Устройство управления искусственным сердцем

 

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ИС.. КУССТВЕННЫМ СЕРДЦЕМ, содержащее два канала управления искусственными желудочками , каждый ий которых содержит последовательно соединенные блок управления давлением и пневматически связанные регулятор давления и исполнительный механизм , преобразователь напряжение-частота, йадатчик длительности фаз, отличающееся тем, что, с целью увеличения диапазона производительности путем учета венозного притока, оно содержит последовательно соединенные датчик давления, измеритель давления, первый блок сравнения, пороговый блок и интегратор, выход которого соединен -с вторым входом порогового блока и входом преобразователя напряжение-частота , и последовательно соединенные первый датчик расхода, выход которого также соед1шен с вторым входом измерителя давления, измеритель объема и второй блок сравнения, выход которого соединен с третьим входом порогового блока, а также два задатчика уровня, выходы которых соеди-нёны с входами блоков сравнения, и второй датчик расхода, пневматически соеди .Ненный с исполнительным механизмом, причем датчик давления и первый датчик расхода последовательно соединены с выходом исполнительного механизма, выход W преобразователя напряжение-частота через задатчик длительности фаз соединен с с входами исполнительных механизмов и блоков управления давлением, а выходы датчи .ков расхода соединены с вторыми входами блоков управления давлением. ;о i4 ю 4ib

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5ö 4 А 61 М 1/03

ВСЕ(;ОБОЗНАЯ

И, ;.",,";,„1В

ВИВЛИаТИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОЮИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАЮ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3569149/28-13 (22) 2?:12.82 (46) 30.11.85. Бюл. М 44 (72) И. А. Гуськов, А. Б. Затюрюкин, А. И. Тюрин, Е. П. Кузнецов и М. А. Ханин (53) 615.475 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 519193, кл. А 61 F )I/24,1973. (54) (57) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ИС

КУССТВЕННЫМ СЕРДЦЕМ, содержащее два . канала управления искусственными желудочками, каждый из которых содержит последовательно соединенные блок управления давлением и пневматически связанные регулятор давления и исполнительный механизм, преобразователь напряжение-частота, задатчик длительности фаз, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью увеличения диапазона производительности путем учета венозного притока, оно содержит последовательно соединенные датчик давления, изме„„SU„, 1194424 А ритель давления, первый блок сравнения, пороговый блок и интегратор, выход которого соединен .с вторым входом порогового блока и входом преобразователя напряжение-частота, и последовательно соединенные первый датчик расхода, выход которого также соединен с вторым входом измерителя давления, измеритель объема и второй блок сравнения, выход которого соединен с третьим входом порогового блока, а также два задатчика уровня, выходы которых соеди-. нены с входами блоков сравнения, и второй датчик расхода, пневматически соеди. ненный с исполнительным механизмом, причем датчик давления и первый датчик расхода последовательно соединены с выходом исполнительного механизма, выход преобразователя напряжение-частота через задатчик длительности фаз соединен с входами исполнительных механизмов и блоков управления давлением, а выходы датчи.ков расхода соединены с вторыми входами блоков управления давлением.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам управления протезами сердца.

Пель изобретения — увеличение диапазона производительности путем учета венозного притока.

На чертеже представлена функциональная схема устройства управления искусственным сердцем.

Устройство содержит исполнительные механизмы 1 и 2, соединенные с протезами левого 3 и правого 4 желудочков пневмомагистралями левого 5 и правого 6 каналов, регуляторы 7 и 8 давления, датчики

9 и 10 расхода, датчик 11 давления, измеритель 12 давления (в аорте), измеритель

13 объема (заполнения), задатчики 14 и

l.5 уровня, блоки 16 и 17 сравнения, пороговый блок 18, интегратор 19, преобразователь 20 напряжение-частота, задатчик 21 длительности фаз и блоки 22 и 23 управления давлением (нагнетания) .

Устройство раббтает следующим образом.

Исполнительные механизмы 1 и 2 подают через пневмомагистрали 5 и 6 левого и правого каналов пневматические импульсы в воздушные камеры протезов левого

3 и правого 4 желудочков. В нормальных условиях, т.е. при нормальном объеме циркулирующей крови, нормальном тонусе сосудов и достаточной величине возврата венозной крови, частота следования пневмоимпульсов автоматически устанавливается на уровне, при котором среднее давление крови в аорте соответствует заданному значению, определяемому задатчиком 14. Это заданное значение может быть установлено, например, на постоянном уровне, а может определяться какой-либо зависимостью от производительности искусственного сердца. В последнем случае задатчик 14 может быть выполнен в виде функционального преобразователя, реализующего заданную зависимость, соединенного с выходом интегратора 19 (не показано). Выходное напряжение блока 16, пропорциональное рассогласованию между измеренным и заданным значениями давления, через пороговый блок 18 подается на интегратор 19, выходное напряжение которого пропорционально необходимому значению частоты сокращений.

