Медицинская Техника / Медицинская техника №3, 2019 / с. 23-25

Исследование гемосовместимости в роторных насосах крови на примере системы вспомогательного кровообращения «Спутник»

М.В. Денисов, Д.В. Телышев, С.В. Селищев, А.Н. Романова

Аннотация

Проведено исследование гемосовместимости роторных насосов крови (РНК) «Спутник» первого («Спутник-1») и второго («Спутник-2») поколений посредством моделирования влияния геометрии проточной части на распределение скалярных сдвиговых напряжений (ССН), время пребывания частицы в насосе, объем зон рециркуляции. Для рабочей точки со скоростью потока 4,5 л/мин и напором 80 мм рт. ст. при скорости вращения ротора 8000 об/мин получены значения объемных распределений ССН для следующих пороговых напряжений: 9, 50, 150 Па. Отмечено, что для всех выбранных пороговых уровней величина объемов повышенных ССН для второго поколения РНК ниже, что позволяет говорить о его меньшем воздействии на форменные элементы крови. Среднее время пребывания частицы в насосе составляет 39 мс для «Спутника-1» и 29 мс для «Спутника-2». Получены объемы зон рециркуляции, соответствующие значениям 4,36 мл для «Спутника-1» и 1,72 мл для «Спутника-2». Меньший объем зон рециркуляции для второго поколения РНК «Спутник» приводит к снижению вероятности образования застойных зон, которые могут являться причиной тромбообразования. Результаты моделирования показывают, что проведенная оптимизация конструкции РНК «Спутник» не оказывает негативного воздействия на гемосовместимость.

Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Максим Валерьевич Денисов, инженер, Институт биомедицинских систем, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники», г. Москва, г. Зеленоград,

Дмитрий Викторович Телышев, канд. техн. наук, доцент, Институт биомедицинских систем, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники», г. Москва, г. Зеленоград, директор, Институт бионических технологий и инжиниринга, ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет), г. Москва,

Сергей Васильевич Селищев, д-р физ.-мат. наук, профессор, директор,

Александра Николаевна Романова, студент, Институт биомедицинских систем, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники», г. Москва, г. Зеленоград,

e-mail: denisov@bms.zone

Список литературы

1. Mendis Sh., Puska P., Norrving B. World Health Organization, World Heart Federation, World Stroke Organization / Global atlas on cardiovascular disease prevention and control. 2011.

2. Miller L.W., Guglin M., Rogers J. Cost of ventricular assist devices: Can we afford the progress? // Circulation. 2013. Vol. 127. № 6. PP. 743-748.

3. Mulloy D.P., Bhamidipati C.M., Stone M.L., Ailawadi G., Kron I.L., Kern J.A. Orthotopic heart transplant versus left ventricular assist device: A national comparison of cost and survival // The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 2013. Vol. 145. № 2. PP. 566-574.

4. Petukhov D.S., Selishchev S.V., Telyshev D.V. Development of left ventricular assist devices as the most effective acute heart failure therapy // Biomedical Engineering. 2015. Vol. 48. № 6. PP. 328-330.

5. Selishchev S.V., Telyshev D.V. Optimisation of the Sputnik- VAD design // The International Journal of Artificial Organs. 2016. Vol. 39. № 8. PP. 407-414.

6. Telyshev D.V., Denisov M.V., Selishchev S.V. The effect of rotor geometry on the H-Q curves of the Sputnik implantable pediatric rotary blood pump // Biomedical Engineering. 2017. Vol. 50. № 6. PP. 420-424.

7. Denisov M.V., Selishchev S.V., Telyshev D.V., Frolova E.A. Development of medical and technical requirements and simulation of the flow-pressure characteristics of the Sputnik pediatric rotary blood pump // Biomedical Engineering. 2017. Vol. 50. № 5. PP. 296-299.

8. Telyshev D., Denisov M., Pugovkin A., Selishchev S., Nesterenko I. The progress in the novel pediatric rotary blood pump Sputnik development // Artificial Organs. 2018. Vol. 42. № 4. PP. 432-443.

9. Lopes G. Jr., Bock E., Gomez L. Numerical analyses for low reynolds flow in a ventricular assist device low reynolds flow in a ventricular assist device // Artificial Organs. 2017. Vol. 41. № 6. PP. 30-40.

10. Sohrabi S., Liu Y. A cellular model of shear-induced hemolysis // Artificial Organs. 2017. Vol. 41. № 9. PP. 1-12.

11. Versteeg H.K., Malalasekera W. An introduction to computational fluid dynamics: The finite volume method. – 2nd ed. Harlow, UK: Pearson Education Limited, 2007.

12. Bludszuweit C. Three-dimensional numerical prediction of stress loading of blood particles in a centrifugal pump // Artificial Organs. 1995. Vol. 19. № 7. PP. 590-596.

13. Science Clarified, Blood // AdvaMeg. 2007. PP. 50-56.

14. Giersiepen M., Wurzinger L.J., Opitz R., Reul H. Estimation of shear stressrelated blood damage in heart valve prosthesis-in vitro comparison of 25 aortic valves // The International Journal of Artificial Organs. 1990. Vol. 13. PP. 300-306.

15. Hochareon P., Manning K.B., Fontaine A.A., Tarbell J.M., Deutsch S. Correlation of in vivo clot deposition with the flow characteristics in the 50 cc Penn State artificial heart: A preliminary study // ASAIO Journal. 2004. Vol. 50. № 6. PP. 537-542.

16. Fraser K.H., Zhang T., Taskin M.E., Griffith B.P., Wu Z.J. Computational fluid dynamics analysis of thrombosis potential in ventricular assist device drainage cannulae // ASAIO Journal. 2010. Vol. 56. № 3. PP. 157-163.