葉輪式左心室輔助裝置(LVAD)的仿生控制理論研究.pdf

1、心力衰竭已經(jīng)成為人類致亡的主要疾病。隨著技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展,左心室輔助裝置(LVAD)成為挽救末期心力衰竭患者的主要手段,其良好的輔助控制策略是攻克心力衰竭的關(guān)鍵技術(shù)。葉輪式LVAD仿生控制研究成為一個(gè)國(guó)際研究重點(diǎn)。
　　 葉輪式LVAD仿生控制研究的關(guān)鍵問(wèn)題是:1.建立仿生模型:2.良好的仿生控制策略。但是,以往所建生理循環(huán)系統(tǒng)模型相對(duì)復(fù)雜或過(guò)于簡(jiǎn)化,葉輪式LVAD輔助衰竭心臟仿生控制理論研究尚處于探索階段,沒(méi)有簡(jiǎn)單有效的控制目

2、標(biāo)。針對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題,本文從建立模型、改進(jìn)模型及模型仿真來(lái)探索LVAD的仿生控制機(jī)理。
　　 具體做法是:采用電網(wǎng)絡(luò)模型法建立一個(gè)改進(jìn)型五階集總參數(shù)心血管循環(huán)系統(tǒng)電路模型,另外采用一個(gè)時(shí)變電容和一個(gè)心肌電阻模擬左心室。根據(jù)基礎(chǔ)電路法列寫狀態(tài)方程,根據(jù)人體實(shí)際生理狀況和臨床數(shù)據(jù)制定模型參數(shù),應(yīng)用Matlab編程仿真,模擬健康心臟的血液動(dòng)力學(xué)特性、健康心臟的四種生理狀態(tài),以及Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)衰竭心臟的血液動(dòng)力學(xué)特性,并通過(guò)改變前

3、后負(fù)荷驗(yàn)證模型的有效性;通過(guò)LVAD+衰竭心室組合模型,模擬四級(jí)衰竭心室的抽空現(xiàn)象及左心室壓與左心房壓跟隨泵轉(zhuǎn)速變化時(shí)的曲線,確定LVAD輔助衰竭心室的泵轉(zhuǎn)速,建立泵轉(zhuǎn)速與泵輔助能力之間的函數(shù),進(jìn)而探討葉輪式LVAD與衰竭心臟聯(lián)合仿生控制理論。
　　 模擬結(jié)果表明:所建模型簡(jiǎn)單有效,可準(zhǔn)確模擬健康狀態(tài)和衰竭心臟的血液動(dòng)力學(xué)特性,改進(jìn)的左心室模型能更全面地反映心臟的工作機(jī)理和功能。建立的葉輪式LVAD+衰竭心臟組合模型,可揭示葉輪