Разработка и исследование центробежного насоса канального типа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 14.01.24, кандидат наук Кулешов, Аркадий Павлович

• Кулешов, Аркадий Павлович
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Кулешов, Аркадий Павлович

ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................................4

ГЛАВА 1. ОБЗОР АППАРАТОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПОДДЕРЖКИ КРОВООБРАЩЕНИЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ТИПА....................................10

1.1 Классификация устройств вспомогательного кровообращения.............10

1.2 Сравнение осевого и центробежного насоса.............................................12

1.3 Структура и виды центробежного насоса..................................................14

1.4 Использование центробежного насоса в экстракорпоральных системах 15

1.5 Характеристики современных центробежных насосов............................18

1.5.1 Medtronic Biopump.....................................................................................19

1.5.2 Giropump и Kyocera Gyro C1E3................................................................21

1.5.3 Capiox, фирма Terumo...............................................................................23

1.5.4 Rotaflow (Маquet, Германия)....................................................................24

1.5.5 HeartWare...................................................................................................26

1.5.6 HeartMate III (фирма Thoratec Inc.США)...............................................28

1.5.7 Система Ension 's Pediatric Cardiopulmonary Assist System (PCAS)(США) ..............................................................................................................................29

1.6 Обобщенные параметры центробежных насосов.....................................31

1.7 Современные подходы к разработке центробежного насоса..................33

ГЛАВА 2. РАЗАБОТКА КАНАЛЬНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА37

2.1 Медико-технические требования для центробежного насоса.................37

2.2 Основные принципы разработки канального центробежного насоса .... 38

2.3 Расчет параметров модели канального центробежного насоса...............39

2.3.1 Определение габаритных параметров...................................................39

2.3.2 Проектирование входной канюли............................................................41

2.3.3 Проектирование каналов рабочего колеса.............................................42

2.3.4 Расчет спирального отвода.....................................................................45

2.3.5 Расчет выходного патрубка....................................................................48

2.4 Трехмерное моделирование канального центробежного насоса............48

2.4.1 Выбор турбулентной модели...................................................................50

2.4.2. Векторное распределение скорости потока........................................50

2.4.2 Касательное напряжение........................................................................55

2.4.3 Моделированиерасходно-напорной характеристики...........................58

2.4.4 Разработка макетного образца.................................................................60

2.4.5 Обобщение результатов проектирования...............................................63

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ПРИВОДА КАНАЛЬНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО

НАСОСА................................................................................................................66

3.1 Выбор конструкции привода.......................................................................66

3.2 Изготовление и сборка привода..................................................................71

3.3 Управление приводом..................................................................................74

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СЕРДЕЧНО -СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ И КАНАЛЬНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА................................................................................................................78

4.1 Параметры регуляции сердечного сокращения........................................78

4.2 Физиология сердечной недостаточности...................................................79

4.3 Биоинженерный анализ сердечной недостаточности в условиях подключения канального центробежного насоса...........................................82

4.4. Стендовые исследования взаимодействия левого желудочка сердца и канального центробежного насоса...................................................................86

ГЛАВА 5 ГЕМОЛИЗНЫЕ ИСПЫТАНИЯ КАНАЛЬНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА........................................................................99

5.1 Порядок проведения стендовых гемолизных испытаний........................99

5.2 Результаты испытаний на гемолиз...........................................................102

Резюмэ...............................................................................................................105

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..................................................................................................106

ВЫВОДЫ.............................................................................................................109

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ........................................................110

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ..............................................................................111

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................................................113

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование центробежного насоса канального типа»

Актуальность работы

Сердечно-сосудистые заболевания являются наиболее распространенными среди существующих причин смерти. Мировая статистика приводит численные значения 23 миллиона больных, находящихся на разных стадиях сердечной недостаточности (СН) [1]. По данным США, количество больных СН с каждым годом увеличивается на 600 тысяч человек [2]. Хронической сердечной недостаточностью (ХСН) 1-1У функциональных классов (ФК) по КУНА в РФ страдают 7% населения, что составляет около 7,8 млн. человек, из которых 30% находятся в терминальной стадии [3]. Ежегодная статистика смертности больных с СН в РФ составляет 600 тысяч человек [4]. В среднем смертность от СН достигает 80% в течении 5 лет [5]. Для пациентов терминальной ХСН (ПНУ ФК) на сегодняшний день смертность в течении одного года составляет 70% [6]. Риску подвержены категории граждан всех возрастных групп, к тому же в последние годы увеличивается число молодых людей, подверженных риску развития терминальной СН. В связи с этим с каждым годом увеличивается число пациентов, которым требуется незамедлительная пересадка сердца. Сегодня наиболее частой причиной стремительно нарастающей СН является кардиомиопатия на фоне воспалительных процессов организма, вызванных в большинстве случаев ОРЗ и ОРВИ. Фармакологические препараты (периферические вазодилататоры, В-блокаторы, сердечные гликозиды) могут поддержать стабильное состояние на стадиях начальных клинических проявлений СН 1-11 ФК, а у пациентов с терминальной ХСН (ПНУ ФК) не всегда могут не дать существенного эффекта. В виду данных фактов актуальность помощи врачам и пациентам в лечении СН как никогда высока.

Немедикаментозные методы лечения СН включают в себя трансплантацию сердца (ТС), а также методы механической поддержки кровообращения (МПК). Дефицит донорских органов и в частности сердца не может обеспечить всех нуждающихся в ТС. В США выполняется около 2,5 тыс. операций ТС в год, тогда как потребность в них составляет 70 тыс. [7, 8]. В России потребность в пересадке сердца составляет около 25 - 30 тыс. операций в год. При этом большая часть ТС проводится в ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных

органов им. ак. В.И. Шумакова» Минздрава России (НМИЦ ТИО им. ак. В.И Шумакова) - 103 по данным за 2015 год [9]. За время ожидания СН прогрессируют и приводит к снижению сократительной функции миокарда до минимального уровня, который не может обеспечить полноценную жизнедеятельность организма. Ситуация осложняется тем, что не всегда есть возможность стать кандидатом на ТС, например, ввиду пожилого возраста или системных хронических заболеваний. Пациенты с такими осложнениями нуждаются в процедурах МПК, таких как экстракорпоральная мембранная оксигенация (ЭКМО) и обход левого желудочка сердца (ОЛЖС), которые в настоящее время широко используются для лечения СН. Процедуры МПК применяют механические устройства, позволяющие обеспечивать требуемый уровень расхода крови. Одним из элементов большого количества систем МПК является центробежный насос (ЦН), например, в системе ЭКМО.

Сегодня в российских клиниках используются преимущественно зарубежные ЦН. В НМИЦ ТИО им. ак. В. И Шумакова с 2011 по 2016 года проведено 234 процедуры с аппаратом ЭКМО [10], в котором преимущественно используется ЦН Rotaflow (Maquet AG, Германия). В связи с общей политикой нашего государства по импорто-замещению была поставлена задача создания отечественного аппарата ЭКМО, которая столкнулась с необходимостью разработки в его составе отечественного ЦН, не уступающего по своим характеристикам ЦН Rotaflow, а также в перспективе для использования такого насоса в процедуре экстракорпорального ОЛЖС. Одновременно создание экстракорпорального ЦН должно стать основой для разработки имплантируемой модели ЦН, которая требует проведения дополнительных исследований по оптимизации насоса с точки зрения минимизации вероятности тромбообразования в полостях насоса и травмы крови. Требование связано с необходимостью в условиях длительной работы насоса в организме пациента свести к минимуму зависимость МПК от антитромбогенной терапии.

Разработка отечественного экстракорпорального и в дальнейшем имплантируемого ЦН направлена на создание устройства с оптимальными медико-техническими характеристиками и обеспечением высоких медико-биологических показателей в системах ЭКМО и ОЛЖС. Немаловажное значение приобретает также экономический

фактор, поскольку в мировой практике производство ЦН менее затратное по сравнению осевыми насосами.

