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關(guān)鍵詞： 左心輔助裝置中血泵 發(fā)展現(xiàn)狀
1 容積式血泵
在早期開(kāi)發(fā)的全人工心臟和輔助循環(huán)裝置中的血泵，由于主要模擬人的自然心臟，故這個(gè)時(shí)期的血泵主要是容積式血泵。容積式血泵是由一個(gè)血袋、控制血流方向的瓣及動(dòng)力部分組成。單向瓣允許血液從進(jìn)口端流入和從出口端流出，當(dāng)動(dòng)力部分?jǐn)D壓血袋時(shí)，血袋的容積減少，從而把血液擠壓出去，類似于心臟的收縮過(guò)程；當(dāng)血袋的壓力減少時(shí)外部的血液就會(huì)流入血袋，類似于心臟的舒張過(guò)程。按血泵的血袋結(jié)構(gòu)可將泵分為兩類：
(1)袋的一部分是由易彎曲的膜組成，其余的部分由硬殼組成，稱為膜式泵，如Toru Masuzawa開(kāi)發(fā)的血泵［1］、Utah-100全人工心臟中的血泵、Millner等制造的全人工心臟［2］。
(2)袋的全部是由易彎曲的膜組成，稱為囊式泵，如賓西法尼亞州立大學(xué)和3M康復(fù)中心聯(lián)合制造的人工心臟中的血泵［3］、Erik等制造的全人工心臟［4］。囊式泵有三種：①氣動(dòng)血泵，靠氣體驅(qū)動(dòng)；泵體積比較大，通常動(dòng)力源置于體外，有比較粗的管路經(jīng)過(guò)皮膚。②靠液體驅(qū)動(dòng)的電液泵；③直接靠直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)泵。
總之，容積式泵缺點(diǎn)是體積大，不易植入；由于有龐大的附屬機(jī)構(gòu)，要有管道和線使得內(nèi)外連通，故易感染；瓣和膜是這類血泵關(guān)鍵部件，它們易損壞，且是血栓易形成的部位；另外，由于與血液的接觸面積大，溶血也比較嚴(yán)重。其優(yōu)點(diǎn)是這類泵類似于自然的心臟，都是搏動(dòng)的，與人的正常生理結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，有利于各主要臟器的血液微循環(huán)灌注。
2 葉片式血泵
由于各種容積式血泵存在上述的缺點(diǎn)嚴(yán)重制約其進(jìn)一步的廣泛應(yīng)用，于是人們開(kāi)始研究體積小、可植入式的葉片泵。由于葉片泵是平流泵，與人的搏動(dòng)血流不一樣。故在研究葉片泵的同時(shí)人們一直廣泛地探討平流對(duì)人體生理狀態(tài)的影響，有的學(xué)者認(rèn)為：在急性左心衰的早期治療過(guò)程中，搏動(dòng)式輔助循環(huán)對(duì)腎臟、外周器官及細(xì)胞的新陳代謝將產(chǎn)生優(yōu)越的血流，另一方面，非搏動(dòng)流對(duì)維持體循環(huán)無(wú)效，若連續(xù)輔助時(shí)間超過(guò)三個(gè)小時(shí)，將會(huì)對(duì)一些主要器官產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的損壞［5，6］。但Hindman 等在1995年報(bào)道了，雖然在低溫條件下，搏動(dòng)的心臟轉(zhuǎn)流對(duì)腦的血液循環(huán)和代謝比非搏動(dòng)的心肺轉(zhuǎn)流要優(yōu)越得多；而在37℃時(shí)對(duì)兔子的左心轉(zhuǎn)流過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)其腦血流量和腦代謝耗氧量搏動(dòng)流和平流差別不大［7］。1977年，Nose等發(fā)現(xiàn)：如果使用平流泵泵出的血流量比所需搏動(dòng)血泵流量大20%時(shí)，將不會(huì)發(fā)生異常的生理循環(huán)［9］。
葉片式血泵的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，體積小，易于植入；與血液接觸面積小，抗血栓性能好；因可植入，感染問(wèn)題也可得到較好解決；耐久性好；低功耗；易于操作；價(jià)格也較低等。研究較多的葉片血泵主要包括離心泵和軸流泵，下面分別敘述之：
(1) 離心血泵 離心血泵是將葉片裝在軸上，當(dāng)軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，這些葉片將引導(dǎo)血液并將其拋至外沿，葉片對(duì)血液的動(dòng)力作用將形成動(dòng)脈壓，顯然，壓力的大小取決于葉輪的轉(zhuǎn)速，一般情況下，轉(zhuǎn)速越高則所形成的動(dòng)脈壓也越高。屬于這種類型的血泵有：Biomedicus(Minneapolis,MN)離心泵、錢(qián)坤喜等研制的血泵、Delphin離心泵、Sarns離心泵等［9—11］。Biomedicus(Minneapolis,MN)離心泵、Sarns離心泵已應(yīng)用于臨床。其它的還在研究中，而Nojiri［12］等研制的微型懸浮式磁力耦合離心泵，葉片靠磁力懸浮在泵內(nèi)，無(wú)需支撐，從而解決了密封問(wèn)題，減少了血栓的發(fā)生。目前這種離心泵在體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已超過(guò)了1年。
