在心脏手术中，常常需要让心脏暂时停跳才能完成精细修复，此时全身的血液供应，就靠体外循环（俗称“人工心肺机”）临时接管。而体外循环泵头，正是这套系统的核心动力部件，堪称手术中的“临时人工心脏”，核心作用是替代心脏泵血，维持全身器官的供血供氧。泵头的选型、尺寸适配，直接关系到手术安全，也影响着患者术后的恢复情况。

一、两种核心泵头，各有专属适用场景

目前临床常规使用的泵头，分为滚压式血泵（滚压泵）和离心式血泵（离心泵）两大类，这也是《中国体外循环专业技术标准(2021版)》、2024年欧洲心胸外科协会（EACTS）成人心脏手术体外循环管理指南明确规范的主流类型，二者适用场景有明确区分，医生会根据手术类型和患者情况精准选择。

1、滚压泵：稳定可控的“挤压式动力”

（1）滚压泵的工作原理，就像用手指顺着软管挤牙膏，通过滚轮周期性挤压泵管，推动血液定向流动。它的流量与滚轮转速、泵管内径正相关，不受管路后端阻力影响，能输出非常稳定的流量。

（2）根据《2024年EACTS/EACTAIC/EBCP 成人心脏手术心肺旁路指南》，滚压泵在负压辅助静脉引流等需要精准正负压控制的场景中为Ⅱa类推荐。在常规动脉泵血中，指南更倾向于推荐离心泵以降低血液损伤风险。指南明确规定，术野血液回收吸引、心腔减压引流、心脏停搏液灌注，只能选用滚压泵不能使用离心泵，只有滚压吧能同时提供稳定的正负压，满足这些操作的精准控制需求。

（3）但滚压泵也有明确的使用限制：国际重症医学权威教程《Deranged Physiology》明确指出:滚压泵持续的机械挤压会导致管路应力损伤，PVC 管路在 72 小时内即可出现崩解，因此滚压泵不适用于 ECMO 长期支持，ECMO 常规选用离心泵。GB 12260-2017《心肺转流系统 滚压式血泵》强制标准要求，滚压泵转速 30 r/min 以下（含 30 r/min），转速示值允差 ±1 r/min；转速在 30 r/min 以上，转速示值允差 ±5%。国标同时还规定滚压泵还必须配备反转保护、开盖自动停机、手动应急摇把、压力超限声光报警与停泵联锁等安全功能。

2、离心泵：对血液更友好的“离心式动力”

离心泵的工作原理类似洗衣机的甩干桶，通过电机驱动泵头内叶轮高速旋转推动血液流动。它的流量与泵转速正相关，但会受管路后端阻力影响，因此临床使用时必须配套超声流量传感器实时监测流量，确保灌注精准。

（1）《2024年EACTS/EACTAIC/EBCP 成人心脏手术心肺旁路指南》：推荐对于预计较长的体外循环时间，应考虑使用离心泵（IIa）。指南引用的Meta分析显示，与滚压泵相比，离心泵可使长时间体外循环患者的血浆游离血红蛋白水平平均降低约27%，还可能降低术后急性肾损伤的发生风险（OR 0.73）。^[1]

（2）离心泵的不同设计的区别：

①一是叶轮结构,离心血泵叶轮根据盖板形式可分为闭式、半开式和开式3种结构；开式叶轮血泵的内部流场分布更为均匀，血液输送效果更优越，溶血指数相较于闭式和开式叶轮血泵分别降低了24.65%和19.67%。在流场作用力下，闭式叶轮产生的振动位移最小，结构稳定性最好；半开式和开式叶轮由于结构约束力相对较弱，导致其振动位移幅值相对较大。^[2]

②二是驱动支撑结构：Tomonori Tsukiya于2025年发表在《Journal of Artificial Organs》上的综述《Progress of extracorporeal centrifugal pumps for mechanical circulatory supports》总结出离心式体外循环泵头经历三代发展，第一代为密封组件泵：采用机械密封件防止血液泄漏，但摩擦和死角易产热、激活凝血，形成血栓；第二代为枢轴轴承泵：用枢轴点支撑转子代替机械密封。优势：结构简化，消除了密封相关的产热问题，血液破坏性更小；第三代为无接触轴承泵：转子通过磁力或液力悬浮，完全无机械接触和摩擦随着机械接触的减少。从一代到三代血液损伤的逐步降低，血栓形成风险逐步降低，耐久性逐步提高。^[3]

③三是流道设计：发表于中国医学物理学杂志的文献《基于计算流体力学的离心式血泵结构设计与优化》研究表明：随着离心泵叶片出口角增加至 60°时，0~150 Pa 低剪切应力区间占比升高至 98.9%，150~300 Pa 区间占比下降至 0.6%。在叶轮流道坡度与叶轮拔模角度的不同组合下，血泵溶血指数最大降幅为 28.89%。该文献得出结论：叶片出口角的增大将有效改善泵内剪切应力分布，从而降低溶血指数。^[4]

二、临床应用场景与选择策略

滚压泵的优势在于与人体心脏非常相似，滚压泵的输出量是由泵管的内径(相当于每搏输出量)和泵头转数(相当于心率)决定的。它可以在任何位置使用。可以是皮带驱动或者是具有直接驱动系统，并且不被管路阻力或静水压影响。但是由于滚压泵不依赖于阻力或者压力运行，因此必须监测管路内的压力。如果系统内的压力过高，限制滚压泵的流量是至关重要的。滚压泵头人口处的突然阻闭可以在管路内产生极大的负压，管路内可能会发生空穴化并且产生气泡。

与滚压泵相比，离心泵溶血较少、血小板的激活较轻，但是这并未导致任何临床结果的差异。离心泵不太可能产生空气栓塞的情况，因为一旦空气进入离心泵头圆锥部，离心泵的排空受限，前向血流停止。不过临床医生还是应当保持警惕，因为有使用离心泵时空气进入管路的报道。

参考文献

[1]Bhirowo Y P, Raksawardana Y K, Setianto B Y, et al. Hemolysis and cardiopulmonary bypass: meta-analysis and systematic review of contributing factors[J]. Journal of Cardiothoracic Surgery, 2023, 18(1): 291.

[2]孟玲玉,段欢欢,刘思琪,连起龙,曹展硕,崔国民.叶轮结构对离心血泵溶血性能及振动特性的影响[J].上海理工大学学报,2025,47(5):567-577.

[3]Tsukiya T. Progress of extracorporeal centrifugal pumps for mechanical circulatory supports[J]. Journal of Artificial Organs, 2025, 28(3): 281-287. DOI:10.1007/s10047-024-01492-6.

[4]杨淳,曾柏淋,董无含,等. 基于计算流体力学的离心式血泵结构设计与优化[J]. 中国医学物理学杂志,2025,42(8):1114-1120. DOI:10.3969/j.issn.1005-202X.2025.08.020.