Цель исследования

Разработка и исследования отечественного малотравматичного центробежного насоса для использования его в системах экстракорпоральной мембранной окси-генации и обхода левого желудочка сердца.

Задачи исследования

1) Разработка медико-технических требований к экстракорпоральному центробежному насосу;

2) Проведение теоретического анализа совместной работы центробежного насоса и сердца с точки зрения физиологии сердечно-сосудистой системы;

3) Провести теоретическое обоснование применения канальной конструкции рабочего колеса;

4) Разработка 3-х мерной математической модели центробежного насоса;

5) Разработка конструкции макетного образца центробежного насоса;

6) Разработка привода центробежного насоса для обеспечения работы насоса в условиях ЭКМО;

7) Разработка методики и проведение стендовых исследований расходно-напорной и энергетической характеристик насоса;

8) Разработка методики и проведение стендовых исследований гемолиза центробежного насоса.

Научная новизна

Разработаны методы проведения программных расчетов гидродинамики внутри насосного потока на макроуровне с возможностью получения характеристики с достаточной точностью при минимальных компьютерных ресурсах. Новые методы оценки моделирования ЦН учитывают не только численные значения гидродинамических показателей потока, но и векторный анализ распределения скоростей потока для выбора конструкций с минимальными гидродинамическими потерями и воздействиями

на кровь. Разработана оригинальная система канального ЦН (КЦН), конструкция рабочего колеса (РК) которого представляет собой каналы постоянного сечения, изогнутые по логарифмической спирали с малым углом выхода, что позволяет снизить турбулентность потока в насосе и повысить биосовместимые характеристики насоса (снижение гемолиза, застойных зон и зон рециркуляции).

Практическая значимость

Проведенные компьютерные исследования позволили разработать оптимальную конструкцию КЦН, отвечающую медико-техническим и медико-биологическим требованиям ЭКМО и ОЛЖС. На основе проектируемых геометрических параметров реализован макетный образец с перспективой его дальнейшей экспериментально-клинической апробации и применении в системах ЭКМО и ОЛЖС.

Разработаны и реализованы стенды для оценки взаимодействия параллельной работы левого желудочка сердца (ЛЖС) и КЦН, исследования расходно-напорных и гематологических (гемолиз, тромбообразование) характеристик КЦН в различных режимах работы.

Реализован бесконтактный двигатель постоянного тока для привода КЦН, с возможностью моделирования режимов постоянного и переменного вращения рабочего колеса.

Положения, выносимые на защиту

1. Медико-технические требования, определившие конструктивные особенности и рабочие параметры КЦН: воспроизводимые параметры расхода крови от 1 до 5 л/мин при перепаде давления 100 ± 5 мм рт. ст. в условиях ОЛЖС и при перепаде давления до 300 мм рт. ст. в условиях ЭКМО, масса ЦН не более 100 грамм, диаметр наружного корпуса не более 70 мм, мощность тепловыделений не более 10 Вт, объем заполнения кровью не более 30 мл, скорость вращения не более 5000 об/мин.

2. Оптимальные режимы работы КЦН, обеспечивающие полный диапазон параметров, которые расширяют возможности использования насоса в режиме пульсации (скорость вращения РК от 1000 до 3500 об/мин, объемный расход от 1 до 15 л/мин, перепад давления от 20 до 300 мм рт. ст.).

3. Исследования разработанной конструкции КЦН показали удовлетворительные результаты расходно-напорных и гематологических характеристик, соответствующие заданным допустимым пределам (рабочие параметры рассчитаны на режим 2200 ± 200 об/мин, расход 5 ± 0,5 л/мин и перепад давления 100 мм рт. ст., в котором КЦН показал стабильное вращение РК, энергопотребление - 5 Вт и низкие показатели гемолиза).

4. Разработанный малогабаритный привод КЦН, обеспечивающий стабильное вращение РК со скоростью до 5000 об/мин при максимальной потребляемой мощности 10 Вт.

5. Исследования КЦН в экспериментах на разработанном стенде для оценки медико-биологических и функциональных характеристик показали высокую биосовместимость насоса и совместимость с сердечно-сосудистой системой (ССС).

Методология и методы исследования

В ходе выполнения работы были использованы методы математического расчета и гидродинамическое моделирование, методы стендовых исследований и методы статистической обработки полученных данных.

Степень достоверности и апробация результатов

Достоверность результатов определяется репрезентативным объемом проведенных расчетных и экспериментальных исследований с использованием современных компьютерных методов исследования. Работа выполнена в рамках государственного задания Минздрава России на осуществление научных исследований и разработок по темам: «Разработка канальных центробежных насосов для кратковременной и длительной механической поддержки кровообращения» (2018-2020 гг.).

Апробация работы состоялась 21.08.2018 г. на заседании объединенной научной конференции клинических, экспериментальных отделений и лабораторий ФГБУ «Научный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов им. ак. В.И. Шумакова» Минздрава России.

Внедрение в практику

Результаты исследования внедрены в практику лаборатории биотехнических систем Федерального государственного бюджетного учреждения «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Министерства здравоохранения Российской Федерации. На основе этих результатов проводятся доклинические испытания.

Личный вклад автора

Автор принимал непосредственное участие в постановке задач исследования и разработке концепции, осуществлял сбор материала для исследования, выполнял стендовые исследования. Автором самостоятельно спроектирован и реализован макетный образец КЦН с приводом, проведены биосовместимые испытания насоса, анализ и интерпретация полученных результатов.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 6 научных работ, из них 2 статьи в центральных рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ, 3 свидетельства государственной регистрации программы для ЭВМ.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав основного содержания, включая обзор литературы, главу о разработке и реализации центробежного насоса, главу о разработке привода центробежного насоса, главу стендовых исследований, главу гемолиз-ных испытаний, заключения, выводов и списка используемой литературы, включающего 126 наименований, из них 20 отечественных и 106 зарубежных источников. Диссертация изложена на 125 страницах машинописного текста, содержит 71 рисунок и 8 таблиц.

ГЛАВА 1. ОБЗОР АППАРАТОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПОДДЕРЖКИ КРОВООБРАЩЕНИЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ТИПА

1.1 Классификация устройств вспомогательного кровообращения

Разработки в области устройств вспомогательного кровообращения значительно способствовали количественному снижению смертности больных с терминальной стадией СН. Наряду с насосами пульсирующего потока (НПП) в конце 80-х годов проводились альтернативные разработки насосов непрерывного потока (ННП) для применения в аппаратах искусственного и вспомогательного кровообращения (ИК и ВК) [11]. Перспектива применения в клинической практике ННП заключалась прежде всего в их преимуществах перед НПП: малые весо-габаритные характеристики и повышенными характеристиками антитромбоген-ности. К настоящему времени разработано множество устройств ННП для МПК, которые можно подразделить на два основных вида класса - осевые и центробежные. Работа центробежного насоса (ЦН) и осевого насоса (ОН) основана на принципе силового воздействия вращающейся структуры с обтекающим ее потоком крови. Классы сходны в процессах передачи механической энергии и отличаются направленностью потока. В ОН движение потока направленно параллельно оси вращения РК, а в ЦН радиально за счет центробежных сил. Данные насосы нашли применение как в экспериментах, так и в клинической практике за счет значительных преимуществ перед объемными насосами пульсирующего типа.

