軸流式血泵的研究

1、軸流式血泵的研究摘要：每天，人的心臟不斷地跳動，不停地將血液泵出，輸送到身 體的各個部位。一旦引發(fā)患病，其泵血功能很可能受損，這將極人地危害 到患者的健康，甚至危及生命。就目前的情況來看，心臟泵血功能衰竭而 引發(fā)的心臟病是導(dǎo)致人類死亡的一大因素。由此，研究制造出能夠輔助甚 至代替心臟完成泵血功能的裝置就顯得十分有意義了。近幾十年來，人們 不斷地深入研究這類問題。血泵的臨床試驗表明，這種心室輔助裝置能夠 在一定程度上替代心臟的泵血功能，這無疑給心臟泵血功能衰竭的病人帶 來了生存的希望。關(guān)鍵詞：血泵；軸流式；心室輔助裝置血泵裝置是-種嚴(yán)重心衰病人的常規(guī)治療方案，又稱為左心室輔助裝 置（lvad）。

2、它可以不間斷地將血液由左心室腔提升到主動脈，以達(dá)到心 臟輔助的目的。血泵發(fā)展至今，已逐漸形成了兩大類型：一種為脈動型， 另一種為連續(xù)流型。前者的工作原理是模仿人體自然心臟的特點，通過收 縮和舒張來實現(xiàn)輔助泵血的功能。但其體積大于脈動脈，且結(jié)構(gòu)較復(fù)雜， 效率低。最重要的是它不方便移植，也不方便長期使用。這些都是在其發(fā) 展過程中其難以克服的問題。因此，比脈動型血泵更為小巧、簡單的連續(xù) 型血泵逐漸發(fā)展起來。它大致可分為離心式和軸流式兩種。它主要是通過 葉輪的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，使血液獲得一定的壓力，從而達(dá)到輸送血液的目 的。相比于離心式血泵，軸流式血泵更不易出現(xiàn)機(jī)械故障，出現(xiàn)血栓的情 況也會有所緩解，更

3、重要的是它的體積小巧，結(jié)構(gòu)簡單，還可讓患者自主 調(diào)節(jié)流量。故軸流式血泵雖然起步晚，但卻極具研究價值。在人們對軸流式血泵進(jìn)行研究的歷程屮，incor> debakey> jarvik 2000等裝置獲得了較高的聲譽(yù)，并得到了廣泛的應(yīng)用，挽救了無數(shù)人得生 命。文章將對依次對它們進(jìn)行簡單的介紹。1 incor iincor i是一種經(jīng)典的軸流式血泵，最早由柏林心臟研究中心(berlin heart)研制。他們在研制incor i時的最初目的是想在病人等待心臟移 植手術(shù)時，該裝置能在病人體內(nèi)短時間地進(jìn)行心室輔助；病人完成手術(shù)后, 長期性地植入病人的體內(nèi)，以期幫助病人進(jìn)行心肌恢復(fù)等。它的核心

4、部分 是一個微型軸流泵，驅(qū)動能源則是由人佩戴在體外的電池提供，通過一根 置于硅膠外鞘中的柔性電纜穿過皮下進(jìn)行連接。這種血泵使用的是磁懸浮 軸承，這使得各個部件之間幾乎沒冇磨損。研究人員在它的液流調(diào)直器、 導(dǎo)葉及葉輪中均嵌入了圓柱形的永磁體，該永磁體的軸向方向為磁場方 向，這樣它們所受到的力便與磁場方向相反，葉輪體因此得以懸浮起來， 由此達(dá)到了減小摩擦磨損等目的。在葉輪周圍環(huán)繞的是無刷電機(jī)的定子， 它的作用是驅(qū)動葉輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，最高時，葉輪的轉(zhuǎn)速可達(dá)到12000r7min。 incor i泵體的直徑大約為30mm,重約為200go在其工作時，它的驅(qū)動電 機(jī)的功率大約為24w,其中軸承大約消耗1w。

5、目前，關(guān)于incor t的進(jìn) 一步的臨床實驗還在進(jìn)行中。2 debakey 1988年，左心輔助微型軸流泵debakey設(shè)計項日正式開始，參與這個 項日的包括：nasa美國研究中心、baylor醫(yī)學(xué)院及nasa/johnson空間中 心。它有著較好的性能，因此在多個國家均得到了廣泛地應(yīng)用，救治了許 多生命。debakey血泵的導(dǎo)葉、葉輪、液流調(diào)直器是它最為關(guān)鍵的三個部 分。在結(jié)構(gòu)上，debakey血泵的前樞軸是液流調(diào)直器，用以支撐血泵的導(dǎo) 流葉輪；而它的后樞軸，人們則是設(shè)置了一個固定的擴(kuò)散體。山于debakey 血泵與所有血液接觸大部分都使用鈦合金制造，它的體內(nèi)部分重量十分 輕，只有90g左右