Выходное напряжение интегратора 19 подается на преобразователь 20 напряжениечастота, выходные импульсы которого определяют частоту следования, а эадатчик 21 длительности фаз определяет соотношение продолжительности фаз нагнетания и всасывания.

1194424 задатчиком 21 длительности фаз, а реальная длительность фазы нагнетания измеряется при помощи датчиков 9 и 10 расхода.

Поскольку давление заполнеши для обоих каналов устанавливается на постоянном уровне, то при снижении величины притока венозной крови к протезам желудочков (например, вследствие кровопотери или снижения

35 тонуса сосудов) заполнение протезов желудочков в течение каждой фазы заполнения будет уменьшаться, в следствие чего автоматическое управление частотой уже не обеспечит поддержания заданного среднего уровня давления в аорте. В результате может возникнуть опасный режим работы системы, сопровождающийся черезмерным увеличением частоты следования и амплитуды пневмонмпУльсов. Такой режим работы приводит к повы45 щенной травме крови и сосудов.

Для исключения опасных последствий, связанных со снижением венозного притока, в системе автоматического управления предусмотрен переход к дополнительному режиму работы искусственного сердца, при котором частота сокрашений протезов желудочков зависит не от среднего давления в аорте, а от величины венозного притока. Переход происходит лри уменьшении объема заполнения левого желудочка до порогового уровня, составляющего, например, 50 — 60 o от полного ударного объема протеза левого желудочка. Объем заполнения измеряется измерителем 13 объема заполнения, например, пу5 !

О !

Таким образом, снижение среднего давления крови в аорте по отношению к заданному уровню вызывает появление рассогласования на выходе блока 16, в результате чего в ходное напряжение интегратора 19 увеличивается и частота следования пневмоимпульсов возрастает. Возрастание частоты следования пневмоимпульсов в свою очередь приводит к увеличению минутного объема искусственного сердца и к возрастанию среднего давления крови, Очевидно, что если среднее давление в аорте превышает заданное значение, то происходит уменьшение частоты следования пневмоимпуль сов, Таким образом, среднее давление крови в аорте поддерживается на заданном уровне.

Для обеспечения опорожнения протезов желудочков в условиях изменяющейся длительности фазы нагнетания служат блоки 22 и

23 управления давлением нагнетания левого и правого каналов. Каждая из этих схем управляет работой регулятора давления для достижения равенства длительностей заданной и реальной фаэ. опорожнения соответствующего протеза желудочка, При этом заданная длительность фазы нагнетания определяется

1194424

ВНИИП

Тираж тем интегрирования выходного напряжения датчика расхода 9 в течение диастолы. Измеренное значение объема заполнения подается на блок 17 сравнения, где сравнивается с за. данным значением объема заполнения, поступающим с задатчика 15 и составляющим, например, 80-90% от полного ударного объема протеза левого желудочка. При увеличе- йии величины рассогласования на выходе блока 17 сравнения до порогового уровня происходит срабатывание порогового блока 18, вход интегратора 19 отключается от выхода блока 16 сравнения и подключается к выходу блока 17, В этом случае частота сокращений искусственного сердца будет устанавливаться на уровне, обеспечивающем заданный объем заполнения. При этом сниже ние величины венозного притока будет вызы. вать уменьшение частоты сокращений и, следовательно, увеличение продолжительности фазы заполнения,(диастолы) .

Возрастание веноэного притока приведет к увеличению частоты сокращений и сокращению продолжительности фазы заполнения, В результате, производительность искусственФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ного сердца будет изменяться в соответствии с величиной веноэного притока.

После восстановления нормальной величины веноэного притока (например, в результате восполнения кровопотери или восстановления сосудистого тонуса) произойдет обратный переход к контролю среднего давления в аорте. Это произойдет при увеличении выходного напряжения интегратора 19, пропорционального частоте сокращений до установленного уровня, например до 60 — 70 уд/мин.

В этом случае пороговый блок 18 подключает вход интегратора 19 к выходу блока 16 сравнения, и система работает в основном режиме, при котором частота сокращений изменяется для поддержания заданного давления в аорте.

Таким образом, система автоматического

20 управления искусственным сердцем обеспечивает адекватное кровообращение как при нормальном физиологическом состоянии кровообращения, так и при различных осложнениях, сопровождающихся снижением величины венозного притока.