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《中南大学》 2011年
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可携式人工泵肺的生物相容性评价

周康  
【摘要】:[目的]美国马里兰大学人工器官实验室设计了高度整合磁悬浮泵的新型人工泵肺(Artificial Pump-Lung,APL)装置。该装置拟为各种原因导致的急性呼吸衰竭或需要肺移植的患者提供可长期携带的部分性心肺功能支持。本研究将对APL装置的生物相容性特别是血液相容性进行长期存活的动物实验研究,为最终实现临床应用提供参考依据。 [方法]在以羊为实验动物的研究中,APL组(n=5)在全麻气管插管条件下,通过外侧切口,使APL装置分别与右心房和肺主动脉连接。术后30天内静脉持续滴注肝素进行系统抗凝,使ACT值维持在150-180秒。整个研究过程中APL的血泵的转速依据设定的起始流量而设置在5000-6000rpm之间并保持恒定。手术对照组(n=3)只接受开胸手术,而无装置的植入。分别比较各组内及两组之间在研究期间内的器官功能状态,血细胞成分的改变等,同时通过血小板表面P-选择素和血浆中可溶性P-选择素对血小板激活情况进行评价。动物实验终止后,对APL组动物实施大体解剖和组织切片观察。最后对APL装置进行表面血栓分布的评价以及使用扫描电子显微镜观察其纤维膜表面的细胞沉积情况。 [结果]所有纳入研究的羊均成功存活30天,没有出现因APL装置功能障碍导致实验中止的个例。研究期间内,APL的血流量从最初的3.28±0.08 L/min,逐渐下降至2.44±0.10 L/min。气体经过交换后,装置出口的血氧饱和度可以维持在95%以上,氧气传输率可以有效维持在140-160mL/min范围内。反映手术创伤的指标如肌酸磷酸激酶和乳酸脱氢酶在两组之间均没有显著差异。APL组早期有急性肾脏功能不全表现,术后一周内即可恢复。两组的肝脏功能早期均受到手术因素影响,两组之间没有区别。APL组红细胞压积在研究后期有一定程度上升,最高到达34.58±2.10%。同时,APL组血浆游离血红蛋白要高于手术对照组水平,白细胞计数和中性粒细胞比值也明显高于手术对照组。在反映血小板激活状态的P-选择素在血小板表面阳性表达的比值在APL组与手术对照组之间没有区别,但是血浆可溶性P-选择素在24小时内均有峰值出现,且APL组中的可溶性P-选择素的浓度在整个研究期间内均显著高于手术对照组。终止实验后的器官大体解剖和组织切片观察均未发现明显的与APL装置相关的器官损伤和组织结构变化,脏器内未见血栓形成。APL装置的纤维膜表面没有明显的肉眼可见血栓形成。电镜下观察,大部分纤维膜表面光滑,少量血浆成分沉积,只在起固定作用的纤维纺织物表面容易引起血小板的吸附,激活和聚集。 [结论]经过优化设计的新一代APL装置达到了设计要求,可以在30天的研究过程中有效的起到部分心肺功能支持的作用,并且表现出了理想的生物相容性。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:R655.3;R318.1

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