《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》：Reperfused human umbilical cords: hydrodynamic and hemolytic analysis of the ex vivo model for umbilical cord ECMO cannulation
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背景：对于作为人工胎盘治疗组成部分的体外血液循环，需要一种新型的脐带血管通路。迄今为止，用于此目的的装置和技术仅在大型动物模型或模拟器中开发和测试。研究人员先前报道了一种在再灌注人脐带上进行脐带血管插管开发和训练的测试装置。该装置允许模拟将大孔径插管插入灌注的
背景：对于作为人工胎盘治疗组成部分的体外血液循环，需要一种新型的脐带血管通路。迄今为止，用于此目的的装置和技术仅在大型动物模型或模拟器中开发和测试。研究人员先前报道了一种在再灌注人脐带上进行脐带血管插管开发和训练的测试装置。该装置允许模拟将大孔径插管插入灌注的脐动脉和脐静脉，正如计划在宫外产时操作（ex utero intra partum procedure）中所执行的那样。研究人员展示了一种改进版的测试台，其预充量、阻力和溶血均有所降低。
方法：对插管和管路的标准化与优化降低了流动阻力和预充量。红细胞压积（hematocrit, Hct）调整为0.3。采集、制备、视觉分析了14条脐带，并用于验证该装置。7个循环回路以红细胞压积为30%的自体胎盘血预充，7个以生理盐水预充。目标体积流量为70 mL/min，测量了压力和溶血。
结果：识别出血管结构和螺旋的差异。测得的压降处于生理范围内。与管路、储血器和血泵相比，由插管或脐带引起的溶血不显著。
结论：以自体胎盘血或生理盐水预充的再灌注人脐带标本测试台可为低伦理关切和低患者风险的医学治疗提供一种生物类似模型。
全球约有1340万早产儿在2020年出生，早产是5岁以下儿童死亡的主要原因。极早产儿（extremely preterm infants, EPI）指出生胎龄小于28周的婴儿，其病死率最高。尽管新生儿重症监护的进步降低了死亡率，但机械通气（mechanical ventilation, MV）可能导致未成熟肺等器官的终生损伤。人工羊膜和胎盘技术（artificial amnion and placenta technologies, AAPT）旨在模拟妊娠期的生理功能条件以促进器官成熟，从而减少治疗相关并发症。AAPT通过体外膜氧合（extracorporeal membrane oxygenation, ECMO）插管连接脐带血管，在专用氧合器内完成气体交换。以往相关装置多在大动物（羔羊、仔猪）中测试，但动物脐带在血管数量、直径和组织学上与人脐带有显著差异，其结果难以直接转化到人类。为此，研究人员此前开发了基于再灌注人脐带的离体测试台，用于模拟大孔径脐带血管插管，但该测试台存在压降过高（沿脐动脉53.2±32.7 mmHg，沿脐静脉62.8±23.4 mmHg）、红细胞压积未标准化以及未评估溶血等问题。由于溶血是新生儿ECMO的主要并发症之一，且新生儿血液与成人血液对损伤敏感性不同，因此需要对AAPT回路各组件进行溶血表征。本研究旨在改进并验证这种离体人脐带测试台，使其具备更接近生理的流体动力学特性，并提供包括溶血在内的标准化数据。该研究论文发表在《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》。
在研究方法方面，研究人员从RWTH中央生物材料库（centralized biomaterial bank, cBMB）获取剖宫产后的脐带和胎盘血，均获得母体书面知情同意及伦理批准。共采集14条脐带，其中7条以调整至红细胞压积（Hct）30%±1%的自体胎盘血预充，7条以生理盐水预充。测试台包含胎儿回路和胎盘回路，采用商用血泵、血袋、压力传感器和流量传感器；目标流量为70 mL/min。实验分为斜坡上升期（60 min内流量从10 mL/min逐步增至70 mL/min）和恒定流量期（70 mL/min持续3 h）。溶血检测采用氰化血红蛋白法，测定游离血浆血红蛋白（free plasma hemoglobin, fHb），并计算标准化溶血指数（normalized index of hemolysis, NIH）。
### 视觉评估脐带几何形态
通过测量脐带长度、周长，计算脐带螺旋指数（Umbilical Coiling Index, UCI），并拍摄照片进行形态学评估。结果显示脐带长度范围为15.0–32.7 cm，UCI为0.049–0.150线圈/cm。脐带平均外径在再灌注前为12.0±2.4 mm，再灌注后增至15.7±2.7 mm，平均增加1.34±0.25倍。
