总红细胞破损在滚柱泵体外转流实验中存在的研究
作者：徐世伟 陈如坤 陈 芳 胡自强 丁敏君 陆水根
单位：浙江医科大学 附属第二医院 心胸外科，杭州 310009
关键词：体外循环；血泵；溶血
生物医学工程学杂志990228 摘要 观察滚柱泵在长时间转流中是否存在“总红细胞破损”现象。用Polystan泵(A组)和Cobe泵(B组)转流库存1 d ACD血400 ml，用联苯胺显示法测定游离血红蛋白，用Koller氏法计算溶血指数。血样本为转流前，转中4、6、8、10、12、14、16 h。结果：两组游离血红蛋白随转流时间延长，逐渐增高。两组溶血指数分别为0.2960 mg/L和0.3993 mg/L，两组比较无显著差异。在滚柱泵长时间体外转流实验中未观察到“总红细胞破损”现象。
Investigating the Phenomenon of Total Erythrocyte Destruction
, 百拇医药
During an In-Vitro Hemolysis Test by Roller Pump
Xu Shiwei Chen Rukun Chen Fang Hu Ziqiang Ding Minjun Lu Shuigen
Department of Cardiovascular Surgery, The 2nd Affiliated Hospital of Zhejiang Medical University, Hangzhou 310009
Abstract This study sought to address the question, “will the phenomenon of ‘total erythrocyte destruction’ come about during a long time of in vitro hemolysis test by roller pump”. One-day-old boving blood was employed in the test by Polystan pump(group A) and Cobe pump (group B).TMB method was used to measure the level of plasma-free hemoglobin. The samples of plasma-free hemoglobin were taken at the time before pumping and pumping for 4,6,8,10,12,14 and 16 hours. The index of hemolysis was calculated according to Koller's formula. The results showed that the levels of plasma-free hemoglobin in the two groups both increased linearly during the puming of blood. The index of hemolysis was 0.2960 mg/L in group A, and 0.3993 mg/L in group B; no statistically significant difference was noted between the two groups. These data indicated that no phenomenon of “total erythrocyte destruction”was observed in this hemolysis test by roller pump.
, 百拇医药
Key words Cardiopulmonary bypass Blood pump Hemolysis
在人工血泵的研究中，自1958年Allen建议用溶血指数来评价血泵的溶血性能以来，人们一直将其作为评价血泵的唯一参数[1]。1995年Shimono等提出“总红细胞破损时间(Total erythrocyte destruction time)”的概念，用于评价血泵的溶血性能[2]，为证实这一概念的普遍意义，我们用滚柱泵作了长时间转流实验，现报道如下。
1 材料与方法
用两种滚柱泵作5对体外16 h转流实验，血泵分别为Polystan小儿泵(A组)和Cobe泵(B组)。
实验方法：CAPIOX400 ml静脉贮血袋1只，内径10 mm，长度100 cm硅塑泵管1根，连接成一密闭循环管路，在血泵出血端连接测压表和调压夹。用库存1 d ACD血400 ml，内加20 mg肝素，预充循环管路。泵头调紧至测压管血柱高于血平面100 cm未见返流。转流时，流量4000 ml/min；压力8～9.3 kPa；总转流时间16 h；室温18～23 ℃。
, http://www.100md.com
游离血红蛋白测定：转前作对照组，转中4 h后每隔2 h测一次。用联苯胺显示法测定游离血红蛋白。方法：受检血浆0.05 ml置于测定管内；Hb应用标准液100 mg/dl(1g/L)加0.05 ml置于标准管内；分别加入H2O 0.95 ml，空白加入1 ml；联苯胺试剂各加2 ml；0.65%H2O2液各加1.0 ml(30%H2O2 0.5 ml+H2O 23 ml)室温放置1 h；20%醋酸溶液各加20 ml，空白管调零点，用500 nm绿色滤光板比色(参数值为<100 mg/L)。溶血指数用Koller氏方法计算。
血色素、血球压积测定：转前作对照组，转中4 h后每隔2 h测一次。
