基于红细胞形态变化对人工心脏泵溶血性能判定的研究

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心衰作为一种复杂并且较难治愈的疾病,对人类的健康和生命具有严重威胁。心脏移植目前是治疗晚期心力衰竭最有效的方法,但是由于供体器官的缺乏,心脏移植的应用受到了限制。在过去十几年中,人工心脏泵的使用增加,降低了等待供体器官进行心脏移植的患者的死亡率,对心衰治疗的发展具有重要的意义。而人工心脏泵作为心室辅助装置最重要的组成部分,对其的设计和研究就显得格外重要。在人工心脏泵的研究开发过程中,溶血一直是一个重要的问题,在设计血泵时,对血泵的血液相容性的考虑是开发的关键事项。目前,大家主要的关注点还是在于血泵运行过程中的溶血情况即红细胞的破裂方面,而对还未破裂的红细胞损伤情况分析较少。而在人工心脏泵运行的过程中,对那些在切应力作用下未破裂但是已经受到损伤的红细胞的研究,也应该是对血液损伤程度的一个评价。本课题基于红细胞形态变化对人工心脏泵溶血性能判定的研究,主要研究内容如下:第一,通过模拟人工心脏泵运行过程中产生的不同切应力,对血液进行切应力作用,来分析血液中未破裂红细胞的损伤情况。通过对比不同切应力作用下血液红细胞的形态变化即非常态红细胞比例,分析人工心脏泵所产生的不同切应力对红细胞损伤的影响;第二,通过体外实验,即在人工心脏泵血液相容性实验过程中,通过对比在人工心脏泵运行过程中不同时刻下血液红细胞形态变化即非常态红细胞比例,以及在人工心脏泵作用下所产生的非常态红细胞性能,来对红细胞形态变化对人工心脏泵溶血性能判定的影响进行分析;第三,设计受切应力作用产生的非常态红细胞识别系统,作为本课题实验研究的识别工具。
  本课题主要通过实验的方法来对研究内容进行研究。通过分析实验结果的数据,得出结论如下:第一,通过对血液模拟应力实验中红细胞形态变化的实验结果统计。可以看出在暴露时间相同,且切应力频率一定的情况下,血液受损伤而产生的非常态红细胞含量随切应力的增大而增多,呈明显的线性正相关。而血液中红细胞在切应力作用下受到损伤而产生非常态红细胞数与切应力的频率变化并无线性关系。同时由实验结果发现受切应力产生的非常态红细胞含量与评价溶血现象的游离血红蛋白的含量变化并不相关。因此可推断非常态红细胞含量可以作为血液损伤的判断依据。第二,通过对人工心脏泵血液相容性实验的实验结果分析,可知在人工心脏泵运行的6h内,人工心脏泵作用下对红细胞损伤而产生不可逆形变与血泵作用时间无关,因此可推断非常态红细胞的产生可能与人工心脏泵的自身性能有关。另外通过人工心脏泵作用下产生的非常态红细胞对低渗透压环境的抵抗性分析可知,非常态红细胞对低渗透压环境的抵抗性相较于正常红细胞确实较低,说明血液在血泵作用下会产生非常态红细胞确实是红细胞受到了损伤。因此综合上述实验结论可以推断,在人工心脏泵作用下所产生的非常态红细胞的比例可以作为对人工心脏泵血液相容性的辅助判断。
  综上所述,本课题基于红细胞形态变化对人工心脏泵溶血性能判定的研究,通过实验的方法对人工心脏泵产生的切应力进行模拟来对血液进行作用和利用人工心脏泵血液相容性实验的数据分析,确定了血液在血泵作用下导致的红细胞损伤而形成不可逆的形变而产生非常态红细胞的含量,确实可以对人工心脏泵溶血性能的判定起到一定的辅助效果,对人工心脏泵的溶血性能判定有重大意义。
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