《Annals of Biomedical Engineering》：Hemocompatibility of Mechanical Circulatory Support Devices: An Integrated Review of Platelet Function Assessment in In-Vitro Blood Experiments
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尽管接受血液泵支持的患者仍持续发生出血与血栓不良事件，但临床前血液相容性标准化评估仍主要局限于溶血测试。为推动该领域发展，亟需开展稳健且可比的模拟循环机械循环支持（MCS）研究中的体外血小板功能测试。本综述系统总结了当前MCS装置中血小板功能评估的方法学，并批
尽管接受血液泵支持的患者仍持续发生出血与血栓不良事件，但临床前血液相容性标准化评估仍主要局限于溶血测试。为推动该领域发展，亟需开展稳健且可比的模拟循环机械循环支持（MCS）研究中的体外血小板功能测试。本综述系统总结了当前MCS装置中血小板功能评估的方法学，并批判性地分析其优势与局限性，旨在为建立统一的、循证性的测试框架提供依据。研究人员遵循PRISMA指南，在PubMed、Web of Science、Embase和Scopus数据库中采用医学主题词（MeSH）与自由词结合的方式进行了系统性文献检索，并根据预设的纳入与排除标准对文献进行筛选。最终共39项研究符合纳入标准。各项研究在设计上存在显著差异，包括实验持续时间、采样策略、模拟循环回路构型及泵类型等方面。人全血是最主要的测试介质（n=27）。抗凝策略差异较大，最常用的是枸橼酸盐制剂（n=22）与肝素（n=15）。流式细胞术是主要的分析方法（n=25），主要通过血小板表面受体表达或脱落的变化来评估血小板功能。与其他方法相比，流式细胞术可为MCS研究中的血小板状态评估提供信息丰富且直接的手段。然而，显著的方法学异质性仍阻碍着数据解读与跨研究比较。除标准化实验设置与操作流程外，未来的研究应纳入多种互补的生物标志物，并明确其与临床相关结局的关系，以更全面地表征剪切诱导的血小板反应。
引言
机械循环支持（MCS），尤其是左心室辅助装置（LVAD），已成为晚期心力衰竭患者的重要治疗选择，能够在常规治疗不足时恢复心输出量与终末器官灌注。当代MCS装置主要采用连续流旋转泵，依靠高速旋转的叶轮推动血液，流道狭窄。尽管此类设计提升了耐久性与临床预后，但也使血液成分暴露于非生理性流动环境，表现为超生理剪切应力与复杂的流动模式，如再循环区与流动停滞区。这些机械力与血液成分在其中的暴露时间（滞留时间）共同在血液损伤中发挥核心作用。剪切介导的改变影响多种血液成分，包括红细胞溶血、血管性血友病因子（vWF）降解、血小板功能改变及白细胞活化。例如，超生理剪切可使vWF多聚体解折叠，使其易被ADAMTS13裂解，进而导致获得性血管性血友病综合征，这与LVAD支持患者的出血并发症密切相关。同时，剪切诱导的血小板改变可能同时参与血栓栓塞与出血表现，反映了血小板活性双向功能障碍的复杂机制，目前尚未完全阐明。临床上，这些血液-装置相互作用与血液相容性相关不良事件（HRAEs）密切相关，包括出血与血栓栓塞，这仍是当前MCS治疗的主要局限，即便在技术已取得显著进展的背景下依然如此。例如，MOMENTUM 3试验显示，与轴流泵相比，离心流泵改善了预后，包括降低出血率（45.8% vs 56.8%）与疑似泵血栓发生率（2.1% vs 17.6%），但这些并发症并未被消除。