2 结 果
自开始转流到结束，两组游离血红蛋白量均与转流时间呈正比例的逐渐增加(见表1)。
, 百拇医药
表1 游离血红蛋白、HCT、Hb的变化
Table 1 Changes of plasma-free hemoglobin,HCT and Hb
Before
pumping
After pumping
4h
6h
8h
10h
12h
14h
, 百拇医药
16h
Group A
FHb(mg/L)
800.76
±10.99
2220.26*
±10.61
2930.16*
±10.74
3720.16*
±10.75
, http://www.100md.com 4080.61*
±10.60
4460.80*
±10.58
4760.82*
±10.58
4810.63*
±10.61
Group B
620.16
±10.41
, 百拇医药
1750.65*
±10.83
2690.10*
±10.99
3280.39*
±10.94
3720.08*
±10.82
4180.60*
±10.74
4580.38*
, 百拇医药
±10.72
4900.46*
±10.74
Group A
Hct(%)
28.09
±1.30
29.79
±2.07
29.48
±1.08
31.83
, http://www.100md.com
±1.18
31.10
±1.07
29.49
±1.10
28.00
±1.14
28.99
±1.16
Group B
24.93
±1.21
25.45
, 百拇医药
±1.22
25.30
±1.20
26.08
±1.13
25.42
±1.18
26.35
±1.15
25.95
±1.13
25.88
±1.13
, http://www.100md.com
Group A
Hb(g/dl)
8.85
±1.10
9.46
±1.02
9.56
±1.05
10.26
±1.12
10.1
±1.03
9.55
, 百拇医药
±1.08
9.2
±1.01
9.26
±1.12
Group B
8.74
±1.10
9.17
±1.21
8.91
±1.17
9.03
, http://www.100md.com
±1.18
9.21
±1.24
8.97
±1.23
9.01
±1.15
8.79
±1.32
* P<0.05
用曲线图表示可以清楚地看到，两组的游离血红蛋白呈线性增加，并未出现在某一时刻急剧增加(见图1)。两组的游离血红蛋白量、Hb和HCT均无显著差异。两组的溶血指数分别为0.2960、0.3993 mg/L，亦无统计学差异。
, 百拇医药
图1 两组血浆游离血红蛋白释放曲线图
Fig 1 Comparison of the changes of plasma-free hemoglobin in the two groups during pumping
●为A组；为B组。
3 讨 论
预防血液损伤是人工血泵研究中需要解决的最重要课题之一。1958年Allen提出溶血指数的概念，以用于评价血泵在体外实验中的溶血性能，这一传统的溶血指数是指血泵每泵出100 L血液所释放的游离血红蛋白的数量。1967年Koller和Hawrylenko提出修改这一指数。他们建议在计算公式中介入血球压积指标[3]。最近，Mueller等提出进一步修改意见，即不但介入血球压积，而且还应包括血色素[4]。迄今绝大多数研究者认为溶血指数是评价血泵在体外溶血特性实验中的最好指标，因此，仍以溶血指数来分析血泵的溶血特性。
, http://www.100md.com
溶血指数是基于泵血期间游离血红蛋白量随着转流时间的延长而呈线性增加。然而，在长时间转流中，游离血红蛋白量是否会呈线性增加?Oku等对滚柱泵和3种离心泵的溶血特性作了比较。结论是每一种血泵在12 h的转流中，游离血红蛋白都呈线性增加[5]。Jakob等报导转流24 h的溶血结果，滚柱泵和离心泵的游离血红蛋白均呈线性增加[6]。但是，1995年Shimono报告，用BioMedicus和Nikkiso离心泵的长时间体外转流实验中，观察到一个现象，就是当长时间连续转流到某一时刻，血浆颜色会突然变成暗红色，游离血红蛋白量会在短时内成倍地增加。他认为这是绝大多数红细胞同时发生破损的结果。这一现象为“总红细胞破损”，反映的是红细胞的一种积累性的隐性损伤。他认为当血液每次流经血泵时，绝大多数的红细胞可能同时受到了某种程度(低切变应力)的损伤，而占很小比例的红细胞可能受到了能引起立即溶血的较强的(高切变应力)损伤。与此同时，随着转流时间的延长，绝大多数红细胞就有了相同的呈比例的积累性隐性损伤。当红细胞的积累性隐性损伤超过一定限度，绝大多数红细胞就可能同时破损。由此他提出一个新概念，“总红细胞破损时间”，来评价血泵在体外实验中的溶血特性。他对这一概念下的定义是，当泵转流到游离血红蛋白量达到总血红蛋白量的50%时，即为总红细胞破损时间。Shimono的实验结果显示，如果用“总红细胞破损时间”概念来评价，BioMedicus泵为13 h，而Nikkiso泵却达到20 h。显然，后者比前者要优越的多。但如果用传统的溶血指数来比较转流的前6 h游离血红蛋白量的改变，两者没有统计学上的差异。
, http://www.100md.com
本实验结果显示：两组在整个转流过程中，游离血红蛋白均未出现峰值性增长，而是呈一种与转流时间相关的线性增加，即转流时间越长，游离血红蛋白释放量越多，这与以前绝大多数学者的结果基本一致。因此，我们认为，“总红细胞破损”现象在滚柱泵的长时间体外转流实验中并不存在。
