidelines for choosing a blood pump. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 1993; 106: 997–1007.

26. Naito K, Suenaga E, Cao Z-L, Suda H, Ueno T et al. Comparative hemolysis study of clinically vailable centrifugal pumps. Artif. Organ. 1996: 20 (6): 560–563.

27. Maruyama O, Yamaguch K, Nishida M, Onoguchi T, Tsutsui T. Hemolytic evaluation using polyurethane microcapsule suspensions in circulatory support devices: normalized index of hemolysis comparisons of commercial centrifugal blood pumps. Artificial Organs. 2007; 32 (2): 146–156.


Для цитирования:


Дмитриева О.Ю., Бучнев А.С., Дробышев А.А., Иткин Г.П. Гемолизные исследования имплантируемого осевого насоса для двухэтапной трансплантации сердца у детей. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2017;19(1):22-27. https://doi.org/10.15825/1995-1191-2017-1-22-27

For citation:


Dmitrieva O.Y., Buchnev A.S., Drobyshev A.A., Itkin G.P. Hemolysis research of implantable axial flow pump for two -step heart transplantation in children. Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2017;19(1):22-27. (In Russ.) https://doi.org/10.15825/1995-1191-2017-1-22-27

Просмотров: 2554


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1995-1191 (Print)
ISSN 2412-6160 (Online)