В отличие от ННП, НПП направленны на создание цикличного режима поддержки кровообращения, приближенного к насосной динамике сердца. Сравнительные оценки режимов при обеспечении необходимых параметров насоса вызывают споры относительно эффективности потоков крови в различных методах МПК [12]. Несомненно, режим пульсирующего кровотока наиболее приближен к физиологическим параметрам, что подтверждают исследования ССС при использовании пульсирующего режима ОЛЖС в режиме пульсации. Мозговой, почечный и коронарный кровотоки улучшается при переходе от режима постоянного потока к пульсирующему. Замечено снижение повреждения эндотелия и систем-

ных воспалительных процессов [13]. Хронические эксперименты подтвердили улучшение капиллярного газообмена [13].

Использование НПП имеет ряд сложностей при имплантации. Габаритные размеры не достигли минимального уровня, необходимого для размещения НПП в полости грудной клетки. Требуемые параметры расхода крови создают трудности в обеспечении вращения рабочего элемента от системы обратной связи. НПП имеет недостаточное количество исследований потока в компьютерных программах автоматизированного проектирования. Это вызвано наличием множества проблем организации моделирования пульсирующего потока, а также нелинейностью и нестабильностью расчета. Вычисление потока в НПП привело к множеству публикаций на тему экспериментальных измерении потока и гемолиза [14], в то время как в естественных условиях опыт рассмотрен не так подробно [15].

В итоге более на сегодняшний день в силу ряда преимуществ в клинической практике в основном используются ННП (более 94%) [16]. Решение о применении МПК в клиниках, зависит от степени СН, возраста и времени ожидания донорского сердца. Общая классификация МПК показана на рисунке 1. С точки зрения временного подхода к использованию МПК разделяются на кратковременные и длительные.

Рисунок 1. классификация МПК

Системы длительной МПК применяются в случаях отсутствия терапевтического эффекта лечения СН с прогрессированием симптомов. Системы кратковременной МПК примененяют в течение небольшого периода времени (ЭКМО не более 11,9 ± 8,3 суток [17]). В большинстве случаев при использовании длительных МПК пациент имеет возможность покинуть клинику в ожидании второго этапа - трансплантации сердца, а в случае противопоказаний к трансплантации сердца установка насоса производится на постоянной основе [18].

МПК кратковременного действия используются при ургентном развитии СН, сопровождаемой приступами острого кардиогенного шока на фоне патологических изменений сердца (кардиомиопатии, миокардита) и при развитии постоперационной СН. Перед применением систем длительной поддержки в ряде случаев используют кратковременные системы МПК в целях нормализации системного кровотока, а также восстановления функции жизненно важных органов (печень, почки и др.) [19].

1.2 Сравнение осевого и центробежного насоса

В оценке принципиальной разницы между ОН и ЦН необходимо понимание основн динамики движения крови в этих системах. Как указывалось, имеются принципиальные различия в принципах динамики движения крови в этих системах, что сказывается на их расходно-напорных характеристиках (РНХ), которые строятся как зависимость расхода от перепада давления, и выражается в качественном расхождении этих характеристик. Такие обобщённые характеристики РНХ ЦН и ОН показаны на рисунке 2 в сравнении с идеальным насосом, имеющим постоянный перепад давления при переменном расходе. В принципе РНХ ЦН и ОН подобны, но крутизна характеристик (угол наклона) отличается. У ЦН в области больших напоров и малых расходов характеристика более плоская. В промышленных образцах это свойство является недостатком. В системах ЭКМО и ОЛЖС, при расходах до 5 л/мин в режиме постоянных оборотов рабочего колеса (ОРК), данная характеристика обеспечивает постоянство перепада давления при изменении гидравлической нагрузки.

РНХ ОН имеет более высокое значение напора при максимальной гидравлической нагрузке, однако наклон кривой резко снижается с уменьшением перепада

давления, т.е. с уменьшением гидравлической нагрузки. Начальный напор при максимальном противодавлении имеет высокий уровень с относительно резким падением. Особенность конструкции обоих видов насосов влияет на потребляемую мощность, которая затрачивается на запуск и вращение РК.

Рисунок 2. Схематичные РНХ ОН и ЦН. Графики ОН отмечены синим цветом,

а ЦН красным

Наиболее очевидно различие наблюдается в величине мощности холостого хода. ОН потребляет большую мощность при запуске вращения РК. При этом пуск ОН при закрытой выходной задвижке, как это обычно имеет место для ЦН, является технический нерациональным. ЦН имеет преимущество в более низком потреблении энергии и большей чувствительности к пред- и пост- нагрузкам по сравнению с ОН [20]. Высокая чувствительность к давлению у ЦН приводит к снижению вероятности образования разрежения на входе насоса, но и к снижению порога расхода при увеличении постнарузки. Высокая чувствительность ЦН к давлению создает большие изменения на графике расхода при работе совместно с ЛЖС в режиме ОРК, что проявляется в большей амплитуде пульсации потока (АРцн) по сравнению с амплитудой пульсации ОН (АрОН) при одинаковых режимах работы ЛЖС и гидравлической нагрузке (Рисунок 3). Необходимо отметить, что преимущество в этом ЦН перед ОН сводится к минимуму в условиях полной разгрузки ЛЖС при минимальном систолическом давлении, поскольку при этом перепад давления на насосе в систолической и диастолической фазе выравнивает-

ся. В этом случае характер РНХ уже мало влияет на работу насосов в режиме ОЛЖС.

— ПН - он Средняя

д0цн >

ДОон

Время, с

Рисунок 3. Сравнение пульсации ЦН и ОН. Графики ОН отмечены синим цветом,

а ЦН красным

Тем не менее, в условиях неполной разгрузки ЦН обеспечивает более высокую пульсацию артериального давления. Высокая эффективность ЦН позволяет работать системе ОЛЖС в автономном режиме (с использованием аккумуляторов) более длительно. К этому стоит добавить более низкую стоимость производства коммерческих ЦН по сравнению ОН, что является преимуществом ЦН и определяет необходимость альтернативного подхода при разработки новых систем вспомогательного кровообращения, основанных на ЦН.

1.3 Структура и виды центробежного насоса

ЦН, используемые в МПК, разделяются на дисковые, лопаточные и канальные. В дисковых насосах смещение жидкости происходит между вращающимися гладкими дисками за счет центробежных сил и сил вязкого трения. Форма дисков может быть, как плоской, так и волнообразной или конусообразной. Лопаточные насосы перемещают жидкость за счёт взаимодействия этого потока с подвижными вращающимися лопастями ротора. Существует промежуточный тип насосов, а именно лопаточный насос с покрывным диском или канальный насос, проточный тракт которого имеет полую структуру. Иногда эту конструкцию называют лопаточным насосом закрыто-

го типа [21]. Канальные насосы используют принцип постоянной или переменной площади сечения проточного тракта с определенной траекторией закрутки.

Общая схема ЦН изображена на рисунке 4. Конструкция имеет вход, РК, спиральный отвод, диффузор и систему вращения РК. Каждая из этих частей в том или ином виде присутствует в ЦН, выполняя определенные функции. Разработка каждой из частей требует максимально точного проектирования, определяемого медико-техническими требованиями.

Рисунок 4. Общая схема ЦН: 1) Вход; 2) РК; 3) Спиральный отвод; 4) Диффузор;

5) Система вращения РК

Принцип работы ЦН основан на создании разности давлений на входе и выходе за счет центробежных сил. Воздействие лопастной структуры ЦН на поток заставляет жидкость совершать вращательное и поступательное движение, увеличивая ее механическую энергию т.е. давление и скорость. Степень приращения энергии определяется скоростью вращения, конструкцией и геометрией РК (диаметр, число лопастей и др.).