注释：浙江省卫生厅科研经费提供
参考文献
1 Allen JG. Extracorporeal circulation. Springfield, IL:Charles C Thommas, 1960; 514.
2 Shimono T, Makinouchi K, Nose Y. Total erythrocyte destruction time:The new index for the hemolytic performance of rotary blood pumps. Artif Organs，1995; 19∶571
, http://www.100md.com
3 Koller T, Hawrylenko A. Contribution to the in vitro testing of pumps for extracorporeal circulation. J Thorac Cardio-vasc Surg，1967; 54∶22
4 Mueller MR, Schima H, Engehardt H et al. In vitro hematological testing of rotay blood pump:Remarks on standardization and data interpretation. Artif Organs，1993； 17∶103
5 Oku T, Harasaki H, Smith W et al. Hemolysis: A comparative study of four nonpulsatiole pumps. Trans Am Soc Artif Itern organs，1988; 34∶500
6 Jakob H, Kutschera Y. Palzer B et al. In-vitro assessment of centrifugal pumps for ventricular assist. Artif Organs，1990; 14∶278
收稿：1997-10-08 修回：1998-04-22, 百拇医药
单位：浙江医科大学 附属第二医院 心胸外科，杭州 310009
关键词：体外循环；血泵；溶血
生物医学工程学杂志990228 摘要 观察滚柱泵在长时间转流中是否存在“总红细胞破损”现象。用Polystan泵(A组)和Cobe泵(B组)转流库存1 d ACD血400 ml，用联苯胺显示法测定游离血红蛋白，用Koller氏法计算溶血指数。血样本为转流前，转中4、6、8、10、12、14、16 h。结果：两组游离血红蛋白随转流时间延长，逐渐增高。两组溶血指数分别为0.2960 mg/L和0.3993 mg/L，两组比较无显著差异。在滚柱泵长时间体外转流实验中未观察到“总红细胞破损”现象。
Investigating the Phenomenon of Total Erythrocyte Destruction
, 百拇医药
During an In-Vitro Hemolysis Test by Roller Pump
Xu Shiwei Chen Rukun Chen Fang Hu Ziqiang Ding Minjun Lu Shuigen
Department of Cardiovascular Surgery, The 2nd Affiliated Hospital of Zhejiang Medical University, Hangzhou 310009
Abstract This study sought to address the question, “will the phenomenon of ‘total erythrocyte destruction’ come about during a long time of in vitro hemolysis test by roller pump”. One-day-old boving blood was employed in the test by Polystan pump(group A) and Cobe pump (group B).TMB method was used to measure the level of plasma-free hemoglobin. The samples of plasma-free hemoglobin were taken at the time before pumping and pumping for 4,6,8,10,12,14 and 16 hours. The index of hemolysis was calculated according to Koller's formula. The results showed that the levels of plasma-free hemoglobin in the two groups both increased linearly during the puming of blood. The index of hemolysis was 0.2960 mg/L in group A, and 0.3993 mg/L in group B; no statistically significant difference was noted between the two groups. These data indicated that no phenomenon of “total erythrocyte destruction”was observed in this hemolysis test by roller pump.
