Научно-практический журнал
«Клиническая физиология кровообращения»

ISSN 1814-6910 (Print)
ISSN 2410-9134 (Online)

 

Главный редактор

Лео Антонович Бокерия, доктор медицинских наук, профессор, академик РАН и РАМН, президент ФГБУ «НМИЦ ССХ им. А.Н. Бакулева» МЗ РФ


Каталог статей ➤ КФК. 2023; 20 (1): 1-88 ➤ Влияние аппарата механической поддержки кровообращения левожелудочкового обхода дискового типа на некоторые показатели крови

Влияние аппарата механической поддержки кровообращения левожелудочкового обхода дискового типа на некоторые показатели крови

Авторы: Головина К.О., Головин А.М., Айзман Р.И.

Организация:
1 ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный педагогический университет», Новосибирск, Российская Федерация
2 АО НПК «ИМПУЛЬС-проект», Новосибирск, Российская Федерация

Для корреспонденции: Сведения доступны для зарегистрированных пользователей.

Раздел: Экспериментальные исследования

DOI: https://doi.org/10.24022/1814-6910-2023-20-1-78-88

УДК: 616.124.2-089.12

Библиографическая ссылка: Клиническая физиология кровообращения. 2023; 1 (20): 78-88

Цитировать как: Головина К.О., Головин А.М., Айзман Р.И. . Влияние аппарата механической поддержки кровообращения левожелудочкового обхода дискового типа на некоторые показатели крови. Клиническая физиология кровообращения. 2023; 1 (20): 78-88. DOI: 10.24022/1814-6910-2023-20-1-78-88

Ключевые слова: вспомогательное кровообращение, дисковый насос, гемолиз, свободный гемоглобин, плазма, стенд, телята

Поступила / Принята к печати:  23.11.2022 / 14.03.2023

Скачать (Download)


Аннотация

Цель исследования – изучение влияния нового типа насоса вспомогательного кровообращения с низкой скоростью вращения ротора на некоторые показатели крови.

Материал и методы. Проведено экспериментальное исследование опытного образца аппарата механической поддержки кровообращения (МПК) левожелудочкового обхода дискового типа на некоторые показатели донорской крови человека с использованием стенда, имитирующего большой круг кровообращения (n = 6), и в эксперименте на лабораторных животных in vivo (n = 3). На стенде аппарат работал в режиме 2500 об/мин с производительностью 5 ± 0,5 л/мин. Эксперименты in vivo проводили на телятах-самцах черно-пестрой породы в течение 7 сут, средний возраст – 4 мес, средняя масса – 90 кг. Подключение насоса проводили паракорпорально по схеме «верхушка левого желудочка – нисходящий отдел грудной артерии». Запуск работы насоса начинали со скорости 900 об/мин в условиях открытой грудной клетки. Затем постепенно повышали скорость вращения ротора до получения производительности 5 ± 0,5 л/мин. После стабилизации режима работы насоса и выхода на адекватные показатели гемодинамики переходили к послойному ушиванию грудной клетки животного.

Результаты. По итогам шести стендовых экспериментов средний уровень свободного гемоглобина (freeHb) составил 0,03 ± 0,1 г/л. Среднее значение нормализированного индекса гемолиза (NIH) в шести экспериментах составило 0,0018, среднее значение модифицированного индекса гемолиза (MIH) – 2,18. В исследованиях на животных в 1–2-й дни эксперимента наблюдали увеличение freeHb в диапазоне от 0,01 ± 0 до 0,05 ± 0,1 г/л. Далее, с 3-х суток и до конца наблюдения, колебания freeHb в крови были в пределах 0,03–0,04 г/л и достоверно не отличались от фона. В этот же период (1–3-и сутки) отмечалось достоверное уменьшение гематокрита (Hct), который к 4-м суткам уже практически восстанавливался до фоновых значений. Концентрации ионов натрия, кальция, хлора и рН крови в течение всего эксперимента практически не изменялись, а концентрация калия к 5–7-м суткам имела тенденцию к повышению.