1.4 Использование центробежного насоса в экстракорпоральных системах

Широко распространенный метод кратковременной МПК при терминальной СН является ЭКМО. Методика ЭКМО направленна на быстрое подключение системы к пациенту с помощью периферических канюль для проведения реанимационных мероприятий или при возникновении постоперационных осложнений [22,

23]. В процедуре ЭКМО используются два вида подключения к организму: вено-артериальная канюляция (ВАК) и вено-венозная канюляция (ВВК). Забор крови при ВАК осуществляется из венозного русла, затем венозная кровь с помощью насоса поступает в оксигенатор, где насыщается кислородом и далее поступает в артериальное русло. ВВК отличается тем, что кровь, проходя те же процедуры, возвращается уже в венозное русло. Использование ЭКМО рассчитано на срок не более 2-3 недель [24]. Система включает ЦН, оксигенатор, теплообменник, соединительные трубки и монитор с системой измерения (датчики давления, расхода крови, температуры). (Рисунок 5).

Рисунок 5. Схема ЭКМО

В последние годы большое внимание в системах ЭКМО и экстракорпоральной поддержки кровообращения (ЭПК) уделяется генерации на выходе систем пульсирующего потока, который как указывалось выше является более физиологичным для микроциркуляции [25]. Для реализации пульсирующего потока в этих системах уста-

навливают пульсатор - устройство, позволяющее модулировать выходной поток из насоса.

Экстракорпоральные системы ОЛЖС применяются при необходимости проведения более длительной МПК (от 3 недель до нескольких месяцев) применяется для поддержания расхода крови на требуемом физиологическом уровне, без использования оксигенации. Во многих клинических случаях данный вид МПК является промежуточным этапом на период ожидания ТС или перед подключением имплантируемой системы вспомогательного кровообращения (ННП или НПП) или до восстановления функции собственного миокарда. Другой вариант применения ОЛЖС заключается в ЛЖС в более «щадящем» режиме расхода с использованием как ННП, так и НПП. При патологии развития двусторонней СН (в 20-40% случаях [26]) необходимо проводить бивентрикулярный обход сердца. Два варианта подключения ОЛЖС показаны на рисунке 6.

4 </ V ш

а б

Рисунок 6. Подключение ЦН при ОЛЖ: а) Верхушка ЛЖС - аорта, б) ЛП -аорта.

В первом варианте ОЛЖС подсоединен по схеме верхушка ЛЖС - аорта (рисунок 6, а), во втором варианте ОЛЖС подключен по схеме предсердие ЛЖС -аорта (рисунок 6, б). Первый вариант является более эффективным с точки зрения разгрузки сердца м вызывает меньше осложнений, связанные с тромбообразова-нием [27, 28, 29, 30].

Проектирование ЦН позволяет получить оптимальные РНХ, необходимые для использования в системах ОЛЖС и ЭКМО. Рабочий расхода Q большинства МПК, включающих ЦН, определяются находится в пределах диапазонах от 1 до 7 л/мин и давления P в пределах от 90 до 350 мм рт. ст. Системы ОЛЖС с НПП используют режимы расхода 4-6 л/мин при перепаде давления на насосе 100-120 мм рт. ст. В системах ЭКМО используют оксигенаторы с широкой вариативностью характеристик гидравлического сопротивления. Поэтому для преодоления этого сопротивления требуется установка режима насоса на повышенных оборотах. При расходе 3 л/мин перепад давления может составлять более 300 мм рт. ст.

1.5 Характеристики современных центробежных насосов

В начале 1990-х годов появились разработки малогабаритных ННП с использованием осевой и центробежной технологии перекачивания потока с целью уменьшения гемолиза, вызванного работой роликовых насосов [31]. Разработано достаточно много конструкций ЦН используемых, в клинической практике как в аппаратах ИК, так и в качестве насосов в системе вспомогательного кровообращения [32, 33]. Экспериментальная и клиническая практика применения ЦН показала их преимущество перед роликовыми насосами, используемыми в аппаратах искусственного кровообращения (АИК), которое заключается в меньшей травме крови [33]. Кроме того, плавная и пологая РНХ повышает безопасность применения ЦН в случае пережатия магистралей, а также исключает развитие высокого разряжения на входе.

Конструкции данных ЦН отличаются и зависят от метода их применения. В частности, размеры диаметра РК варьируются между 30 мм и 60 мм. Скоростные характеристики вращения ОРК лежат в диапазонах 1000 - 7000 оборотов в минуту. Первые модели ЦН имели механический привод, соединяя РК напрямую с валом двигателя (Vienna Pump [34], Nikkiso HPM-15 [35]). Но из-за существенных недостатков такого метода последующие модели использовали для передачи вращения содержали магнитный подвес ротора, как в ЦН DuraHeartTM Terumo [36, 37, 38], и Levitronix CentriMag [39, 40]. Данный метод заключается в использовании ротора с вмонтированными магнитами, приводя вращение ротора за счет взаимодействия с вращающимся магнитным полем статора. В экстракорпоральных конструкциях кон-

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кулешов, Аркадий Павлович, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Roger, V.L. American Heart Association Statistics Committee and Stroke Statistics Subcommittee. Heart disease and stroke statistics - 2012 update: a report from the American Heart Association / V.L. Roger, A.S. Go, D.M. Lloyd-Jones, E.J. Benjamin, J.D. Berry, W.B. Borden, et al. // Circulation. - 2012. - №125. - P.2-220.

2. Lloyd-Jones, D.M. Heart disease and stroke statistics 2010 update: a report from the American Heart Association. / D.M. Lloyd-Jones, R.J. Adams, T.M. Brown, M. Carnethon, S. Dai, G. De Simone et al. // Circulation. - 2010. - №«121. - P.46-215.

3. Мареев, В.Ю. Национальные рекомендации ОССН, РКО и РНМОТ по диагностике и лечению ХСН (четвертый пересмотр). Распространенность хронической сердечной недостаточности в Европейской части Российской Федерации - данные ЭПОХА-ХСН / В.Ю. Мареев, Ф.Т. Агеев, Г.П. Арутюнов, А.В. Коротеев, А.Г. Овчинников и др. // Сердечная Недостаточность. - 2006. - №7. - с.112-115.

4. Терещенко, С. Н. Федеральные клинические рекомендации по диагностике и лечению хронической и острой сердечной недостаточности / С. Н. Терещенко и др. // Министерство Здравоохранения Российской Федерации. - 2013. - с.52

5. Ammar, K.A. Prevalence and prognostic significance of heart failure stages: of the American College of Cardiology American Heart Association heart failure staging criteria in the community./ K.A. Ammar, S.J. Jacobsen, D.W. Mahoney, J.A. Kors, M.M. Redfield, J.C. Jr. Burnett et al // Circulation. - 2007. -№115. - P. 1563-1570.

6. Hershberger, R.E. Care processes and clinical outcomes of continuous outpatient support with inotropes (COSI) in patients with refractory end stage heart failure./ R.E. Hershberger, D. Nauman, T.L. Walker, D. Dutton, D. Burgess. // J. Card. Fail. - 2003. - № 9 -P.180 -187.

7. Taylor, D.O. Registry of the International Society for Heart and Lung Transplantation: twenty-sixth official adult heart transplant report-2009 / D.O. Taylor, J. Stehlik, L.B. Edwards, P. Aurora, J.D. Christie, F. Dobbels et al. // J. Heart Lung Transplant. - 2009. - №28. - P.1007-1022.

8. Lund, L.H. The Registry of the International Society for Heart and Lung Transplantation: Thirty-second Officiai Adult Heart Transplantation Report — 2015; Focus Theme: Early Graft Failure / L.H. Lund, L.B. Edwards, A.Y. Kucheryavaya, C. Benden, Dipchand A.I. // J. Heart Lung Transplant. - 2015. - .№34. - P. 1244-1254.

9. Готье, С.В. Отчет о деятельностиФНЦТИО им. ак. Шумакова за 2015 год [электронный ресурс] / С.В. Готье // Москва. 2015. - Режим доступа: http://transpl.ru/about_center/report/.

