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國際研究重點。
　　 葉輪式LVAD仿生控制研究的關(guān)鍵問題是: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)模型相對復(fù)雜或過于簡化,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,沒有簡單有效的控制目

2、標(biāo)。針對這兩個問題,本文從建立模型、改進模型及模型仿真來探索LVAD的仿生控制機理。
　　 具體做法是:采用電網(wǎng)絡(luò)模型法建立一個改進型五階集總參數(shù)心血管循環(huán)系統(tǒng)電路模型,另外采用一個時變電容和一個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力學(xué)特性、健康心臟的四種生理狀態(tài),以及Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級衰竭心臟的血液動力學(xué)特性,并通過改變前

3、后負(fù)荷驗證模型的有效性;通過LVAD+衰竭心室組合模型,模擬四級衰竭心室的抽空現(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:所建模型簡單有效,可準(zhǔn)確模擬健康狀態(tài)和衰竭心臟的血液動力學(xué)特性,改進的左心室模型能更全面地反映心臟的工作機理和功能。建立的葉輪式LVAD+衰竭心臟組合模型,可揭示葉輪