由于離心泵工作時(shí)，葉片要高速旋轉(zhuǎn)，由此對(duì)紅細(xì)胞所引起的機(jī)械破壞引起了人們的重視，Schima［13］報(bào)道了離心泵對(duì)紅細(xì)胞所引起的機(jī)械破壞與紅細(xì)胞的彈性無(wú)關(guān)。
(2)軸流血泵 軸流泵的葉片也是裝在軸上，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，血液是沿著傾斜的方向拋出(沿螺旋線方向運(yùn)動(dòng))，經(jīng)過(guò)導(dǎo)葉導(dǎo)流后，血液基本上是沿軸流方向運(yùn)動(dòng)，故稱為軸流泵。它能提供較大的流量。這類泵有：Hemopump泵、Nimbus Axipump泵、Javik2000軸流泵。
目前已應(yīng)用于臨床的只有Hemopump,其它的還在研究階段。
這類泵的最大優(yōu)點(diǎn)是體積小、流量大、效率高，如：Hemopump［14］泵的直徑僅為7mm，可通過(guò)周圍動(dòng)脈(股動(dòng)脈)沿主動(dòng)脈放入左室，將左室的血液泵入主動(dòng)脈。其轉(zhuǎn)速可達(dá)到25000rpm/s，流量可達(dá)到3.5L/min。德州心臟研究所研制的Jarvik 2000微型軸流泵［15］、Baylor大學(xué)和美國(guó)國(guó)家宇航局一同研制的Baylor／NASA微型軸流泵均在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段［16］、Kennjl［17］等研制的軸流泵其長(zhǎng)為10cm，直徑為14cm，壓差為90mmHg時(shí)，其流量可達(dá)8L/min。
3 其它類型式泵
除了容積式血泵和葉片式血泵外，也有人在研究其它類型的血泵，如Takesh［18］等報(bào)道了由生物人工心室組成的循環(huán)輔助設(shè)備，該人工心室由骨骼肌組成，其上排列著生物人工心臟內(nèi)膜。其優(yōu)點(diǎn)是血栓較少；但若作為長(zhǎng)期使用，血栓形成仍是一個(gè)大問(wèn)題。Monties［19］等研制的血泵原理類似于推板式，內(nèi)有一個(gè)橢圓形的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子與定子之間只有一個(gè)接觸點(diǎn)，是一個(gè)沒(méi)有瓣膜、低轉(zhuǎn)速、半搏動(dòng)流的旋轉(zhuǎn)泵。也有關(guān)于其它種類血泵的報(bào)道，在此不作介紹了。
4 存在問(wèn)題和展望
血栓和溶血問(wèn)題仍然是當(dāng)前和今后要研究的兩大課題。血栓形成的根本原因是材料的生物相容性問(wèn)題。目前解決的方法基本上可分為兩種：一是采用涂層的辦法，使表面光滑，允許有微栓形成，但不會(huì)形成大的血栓，從而不致影響正常的生理機(jī)能；二是采用粗糙表面，使血小板沉積在其上，形成假內(nèi)膜，從而避免血栓形成。產(chǎn)生溶血的原因：一是血液與非生物材料接觸面的大小有關(guān)，接觸面大溶血程度就嚴(yán)重；二是血液的湍流運(yùn)動(dòng)及機(jī)械運(yùn)動(dòng)對(duì)血液的破壞，這可通過(guò)優(yōu)化泵的結(jié)構(gòu)來(lái)解決［20］。
軸承密封問(wèn)題是當(dāng)今研究的另一個(gè)課題，由于對(duì)輔助時(shí)間要求的延長(zhǎng)，又因葉片泵大多是轉(zhuǎn)動(dòng)泵，故其存在的密封問(wèn)題就變得越來(lái)越重要。密封對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)血泵的使用壽命、機(jī)械性能、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、溶血和血栓都起著至關(guān)重要的作用，磁懸浮軸承的應(yīng)用對(duì)這個(gè)問(wèn)題的解決提供了廣闊的前景。然而，使用磁懸浮軸承又為泵的結(jié)構(gòu)增加了復(fù)雜性，對(duì)縮小泵的體積不利。
從容積式血泵到葉片式血泵，再到目前軸流式血泵的大量研究。可以看出研究體積小，操作方便，以便能迅速植入的血泵，是血泵發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)�？傊�，為了解決血泵存在的問(wèn)題，血泵的研究正在結(jié)合多學(xué)科(如計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、材料、醫(yī)學(xué)、機(jī)械、力學(xué)、物理、數(shù)學(xué)等)中最新的成果，一步一步地趨向完善。
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