Способ управления искусственным сердцем с электрогидравлическим приводом Советский патент 1986 года по МПК A61M1/10 

1

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для управления имплантируемым искусственным сердцем.

Цель изобретения - предотвращение коллабирйвания вен за счет поддержания венозного давления в заданных пределах при изменении периферического сопротивления.

На фиг.1 приведена схема кровенос- ной системы организма с подключенным искусственным сердцем; на фиг.2 - схема кровеносной системы, где пульсирующие насосы заменены на насосы постоянной производительности; на фиг.3 - замкнутая схема большого круга кровообращения.

Пример. Сеть сосудов, имеющих обьем и сопротивление, представлена (фиг.1) последовательно включен- ными объемом и сопротивлением. Учитывая, что пульсирующий характер течения крови не оказывает существенного влияния на гемодинамику, а бронхиальное кровообращение составляет 3-5% от системного, схему кровообращения можно представить (фиг . 2,1. Давления наполнения желудочков примерно равны (давления в правом и левом предсердии), что соответствует равен- ству давлений в точках на схеме. Так как расход крови в них одинаков, то данная схема распадается на две, изображенные на фиг.З.

Рассмотрим большой круг кровообра- щения. Для малого Kpyi а все рассуждения и полученные формулы будут ана- логичньми.

Обозначим Р - венозное давление; Р - артериальное давление; R - пери- ферическое сопротивление.

При работе насоса привода на постоянных оборотах в кровеносной системе установятся некоторое венозное

давление Р и артериальное Р,

cl

Объемы венозной и артериальной сети будут равны соответственно V, и V . Допустим, периферическое сопротивление организма R уменьшилось. Уменьшится перепад давлений на сопротивле- НИИ и приводе. Артериальное давление Р, станет меньше, а венозное R. больше. Произойдет перетекание крови из артериальной сети в венозную. Для поддержания артериального давления на прежнем уровне система управления увеличит обороты насоса привода, увеличивая тем самъ1М производительность

392

насоса крови. Приближенные количественные оценки работы искусственного сердца с электрогидравлическим приводом можно найти из следующих уравнений: AuJ-BtJQ (1) - характеристика насоса рабочей жидкости; Р,-Р, RQ (2) - падение давления на сопротивлении; const (3) - суммарный объем крови не изменяется, где Q - расход жидкости; - обороты ротора насоса.

Предположим, что зависимость объемов артериальной и венозной сетей от давления линейная V -Р ) .

W

Тогда при постоянных оборотах получим :

dP, BABcJ ,х

dR (R+BcJ) ( - То есть при увеличении R венозное

давление Р, dP dR

уменьшается аАВоО

(6)

(Ж+Ви))Ча+в) При увеличении периферического сопротивления артериальное давление увеличивается.

При постоянном сопротивлении R давления можно изменить изменением оборотов насоса:

dP, Ав Ru)(BaH-2R) duJ (R+ujy (а+в) dPg Аа RuJrBu «-2R) do) (R+a)B) i(a+B) Для поддержания всех давлений на заданном уровне при изменении R, изменение оборотов ротора насоса определится -из формулы:

(7) (8)

dR

Bu;

(9)

2R +RBaJ

Полученные зависимости доказывают возможность поддержания артериального давления при регулировании производительности привода по изменению венозного. - IТребуемое различие ударного выброса желудочков, необходимое для компенсации бронхиального кровообращения, осуществляется за счет изменения объема эластичной камеры рабочей жидкости правого желудочка следующим образом.

В конце фазы нагнетания крови в каждом желудочке срабатывает магнитный датчик конечного положения диафрагмы, по сигналу которого изменяется направление перекачки насоса рабочей жидкости привода. Допустим, правый желудочек должен перекачивать на 10% крови меньше, чем левый, .е.

31255

часть крови большого круга не попадает в правый желудочек. Это означает, что давление наполнения правого желудочка при заданной производительности привода через некоторое время станет 5 отрицательным (в камере рабочей жидкости, где находится датчик давления). Под действием давления окружающих органов камера рабочей жидкости будет уменьшать свой объем, т.е. при удар- Ю ном выбросе 100 мл для левого желудочка, правый желудочек заполнится лишь на 90 мл. Время . фазы нагнетания для правого желудочка его ударный выброс составит 90 мл.t5

При уменьшении гидродинамического сопротивления сосудов, например большого круга, во время работы электро394

гидравлического привода с постоянной производительностью давление в аорте падает, а в правом предсердии возрастает. Система управления приводом начинает повьш1ать обороты электродвигателя (ротора насоса рабочей жидкости) до тех пор, пока давление в предсердии не уменьшится до прежнего уровня. Давление в аорте приблизится к прежнему значению. При изменении сопротивления сосудов малого круга регулирование производительности привода осуществляется по сигналу датчика давления в левом предсердии аналогичным I образом.

Предлагаемый способ управления искусственным сердцем исследовался на двухкруговом стенде с электрогидравлическим приводом.

лх

(Риг. Z

Артерии

ЛР Приводffg,

IbJ

prw л I Pf I,

Система

Фиг. 5

Редактор С. Патрушева

Составитель В. Карельский

Техред Л.Сердюкова Корректор А. Зимокосов

Заказ 4738/4

Тираж 660Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4