旋转式心脏泵的生理控制系统的设计与研究
发布时间：2022-02-26 14:27
对于重症心衰患者,心脏泵已经成为有效治疗手段和等待心脏移植手术的过渡治疗方法。临床上,心脏泵常作为左心室辅助装置（LVAD）并工作于定转速模式下。定转速控制系统具有较高的可靠性,但无法实时反馈患者的血液动力学参数,不能根据患者的生理状态调节泵转速以达到灌注要求。为解决上述问题,本研究应用模拟自然心脏泵血规律的Frank-Starling机制,并采用无创检测方法,设计了一种无创生理控制系统,并对其展开数值研究,主要内容如下:首先,本文设计了一种基于Starling-Like的无创生理控制系统（NAC-FSL）。该系统包括三个模块:无创检测模块、参考平均泵流量获取模块、PI算法模块。无创检测模块中应用泵转速,并与心血管耦合系统相结合,估计泵流量和预负荷。同时针对测量流量和估算流量,以及预负荷和转速的函数关系进行拟合,验证其算法的可行性。结果表明,在定转速控制下,静息与运动状态时测量平均泵流量与估计平均泵流量的拟合相关系数R2分别为0.9891和0.9953。不同生理状态和不同心衰程度下预负荷和转速之间拟合函数的相关系数分别高于0.9310与0.9632。参考平均泵流量...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 心脏泵简介
1.2 生理控制系统的研究现状
1.2.1 有创生理控制系统的研究现状
1.2.2 无创生理控制系统的研究现状
1.3 研究内容
第二章 心血管系统及其耦合模型
2.1 心血管系统
2.1.1 体循环的生理意义
2.1.2 心脏的结构与功能
2.1.3 健康与心衰患者的心脏功能的比较
2.2 左心室辅助装置与心血管系统耦合建模
2.2.1 耦合系统
2.2.2 抽吸检测
2.2.3 耦合系统的状态方程
2.2.4 耦合模型的数值仿真
2.3 本章小结
第三章 生理控制系统的设计
3.1 生理控制系统的设计目标
3.2 无创生理控制系统的设计方案
3.2.1 无创检测
3.2.2 基于Starling-Like机制的控制策略
3.2.3 PI控制模块
3.3 有创生理控制系统的设计方案
3.4 本章小结
第四章 生理控制系统的数值仿真
4.1 数值方法
4.2 数值结果分析
4.2.1 主动脉压和主动脉流量
4.2.2 P-V环
4.2.3 不同生理状态对泵流量和预负荷的影响
4.3 本章小结
第五章 生理控制系统的鲁棒性研究
5.1 抽吸的检测与抑制
5.1.1 研究现状
5.1.2 左心室抽吸的数值研究
5.1.3 NAC-FSL系统对抽吸的抑制
5.2 预负荷变化时泵灵敏度对控制系统的影响
5.2.1 离心泵与轴流泵
5.2.2 离心泵辅助系统K值的最优选择
5.2.3 轴流泵辅助系统K值的最优选择
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
研究生期间发表的学术论文及参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]无导线起搏器研究进展[J]. 李广平,上官文锋. 医学综述. 2019(20)
[2]《中国心血管病报告2018》要点介绍[J]. 马丽媛,吴亚哲,陈伟伟. 中华高血压杂志. 2019(08)
[3]《中国心血管病报告2018》概要[J]. 胡盛寿,高润霖,刘力生,朱曼璐,王文,王拥军,吴兆苏,李惠君,顾东风,杨跃进,郑哲,陈伟伟. 中国循环杂志. 2019(03)
[4]基于左心辅助的血液循环系统的控制研究[J]. 王芳群,徐庆,吴振海,温太阳,吉敬华,贺照明. 生物医学工程学杂志. 2016(06)
[5]Frank-Starling曲线与容量管理[J]. 杜微,刘大为. 中国实用内科杂志. 2015(11)
[6]主动脉内血泵对血管血流动力学的影响[J]. 常宇,谷凯云,高斌,刘有军. 北京工业大学学报. 2013(04)
[7]介绍新的人工心脏泵[J]. 洪欣. 心血管病防治知识. 2010(02)
[8]磁悬浮技术在人工心脏泵中的应用研究[J]. 雷永锋,汪希平. 微特电机. 2007(12)
