Способ управления искусственным сердцем с электрогидравлическим приводом

 

СОЮЗ СожТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5)) 4 А 61 M 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВВОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ положению диафрагм желудочков искусственного сердца, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью предотвращения коллабирования вен за счет поддержания венозного давления в заданных пределах, изменение скорости вращения ротора электродвигателя в фазе нагнетания крови левым желудочком осуществляется по величине давления в правом предсердии, а в фазе нагнетания крови правым желудочком — по величине давления в левом предсердии, причем величину изменения скорости вращения ротора й>определяют из выражения

dU BU

dR 2R КВ где R — периферическое сопротивление;

 — параметр привода насоса, и Ф)яC

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3855295/28-14 (22) 07.01.85 (46) 07.09.86. Бюл. )) - 33 (71) Научно-исследовательский институт трансплантологии и искусственных органов и Московский физико-технический инстит;т (72) В.И.Шумаков, В.М.Заико, А.H.Макеев и Ю.В.Голованов (53) 6)5.475(088.8) (56) Pierce W.S. et all. Aproaches to

the artificial heart. — Surgery, 1982, 90, - p.137-148. (54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИСКУССТВЕНHblM СЕРДЦЕМ С ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИМ

ПРИВОДОМ путем изменения скорости вращения ротора электродвигателя по величине давления в левом предсердии и

„„SU„0 1255139 А1

1255139

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

Цель изобретения — предотвращение 5 ксллабирования вен за счет поддержания венозного давления в заданных пределах при изменении периферического сопротивления.

На фиг.l приведена схема кровенос- 1О ной системы организма с подключенным искусственным сердцем; на фиг.2— схема кровеносной системы, где пульсирующие насосы заменены на насосы постоянной производительности; на !5 фиг.3 — замкнутая схема большого круга кровообращения.

Пример. Сеть сосудов, имеющих объем и сопротивление, представлена (фиг.l) последовательно включен- 20 ными объемом и сопротивлением. Учитывая, что пульсирующий характер течения крови не оказывает существенного влияния на гемодинамику, а бронхиальное кровообращение составляет 25

3-5Ж от системного, схему кровообра1 щения можно представить (фиг. 21. Давления наполнения желудочков примерно равны (давления в правом и левом предсердии), что соответствует равен30 ству давлений в точках на схеме. Так как расход крови в них одинаков, то данная схема распадается на две, изображенные на фиг.3.

Рассмотрим большой круг кровообра- 35 щения. Для малого кру а все рассуждения и полученные формулы будут аналогичными.

Обозначим P, — венозное давление, Р— артериальное давление; К вЂ” пери- 40 ферическое сопротивление.

При работе насоса привода на постоянных оборотах в кровеносной системе установятся некоторое венсзное давление Р„ и артериальное P, .

Объемы венозной и артериальной сети будут равны соответственно V, и Ч

02

Допустим, периферическое сопротивление организма R уменьшилось. Уменьшится перепад давлений на сопротивле- 50 нии и приводе. Артериальное давление

Р ссттааннеет т ммееннььшшее, а венозное P. боль-, ше. Произойдет перетекание крови из артериальной сети в венозную. Для поддержания артериального давления на прежнем уровне система управления увеличит обороты насоса привода, увеличивая тем самым производительность насоса крови. Приближенные количественные оценки работы искусственного сердца с электрогидравлическим приводом можно найти из следующих уравнений: P -P =А1 -BdQ (1) — характе2 ристика насоса рабочей жидкости;

Р, -Р, =Щ (2) — падение давления на сопротивлении; V, +Ч =сопяt (3) — cyMмарный объем крови не изменяется, где Q — ; 1 в обороты ротора насоса.

Предположим, что зависимость объемов артериальной и венозной сетей от давления линейная Ч =V +a (P -P ) . (4) .

Тогда при постоянных оборотах получим:

dP вАВ З "

dR = КТВДa a+ 7

То есть при увеличении R веноэное давление Р, уменьшается

ЙР аАВнЭ

dR = ТУВЫ> (a+a)

При увеличении периферического сопротивления артериальное давление увеличивается.

При постоянном сопротивлении R давления можно изменить изменением оборотов насоса:

ЙР Ав КО.1,Bd+2R) с1 1 (R+ ) (à+â)

dP Аа 1Ы(2R)

da (К+)В) (а+в)

Для поддержания всех давлений на заданном уровне при изменении R, изменение оборотов ротора насоса определится из формулы:

dd BD2

dR 2К +RBM (9)

Полученные зависимости доказывают возможность поддержания артериального давления при регулировании производительности привода по изменению венозного. °

Требуемое 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

lOX крови меньше, чем левый, †...е.!

155!39

-Риг. 2 часть крови большого круга не попадает в правый желудочек. Это означает, что давление наполнения правого желудочка при заданной производительности привода через некоторое время станет 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- 10 ном выбросе l00 мл для левого желудочка, правый желудочек заполнится лишь на 90 мл. Время . фазы нагнетания для правого желудочка его ударный выброс составит 90 мл. 15

При уменьшении гидродинамического сопротивления сосудов, например большого круга, во время работы электрогидравлического привода с постоянной производительностью давление в аорте падает, а в правом предсердии возрастает. Система управления приводом начинает повышать 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 мал",ãî 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.

1255139

Армении

Puz. 5

Составитель В. Карельский

Редактор С. Патрушева Техред Л.Сердюкова Корректор А. Зимокосов

Заказ 4738/4

Тираж 660 Подписное

БНИИПИ 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