, 百拇医药
Key words Cardiopulmonary bypass Blood pump Hemolysis
在人工血泵的研究中，自1958年Allen建议用溶血指数来评价血泵的溶血性能以来，人们一直将其作为评价血泵的唯一参数[1]。1995年Shimono等提出“总红细胞破损时间(Total erythrocyte destruction time)”的概念，用于评价血泵的溶血性能[2]，为证实这一概念的普遍意义，我们用滚柱泵作了长时间转流实验，现报道如下。
1 材料与方法
用两种滚柱泵作5对体外16 h转流实验，血泵分别为Polystan小儿泵(A组)和Cobe泵(B组)。
实验方法：CAPIOX400 ml静脉贮血袋1只，内径10 mm，长度100 cm硅塑泵管1根，连接成一密闭循环管路，在血泵出血端连接测压表和调压夹。用库存1 d ACD血400 ml，内加20 mg肝素，预充循环管路。泵头调紧至测压管血柱高于血平面100 cm未见返流。转流时，流量4000 ml/min；压力8～9.3 kPa；总转流时间16 h；室温18～23 ℃。
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游离血红蛋白测定：转前作对照组，转中4 h后每隔2 h测一次。用联苯胺显示法测定游离血红蛋白。方法：受检血浆0.05 ml置于测定管内；Hb应用标准液100 mg/dl(1g/L)加0.05 ml置于标准管内；分别加入H2O 0.95 ml，空白加入1 ml；联苯胺试剂各加2 ml；0.65%H2O2液各加1.0 ml(30%H2O2 0.5 ml+H2O 23 ml)室温放置1 h；20%醋酸溶液各加20 ml，空白管调零点，用500 nm绿色滤光板比色(参数值为<100 mg/L)。溶血指数用Koller氏方法计算。
血色素、血球压积测定：转前作对照组，转中4 h后每隔2 h测一次。
2 结 果
自开始转流到结束，两组游离血红蛋白量均与转流时间呈正比例的逐渐增加(见表1)。
, 百拇医药
表1 游离血红蛋白、HCT、Hb的变化
Table 1 Changes of plasma-free hemoglobin,HCT and Hb
Before
pumping
After pumping
4h
6h
8h
10h
12h
14h
, 百拇医药
16h
Group A
FHb(mg/L)
800.76
±10.99
2220.26*
±10.61
2930.16*
±10.74
3720.16*
±10.75
, http://www.100md.com 4080.61*
±10.60
4460.80*
±10.58
4760.82*
±10.58
4810.63*
±10.61
Group B
620.16
±10.41
, 百拇医药
1750.65*
±10.83
2690.10*
±10.99
3280.39*
±10.94
3720.08*
±10.82
4180.60*
±10.74
4580.38*
, 百拇医药
±10.72
4900.46*
±10.74
Group A
Hct(%)
28.09
±1.30
29.79
±2.07
29.48
±1.08
31.83
, http://www.100md.com
±1.18
31.10
±1.07
29.49
±1.10
28.00
±1.14
28.99
±1.16
Group B
24.93
±1.21
25.45
, 百拇医药
±1.22
25.30
±1.20
26.08
±1.13
25.42
±1.18
26.35
±1.15
25.95
±1.13
25.88
±1.13
, http://www.100md.com
Group A
Hb(g/dl)
8.85
±1.10
9.46
±1.02
9.56
±1.05
10.26
±1.12
10.1
±1.03
9.55
, 百拇医药
±1.08
9.2
±1.01
9.26
±1.12
Group B
8.74
±1.10
9.17
±1.21
8.91
±1.17
9.03
, http://www.100md.com
±1.18
9.21
±1.24
8.97
±1.23
9.01
±1.15
8.79
±1.32
* P<0.05
用曲线图表示可以清楚地看到，两组的游离血红蛋白呈线性增加，并未出现在某一时刻急剧增加(见图1)。两组的游离血红蛋白量、Hb和HCT均无显著差异。两组的溶血指数分别为0.2960、0.3993 mg/L，亦无统计学差异。
, 百拇医药
图1 两组血浆游离血红蛋白释放曲线图
Fig 1 Comparison of the changes of plasma-free hemoglobin in the two groups during pumping