6、。英直徑約為30mm,長度約為76nrni,患者在使用它時, 可以在體外隨身佩帶它的控制器及供電電池，這樣就使得其使用起來尤為 方便。debakey血泵的轉(zhuǎn)速在7500-12500r/min左右。它的能量來源則是 由患者配戴的直流電源提供，在安裝時，先在患者的下腹穿一個小孔，用 一根由硅膠外殼制作的電纜線連接起血泵和電源，以達(dá)到提供驅(qū)動能量的 h的。就目前來說，debakey血泵所采用的植入方式是挖空左心室的半月 瓣的屮心，并在左心室腔屮插入個入流導(dǎo)管；為了使其固過，在插入的 同時，需將一個環(huán)嵌入其中。為了能更方便地隨時向debakey血泵供電， 人們往往會在人體的左下腹開一個微小的孔，這個小

7、孔的開設(shè)使得血泵和 電源、控制器能夠通過一根電纜線相連；最后還需在升主動脈或降主動脈 穿刺一根岀流導(dǎo)管。在完成上述步驟之后，debakey血泵的泵血功能就能 實現(xiàn)了，同時還能使得左心室的負(fù)荷降低。3 jarvik 2000jarvik 2000是山robert jarvik這位人丁心臟的先驅(qū)所設(shè)計，這是 他和maryland醫(yī)學(xué)中心等機(jī)構(gòu)在上個世紀(jì)90年代聯(lián)手開始研發(fā)的一種軸 流式心室輔助裝置，一經(jīng)問世，便受到了廣泛的關(guān)注。自2000年，jarvik2000獲得fda批準(zhǔn)進(jìn)入臨床實驗，全球很多機(jī)構(gòu)都開始將jatvik 2000用于心臟外科手術(shù)。它主要是由血泵、鋰離子電池、電纜、控制器等部件組

8、成。它的結(jié)構(gòu)十分簡潔，在卞動脈的降支上穿刺著出流導(dǎo)管，而在其左心 室的房室瓣內(nèi)則固定著入流導(dǎo)管。jarvik 2000同樣具有體積小的特點。 一個供成年人使用的jarvik 2000血泵的直徑僅為25mm,質(zhì)量約為85g。該血泵所使用的電機(jī)是一個永磁體的無刷電機(jī)，在其運(yùn)行過程中，由于其 本身的特性，定子會在血泵內(nèi)產(chǎn)生交變的磁場，葉輪則因此而開始轉(zhuǎn)動， 其轉(zhuǎn)速范圍大約為8000-12000r/min左右。值得一提的是，該電機(jī)兩側(cè)的 支撐工作是由加工精制的陶瓷軸承來完成的，而該無刷電機(jī)自身的外殼材 料則是選用的鈦合金，大大地減輕了它的重量。與此同時，jaiwik 2000 較為獨特的一點是它設(shè)計了

9、兩套供電系統(tǒng)。和前兩種型式的血泵類似，在 它工作時，它的能量來源是由外部電源提供，通過一根穿過人體的電纜線 連接。最重要的一點是，該血泵根據(jù)轉(zhuǎn)速不同設(shè)置了 5個檔位，5檔的速 度最快，可達(dá)到12000r/min,流量最犬可達(dá)到5-7l/min； 1檔的速度最慢, 為8000r/min左右，流量最小為l-2l/mino病人可以根據(jù)自身需要對血泵 進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其能更有效地進(jìn)行心室輔助。fi前，中國的心臟疾病患者人數(shù)眾多，但是只有極少數(shù)人能夠進(jìn)行心 臟移植手術(shù)，其主要原因是同種心臟供體來源十分怵難。因此這種能夠輔 助心臟泵血，并能長期使用的左心室輔助設(shè)備便成為了一種能夠替代心臟 移植且十分有效的方法。文章主要介紹了國際上幾種較為優(yōu)秀的軸流式血 泵的相關(guān)背景、結(jié)構(gòu)等知識，希望為潛心研究軸流式血泵等心臟輔助裝置 的人們帶來方便并指明方向。就日前來說，軸流式血泵依然有許多待解決 的問題：例如怎么延長整個系統(tǒng)的使用壽命及穩(wěn)定性、避免血泵的溶血和 血栓等問題的方法，還