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微型轴流泵式心脏辅助装置的研制:流体力学特性分析
本文介绍了我们研制的Ⅰ,Ⅱ两型微型轴流泵式心脏辅助装置样机.在体外模拟循环回路中对两型微型轴流泵样机的流体力学特性进行了测试,定量刻划了各参数间的相关关系,通过比较Ⅰ,Ⅱ两型微型轴流泵初步探讨了轴流泵微型化过程中各参数间的变化趋势.新研制的Ⅱ型轴流泵的总体积仅42mL,总重量约110g,外径26mm,长度75mm.在后负荷为100mmHg时,流量达5L/min,已达到了左心辅助的要求.比较分析提示,轴流泵式心脏辅助装置在微型化过程中需相应增加转速以保持基本的流体力学特性.目前我们的Ⅱ型轴流泵已进入动物实验阶段,初步结果令人鼓舞,有可能在近期内成为我国首类植入性心脏辅助装置进入临床应用.
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左心辅助对犬右心室的影响
目的:观察左心辅助对犬右心室的影响.方法:21条健康犬按不同左心辅助流量随机分为3组,每组7条.Ⅰ组辅助流量为50ml·kg-1·min-1;Ⅱ组辅助流量为70ml·kg-1·min-1;Ⅲ组辅助流量为90ml·kg-1·min-1.应用气动左心辅助装置行左心房至升主动脉辅助5h.观察辅助前,辅助5h,停辅助10min等时间位点的右心血流动力学变化.结果:辅助5h,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组左房压(LAP),平均肺动脉压(MPAP),全肺阻力(TPR),右室大压力上升速率(Rvdp/dt max)均较辅助前明显减小(P＜0.05),且辅助流量越大下降幅度越明显(P＜0.05),Ⅰ、Ⅱ组右心排血指数(PCI)较辅助前明显增高(P＜0.05),Ⅲ组无明显变化(P＞0.05),Ⅰ、Ⅱ组右心搏动指数(RCWI)无明显变化(P＞0.05),Ⅲ组明显减小(P＜0.05),停辅助10min时各组右心血流动力学指标均恢复至辅助前(P＞0.05).结论:左心辅助流量越大对右心血流动力学影响越明显,短期左心辅助不会导致右心室的功能减退.
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动力性主动脉瓣的远距离磁驱动研究
目的探索动力性主动脉瓣的远距离磁驱动方法,为进一步简化动力瓣结构提供实验基础. 方法动力瓣是一个固定于磁性转子上的推进叶轮,并由一个连接于钢性支架笼的轴支撑."转子-叶轮体"由位于动脉壁外的交变磁场提供动力.根据原理产生交变电磁场的装置可以放置于体外发挥作用,避免了在体内植入过多的异物而导致并发症. 结果驱动装置与动力瓣轴心间距离达60mm,在大的液流功率输出条件下,流量可达到 5L/min,所克服的后负荷压强为80mmHg.表明远距离驱动动力瓣的设想可以实现. 结论该技术可简化体内植入装置的结构,避免导线穿透皮肤,减少能量传递和转化过程的能量损耗及热效应,对提高左心辅助装置的生理相容性有重要意义.
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轴流血泵对心衰动物的辅助试验研究
选择20只雄性健康成年绵羊,采用结扎冠脉方法建立心衰模型后,随机分为两组;心衰后实验组运用自制轴流血泵进行左心辅助,分别在结扎冠脉前、心衰后和左心辅助1h测量两组动物各项血液动力学参数,探讨血泵的动力学输出和对衰竭心脏的辅助功能,并取标本进行光、电镜检查.通过测试实验组血液的FHB、Fib和主要器官的栓塞情况,观察血泵对血液的破坏程度.结果得出:(1)选择性结扎冠脉比较适合作为LVAD的左心衰动物模型.(2)血泵的压力、流量输出能够达到辅助要求,血泵辅助流量可占总流量的100%.(3)并联于左心房和腹主动脉的血泵是通过部分分流和提高主动脉舒张压方式促进心肌的恢复;病理检查结果与血液动力学结果推测一致.(4)实验组短期在体试验辅助24h,标准溶血指数NIH为0.08g/100L,试验结束肾脏有散在白色斑块,血泵的进、出口与管道接口处覆盖一层薄薄白膜;血泵表面温度变化较小.
