Медицинская Техника / Медицинская техника №4, 2022 / с. 26-29

Исследование гемосовместимости аппарата вспомогательного кровообращения «Спутник» при постоянном и импульсном режимах работы

А.Н. Романова, А.А. Пуговкин, Д.В. Телышев

Аннотация

Проведено исследование гемосовместимости аппарата вспомогательного кровообращения «Спутник», работающего в режимах поддержания постоянной и импульсной модуляций скорости вращения ротора. Динамика потока и связанный с применением АВК потенциальный риск повреждения крови были исследованы методами вычислительной гидродинамики. Гемолиз численно прогнозировался с использованием тензорной модели повреждения крови. Скалярные, пристеночные напряжения сдвига и индекс гемолиза были получены из поля потока АВК-Н «Спутник». Были получены суммарные площади поверхности проточной части с пристеночными сдвиговыми напряжениями (ПСН) выше 150 Па и поверхности потенциального тромбообразования с ПСН ниже 5 Па. Были также рассчитаны объемные распределения количества частиц в зависимости от времени воздействия скалярных сдвиговых напряжений ниже 5 и выше 150 Па для АВК-Н «Спутник» при постоянной и импульсной модуляциях скорости насоса. Полученные результаты свидетельствуют о том, что метод импульсной модуляции скорости может уменьшать риск неблагоприятных явлений в сердечно-сосудистой системе пациентов с АВК, однако следует рассмотреть другие формы модулирующего сигнала с плавным изменением скорости вращения ротора насоса для снижения гемолитического воздействия на кровь.

Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Александра Николаевна Романова, инженер, Институт биомедицинских систем, научно-исследовательская лаборатория моделирования, проектирования и разработки систем вспомогательного кровообращения, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники», г. Москва, г. Зеленоград,

Александр Анатольевич Пуговкин, мл. научный сотрудник, Научный центр мирового уровня «Цифровой биодизайн и персонализированное здравоохранение», ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский университет), г. Москва,

Дмитрий Викторович Телышев, д-р техн. наук, доцент, Институт биомедицинских систем, начальник лаборатории, научно-исследовательская лаборатория моделирования, проектирования и разработки систем вспомогательного кровообращения, 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,

e-mail: romanova@bms.zone

Список литературы

1. Loor G., Gonzalez-Stawinski G. Pulsatile vs. continuous flow in ventricular assist device therapy // Best Practice and Research Clinical Anaesthesiology. 2012. Vol. 26. № 2. PP. 105-115.

2. Sifain A.R., Schwarz K.Q., Hallinan W., Massey H.T., Alexis J.D. Ventricular assist device thrombosis following recovery of left ventricular function // ASAIO Journal. 2014. Vol. 60. № 2. PP. 243-245.

3. Morgan J.A., Brewer R.J., Nemeh H.W., Gerlach B., Lanfear D.E., Williams C.T., Paone G. Stroke while on long- term left ventricular assist device support: Incidence, outcome, and predictors // ASAIO Journal. 2014. Vol. 60. № 3. PP. 284-289.

4. Crow S., John R., Boyle A., Shumway S., Liao K., Colvin- Adams M., Toninato C., Missov E., Pritzker M., Martin C., Garry D., Thomas W., Joyce L. Gastrointestinal bleeding rates in recipients of nonpulsatile and pulsatile left ventricular assist device // The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 2009. № 137. PP. 208-215.

5. Pak S.W., Uriel N., Takayama H., Cappleman S., Song R., Colombo P. C., Charles S., Mancini D., Gillam L., Naka Y., Jorde U.P. Prevalence of de novo aortic insufficiency during long-term support with left ventricular assist devices // The Journal of Heart and Lung Transplantation. 2010. № 29. PP. 1172-1176.

6. Krabatsch T., Schweiger M., Dandel M., Stepanenko A., Drews T., Potapov E., Pasic M., Weng Y. G., Huebler M., Hetzer R. Is bridge to recovery more likely with pulsatile left ventricular assist devices than with nonpulsatile-flow systems? // The Annals of Thoracic Surgery. 2011. Vol. 91. № 5. PP. 1335-1340.

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

8. Romanova A.N., Pugovkin A.A., Denisov M.V., Ephimov I.A., Gusev D.V., Walter M., Groth T., Bockeria O.L., Le T.G., Satyukova A.S., Selishchev S.V., Telyshev D.V. Hemolytic performance in two generations of the sputnik left ventricular assist device: A combined numerical and experimental study // Journal of Functional Biomaterials. 2022. Vol. 13. № 1:7. PP. 1-17.

9. Bludszuweit C. Model for a general mechanical blood damage prediction // Artificial Organs. 1995. Vol. 19. № 7. PP. 583-589.

10. Garon A., Farinas M. Fast three-dimensional numerical hemolysis approximation // Artificial Organs. 2004. № 28. PP. 1016-1025.

11. Heuser G., Opitz R. A Couette viscometer for short time shearing of blood // Biorheology. 1980. № 17. PP. 17-24.

12. Yano T., Sekine K., Mitoh A., Mitamura Y., Okamoto E., Kim D., Nishimura I., Murabayashi S., Yozu R. An estimation method of hemolysis within an axial flow blood pump by computational fluid dynamics analysis // Artificial Organs. 2003. Vol. 27. № 10. PP. 920-925.

13. Arora D., Behr M., Pasquali M. Hemolysis estimation in a centrifugal blood pump using a tensor-based measure // Artificial Organs. 2006. Vol. 30. № 7. PP. 539-547.

14. Song X., Throckmorton A., Wood H., Antaki J., Olsen D. Computational fluid dynamics prediction of blood damage in a centrifugal pump // Artificial Organs. 2003. Vol. 27. № 10. PP. 938-941.