10. Готье, С. В. Трансплантология и искусственные органы: учебник / под ред. акад. РАН С. В. Готье. - Москва: Лаборатория знаний, 2018. - 319 с.

11. Magovern, G. J. Jr. The biopump and postoperative circulatory support / G. J. Jr. Magovern // Ann. Thorac. Surg. - 1993. - № 55. - Р.245 - 249.

12. Undar, A. Major factors in the controversy of pulsatile versus nonpulsatile flow during acute and chronic cardiac support./ A. Undar, G. Rosenberg, J.L. Myers. // ASAIO J. - 2005.

- №51. - Р. 173-175.

13. Undar, A. Myths and truths of pulsatile and nonpulsatile perfusion during acute and chronic cardiac support. / A. Undar // Artif Organs. - 2004. - №28. - Р.439-443.

14. Deutsch, S. Experimental fluid mechanics of pulsatile blood pumps / S. Deutsch, J.M. Tarbell, K.B. Manning, G. Rosenberg, A.A. Fontaine. //Annu Rev Fluid Mech. - 2006. №38.

- P.65-86.

15. Weiss, W.J. Pulsatile pediatric ventricular assist devices / W.J. Weiss // ASAIO Journal. - 2005. - №51. - P.540-545.

16. Kirklin, J.K. Seenth INTERMACS annual report: 15,000 patients and counting. / J.K. Kirklin, D.C. Naftel, F.D. Pagani, R.L. Kormos, L.W. Stevenson, E.D. Blume et al. // J. Heart Lung Transplant. - 2015. - №34. - P. 1495-1504.

17. Попугаев, К.А Опыт применения экстракорпоральной мембранной оксигенации для лечения респираторного дистресс-синдрома в условиях специализированного ЭКМО-Центра / К.А. Попугаев и др. // Клиническая и экспериментальная хирургия. -2017. - №5. - с.68-77.

18. Kirklin, J.K. Long-term mechanical circulatory support (destination therapy): on track to compete with heart transplantation? / J.K. Kirklin, D.C. Naftel, F.D. Pagani, R.L. Kormos, L. Stevenson, M. Miller et al. // J. Thorac. Cardiovasc. Surg. - 2012. - .№144 - P.584-603.

19. Barge-Caballero, E. Impact of short-term mechanical circulatory support with extra-corporeal devices on postoperative outcomes after emergency heart transplantation: data from a multiinstitutional Spanish cohort. / E. Barge-Caballero et al. // Int. J. Cardiol. - 2014. -№176 - P.86-93.

20. Koenig, G.A. Slaughter M. S. Do Axial-Flow LVADs Unload Better than Centrifugal-Flow LVADs? / G.A. Koenig., M.S. Slaughter // ASAIO Journal. - 2014. - №60. -P.137-139.

21. Nojiri, C. Terumo implantable left ventricular assist system: results of long term animal study / C. Nojiri // ASAIO J. - 2000. - №2 46. - P. 117-122.

22. Yerebakan, C. Extracorporeal membrane oxygenation for the treatment of acute respiratory failure due to respiratory syncytial virus after congenital heart surgery. / C. Yerebakan, A. Özyüksel, Ö. Yildirim, M.S. Bilal // Wiener Medizinische Wochenschrift. -2013. - № 163. - P. 429-431.

23. Feng, Z. Myocardial Recovery and Retraining of the Ventricular with ECMO after Arterial Switch Operation / Z. Feng, C. Long, J. Liu, J.Zhao // ASAIO J. - 2009. - №5. -P.123.

24. Готье, С. В. Экстракорпоральная мембранная оксигенация в кардиохирургии и трансплантологии / С. В. Готье, В. Н. Попцов, Е. А. Спирина. - Федеральный науч. центр трансплантологии им. акад. В. И. Шумакова. - Москва: Триада. - 2013. - с. 271.

25. Voicu, S. Synchronized Pulsatile Flow With Low Systolic Output From Veno-Arterial Extracorporeal Membrane Oxygenation Improves Myocardial Recovery After Experimental Cardiac Arrest in Pigs / S. Voicu , G. Sideris, J. Dillinger, D. Yannopoulos, N. Deye, C. Kang, M. Bonneau, J. Bartos et al. // Artificial Organs. - 2018. - №42. - P.597-604.

26. Potapov, E.V. Experience with over 1000 implanted ventricular assist devices / A. Loforte, Y.Weng, M. Jurmann, M. Pasic, T. Drews et al. // J. Card. Surg. - 2008. - №23 -P.185-194.

27. Чернявский, А.М. Механическая поддержка у больных с терминальной сердечной недостаточностью / А.М. Чернявский, Д.В. Доронин, И.А. Корнилов и др. // Журнал Имени Академика Б.В. Петровского. - 2014. - N2. - С. 25-34.

28. Chernyavskiy, A.M. Left Ventricular Assist Device Implantation Combined with Surgical Ventricular Reconstruction / A.M. Chernyavskiy, A.V. Marchenko, V.V. Lomivorotov, et al. // Tex. Heart Inst. JOURNAL - 2012. - N39 (5). - Р.627-629.

29. Dembitsky, W.P. Left ventricular assist device performance with long term circulatory support: lessons from the REMATCH trial / W.P. Dembitsky, A.J. Tector, S. Park et al. / Ann. Thorac. Surg. - 2004. - N78 (6). - Р. 2123-2130.

30. Бокерия, Л.А. применение системы вспомогательного кровообращения «Berlin Heart Excor» у пациентов с терминальной стадией сердечной недостаточности / Л.А. Бокерия, К.В. Шаталов, В.Ю. Мерзляков и др. // Журнал «Научный центр сердечнососудистой хирургии им. А.Н. Бакулева». - 2010. - N11. - С. 106.

31. Mesana, T.G. Rotary blood pumps for cardiac assistance: a "must"? / T.G. Mesana // Artificial Organs. - 2004. - N28. - P.218-225.

32. Slaughter, M.S. Advanced heart failure treated with continuous-flow left ventricular assist device / M.S. Slaughter, J.G. Rogers, C.A. Milano et al. // N. Engl. J. Med. - 2009. -N361. P.2241-2251.

33. Pagani, F.D. Extended mechanical circulatory support with a continuous-flow rotary left ventricular assist device. / F.D. Pagani, L.W. Miller, S.D. Russell et al. // J. Am. Coll. Cardiol. - 2009. - 54. - P.312-321.

34. Schima, H. The Vienna implantable centrifugal blood pump. / H. Schima, W. Tubel, G. Wieselthaler, C. Schmidt, M.R. Muller, H. Siegl et al. // Artificial Organs. - 1994. - N18. -P.500 -505.

35. Shomura, Y. Clinical experience with the Nikkiso centrifugal pump / Y. Shomura, T. Shimono, K. Onoda, I. Hioki, H. Tenpaku, Y. Maze et al. // Artificial Organs. - 1996. - N20. - P.711 -714.

36. Hoshi, H. Third-generation blood pumps with mechanical noncontact magnetic bearings / H. Hoshi, T. Shinshi, S. Takatani // Artificial Organs. - 2006. - N30. - P.324 -338.

37. Griffith, K. First American experience with the Terumo DuraHeart left ventricular assist system / K. Griffith, E. Jenkins, F.D. Pagani // Perfusion. - 2009. - .№24. P.83-89.

38. Nojiri, C. Development status of terumo implantable left ventricular assist system / C. Nojiri, T. Kijima, J. Maekawa, K. Horiuchi, T. Kido, T. Sugiyama et al. // Artificial Organs. -2001. - №25. - P.411-413.

39. Mueller, J.P. The CentriMag; a new optimized centrifugal blod pump with levitating impeller / J.P. Mueller, A. Kuenzli, O. Reuthebuch, K. Dasse, S. Kent, G. Zuend et al. // Heart Surg. Forum. - 2004. - №№7. - P.477-480.