Заключение. Дисковый насос МПК в течение 240 мин работы на стенде (in vitro) и 7 сут в эксперименте in vivo не вызвал существенных гемолитических, электролитных и кислотно-щелочных нарушений в крови, что позволяет его рекомендовать для кратковременного замещения сердца в качестве «моста» к трансплантации органа или его разгрузки.

Литература

  1. Иткин Г.П., Шохина Е.Г., Шемакин С.Ю., Попцов В.Н., Шумаков Д.В., Готье С.В. Особенности длительной механической поддержки кровообращения с помощью насосов непрерывного потока. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2014; 14 (2): 110–15. DOI: 10.15825/1995-1191-2012-2-110-115
  2. Zinoviev R., Lippincott С.K., Keller S.C., Gilotra N.A. In full flow: left ventricular assist device infections in the modern era. Open Forum Infect. Dis. 2020; 7 (5): ofaa124. DOI: 10.1093/ofid/ofaa124
  3. Vieira J.L., Ventura H.O., Mehra M.R. Mechanical circulatory support devices in advanced heart failure: 2020 and beyond. Prog. Cardiovasc. Dis. 2020; 63 (5): 630–9. DOI: 10.1016/j.pcad.2020.09.003
  4. Thenappan Th., Anderson A.S., Jeevanadham V., Rich J.D., Shah A.P. Treatment of left ventricular assist device thrombosis with extended catheter-directed intraventricular thrombolytic therapy. Circ. Heart Fail. 2013; 6 (3): 27–9. DOI: 10.1161/CIRCHEARTFAILURE.113.000013
  5. Жульков М.О., Сирота Д.А., Фомичев А.В., Гренадеров А.С., Чернявский А.М. Проблема биосовместимости и тромбогенности устройств вспомогательного кровообращения. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2020; 22 (4): 83–8. DOI: 10.15825/1995-1191-2020-4-83-88
  6. Kirklin J.K., Amtel D.C., Pagani F.D., Kormos R.L., Stevenson L.W., Blue E.D. et al. Seventh INTERMACS annual report: 15,000 patients and counting. J. Heart Lung Transplant. 2015; 34 (12): 1495–504. DOI: 10.1016/j.healun.2015.10.003
  7. Slaughter M.S., Pagani F.D., Rogers J.G., Miller L.W., Sun B., Russell S.D. HeartMate II Clinical Investigators. Clinical management of continuous-flow left ventricular assist devices in advanced heart failure. Heart Lung Transplant. 2010; 29 (4): S1–39. DOI: 10.1016/j.healun.2010.01.011
  8. 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): 22–7. DOI: 10.15825/1995-1191-2017-1-22-27
  9. Mueller M.R., Schima H., Engelhardt H., Salat A., Olsen D.B., Losert U. et al. In vitro hematological testing of rotary blood pumps; remarks on standardization and data interpretation. Artif. Organs. 1993; 17 (2): 103–10. DOI: 10.1111/j.1525-1594.1993.tb00419.x
  10. Kawahito K., Nosé Y. Hemolysis in different centrifugal pumps. Artif. Organs. 1997; 21 (4): 323–6. DOI: 10.1111/j.1525-1594.1997.tb00369.x
  11. Nakazawa T., Takami Y., Benkowski R., Ohtsubo S., Yukio O., Tayama E. Development and initial testing of a permanently implantable centrifugal pump. Artif. Organs. 1997; 21 (7): 597–601. DOI: 10.1111/j.1525- 1594.1997.tb03707.x
  12. 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. Artif. Organs. 1998; 22 (5): 366–70. DOI: 10.1046/j.1525-1594. 1998. 06142.x
  13. Kawahito K., Nose Y. Hemolysis in different centrifugal pumps. Artif. Organs. 1997; 21 (4): 323–6. DOI: 10.1111/j.1525-1594.1997.tb00369.x
