Гемодинамическая оценка устройства генерации пульсирующего потока в системах обхода левого желудочка сердца

Objective: to investigate the efficiency of a device that generates pulsatile flow during constant-speed axial-flow pump operation for use in left ventricular assist devices.Materials and methods. The pulsatile flow-generating device, hereinafter referred to as «pulsator», consists of a variable hydraulic resistance made in the form of a hull. A tube of elastic biocompatible material featuring an inner diameter of 11 mm is installed inside it. In the systolic phase of the left ventricle, due to systolic pressure, the elastic tube is fully opened, minimizing resistance to blood ejection. In the diastolic phase, due to suction action of the flow pump operating in constant revolutions, the elastic tube partially closes, creating additional hydraulic resistance to blood flow, which leads to reduced diastolic aortic pressure. Comparative assessment of axial-flow pump operation in pulsating and non-pulsating modes was carried out on a hydrodynamic stand that simulated the cardiovascular system. The following indices were calculated: arterial pressure pulsation (Ip), in-pump flow pulsation (AQ), energy equivalent pressure (EEP) and surplus hemodynamic energy (SHE).Results. When comparing axial-flow pump operation in pulsatile and continuous mode, arterial pressure pulsation index, in-pump pulsation index, and SHE index increased by 2.13 ± 0.2, 3.2 ± 0.2, and 2.7 ± 0.15 times, respectively, while EER index remained unchanged.Цель работы: исследование эффективности устройства генерации пульсирующего потока крови при работе осевого насоса с постоянной скоростью вращения для использования в системе обхода левого желудочка сердца.Материалы и методы. Устройство генерации пульсирующего потока, именуемое в дальнейшем «пульсатор», состоит из переменного гидравлического сопротивления, выполненного в виде корпуса с установленной внутри него трубкой из эластичного биосовместимого материала с внутренним диаметром 11 мм. В систолической фазе левого желудочка сердца за счет систолического давления эластичная трубка полностью раскрывается, минимизируя сопротивление выброса крови. В диастолической фазе за счет присасывающего действия насоса, работающего в режиме постоянных оборотов, эластичная трубка частично смыкается, создавая потоку крови дополнительное гидравлическое сопротивление, что приводит к уменьшению диастолического аортального давления. Сравнительная оценка работы осевого насоса в пульсирующем и непульсирующем режиме проводилась на гидродинамическом стенде, имитирующем сердечно-сосудистую систему с расчетом индексов: пульсации артериального давления (Ip), внутринасосной пульсации потока (AQ), энергии эквивалентного давления (ЕЕР) и избыточной гемодинамической энергии (SHE).Результаты. При сравнении работы осевого насоса в пульсирующем и непрерывном режиме индекс пульсации артериального давления увеличивался в 2,13 ± 0,2 раза, индекс внутринасосной пульсации увеличивался в 3,2 ± 0,2 раза, индекс SHE увеличивался в 2,7 ± 0,15 раза, индекс ЕЕР оставался без изменения

Разработка устройства канюли для удаления газовой фракции в системах дренажа крови

The development of low-traumatic surgical drains aimed at maximum possible separation of blood and air, is an important trend in modern medicine. The objective of this work is to create an inexpensive, user-friendly and low-traumatic dynamic blood aspiration system (DBAS). The system allows effective separation of blood and air when drawing blood from a wound under vacuum conditions required for blood aspiration. The operating principle of the system is to separate liquid and gas fractions of the blood-air mixture by modifying the blood intake cannula. The effect is achieved by applying the principles of centrifugal forces of a rotating blood-air flow combined with Archimedes lift forces.Разработка малотравматичных дренажных систем, работа которых направлена на максимально возможное разделение крови и воздуха, является актуальным направлением в современной медицине. Цель данной работы состояла в создании недорогой, удобной в пользовании и малотравматичной системы динамической аспирации крови. Система позволяет эффективно разделить кровь и воздух при заборе крови из раны в условиях вакуума, требуемого для аспирации крови. Принцип действия разработки заключается в разделении жидкой и газовой фракций смеси «кровь–воздух» за счет модификации канюли забора крови. Эффект достигается по технологии применения принципов центробежных сил вращающегося потока «кровь–воздух» в сочетании с подъемными архимедовыми силами

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ДЕТСКОГО ОСЕВОГО НАСОСА «ДОН-3»

Aim. To evaluate the functioning of an implantable pediatric axial pump «DON-3» for bypassing the left ventricle of the heart in experiments on sheep.Materials and methods. Five sheeps at the age of 12–18 months performed paracorporeal installation of the children’s axial pump «DON-3» according to the scheme «left ventricle – aorta».Results. A technique was developed and 5 chronic experiments were conducted on sheep to assess the model of the children’s axial pump «DON-3». The duration of the experiments in this series averaged 9 ± 5 days. The main indicators of hemodynamics, acid-base balance were within the norm. Conducted morphological and histological studies of the kidneys, liver and lungs did not reveal the presence of zones of ischemia and thromboembolism.Conclusion. The results of this series of experiments showed satisfactory results, suggesting further research on the development of prototypes of a pediatric pump for clinical practice. Цель. Оценка функционирования имплантируемого детского осевого насоса «ДОН-3» для обхода левого желудочка сердца в экспериментах на баранах.Материалы и методы. Пяти баранам в возрасте 12–18 месяцев выполнена паракорпоральная установка детского осевого насоса «ДОН-3» по схеме «левый желудочек – аорта».Результаты. Разработана методика и проведены 5 хронических экспериментов на баранах по оценке макета детского осевого насоса «ДОН-3». Длительность экспериментов в данной серии составляла в среднем 9 ± 5 суток. Основные показатели гемодинамики, кислотно-щелочного равновесия находились в пределах нормы. Проведенные морфологические и гистологические исследования почек, печени и легких не выявили наличия зон ишемии и тромбоэмболии.Заключение. Результаты данной серии экспериментов показали удовлетворительные результаты, предполагающие проведение дальнейших исследований по разработке опытных образцов детского насоса для клинической практики.