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Ⅰ型血泵左心辅助循环动物实验研究
为了对Ⅰ型血泵进行深入研究以便在此基础上进行改进,我们选择9只心脏正常犬进行左心辅助动物实验,以验证该泵的血液动力学输出性能、对心脏的辅助功能及对血液的破坏程度.在动物实验中,血泵放入胸腔内,进口通过静脉插管经左心房耳插入左心房,出口经过动脉插管插入升主动脉.输液、测试、辅助管路接通后,控制血泵的辅助流量为心输出量的25～30%左右.结果显示:1.辅助流量在500～600ml/min时,主动脉收缩压可达130mmHg,证明Ⅰ型血泵输出性能满足辅助时生理血液动力学要求.2.辅助后,主动脉舒张压和心脏总输出量均升高,提示此血泵对冠状动脉血流量的增加及心脏泵血具有辅助功能.3.辅助4小时后,血浆中游离血红蛋白含量由2.4mg/dl升高到3.1mg/dl,纤维蛋白未发生明显变化,说明此血泵对血液有较轻的破坏.
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辅助循环在心脏直视手术后心搏骤停中的应用
目的通过回顾性研究,探讨多种辅助循环装置的联合应用在经常规心肺脑复苏方法抢救后无效的心搏骤停患者中的使用效果.方法在心脏直视手术后早期(82 min～56 h)发生心搏骤停,经常规方法行心肺脑复苏达20 min以上,而未能恢复有效自主循环的16例成人患者中,单独使用急诊体外循环(ECPB)2例,联合应用急诊体外循环与主动脉内球囊反搏(IABP)8例,急诊体外循环与主动脉内球囊反搏和左心辅助(LVAD)三者联合应用6例.结果 1例患者顺利停机,1例患者死亡.其余14例患者中,13例恢复自主心律,1例反复出现室性心律,均不能撤离体外循环.联合应用IABP和LVAD后,有6例成功撤离辅助循环.复苏成功共7例(43.8%):1例患者于撤离辅助循环装置后第11天再发心搏骤停,经抢救无效死亡;另6例痊愈出院.随访3～49个月,1例因在使用LVAD过程中并发脑栓塞后遗右侧肢体轻度活动受限,其余5例未出现中枢神经系统并发症.无远期死亡,生存率37.5% (6/16). 结论急诊体外循环可迅速有效地恢复血流灌注和供氧,纠正酸中毒,改善内环境;主动脉内球囊反搏和左心辅助与急诊体外循环的联合应用,可缩短体外循环的时间,提高撤机率和复苏成功率.经常规心肺脑复苏无效的心搏骤停患者,及时采用辅助循环装置是一种行之有效的方法.
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左心辅助不同插管途径的血流动力学比较研究
目的:对左心辅助的两种插管引流途径(左心室引流与左心房引流)进行对比研究,为临床选择合适的引流途径提供实验依据.方法:12条犬分别建立左心房-主动脉(LA组)和左心室-主动脉(LV组)的左室辅助动物模型,并进行血流动力学和超声心动图检查.结果:LV组的左室收缩压、平均压及压力变化速率均显著低于LA组.辅助后两组的左室、左房与右室内径均减小,但LV组左室内径减小更明显.两组的二尖瓣(E峰)及主动脉瓣的流速无显著差异.结论:两种引流途径均有较好的血流动力学效应.左心室引流时流量大,左室减压更充分;左心房引流对心脏创伤小,出血并发症少.临床应用时,应根据患者的病情需要选择不同的引流途径.
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机械辅助循环(二)
4临床应用临床上除了有一部分血泵用于人工心肺机之外,主要应用于心衰患者.需要机械辅助循环的心衰患者大约有90%是左心衰患者,只用左心辅助;只有20%～30%的患者由于应用左心辅助后,导致右室的收缩力降低,而且对药物的反应不良,导致右室失功,需要双心室辅助.对于一开始就为全心衰竭的患者,应采取全人工心脏支持较好[29].根据辅助时间长短,可应用于:
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左心辅助泵在心脏术后严重心力衰竭患者中的应用
目的 总结在心脏术后发生严重心力衰竭患者中应用左心辅助泵(LVAD)的经验.方法 收集8例心脏术后发生严重心力衰竭患者中应用左心辅助泵(转子泵和离心泵各4例)的临床资料.结果 8例患者中6例脱机,3例存活出院,脱机率和出院率分别为75%和37.5%.辅助流量27～67(43)ml/(min·kg),出院患者平均辅助流量为55 ml/(min·kg).辅助时间2.5～50(28)h.主要并发症为出血、多脏器功能衰竭(MOF)、肾功能衰竭、室性心律失常、感染等.死亡原因为MOF、肾功能衰竭、恶性室性心律失常及出血.结论 离心泵和转子泵用于术后短期辅助中均取得满意结果,及时进行有效的左心辅助并积极防治并发症是成功进行左心辅助的关键.