  14. Kobayashi S., Nitta S., Yambe T., Sonobe T., Naganuma S., Hashimoto H. Hemolysis test of disposable type vibrating flow pump. Artif. Organs. 1997; 21 (7): 691–3. DOI: 10.1111/j.1525-1594.1997.tb03724.x Göbel C., Eilers R., Reul H., Schwindke P., Jörger M., Rau G. A new blood pump for cardiopulmonary bypass: the hiflow centrifugal pump. Artif. Organs. 1997; 21 (7): 841–5. DOI: 10.1111/j.1525-1594.1997.tb03754.x
  15. Гланц С. Медико-биологическая статистика. Пер. с англ. 4-е изд. М.: Практика; 1999. https://studizba.com/files/show/pdf/14088-1-stenton-glanc-medikobiologicheskaya.html (дата обращения 12.01. 2023).
  16. Bourque K., Cotter C., Dague C., Harjes D., Dur O., Duhamel J. et al. Design rationale and preclinical evaluation of the heartmate 3 left ventricular assist system for hemocompatibility. ASAIO J. 2016; 62 (4): 375–83. DOI: 10.1097/MAT.0000000000000388
  17. Nakazawa T., Takami Y., Benkowski R., Ohtsubo S., Yukio O., Tayama E. et al. Development and initial testing of a permanently implantable centrifugal pump. Artif. Organs. 1997; 21 (7): 597–601. DOI: 10.1111/j.1525-1594.1997.tb03707.x
  18. Wright G. Haemolysis during cardiopulmonary bypass: update. Perfusion. 2001; 16 (5): 345–51. DOI: 10.1177/026765910101600504 20. Ravichandran A.K., Parker J., Novak E., Joseph S.M., Schilling J.D., Ewald G.A. Hemolysis in left ventricular assist device: a retrospective analysis of outcomes. J. Heart Lung Transplant. 2014: 33 (1): 44–50. DOI: 10.1016/j.healun.2013.08.019
  19. Zayat R., Moza A., Grottke O., Grzanna T., Fechter T., Motomura T. et al. In vitro comparison of the hemocompatibility of two centrifugal left ventricular assist devices. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2019; 157 (2): 591–9. DOI: 10.1016/j.jtcvs.2018.07.085
****
  1. Itkin G.P., Shokhina E.G., Shemakin S.Yu., Poptsov V.N., Shumakov D.V., Gauthier S.V. Features of long-term mechanical support of blood circulation with the help of continuous flow pumps. Bulletin of Transplantology and Artificial Organs. 2014; 14 (2): 110–15 (in Russ.). DOI: 10.15825/1995-1191-2012-2-110-115
  2. Zinoviev R., Lippincott С.K., Keller S.C., Gilotra N.A. In full flow: left ventricular assist device infections in the modern era. Open Forum Infect. Dis. 2020; 7 (5): ofaa124. DOI: 10.1093/ofid/ofaa124
  3. Vieira J.L., Ventura H.O., Mehra M.R. Mechanical circulatory support devices in advanced heart failure: 2020 and beyond. Prog. Cardiovasc. Dis. 2020; 63 (5): 630–9. DOI: 10.1016/j.pcad.2020.09.003
  4. Thenappan Th., Anderson A.S., Jeevanadham V., Rich J.D., Shah A.P. Treatment of left ventricular assist device thrombosis with extended catheter-directed intraventricular thrombolytic therapy. Circ. Heart Fail. 2013; 6 (3): 27–9. DOI: 10.1161/CIRCHEARTFAILURE.113.000013
  5. Zhulkov M.O., Sirota D.A., Fomichev A.V., Grenaderov A.S., Chernyavskiy A.M. The problem of biocompatibility and thrombogenicity of auxiliary circulation devices. Bulletin of Transplantology and Artificial Organs. 2020; 22 (4): 83–8 (in Russ.). DOI: 10.15825/1995-1191-2020-4-83-8
  6. Kirklin J.K., Amtel D.C., Pagani F.D., Kormos R.L., Stevenson L.W., Blue E.D. et al. Seventh INTERMACS annual report: 15,000 patients and counting. J. Heart Lung Transplant. 2015; 34 (12): 1495–504. DOI: 10.1016/j.healun.2015.10.003
  7. Slaughter M.S., Pagani F.D., Rogers J.G., Miller L.W., Sun B., Russell S.D. HeartMate II Clinical Investigators. Clinical management of continuous-flow left ventricular assist devices in advanced heart failure. Heart Lung Transplant. 2010; 29 (4): S1–39. DOI: 10.1016/j.healun.2010.01.011