这些观察结果提示，要进一步提升装置血液相容性，需要更深入地理解剪切诱导的血液损伤机制。因此，全面的临床前血液相容性评估对装置开发与监管审批均至关重要。目前，标准化评估主要局限于溶血测试，已有成熟的操作规程（如ASTM指南）。相比之下，尽管血小板功能在血栓与出血并发症中起核心作用，体外血小板功能评估仍缺乏标准化框架。现有研究采用了广泛多样的实验方法，在抗凝剂选择、模拟循环、采样流程、止血与血栓参数及评估方法上均存在差异。这些变异可能显著影响观察到的血小板反应，凸显了更一致的实验设计与报告的必要性。作为迈向标准化的第一步，本综述旨在比较现有的MCS装置剪切条件下体外血小板功能评估方案，并确定最适合的评估方法。最终，建立循证的、标准化的测试框架将提升临床前研究的预测价值，并推动下一代MCS装置的血液相容性进步。
方法
本综合综述旨在概述MCS装置相关的体外血小板功能评估现状，分析过程遵循系统综述与荟萃分析（PRISMA）指南。研究人员检索了建库至2025年9月的PubMed、Embase、Web of Science及Scopus数据库。检索关键词包括（“血小板”或“血小板活化”或“血小板聚集”或“血小板功能”或“血液相容性”）与（“机械循环支持”或“机械循环辅助装置”或“MCS”或“心室辅助装置”或“VAD”或“全人工心脏”或“血泵”或“离心泵”或“轴流泵”或“LVAD”或“左心室辅助装置”或“搏动流装置”或“ECMO”或“体外循环”）与（“剪切”或“剪切应力”或“剪切率”或“血流动力学应力”或“流动诱导”）。检索限定为原创研究论文。初步检索后，去重并对标题与摘要进行筛选，对可能相关的研究获取全文进行资格评估，同时追溯参考文献与二次来源。研究由两名独立评审员筛选确定。
结果
血液来源
全血是35项研究中的主要实验材料，其中人血使用最多（n=27），其次为猪血（n=4）和牛血（n=4）。相比之下，4项研究使用了凝胶过滤血小板（GFP），其中3项使用人GFP，1项使用牛GFP。供体数量在各研究中差异显著，范围为1至17名，多数集中在5至10名，有2项研究未报告供体数量。
实验时长与采样策略
在39项研究中，大多数实验时长为3至6小时（n=26）。11项研究报告了更短的暴露时间，分别为2小时、1.5小时、1小时和30分钟，另有2项研究分别延长至24小时和72小时。采样频率差异明显：13项研究每小时采样一次，5项每两小时采样一次，1项每三小时采样一次，个别研究采样间隔更短或不常见。
抗凝剂
枸橼酸盐是最常用的抗凝剂，共用于22项研究，包括3.8%枸橼酸钠、3.2%枸橼酸钠、未明确浓度的枸橼酸钠、酸性枸橼酸葡萄糖溶液A（ACD-A）和枸橼酸磷酸葡萄糖腺嘌呤-1（CPDA-1）。部分研究对抗凝方案进行了调整，例如在枸橼酸抗凝后补充氯化钙逆转抗凝效应并额外添加肝素，或在回路涂层中加入肝素或其他抗凝物质，还有研究在不同阶段使用不同抗凝剂。肝素被用于15项研究，浓度范围为0.56 U/mL至5 U/mL，另有4项研究仅报告使用肝素但未说明浓度。此外，还有研究使用阿司匹林作为抗凝剂，或完全未披露所用抗凝剂。
MCS装置与模拟循环
在39项研究中，血液或GFP暴露于模拟循环回路内的MCS装置。离心泵使用最多（n=28），其次为轴流泵（n=9）和滚压泵（n=10），另有研究分别使用了环形流泵和容积置换泵。模拟循环回路的配置差异显著，回路体积从60 mL到850 mL不等，储液罐的设计在形状与尺寸上变化较大，有3项研究明确未使用储液罐。管路材料与尺寸也存在差异，最常用的是PVC与硅胶管，内径通常约为3/8英寸，偶尔在1/4至1/2英寸间变动。7项研究报告了氧合器的使用细节，2项研究在回路中加入了滤网以去除形成的血栓。
