心脏辅助装置的应用使终末期心衰患者病情得到控制，为心脏移植提供了一个良好的过渡阶段。心脏辅助装置主要分为搏动式血泵和叶轮式血泵。传统的搏动式血泵，由于能够同步心脏搏动，适时辅助泵血，仍具有其特定的优势。我们自主设计了一种搏动式隔膜泵，采用电气驱动作为动力。通过体外模拟循环实验台，通过改变前、后负荷，测出相应的输出量变化，测试血泵的流体力学特性，为控制系统的调整提供基础，并通过后期的动物实验论证其可行性，为临床研究提供依据。
1 材料和方法
1．1 搏动式装置构成该搏动式血泵的结构采用传统的隔膜泵，泵体由上海交通大学电气工程学院的杨明教授及其团队设计，为气动隔膜泵。原理是采用电气驱动作为动力，由计算机及控制系统调控，通过气压缸压缩空气使泵体内的聚氨酯隔膜受压，从而推动隔膜内的液体流动，由于单向瓣膜的作用，液体流动具有一向性。通过压力计和流量仪可以测出泵体两端的压力及流量值。
1．2 心脏辅助泵体的流体力学特性为测定该搏动式血泵的流体力学特性，我们自制一套体外模拟循环实验台(见图1)，主要包括血泵、控制系统、储液器、管道系统、阻力阀门、压力计及超声流量仪。分别采用水及林格氏液作为循环介质针对该泵体进行流体力学测定。林格氏液作为手术中使用的胶体溶液，其密度和黏度与血液相似，故而能够很好地在体外模拟血液循环。通过调节储液器(分别代表前、后负荷)内液体的高度来控制出入口的压力，阻力阀可加以稳定及辅助调节压力，控制系统用于控制血泵的频率及收缩比，测量血泵在最适频率及收缩比下通过改变前、后负荷所对应的输出量的变化。频率控制在6O～100次／分。
1．3 心脏辅助泵体的耐久性实验泵体在最适频率70次／分及收缩比0．8的条件下，固定前、后负荷，运行24 h后，观察泵体的运动状况及输出量是否稳定。
1．4 动物实验在前期完成了模拟循环的流体力学参数测定之后，为了论证该装置的临床应用可行性。完成各项准备后，我们分3次进行了动物实验。
泵体两端连接直径14 mm 的人工血管。实验动物采用普通家猪(50±5)kg，全麻下经右侧第五肋间开胸。成功建立体外循环后，泵体连接的人造血管一端(出口)与主动脉部行端一侧吻合，心尖部采用特制环形器片打孔，然后与另一端人工血管(入口)相连接，缝合固定并严密止血。开始启动泵体后去除人工血管的阻断钳，调节泵体参数，运行稳定后，测定泵体两端的压力及对应的流量。
2 结果
2．1 前、后负荷的改变及相应输出量的变化通过体外模拟循环实验台进行泵体的流体力学特性测试。当设置频率为70次／分、收缩比为0．8时，循环稳定后，固定后负荷，前负荷增加，输出量稍有增大，但没有明显的趋势；而固定前负荷，增加后负荷，输出量则呈现减少趋势，具有一定的线性关系。循环试验分别采用水和林格氏液作为循环介质。采用水作为介质时，控制频率7()次／分，前负荷为30 mmHg，后负荷为60 mmHg时，最大输出量可达到5．9 L；而当前负荷为50 mmHg，后负荷为110 mmHg时，输出量可达到4．0 L(见表1、2)。
2．2 耐久性实验泵体在频率为7O次／分，收缩比为0．8的条件下，固定前、后负荷，不间断运行24 h后，输出量无下降，效率无明显改变，泵体运行仍稳定，瓣膜亦无损坏。
2．3 动物实验结果3次动物实验均较为顺利，该搏动式血泵辅助心脏搏动效果良好。动物实验的压力及流量测试表明：该搏动式血泵可以充分降低左室压力负荷，保证良好的输出量，辅助心脏功能，维持稳定的外周血压，相关的流体力学特性可基本达到实用要求。
3 讨论心脏辅助装置在临床上的应用越来越广泛，成为治疗重症心衰及围术期急性心衰的安全有效的手段之一。由于进口心脏辅助装置的价格昂贵等问题，使其无法推广使用，故研制适合我国国情需要的价格低廉、效率高、小型化易于植入的心脏辅助泵体装置成为心脏领域的重要研究课题。目前，国内的很多研究机构及临床心脏中心都致力于心脏辅助泵体的研发工作，但仍处于模拟试验及相应的动物实验阶段，仍无法用于临床。
心脏辅助装置最重要的是泵装置，按泵体结构不同可分为搏动式血泵和非搏动式血泵。血泵要朝着小型化、抗血栓性能好、高效低能、价格低廉的方向发展。虽然非搏动式血泵如轴流泵、离心泵是当今的研究潮流，但由于搏动式血泵可产生与心脏同步的搏动式血流，仍具有其一定的优势。
我们研制的这款搏动式血泵与传统的搏动式血泵比较，体积小、重量轻、效率高输出量稳定，朝着易于植入的方向发展。一般正常人在静息状态下的心输出量为4～6 L。在该实验中分别采用水和林格氏液作为循环介质，固定心率及收缩比，调节控制相应的前、后负荷，可使输出量达到4．0～5．9 L，可见其流体力学特性已基本满足心衰患者的循环辅助需求，表明该泵体的流体力学特性良好。
体外循环模拟试验中，固定后负荷，随着前负荷的增加，输出量稍有增大，但没有明显的趋势；而固定前负荷，依次增加后负荷，输出量则呈现逐步降低的趋势，具有一定的线性关系。对于输出量与前负荷的变化关系不是很明显，有可能与我们设计的前负荷的改变范围及区间较小有关。
由于测量设备的限制，无法与血管完全接触，在进行动物实验时，我们只能通过超声流量仪粗略测定辅助流量的范围，并根据心电监护观察血压的波动。对于泵体的抗血栓性能及是否易于植入等问题仍有待更多的动物实验研究。该项研究尚处于初级阶段，其后期临床实验有待于进一步的设计。
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