40. De Robertis, F. Clinical performance with the levitronix centrimag short-term ventricular assist device / F. De Robertis, E.J. Birks, P. Rogers, G. Dreyfus, J.R. Pepper, A. Khaghani // J. Heart Lung Transplant. - 2006. - №25. - P.181-186.

41. Bearnson, G.B. HeartQuest ventricular assist device magnetically levitated centrifugal blood pump / G.B. Bearnson, G.B. Jacobs, J. Kirk, P.S. Khanwilkar, K.E. Nelson, J.W. Long // Artificial Organs. - 2006. - №30. - P.339-346.

42. Maher, T.R. HeartMate left ventricular asssit devices: a generation of implanted blood pumps / T.R. Maher, K.C. Butler, V.L. Poirier, D.B. Gearnes // Artificial Organs. - 2001. -№25. - P.422-426.

43. Onuma, H. Novel maglev pump with a combined magnetic bearing / H. Onuma, M. Murakami, T. Masuzawa // ASAIO J. - 2005. - №№51. - P.50-55.

44. Tuzun, E. Preclinical testing of the levitronix ultramag pediatric cardiac assist device in a lamb model / E. Tuzun, K. Harms, D. Liu , K.A. Dasse, J.L. Conger, J.S. Richardson et al. // ASAIO J. - 2007. - №53. - P.392-396.

45. Locke, D.H. Testing of a centrifugal blood pump with a high efficiency hybrid magnetic bearing / D.H. Locke, E.S. Swanson, J.F. Walton, J.P. Willis, H. Heshmat // ASAIO J. -2003. - №49. - P.737-743.

46. Бураковский, В.И. Кардиогенный шок и его лечение контрульсацией / В.И. Бура-ковский, В.Г. Барвинь // Кардиология. - 1978. - №1, - с.9 - 16.

47. Шумаков, В.И. Искусственное сердце и вспомогательное кровообращение / В.И. Шумаков, В.Е. Толпекин, Д.В. Шумаков. - Ммосква: Янус-К, 2003. - 376 с.

48. Noon, G.P. Comparison of Delphin and BioMedicus pumps / G.P. Noon, M.E. Sekela, J. Glueck, C.L. Coleman, L. Feldman // ASAIO Trans. - 1990. - №36. - P.616-619.

49. Nose, Y. Development of Rotary Blood Pump Technology: Past, Present, and Future / Y. Nose, M. Yoshikawa, S. Murabayashi, T. Takano // Artificial Organs. - 2000. - №24. -P.412-420.

50. Takami, Y. Mapping of Pump Efficiency on the Pressure-Flow Curve of a Centrifugal Blood Pump. / Y. Takami, T. Nakazawa, K. Makinouchi, J. Glueck, R. J. Benkowski, Y. Nose. // Artificial Organs. - 1997. - №21. - P.953-957

51. Watanabe, N. Simulation of the BP-80 Blood Pump. / N. Watanabe, O. Karsak, F. Neudel, Th. Kink, J. Apel, T. Fujimoto, H. Reul, S. Takatani. // Artificial Organs. - 2001. -№25. - P.733-739.

52. Weber, N. Hemocompatibility of heparin-coated surfaces and the role of selective plasma protein adsorption. / N.Weber, H.P. Wendel, G. Ziemer //Biomaterials. - 2002. -№23. - P.429-439.

53. Funakubo, A. Flow Rate and Pressure Head Estimation in a Centrifugal Blood Pump / A. Funakubo, Sh. Ahmed, I. Sakuma, Y. Fukui // Artificial Organs. - 2002. - №26. - P.985-990.

54. Orime, Y. Clinical evalution of the Giro Pump C1e3 as a cardiopulmonary bypass pump / Y. Orime et al. // ASAIO J. - 2000. - №46. - P. 123-127.

55. Takami, Y. Quantitative Approach to Control Spinning Stability of the Impeller in the Pivot Bearing-Supported centrifugal Pump / Y. Takami, K. Makinouchi, G. Ohtsuka, Y. Nose. // Artificial Organs. - 1997. - №21. - P.1292-1296.

56. Takami, Y. Pump Power Loss and Heat Generation in a Pivot Bearing-Supported Gyro Centrifugal Pump (C1E3) / Y. Takami, T. Nakazawa, K. Makinouchi, J. Glueck, Y. Ohara, R. J. Benkowski, Y. Nose. // Artificial Organs. - 1996. - №20. - P.794-797.

57. Takano, T. Impeller design for a miniaturized centrifugal blood pump / T. Takano, S. Shulte-Eistrup, M. Yoshikawa, K. Nakata, Sh. Kawahito, T. Maeda, K. Nonaka, J. Linneweber, J. Glueck, A. Fujisawa, K. Makinouchi, M. Yokokawa, Y. Nose. // Artificial Organs. - 2000. - №24. - P. 821-825.

58. Takano, T. Inlet Port Positioning for a Miniaturized Centrifugal Blood Pump. / T. Takano, S. Schulte-Eistrup, S. Kawahito, T. Maeda, K. Nonaka, J. Linneweber, J. Glueck, A. Fujisawa, K. Makinouchi, M. Yokokawa, Y. Nosé. // Artificial Organs. - 2002. - №26. -P.45-48.

59. Nakata, K. Estimation of pump flow rate and abnormal condition of implantable rotary blood pumps during long-tetm in vivo sudy / K. Nakata, M. Yoshikawa, T. Takano, Y. Sankai, G. Ohtsuka, J. Glueck, A. Fujisawa, K. Makinouchi, M. Yokokawa, Y. Nose // Artificial Organs. - 2000. - №24. - P.315-319.

60. Kawahito, K. Platelet activation in the Gyro C1E3 centrifugal pump: comparison with the Terumo Capiox and the Nikkiso HPM -15. / K. Kawahito, H. Adachi, T. Ino. // Artificial Organs. - 2000. - №24. - P.889-892.

61. Nishida, H. Clinical Evaluation of Pulsatile Flow Mode of Terumo Capiox Centrifugal Pump. / H. Nishida, H. Uesugi, T. Nishinaka, K. Uwabe, S. Aomi, M. Endo, H. Koyanagi, H. Oshiyama, A. Nogawa, T. Akutsu. // Artificial Organs. - 1997. - №21. -P.816-821.

62. Tanaka, A. In Vivo Test of Pressure Head and Flow Rate Estimation in a Continuous-Flow Artificial Heart. / A. Tanaka, M. Yoshizawa, K. Abe, H. Takeda, T. Yambe, Sh. Nitta // Artificial Organs. - 2003. - №27. - P.99-103.

63. Horton, S. Experience with the Jostra Rotaflow and QuadroxD oxygenator for ECMO. / S. Horton, C. Thuys, M. Bennett, S. Augustin, M. Rosenberg, C. Brizard // Perfusion. - 2004. - №19. - P.17-23.

64. Sobieski, M. A. Blood Trauma Testing of CentriMag and RotaFlow Centrifugal Flow Devices:A Pilot Study / M. A. Sobieski, G. A. Giridharan, M. Ising, S. C. Koenig, and M. S. Slaughter //Artificial Organs. - 2012. - №36. - P.677-682.

65. LaRose, J.A. Design concepts and principle of operation of the HeartWare ventricular assist system / J.A. LaRose, D. Tamez, M. Ashenuga, C. Reyes // ASAIO Journal. - 2010 -№56 - P.285- 289

66. Bourque, K. HeartMate III: Pump Design for a Centrifugal LVAD with aMagnetically Levitated Rotor / K. Bourque, D.B. Gernes, H.M. Loree II, J. S. Richardson. // Artificial Organs. - 2013. - №37. - P.380-389.

