可植入的徑向泵有助于損壞心臟

俄亥俄州克里夫蘭市 -終末期心臟病每年奪去350,000名美國(guó)人的生命。只有2000名幸運(yùn)的人接受了移植：捐贈(zèng)者的心靈太少了。幸運(yùn)的是，數(shù)千名患有心臟受損或患病的人可能在十年內(nèi)過(guò)上更健康的生活，而不需要人工更換。植入式心室輔助裝置(VADs)可以緩解心臟衰弱的松弛。到2000年，他們的潛在市場(chǎng)估計(jì)為30億美元。

在克利夫蘭診所，世界領(lǐng)先的心臟外科和生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，工程師們可能已經(jīng)設(shè)計(jì)出迄今為止最簡(jiǎn)單，最優(yōu)雅，最緊湊的VAD。他們的專(zhuān)利，連續(xù)流動(dòng)，徑向輸出VAD安裝在您的手掌中，在3,000轉(zhuǎn)/分鐘下輸送約5升/分鐘。它的雙葉輪設(shè)計(jì)有一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件，采用血液潤(rùn)滑的流體動(dòng)力軸頸軸承，并采用巧妙的倒置無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。小型二級(jí)葉輪可防止軸承中的滯流和凝結(jié)。通過(guò)使用血液潤(rùn)滑軸承，

首席工程師Bill Smith聲稱(chēng)，Clinic獨(dú)特的VAD設(shè)計(jì)比競(jìng)爭(zhēng)設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單，更便宜，更輕便。他預(yù)計(jì)它將花費(fèi)10,000到20,000美元，比其他VAD低約40%。這款VAD還解決了VAD設(shè)計(jì)師面臨的一項(xiàng)重大設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)：“為了防止細(xì)胞損傷，我們需要低剪切力，并且為了減少凝血，我們需要高剪切力，”史密斯解釋道。

ADM多倫多的設(shè)計(jì)與制造提供了一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的機(jī)會(huì)，可以將供應(yīng)商與尋求最新創(chuàng)新，產(chǎn)品和解決方案的買(mǎi)家聯(lián)系起來(lái)。用安大略省蓬勃發(fā)展的制造業(yè)的銷(xiāo)售線索填補(bǔ)您的銷(xiāo)售渠道。設(shè)計(jì)與制造展，2019年6月6日至6日，多倫多會(huì)議中心。

血液潤(rùn)滑的軸頸軸承滿(mǎn)足這兩個(gè)要求。它允許10至20微米直徑的血細(xì)胞通過(guò)，并使平均剪切力保持在2,000至4,000達(dá)因/平方厘米之間，完全在紅細(xì)胞的粘彈性耐受范圍內(nèi)。一些細(xì)胞死亡(溶血)是可以忍受的，因?yàn)楣撬璨粩嘀圃焯娲?xì)胞。

一些競(jìng)爭(zhēng)的VAD試圖通過(guò)采用更復(fù)雜的方法來(lái)解決細(xì)胞凝結(jié)和損傷問(wèn)題。一種方法是使用外部鹽水來(lái)從泵的停滯流動(dòng)的異物表面擦拭細(xì)胞，其中可能形成凝塊。

連續(xù)流動(dòng)還可以避免困擾模仿心跳的脈沖式VAD的問(wèn)題。脈沖泵較大 - 可能不適合兒童的胸部 - 并且需要更復(fù)雜的單向閥和定時(shí)機(jī)構(gòu)。與Clinic的1.5英寸長(zhǎng)和1.625英寸直徑的泵相比，后者有一個(gè)活動(dòng)部件。脈沖VAD在發(fā)生故障時(shí)可防止回流。但是他們?cè)诓僮鲿r(shí)可能會(huì)遇到回流問(wèn)題。

史密斯說(shuō)，磁鐵電機(jī)組件和電機(jī)繞組的反轉(zhuǎn)受到倒置的二戰(zhàn)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的啟發(fā)。該設(shè)計(jì)將軸承放置在轉(zhuǎn)子的內(nèi)徑而不是外徑上。該特征還降低了血液上的剪切力。

電機(jī)的電輸入約為6.5W，機(jī)械輸出在1W至2W之間。這些低數(shù)字減少了向血液的熱傳遞，從而最大限度地降低了血液溫度上升，從而降低了導(dǎo)致凝血的“凝血級(jí)聯(lián)”的危險(xiǎn)。

植入患者胸部的電池為VAD供電。它們通過(guò)皮帶組或其他動(dòng)力源的經(jīng)皮電磁耦合進(jìn)行充電。目前，理論上患者可以在不攜帶腰帶的情況下花費(fèi)長(zhǎng)達(dá)一小時(shí)，一天兩次。皮帶包重量在1到2磅之間，持續(xù)2到4個(gè)小時(shí)。

這款VAD的未來(lái)是什么?“我們有一個(gè)很好的設(shè)計(jì)。憑借在診所的資源，我們有機(jī)會(huì)成功實(shí)現(xiàn)它，”史密斯說(shuō)。他希望在系統(tǒng)中增加一個(gè)微處理器。它將使用起搏器傳感器上下移動(dòng)泵的輸出 - 取決于活動(dòng)水平 - 以及收集有價(jià)值的診斷數(shù)據(jù)。如果按照比爾史密斯的方式行事，他的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)很快就會(huì)從國(guó)家衛(wèi)生研究院獲得500萬(wàn)美元的資金。該團(tuán)隊(duì)是比賽的決賽選手。