●为A组；为B组。
3 讨 论
预防血液损伤是人工血泵研究中需要解决的最重要课题之一。1958年Allen提出溶血指数的概念，以用于评价血泵在体外实验中的溶血性能，这一传统的溶血指数是指血泵每泵出100 L血液所释放的游离血红蛋白的数量。1967年Koller和Hawrylenko提出修改这一指数。他们建议在计算公式中介入血球压积指标[3]。最近，Mueller等提出进一步修改意见，即不但介入血球压积，而且还应包括血色素[4]。迄今绝大多数研究者认为溶血指数是评价血泵在体外溶血特性实验中的最好指标，因此，仍以溶血指数来分析血泵的溶血特性。
, http://www.100md.com
溶血指数是基于泵血期间游离血红蛋白量随着转流时间的延长而呈线性增加。然而，在长时间转流中，游离血红蛋白量是否会呈线性增加?Oku等对滚柱泵和3种离心泵的溶血特性作了比较。结论是每一种血泵在12 h的转流中，游离血红蛋白都呈线性增加[5]。Jakob等报导转流24 h的溶血结果，滚柱泵和离心泵的游离血红蛋白均呈线性增加[6]。但是，1995年Shimono报告，用BioMedicus和Nikkiso离心泵的长时间体外转流实验中，观察到一个现象，就是当长时间连续转流到某一时刻，血浆颜色会突然变成暗红色，游离血红蛋白量会在短时内成倍地增加。他认为这是绝大多数红细胞同时发生破损的结果。这一现象为“总红细胞破损”，反映的是红细胞的一种积累性的隐性损伤。他认为当血液每次流经血泵时，绝大多数的红细胞可能同时受到了某种程度(低切变应力)的损伤，而占很小比例的红细胞可能受到了能引起立即溶血的较强的(高切变应力)损伤。与此同时，随着转流时间的延长，绝大多数红细胞就有了相同的呈比例的积累性隐性损伤。当红细胞的积累性隐性损伤超过一定限度，绝大多数红细胞就可能同时破损。由此他提出一个新概念，“总红细胞破损时间”，来评价血泵在体外实验中的溶血特性。他对这一概念下的定义是，当泵转流到游离血红蛋白量达到总血红蛋白量的50%时，即为总红细胞破损时间。Shimono的实验结果显示，如果用“总红细胞破损时间”概念来评价，BioMedicus泵为13 h，而Nikkiso泵却达到20 h。显然，后者比前者要优越的多。但如果用传统的溶血指数来比较转流的前6 h游离血红蛋白量的改变，两者没有统计学上的差异。
, http://www.100md.com
本实验结果显示：两组在整个转流过程中，游离血红蛋白均未出现峰值性增长，而是呈一种与转流时间相关的线性增加，即转流时间越长，游离血红蛋白释放量越多，这与以前绝大多数学者的结果基本一致。因此，我们认为，“总红细胞破损”现象在滚柱泵的长时间体外转流实验中并不存在。
注释：浙江省卫生厅科研经费提供
参考文献
1 Allen JG. Extracorporeal circulation. Springfield, IL:Charles C Thommas, 1960; 514.
2 Shimono T, Makinouchi K, Nose Y. Total erythrocyte destruction time:The new index for the hemolytic performance of rotary blood pumps. Artif Organs，1995; 19∶571
, http://www.100md.com
3 Koller T, Hawrylenko A. Contribution to the in vitro testing of pumps for extracorporeal circulation. J Thorac Cardio-vasc Surg，1967; 54∶22
4 Mueller MR, Schima H, Engehardt H et al. In vitro hematological testing of rotay blood pump:Remarks on standardization and data interpretation. Artif Organs，1993； 17∶103
5 Oku T, Harasaki H, Smith W et al. Hemolysis: A comparative study of four nonpulsatiole pumps. Trans Am Soc Artif Itern organs，1988; 34∶500
6 Jakob H, Kutschera Y. Palzer B et al. In-vitro assessment of centrifugal pumps for ventricular assist. Artif Organs，1990; 14∶278
收稿：1997-10-08 修回：1998-04-22, 百拇医药