  8. Dmitrieva O.Yu., Buchnev A.S., Drobyshev A.A., Itkin G.P. Hemolysis studies of an implantable axial pump for two-stage heart transplantation in children. Bulletin of Transplantology and Artificial Organs. 2017; 19 (1): 22–7 (in Russ.). DOI: 10.15825/1995- 1191-2017-1-22-27
  9. Mueller M.R., Schima H., Engelhardt H., Salat A., Olsen D.B., Losert U. et al. In vitro hematological testing of rotary blood pumps; remarks on standardization and data interpretation. Artif. Organs. 1993; 17 (2): 103–10. DOI: 10.1111/j.1525-1594.1993.tb00419.x
  10. Kawahito K., Nosé Y. Hemolysis in different centrifugal pumps. Artif. Organs. 1997; 21 (4): 323–6. DOI: 10.1111/j.1525-1594.1997.tb00369.x
  11. Nakazawa T., Takami Y., Benkowski R., Ohtsubo S., Yukio O., Tayama E. Development and initial testing of a permanently implantable centrifugal pump. Artif. Organs. 1997; 21 (7): 597–601. DOI: 10.1111/j.1525- 1594.1997.tb03707.x
  12. 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. Artif. Organs. 1998; 22 (5): 366–70. DOI: 10.1046/j.1525-1594. 1998. 06142.x
  13. Kawahito K., Nose Y. Hemolysis in different centrifugal pumps. Artif. Organs. 1997; 21 (4): 323–6. DOI: 10.1111/j.1525-1594.1997.tb00369.x
  14. Kobayashi S., Nitta S., Yambe T., Sonobe T., Naganuma S., Hashimoto H. Hemolysis test of disposable type vibrating flow pump. Artif. Organs. 1997; 21 (7): 691–3. DOI: 10.1111/j.1525-1594.1997.tb03724.x Göbel C., Eilers R., Reul H., Schwindke P., Jörger M., Rau G. A new blood pump for cardiopulmonary bypass: the hiflow centrifugal pump. Artif. Organs. 1997; 21 (7): 841–5. DOI: 10.1111/j.1525-1594.1997.tb03754.x
  15. Glants S. Medico-biological statistics. Transl. from English. Moscow; 1999 (in Russ.). https://studizba.com/files/show/pdf/14088-1-stenton-glanc-medikobiologicheskaya.html (accessed January 12, 2023)
  16. Bourque K., Cotter C., Dague C., Harjes D., Dur O., Duhamel J. et al. Design rationale and preclinical evaluation of the heartmate 3 left ventricular assist system for hemocompatibility. ASAIO J. 2016; 62 (4): 375–83. DOI: 10.1097/MAT.0000000000000388
  17. Nakazawa T., Takami Y., Benkowski R., Ohtsubo S., Yukio O., Tayama E. et al. Development and initial testing of a permanently implantable centrifugal pump. Artif. Organs. 1997; 21 (7): 597–601. DOI: 10.1111/j.1525-1594.1997.tb03707.x
  18. Wright G. Haemolysis during cardiopulmonary bypass: update. Perfusion. 2001; 16 (5): 345–51. DOI: 10.1177/026765910101600504
  19. Ravichandran A.K., Parker J., Novak E., Joseph S.M., Schilling J.D., Ewald G.A. Hemolysis in left ventricular assist device: a retrospective analysis of outcomes. J. Heart Lung Transplant. 2014: 33 (1): 44–50. DOI: 10.1016/j.healun.2013.08.019
  20. Zayat R., Moza A., Grottke O., Grzanna T., Fechter T., Motomura T. et al. In vitro comparison of the hemocompatibility of two centrifugal left ventricular assist devices. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2019; 157 (2): 591–9. DOI: 10.1016/j.jtcvs.2018.07.085

Об авторах

  • Головина Катерина Олеговна, аспирант, заместитель генерального директора по научной работе; ORCID
  • Головин Александр Михайлович, канд. техн. наук, генеральный директор; ORCID
  • Айзман Роман Иделевич, д-р биол. наук, профессор, заведующий кафедрой; ORCID

 Если вы заметили опечатку, выделите текст и нажмите Alt+A