血小板功能评估方法
所有评估方法可归纳为几大类。流式细胞术是最主要的方法，其余还包括酶联免疫吸附试验（ELISA）、血小板聚集检测、血小板黏附定量、电子显微镜技术及血小板活性状态（PAS）试验等。
流式细胞术
样本固定：共有18项研究报告了使用化学试剂固定血小板。最常用的是多聚甲醛（PFA，n=11），其次为Streck Cell Preservative溶液（n=3）、BD Stabilizing Fixative溶液（n=3）和BD Cell Fix（n=1）。PFA的使用条件存在多种方案，包括1% PFA在4℃避光孵育30分钟、1% PFA室温孵育1小时、3.5% PFA孵育20分钟等，另有3项研究仅提及使用PFA但未提供细节。其他固定剂的孵育条件、体积比例与保存方式也各有不同。
裂解缓冲液：仅5项研究报告了样本制备中使用裂解缓冲液，其中4项使用2 mL BD FACS裂解液去除红细胞，1项使用BD裂解洗涤辅助仪裂解红细胞并去除未结合抗体。
样本处理策略：各研究的样本处理流程存在显著差异。
生物标志物：流式细胞术检测的生物标志物主要包括CD41/61、CD62P、GPIb（CD42b）、GPVI、磷脂酰丝氨酸（PS）等。研究显示，超生理剪切可能导致CD41/61、CD62P、GPIb和GPVI的表达下降，这可能与活化后的受体脱落有关，但也有研究观察到不一致的结果，可能受固定程序、采样方案等因素影响。
ELISA
在使用ELISA的9项研究中，2项检测了可溶性CD62P（P-选择素），结果在人血浆中呈时间依赖性升高，而在猪血浆中未检测到。5项研究检测了β-血小板球蛋白（β-TG），其中4项报告其随时间升高，1项在猪样本中未见变化。3项研究观察到血小板因子4（PF4）水平升高。其他发现包括细胞内血清素下降、血浆糖萼蛋白（CD42b的糖基化形式）升高伴CD42b表达降低、血浆CD41/61在特定装置中升高，以及循环后血小板黏附率超过95%。
讨论
本综述全面总结了MCS装置相关的体外血小板功能研究。纳入的39项研究在实验材料、抗凝策略、装置类型和血小板功能评估方法上存在显著的异质性。这种多样性虽然体现了该领域的探索性，但也凸显了标准化测试方案的缺失，导致跨研究比较困难，限制了剪切力诱导的血小板反应的可解释性。血液来源的选择需要在实验可行性与生理相关性之间权衡，物种差异可能影响剪切反应的一致性。抗凝策略是一个关键但常被低估的前分析变量，枸橼酸盐的钙螯合作用可能削弱剪切诱导的活化，肝素的效应则更为复杂，不同抗凝剂的选择会引入额外变量。在评估方法上，流式细胞术提供了高灵敏度的特异性信息，但固定方法、标记选择和数据处理的不一致影响了结果可比性。其他技术如聚集法、黏附定量、电镜、ELISA和PAS试验各有优势与局限，单一方法难以全面反映剪切下的血小板状态。装置与模拟循环的多样性进一步增加了复杂性，不同泵的几何结构与流场特征直接影响剪切暴露，而回路配置的差异也可能引入人为干扰。目前的体外数据多来自连续流LVAD平台，新兴的搏动流装置与全人工心脏需要适配性的测试策略。临床相关性方面，仅有少数研究尝试将体外生物标志物差异与临床试验结局关联，提示当前标志物可能无法完全捕捉临床风险，且体外模型无法复制体内的清除机制与全身调控过程。总体而言，要建立有意义的体外-临床关联，需要采用标准化的比较性研究设计，统一生物标志物定义与报告规范，并推动工程学与血小板生物学的跨学科合作，以明确超生理剪切对血小板表型的具体影响机制，最终形成共识性的测试指南，提升临床前评估的预测价值与监管可接受性。