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左冠状动脉起源异常术后的短期左心辅助
目的 总结心脏术后严重左心功能衰竭患儿使用左心辅助装置(LVAD)的临床经验.方法 3例左冠状动脉起源异常的患儿,平均年龄7个月,术后左心衰竭短期使用左心辅助.结果 3例患儿全部顺利脱机,存活出院.辅助流量100～120 ml/(kg·rmin),辅助时间72 ～ 98 h.主要的并发症是出血、感染、右心功能不全.结论 离心泵左心辅助不像ECMO那样具有普遍适用性,但是对于一些特殊病例是非常有效的.其成功和病例的选择、安装的时机、并发症的防治、监护人员的专业非常有关.
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瓣膜置换术后长时间左心辅助成功1例报道
左心辅助主要用于心脏手术后不能脱离体外循环、急性心源性休克、顽固性左心衰、心脏移植后的排异反应,以及心脏移植前等待供体的过渡期.我院于2004年4月对1例主动脉瓣和二尖瓣双瓣置换术后出现严重低心排患者行左心辅助42小时20分,抢救成功,报道如下.
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左心辅助拔管后可闭合房间隔切口的改良Dennis插管方法
自1962年Dennis等[1]首先应用不开胸的方法行左心辅助以来,已有36年的历史.目前,这种方法主要用于急性心肌梗死后内科患者的抢救.如何将此方法用于心脏外科手术后严重左心衰脱离体外循环机困难的患者,是一个值得深入探讨的问题[2].我们于1997年通过动物实验,建立一种新的简单的可闭合房间隔切口的改良Dennis插管方法.
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新型跨房间隔插左房管途径行左心辅助的实验研究
虽然在治疗心脏外科手术后的严重心功能衰竭时,采用心室辅助的方法取得了很大进展,但临床应用仍有很高的死亡率,其主要原因之一就是患者有左心室衰竭而未能及时地作左心室辅助循环[1].造成这种状况的原因除了费用昂贵外[2],还有外科医生对术后拔管需要再开胸等诸多因素的顾虑.如果能建立一种术后可微创拔管的左心室辅助的插管方法,将有助于改善这种状况.
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微型心尖轴流泵的结构及流体力学特性研究
目的:通过研制微型心尖轴流泵的样机并实测其流体力学特性,初步证实其可行性.方法:微型心尖轴流泵无前导叶,使泵体缩短并保留入口处的旋转血流分量.泵体外壁上的环形缝合裙将泵体分为前后两段.前段长度与心尖部室壁心肌的全层厚度相等.植入心脏时,泵体前段由心尖部插入,由于缝合裙限制,泵体前段不过度进入心室腔,仅以泵入口与心室腔相连通,在有效地引流心室的同时可避免心腔内植入过多的异物和液流死区.基于以上设想,研制的样机直径为20.6mm,泵管直径为13mm,长度为65mm,总体积约为30 cm3,总质量约为50g.在模拟循环台上进行流体力学特性测试,观察了血液动力学效果.结果:随着轴流泵转速的增加,模拟左心室的压力逐步下降,在输出压力为13.332 kPa(100mmHg)条件下,轴流泵转速为12000 r/min时流量可达5L/min,消耗功率接近10W.结论:样机测试表明微型心尖轴流泵结构设计可行,有望成为长期应用的植入式心脏辅助装置.
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左心辅助对心脏功能影响的实验研究
①目的探讨左心辅助时心脏功能的影响.②方法实验用成年健康杂种犬10只,随机分为实验和对照组,采用结扎左冠状动脉前降支方法建立急性左心衰模型,利用气动泵经左心房至升主动脉对心衰犬进行左心辅助,以放射免疫学方法测定心衰前、后及应用左心辅助后各时相心脏局部肾素(RA)活性、血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)的变化.③结果两组比较,急性左心衰后心脏局部RA、AngⅡ水平明显增高(P＜0.05);左心辅助可显著降低左心局部RA、AngⅡ水平(P＜0.05).辅助循环初期右心局部RA、AngⅡ水平明显降低(P＜0.05),随辅助时间的延长,右心局部AngⅡ、RA水平反又增高,与心衰前相比,差异有显著性(P＜0.05).④结论左心辅助可改善左心功能并对右心功能有损害.
