Ефимов И.А.

Московский государственный институт электронной техники, Россия

Методика снятия гемолизных характеристик имплантируемого насоса крови

Одной из основных характеристик для имплантируемых насосов крови является соответствие медико-биологическим требованиям, таким как травмируемость крови, вызываемая насосом и вероятность тромобообразования (гемолизные характеристики).

Оценка гемолизных характеристик имплантируемого насоса проводится при сравнении с известным насосом, в аналогичных условиях. Это связано с тем, что практически невозможно нормализовать степень травмы форменных элементов крови, взятой у различных доноров или животных. Поэтому именно сравнительные исследования могут дать объективную оценку гемолизных характеристик насосов.

Для проведения исследований сконструирован специальный стенд. В одинаковые условия ставится исследуемый насос и «эталонный» насос (BP-80 Medtronic), использующийся практически во всех центрах, занимающихся разработкой насосов для крови. В качестве крови используется донорская кровь человека.

Перед заполнением донорской кровью контуры стендов заполняются физиологическим раствором. Включают испытуемый насос и ВР-80 и устанавливают постоянный расход 5 л/мин при перепаде давления между выходом и входом 100 мм рт.ст. Данный режим работы является типовым для имплантируемых насосов. После этого насосы останавливают, физиологический раствор сливают, и контуры заполняют кровью, тщательно удаляя воздух из систем.

Эксперименты проводятся при постоянной температуре (21-22⁰С). После тщательного перемешивания крови на частотах вращения в соответствии с эксплуатируемыми параметрами исследуемого и «эталонного» насосов, в каждом контуре берут исходную пробу крови. Определяют значения показателей гемоглобина (), гематокрита () и уровень свободного гемоглобина в плазме (). Затем восстанавливается типовой режим для обоих насосов: расход 5 л/мин при перепаде давления 100 мм рт.ст. В типовом режиме кровь в каждом контуре циркулирует в течение 3 часов. Каждые 30 мин из контуров забирают пробы крови, которые устанавливаются на центрифуге для получения плазмы (время обработки проб крови 10 минут, скорость вращения центрифуги 5000 об/мин). Затем с помощью спектрофотометра оценивается уровень в исследуемой плазме.

По полученным данным уровня свободного гемоглобина в плазме крови строят графические зависимости роста от времени для сравниваемых насосов. Для сравнения данных полученных в серии экспериментов рассчитывают модифицированный индекс гемолиза , который нормализует результаты при небольших вариациях значений объема крови, расхода, перепада давления, и :

,

где – объем крови в контуре, – гематокрит, – изменение уровня свободного гемоглобина в плазме, – производительность насоса, – концентрация гемоглобина в крови, – время.

Для примера приведем результаты исследований имплантируемого осевого насоса крови (разработанного МГИЭТ совместно с ФГУ «ФНЦТИО Минздравсоцразвития РФ») и BP-80.

В соответствии с методикой гидродинамические контуры стендов заполняли донорской кровью = 250 мл, гематокрит = 38,5±5,05 %, гемоглобин = 13,5±5,1г%.

Рабочие параметры имплантируемого осевого насоса: заданная частота вращения ротора =8300±100 об/мин, при этом текущая частота вращения была в диапазоне =8290±170 об/мин, расход = 5±0,2 л/мин, перепад давления =100±5 мм рт.ст.;

Для центробежного насоса ВР-80: скорость вращения импеллера =1600±160 об/мин, расход = 5±0,2 л/мин, перепад давления = 100±5 мм рт.ст.

К окончанию эксперимента уровень для имплантируемого осевого насоса в среднем возрастал до 16±2,6 мг%, в то время как для центробежного насоса ВР-80 среднее значение уровня равнялось 25±4,2 мг%.

Рис. 1 Динамика уровня свободного гемоглобина плазмы

Расчет модифицированного индекса гемолиза показал, что для осевого насоса среднее значение равно = 1,88±0,3, в то время как для ВР-80 среднее значение =3,02±0,57. Таким образом, гемолиз «эталонного» насоса ВР-80 превышает гемолиз осевого насоса в 1,6 раза.

Литература:

1. Филатов И.А., Иткин Г.П., Адаскин А.В., Конышева Е.Г., Трухманов С.Б., Романов О.В. Исследовательский комплекс для мониторинга и анализа физиологических показателей // В материалах IV Всероссийского съезда трансплантологов. – Москва: ноябрь, 2008. – С. 321-322.

2. Конышева Е.Г., Иткин Г.П., Дробышев А.А., Романов О.В. Результаты исследования на гемолиз новых имплантируемых центробежных насосов // Вестник трансплантологии и искусственных органов. – 2007. № 4 – С. 41-46.

3. Быковский П.П., Быковская А.П., Зубовская Е.Т. Способ определения свободного гемоглобина // 5–й республиканский съезд специалистов клинической лабораторной диагностики Беларуси // Материалы съезда. – Минск. - 1997. – С.155.

4. Конышева Е.Г., Кудинов В.Л., Дозоров К.Н., Калянин С.А., Кузьмин Г.С.

Стендовые исследования имплантируемого осевого насоса крови // Медицинская техника 2010 №6, Москва.