67. Bourque, K. Heart mate III: pump design for a centrifugal LVAD with magnetically-levitated rotor / K. Bourque // ASAIO J. - 2001. - №47. - P.401-405.

68. Wearden, P. The Ension Pediatric Cardiopulmonary Assist System (pCAS): Progress and Current Status / P. Wearden, G. Johnson, P. Cahalan, M. Gartner // The Heart and Luhg Transplantation. - 2011. - №30. - P.217.

69. Bearnson, G.B. HeartQuest ventricular assist device magnetically levitated centrifugal blood pump / G.B. Bearnson, G.B. Jacobs, J. Kirk, P.S. Khanwilkar, K.E. Nelson, J.W. Long // Artificial Organs. - 2006. - №30. - P.339-346.

70. Song, X. Studies of turbulence models in a computational fluid dynamics model of a blood pump / X. Song, H.G. Wood, S.W. Day, D.B. Olsen // Artificial Organs. - 2003. -№27. - P.935-937.

71. Day, S.W. A prototype heartquest ventricular assisit device for parti-cle image velocimetry measurements / S.W. Day, J.C. McDaniel, H.G. Wood, P.E. Allaire, X. Song, Lemire P.P. et al. // Artificial Organs. - 2002. - №26. - P. 1002-1005.

72. Anderson, J.B. Computational flow study of the continuous flow ventricular assist device, prototype number 3 blood pump. / J.B Anderson., H.G. Wood, P.E. Allaire, G. Bearnson, P. Khanwilkar // Artificial Organs. - 2000. - №24. - P.377-385.

73. Anderson, J.B. Numerical studies of blood shear and washing in a con-tinuous flow ventricular assist device / J.B. Anderson, H.G. Wood, P.E. Allaire, J.C. McDaniel, D.B. Olsen, G. Bearnson // ASAIO J. - 2000. - №46. - P.486-494.

74. Zhang, J. Computational and experimental evaluation of the fluid dynamics and hemocompatability of the CentriMag blood pump. / J. Zhang, B. Gellman, A. Koert et al. // Artificial Organs. - 2006. - №30. - P. 168-177.

75. Chua, L.P. Numerical analysis of the inner flow field of a biocentrifugal blood pump. / L.P. Chua, G. Song, T.M. Lim, T. Zhou // Artificial Organs. - 2006. - №30. - P.467-777.

76. Chua, L.P. Computational fluid dynamics of gap flow in a biocentrifugal blood pump / L.P. Chua, G. Song, S.C.M. Yu, T.M. Lim // Artificial Organs. - 2005. - №29. - P.620-628.

77. Nishida, M. Shear evaluation by quantitative flow visualization near the casing surface of a centrifugal blood pump. / M. Nishida, T. Yamane, Y. Tsukamoto, K. Ito, T. Konishi, T. Masuzawa et al // JSME Int. J. - 2002. - №45 - P.981-988.

78. Miyazoe, Y. Computational fluid dynamics analysis to establish the de-sign process of a centrifugal blood pump: second report. / Miyazoe Y., T. Sawairi, K. Ito, Y. Konishi, T. Yamane, M. Nishida et al. // Artificial Organs. - 1999. - №23. - P.762-768.

79. Miyazoe, Y. Computational fluid dynamic analyses to establish design process of centrifugal blood pumps / Y. Miyazoe, T. Sawairi, K. Ito, Y. Konishi, T. Yamane, M. Nishida et al. // Artificial Organs. - 1998. - № 22. - P.381-385.

80. Spalart, P. R. A One-Equation Turbulence Model for Aerodynamic Flows. / P. R. Spalart, S. R. Allmaras // La Recherche Aérospatiale. - 1994. - №1. - P.5-21.

81. Щербаков, М. А. Сравнительныйанализ моделей турбулентности с использованием научного кода «FASTEST-3D» и коммерческого пакета ANSYS CFX / М. А. Щербаков, А. А. Юн, Б. А. Крылов // Вестник МАИ. - 2009. -. № 5. - С. 116-122.

82. Козелков, А.С. Моделирование турбулентных течений с использованием алгебраической модели рейнольдсовых напряжений с унивенсальными пристеночными функциями / А.С. Козелков, В.В. Курулин, О.Л. Пучкова, С.В. Лапшин // Вычислительная механика сплошных сред. - 2014. - №1. - с.40-51.

83. Yu, H. Computational Fluid Dynamics-Based Design Optimization Method for Archimedes Screw Blood Pumps / H. Yu, G. Janiga, and D. Thévenin // Artificial Organs. -2016. - № 40. - P.341-352.

84. Chua, L.P. Numerical analysis of the inner flow field of a biocentrifugal blood pump / L.P. Chua, G. Song, T.M. Lim, T. Zhou // Artificial Organs. - 2006. - № 30. - P.467-477.

85. Day, S.W. Particle image velocimetry measurements of blood velocity in a continuous flow ventricular assist device / S.W. Day, J.C. McDaniel, H.G. Wood, P.E. Allaire, N. Landrot, A. Curtas // ASAIO J. - 2001. - №47. - P.406-411

86. Mizunuma, H. Experimental study on the shear stress distributions in a centrifugal blood pump / H. Mizunuma, R. Nakajima // Artificial Organs. - 2007. - №31. - P.550 -559.

87. Nishida, M. Shear evaluation by quantitative flow visualization near the casing surface of a centrifugal blood pump / M. Nishida, T. Yamane, Y. Tsukamoto, K. Ito, T. Konishi, T. Masuzawa et al // JSME. Int. J. - 2002. - N45. - P.981-988.

88. Miyazoe, Y. Computational fluid dynamics analysis to establish the design process of a centrifugal blood pump: second report / Y. Miyazoe, T. Sawairi, K. Ito, Y. Konishi, T. Yamane, M. Nishida et al. // Artificial Organs. - 1999.- N23. - P.762-768.

89. Miyazoe, Y. Computational fluid dynamic analyses to establish design process of centrifugal blood pumps. / Y. Miyazoe, T. Sawairi, K. Ito, Y. Konishi, T. Yamane, M. Nishida et al. // Artificial Organs. - 1998. - N22. - P.381-385.

90. Kido, K. Computational fluid dynamics analysis of the pediatric tiny centrifugal blood pump (TinyPump). / K. Kido, H. Hoshi, N. Watanabe, H. Kataoka, K. Ohuchi, J. Asama et al. // Artificial Organs. - 2006. - N30. - P.392-399.

91. Zhang, J. Comparison and Experimental Validation of Fluid Dynamic Numerical Models for a Clinical Ventricular Assist Device / J. Zhang, P. Zhang, K.H. Fraser, B.P. Griffith and Z.J. Wu //Artificial Organs. - 2013. - N37. - P.380-389.

92. Ломакин, А.А. Центробежные и осевые насосы. / А.А. Ломакин. - 2-е изд., пе-рераб. и доп. - М.-Л.: Машиностроение, 1966. - 364 с.

93. Машин, А.Н. Расчет и проектирование спирального отвода и полуспирального подвода центробежного насоса. / А.Н. Машин. - Москва: МЭИ, 1980. - 43 с.

94. Thamsen, B. Numerical analysis of blood damage potential of the HeartMate II and HeartWare HVAD rotary blood pumps / B. Thamsen, B. Blumel, J. Schaller, C.O. Paschereit, K. Affeld, L. Goubergrits, U. Kertzscher // Artificial Organs. - 2015. - N 8. P.651-659.

95. Taskin, M.E. Computational сharacterization of flow and hemolytic performance of the UltraMag blood pump for circulatory support / M.E. Taskin, K.H. Fraser, T. Zhang, B. Gellman, A. Fleischli, K.A. Dasse, B.P. Griffith // Artificial Organs. - 2010. - N 12. P. 1099 - 1113.