[9]心力衰竭患者心脏机械运动周期时间变化的临床研究[J]. 王龙,郭继鸿,朱天刚,权欣,王欣. 中国心脏起搏与心电生理杂志. 2006(04)
[10]心脏泵的研究进展[J]. 姜华,席光. 医疗卫生装备. 2006(08)
硕士论文
[1]心脏泵生理控制系统的数值分析与离体实验研究[D]. 尧进豪.江苏大学 2019
[2]基于左心辅助的血液循环系统研究[D]. 徐庆.江苏大学 2017
本文编号：3644659
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 心脏泵简介
1.2 生理控制系统的研究现状
1.2.1 有创生理控制系统的研究现状
1.2.2 无创生理控制系统的研究现状
1.3 研究内容
第二章 心血管系统及其耦合模型
2.1 心血管系统
2.1.1 体循环的生理意义
2.1.2 心脏的结构与功能
2.1.3 健康与心衰患者的心脏功能的比较
2.2 左心室辅助装置与心血管系统耦合建模
2.2.1 耦合系统
2.2.2 抽吸检测
2.2.3 耦合系统的状态方程
2.2.4 耦合模型的数值仿真
2.3 本章小结
第三章 生理控制系统的设计
3.1 生理控制系统的设计目标
3.2 无创生理控制系统的设计方案
3.2.1 无创检测
3.2.2 基于Starling-Like机制的控制策略
3.2.3 PI控制模块
3.3 有创生理控制系统的设计方案
3.4 本章小结
第四章 生理控制系统的数值仿真
4.1 数值方法
4.2 数值结果分析
4.2.1 主动脉压和主动脉流量
4.2.2 P-V环
4.2.3 不同生理状态对泵流量和预负荷的影响
4.3 本章小结
第五章 生理控制系统的鲁棒性研究
5.1 抽吸的检测与抑制
5.1.1 研究现状
5.1.2 左心室抽吸的数值研究
5.1.3 NAC-FSL系统对抽吸的抑制
5.2 预负荷变化时泵灵敏度对控制系统的影响
5.2.1 离心泵与轴流泵
5.2.2 离心泵辅助系统K值的最优选择
5.2.3 轴流泵辅助系统K值的最优选择
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
研究生期间发表的学术论文及参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]无导线起搏器研究进展[J]. 李广平,上官文锋. 医学综述. 2019(20)
[2]《中国心血管病报告2018》要点介绍[J]. 马丽媛,吴亚哲,陈伟伟. 中华高血压杂志. 2019(08)
[3]《中国心血管病报告2018》概要[J]. 胡盛寿,高润霖,刘力生,朱曼璐,王文,王拥军,吴兆苏,李惠君,顾东风,杨跃进,郑哲,陈伟伟. 中国循环杂志. 2019(03)
[4]基于左心辅助的血液循环系统的控制研究[J]. 王芳群,徐庆,吴振海,温太阳,吉敬华,贺照明. 生物医学工程学杂志. 2016(06)
[5]Frank-Starling曲线与容量管理[J]. 杜微,刘大为. 中国实用内科杂志. 2015(11)
[6]主动脉内血泵对血管血流动力学的影响[J]. 常宇,谷凯云,高斌,刘有军. 北京工业大学学报. 2013(04)
[7]介绍新的人工心脏泵[J]. 洪欣. 心血管病防治知识. 2010(02)
[8]磁悬浮技术在人工心脏泵中的应用研究[J]. 雷永锋,汪希平. 微特电机. 2007(12)
[9]心力衰竭患者心脏机械运动周期时间变化的临床研究[J]. 王龙,郭继鸿,朱天刚,权欣,王欣. 中国心脏起搏与心电生理杂志. 2006(04)
[10]心脏泵的研究进展[J]. 姜华,席光. 医疗卫生装备. 2006(08)
硕士论文
[1]心脏泵生理控制系统的数值分析与离体实验研究[D]. 尧进豪.江苏大学 2019
[2]基于左心辅助的血液循环系统研究[D]. 徐庆.江苏大学 2017
本文编号：3644659
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/3644659.html