Разработка нового малообъемного оксигенатора и создание гидродинамического стенда для ex vivo перфузии легких на мелких животных

Small animal models are widely used in basic research. However, experimental hydrodynamic test benches, which include extracorporeal circuits, often have limitations associated with the size and filling volume of equipment. Thus, we aimed at developing and validating a miniature oxygenator as well as a low-volume hydrodynamic system for ex vivo perfusion of small animal lungs. A series of low-volume membrane oxygenators (n = 10) with 90–100 aligned microporous polypropylene hollow fibers, placed inside a sheath that is sealed at both ends to isolate the perfusing solution, was designed and manufactured. This design makes gas to flow through the hollow fibers and perfusate to circulate around the fibers. A low-volume hydrodynamic test bench was designed and assembled for isolated ex vivo lung perfusion and for evaluation of the performance characteristics of the oxygenators: gas and perfusate flow, perfusion pressure and temperature at 5–70 ml/min flow range.В фундаментальных исследованиях широко используются модели мелких животных. Однако экспериментальные гидродинамические стенды, в состав которых входят экстракорпоральные контуры, часто имеют ограничения, связанные с размерами и объемами заполнения оборудования. Таким образом, мы стремились разработать и апробировать миниатюрный оксигенатор, а также малообъемную гидродинамическую систему для проведения ex vivo перфузии легких мелких животных. Была разработана и изготовлена серия малообъемных мембранных оксигенаторов (n = 10) с 90–100 выровненными микропористыми полипропиленовыми полыми волокнами, помещенными внутрь оболочки, запечатанной с обоих концов для изоляции перфузирующего раствора. Благодаря такой конструкции газ проходит через полые волокна, в то время как перфузат циркулирует вокруг волокон. Был разработан и собран гидродинамический стенд с малым объемом заполнения для проведения изолированной ex vivo перфузии легких, а также оценки рабочих характеристик оксигенаторов: потока газа и перфузата, перфузионного давления и температуры при диапазоне расхода 5–70 мл/мин

Modeling individual-tree mortality in Pyrenean oak (Quercus pyrenaica Willd.) stands

International audienceTree mortality is an important process in forest ecosystem dynamics and is one of the least understood phenomena, because of the complex interactions between different environmental stresses, minimal understanding of whole-plant mortality processes, and a chronic shortage of data. * A multilevel logistic regression model was developed for predicting the probability of mortality in individual trees with the objective of improving long-term planning in Spanish pyrenean oak forests. The data came from one 10-year re-measurement of the permanent plot network belonging to the Spanish National Forest Inventory distributed throughout north-west Spain. * The probability of mortality decreased with increasing individual diameter at breast height and increasing ratio of the height of subject tree to the dominant height of the sample plot. The resulting mortality model was evaluated using an independent data set from a region close to the study area. * The regeneration of pyrenean oak generally takes place through stump and/or root sprouting; so stand dynamics differ from those of others species. The model developed is expected to improve the accuracy of stand forecasts in northwest Spain

Boreal forest soil carbon fluxes one year after a wildfire: Effects of burn severity and management

The extreme 2018 hot drought that affected central and northern Europe led to the worst wildfire season in Sweden in over a century. The Ljusdal fire complex, the largest area burnt that year (8995 ha), offered a rare opportunity to quantify the combined impacts of wildfire and post-fire management on Scandinavian boreal forests. We present chamber measurements of soil CO2 and CH4 fluxes, soil microclimate and nutrient content from five Pinus sylvestris sites for the first growing season after the fire. We analysed the effects of three factors on forest soils: burn severity, salvage-logging and stand age. None of these caused significant differences in soil CH4 uptake. Soil respiration, however, declined significantly after a high-severity fire (complete tree mortality) but not after a low-severity fire (no tree mortality), despite substantial losses of the organic layer. Tree root respiration is thus key in determining post-fire soil CO2 emissions and may benefit, along with heterotrophic respiration, from the nutrient pulse after a low-severity fire. Salvage-logging after a high-severity fire had no significant effects on soil carbon fluxes, microclimate or nutrient content compared with leaving the dead trees standing, although differences are expected to emerge in the long term. In contrast, the impact of stand age was substantial: a young burnt stand experienced more extreme microclimate, lower soil nutrient supply and significantly lower soil respiration than a mature burnt stand, due to a thinner organic layer and the decade-long effects of a previous clear-cut and soil scarification. Disturbance history and burn severity are, therefore, important factors for predicting changes in the boreal forest carbon sink after wildfires. The presented short-term effects and ongoing monitoring will provide essential information for sustainable management strategies in response to the increasing risk of wildfire