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长时间左心辅助循环成功经验探讨
目的:对长时间左心辅助循环成功经验进行探讨.方法:于2002年7月9日对一例冠状动脉搭桥术加二尖瓣置换术后出现严重低心排的患者施行左心辅助,共23小时40分,抢救成功.结论:左心辅助作为一种安全有效和可信的救治衰竭心脏的方法,其成功应用有以下4要素:应用时机和病人选择、装置的选择及其表现、操作左心辅助医生对左心辅助理论的理解和对临床情况的判断力、左心辅助并发症的防治.
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严重心功能低下也能承受心脏手术
大面积急性心肌梗死或反复心肌缺血导致心脏收缩功能下降，血运重建如冠状动脉支架术或冠状动脉旁路移植术（搭桥），不仅可以改善心肌缺血，还可以有效改善心功能。但严重心功能低下的患者，如射血分数小于20%或左心室内径大于80 mm者，实施支架术或搭桥术均有极高的风险。经皮左心室辅助Impela是近几年研发的一种新技术，它是将具有泵功能的装置经导管送至患者的心脏，帮助心脏泵血。与规介入手术不同的是，术中需要较大的鞘管（13F），因而该技术的实施要求有一支经过严格培训的专业团队。阜外医院冠心病中心在该技术支持下成功为2例心功能极度低下的患者实施了冠脉介入治疗，还协助心衰中心完成1例心源性休克病例的左心辅助。
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左心辅助装置下冠脉搭桥术治疗体会
目的 总结左心辅助装量下高危冠脉搭桥术的治疗经验.方法 回顾该院5 a内在行不停跳冠脉搭桥术时,其中9例术中出现恶性低血压或恶性心律失常,追加肝素,急诊建立左心辅助装置,给予病人心内除颤,将其心律转为窦性心律,在不阻断升主动脉、不灌注停跳液、常温及心脏跳动下完成血管近远端吻合,左心辅助并行循环,待血流动力学稳定后停机.结果 9例病人均顺利完成手术,7例病人在外科ICU入住,平均(8.1±2.6)d,1例病人死于感染性心内膜炎,1例病人死于多脏器衰竭.结论 左心辅助装置下行不停跳冠脉搭桥术能维持循环稳定,提高手术安全性,顺利完成手术,术后处理恰当,可取得良好的效果.
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22例冠状动脉搭桥术体外循环的总结
冠状动脉旁路移植术(CABG),是应用血管桥移植手段以改善狭窄远端的心肌缺血,可缓解患者的心绞痛,预防心肌梗死.对于心肌梗塞后室间隔穿孔,乳头肌断裂而致二尖瓣严重关闭不全者,也可行急症CABG术,挽救患者的生命.而术中的体外循环(CPB)管理,关系到手术的成败.现将本人在北京阜外心血管病医院进修期间收集的22例CABG临床资料总结如下.
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左心辅助对右心功能影响的实验研究
目的比较左心辅助对正常及急性缺血性功能不全右心室血流动力学的影响,初步探讨左心辅助后右心衰的发生原因.方法以左心房-主动脉旁路方式植入左心辅助装置于健康成年犬心脏,以70%辅助流率行左心辅助,在辅助前后记录中心静脉压(cVP)、心输出量(CO)、平均动脉压(MAP)、肺动脉压(PAP)、右心室大收缩压(RVSPmax)、右心室大收缩压一阶导数(RV dp/dtmax).停左心辅助并结扎右冠状动脉,5 min后再行左心辅助,分别在辅助前后记录上述指标.结果在右心功能正常时,左心辅助后肺动脉压下降17%(P＜0.01),其他血流动力学指标无明显变化;在右心功能不全时行左心辅助后,CVP上升2%(P＞0.05),CO下降4%(P＜0.05),MAP下降7%(P＜0.05),PAP下降33%(P＜0.01),RVSPmax及RV dp/dt一分别下降18%和14%(P＜0.01).结论在正常及急性缺血性功能不全右心室行左心辅助后血流动力学的不同变化趋势表明,原已存在功能损害的右心室能否承受LVAD应用后所产生的血流动力学的变化是左心辅助应用后发生右心衰的主要原因.