96. Yu, H. Computational fluid dynamics-based design optimization method for Archimedes screw blood pumps / H. Yu, G. Janiga, D. Thevenin // Artificial Organs. - 2016. - N 4. - P.341-352.

97. Nishida, M. Shear evaluation by quantitative flow visualization near the casing surface of a centrifugal blood pump / M. Nishida, T. Yamane, Y. Tsukamoto, K. Ito, T. Konishi, T. Masuzawa et al. // JSME International Journal. - 2002. - № 45. - P.981-988.

98. Kijima, T. A straight path centrifugal blood pump concept in the Capiox centrifugal pump / T. Kijima, H. Oshiyama, K. Horiuchi, A. Nogawa, H. Hamasaki, N. Amano, C. Nojiri, H. Fukasawa, T. Akutsu // Artificial Organs. - 1993. - № 7. - P.593-598.

99. Nojiri, C. Recent progress in the development of Terumo implantable left ventricular assist system / C. Nojiri et al // ASAIO J. - 1999. - №45. - P.392-399.

100. . Kawahito, K. Hemolysis in different centrifugal pumps / K. Kawahito, Y. Nose // Artif Organs. - 1997. - №21. - Р.323-6.

101. Affeld, K. Novel cardiac assist valve with a purge flow in the valve sinus. / K. Affeld, L. Goubergrits, O. Holberndt // ASAIO J. - 1998. - №44. - P.642-647.

102. Осин, И.Л. Электрические машины автоматических устройств / И.Л. Осин, Ф.М. Юферов - Москва: Изд. МЭИ, 2003. - с.423.

103. Осин, И.Л. Синхронные микродвигатели с постоянными магнитами / И.Л. Осин, В.П. Колесников, Ф.М. Юферов - Москва: Энергия, 1976. - с.230.

104. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015616483.Система цифровой фильтрации электрокардиографического сигнала, регистрируемого переносным устройством, посредством применения быстрого преобразования Фурье по алгоритму Кули-Тьюки. / А.П.Зарецкий, А.В.Ильин, А.П.Кулешов, А.В.Потеряхина, А.В.Яковец, А.В.Богомолов, Е.Ю.Ионичев; реестр программ для ЭВМ - 1 с.; заявлен 14.04.2015 №2015612959; опубликован 10.06.2015.

105. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2015616484, Российская Федерация. Система цифровой фильтрации электрокардиографического сигнала, регистрируемого переносным устройством, посредством вычитания миографического сигнала и применением метода наименьших квадратов / А.П. Зарецкий, А.В. Ильин, А.П. Кулешов, А.В. Потеряхина, А.В. Яковец, А.В. Богомолов, Е.Ю. Ионичев; реестр программ для ЭВМ. - 1 с.; заявлен 14.04.2015 №2015612960, опубликован 10.06.2015.

106. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ N 2015616485, Российская Федерация. Система цифровой фильтрации сигналов 6 отведений электрокардиограммы переносного устройства с применением полосно-пропускающего фильтра Баттерворта / А.П. Зарецкий, А.В. Ильин, А.П. Кулешов, А.В. Потеряхина, А.В. Яковец, А.В. Богомолов, Е.Ю. Ионичев; реестр программ для ЭВМ. - 1 с.; заявлен 14.04.2015 N2015612963; опубликован 10.06.2015.

107. Кулешов, А.П. Алгоритм выявления критических состояний при суточном мо-ниторировании с использованием многофункционального портативного устройства / А.П. Кулешов // Труды Московского физико-технического института. - 2015. - N 3. -

C.96-106.

108. Гайтон, А. Физиология кровообращения: Минутный объем сердца и его регуляция / Пер. с англ. Н. П. Косицкой; под общ. ред. Г. И. Косицкого. - Москва: Медицина, 1969. - 472 с.

109. Vollkron, M. Advanced suction detection foran axial flow pump. / Vollkron M, Schima H, Huber L, Benkowski R, MorelloG, Wieselthaler G. // Artificial Organs. - 2006. -N 30. - P.665-670.

110. Koenig, S.C. Hemodynamic and pressure-volume responses to continuous and pulsatile ventricular assist in an adult mock circulation. / S.C. Koenig, G.M. Pantalos, K.J. Gillars,

D.L. Ewert, K.N. Litwak, S.W. Etoch // ASAO J. - 2004. - N50 - P.15-24.

111. Baba, A. Microcirculation of the bulbar conjunctiva in the goat implanted with a total artifi cial heart: Effects of pulsatile and nonpulsatile flow. / A. Baba, P. Dobsak, I. Saito, T. Isoyama, K. Takiura, Y. Abe et al. // ASAIO J. - 2004. - N50. - P.321-327.

112. Maybaum, S. Resting myocardial blood flow and metabolism predicts improved native cardiac output and the ability to exercise with weaning in patients with the TCI HeartMate left ventricular assist device. / S. Maybaum, S. Epstein, A. Beniaminovitz, M. Oz et al. // JACC. - 1999. - N33. - P.219A.

113. Pavie, A. Physiology of univentricular versus biventricular support / A. Pavie, P. Leger // Ann. Thorac. Surg. - 1996. - N61. - P.102-113.

114. McCarthy, P.M. Clinically available intracorporeal left ventricular assist devices / P.M. McCarthy, K. Hoercher // Prog. Cardiovasc. Dis. - 2000. - N43. - P.37-46.

115. Heath, M.J.S. Perioperative management of the left ventricular assist device recipient. / M.J.S. Heath, M.L. Dickstein // Prog. Cardiovasc. Dis. - 2000. - №43. - P.47-54.

116. Stolzfus, D.P. Right ventricular function and failure in the perioperative period. / D.P. Stolzfus // Anesthesiol. Clin. N. Am. - 1997. - №15. - P.797-822.

117. Moon, M.R. Septal function during left ventricular unloading. / M.R. Moon, A.F. Bolger, A. DeAnda et al. // Circulation. - 1997. - №95. - P. 1320-1327.

118. ASTM F1841-97: Standard Practice for Assessment of Hemolysis in Continuous Flow Blood Pumps, 2005.

119. Tayama, E. Reconsideration of total erythrocyte destruction phenomenon / E. Tayama, T. Shimono, K. Makinouchi, et al. // Artif Organs. - 1997. - №21. - P.704-709.

120. Mizuguchi, K. Does hematocrit affect in vitro hemolysis test results? Preliminary study with Baylor/ NASA Prototype axial flow pump / K. Mizuguchi, G. Damm, G. Aber, et al // Artif Organs. - 1994. - №18. - P.650-656.

121. Hashimoto S. Erythrocyte destruction under periodically fluctuating shear rate; comparative study with constant shear rate / S. Hashimoto // Artif Organs. - 1989. - №13. -P.458-463.

122. Paul, R. Recent findings on flow induced blood damage: critical shear stresses and exposure times obtained with a high shear stress Couette system / R. Paul, F. Schügner, H. Reul, et al. // Artif Organs. - 1999. - №23. - P.680.

123. Yeleswarapu, K.K. A mathematical model for shear induced hemolysis / K.K. Yeleswarapu, J.F. Antaki, M.V. Kameneva, et al. // Artif Organs. - 1995. - №19. - P.576-582.

124. Apel, J. Assessment of hemolysis related quantitie in a microaxial blood pump by computational fluid dynamics / J. Apel, R. Paul, S. Klaus, et al // Artif Organs. - 2001. -№25. - P.341-347.

125. Huang, C.R. A rheological equation characterizing both the time dependent and steady state viscosity of human blood / C.R. Huang, W. Fabisiak // AIChE Symp Series. -1978. - whole:19-21.

126. Yasuda, T. Influence of static pressure and shear rate on hemolysis of red blood cells / T. Yasuda, A. Funakubo, F. Miyawaki, et al // ASAIO J. - 2001. - №47. - P.351-353.