一种基于多指数的旋转式血泵抽吸检测与实时控制方法技术

本文提出了一种基于多指数的旋转式血泵抽吸检测与实时控制方法，结合自适应模糊比例积分控制器，用于实时检测和抑制抽吸的发生。首先提取泵流量在一个周期内的最大最小和平均值把并进行傅里叶变换，其次从信号中提取谐波指数FI1和次谐波指数FI2，并通过判断模块对谐波指数和次谐波指数的大小进行判断，如果满足抽吸出现的第一重判据，进入下一模块，结合时域抽吸指数SI，对泵流量的相应值进行检测，若达到预先设置的阈值则说明出现抽吸现象，此时利用转速调节模块降低转速，从而消除抽吸现象。最后再次检测处理结果，若未发现超过阈值的情况则进入下一周期的检测，实现对泵流量的进行的实时检测，以适应患者生理状态的变化，抑制抽吸的出现。抑制抽吸的出现。抑制抽吸的出现。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多指数的旋转式血泵抽吸检测与实时控制方法


[0001]本专利技术涉及医疗器械及设计方法，具体为一种对人工心脏进行控制，并符合人体血液动力学要求的生理控制方法。

技术介绍

[0002]根据当前的调查研究，当前中国患有心衰的病人约450万。心衰是导致心血管疾病发病率以及死亡率的主要原因，重症心衰患者的生存时间仅有2
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3年。心脏移植是治疗心衰末期的重要手段，但由于心脏供体的缺乏，心脏泵成为重症心衰的另一种有效治疗手段。为了满足患者的循环需求，开发合适的泵控制系统，通过控制泵的转速来调节通过泵的血液流量，是这些设备使用量增加所面临的一个重要挑战。
[0003]应考虑的一个重要限制是，确保泵以低于阈值的速度旋转，超过阈值时泵试图从左心室吸出比可用的更多的血液，从而导致心室的抽吸现象。这种可能导致心室塌陷的现象是危险的，需要通过降低泵速来检测和纠正。为了使心脏泵运行在合适转速，需要反馈控制器来自动的调节泵转速满足患者不同生理情况的生理需求。近年来，人们采用了几种方法来解决抽吸检测问题。包括从泵流量信号中提取特征，并使用强本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多指数的旋转式血泵抽吸检测与实时控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，首先将心脏泵模型和心血管系统模型耦合成一个模型，将耦合后的模型等效为电路模型，使用该模型来研究心血管
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心脏泵耦合的交互作用，并且作为控制策略的研究对象；步骤2，血泵的自动控制主要是满足病人生理灌注的需要，因此，需要设计一个反馈控制器来调节泵速，以确保心脏输出在生理范围内，并将实际泵流量Q
PF
和参考流量Q
ref
之间的偏差e(t)减至最小；步骤3，根据泵流量随转速的周期性变化，频域指数可作为抽吸检测的第一标准,该方法以频率指标为基础，结合特征提取算法,当发生转速异常事件时，根据频率指标可以检测出泵流量信号的谐波和次谐波能量含量,根据信号的变化和对模拟结果的判断，产生抽吸的预警；步骤4，由于抽吸的基波和次谐波能量不是恒定的，在抽吸发生的时间内也有相应的提高降低，因此需要一个时域指标来高精度地检测抽吸，将一个周期内泵流量的平均值、最小值和最大值，定义一个抽吸函数，通过寻找泵抽吸发生时泵流量信号对应的SI值，实现对泵转速的调整，从而达到对泵流量的实时检测。2.根据权利要求1所述的一种基于多指数的旋转式血泵抽吸检测与实时控制方法，其特征在于，所述步骤1具体包括以下步骤：步骤1.1，将心脏泵模型和心血管系统模型耦合成一个模型，将耦合后的模型等效为电路模型，耦合模型中的R
i
和R
o
为泵的进出口阻力，L
i
和L
o
为泵的进出口惯性，使用电感来替代；步骤1.2，耦合系统的状态方程如下：式中是状态变量X1‑
X6的微分矩阵，X1为左心室压力，X2为左心房压力，X3为动脉压力，X4为主动脉压力，X5为主动脉流量，X6为泵流量；A(t)和B(t)为时变矩阵，U(X)为行列式。3.根据权利要求2所述的一种基于多指数的旋转式血泵抽吸检测与实时控制方法，其特征在于，耦合模型中的R
i
和R
o
其值为0.0677mmHg.s/ml，L
i
和L
o
其值为0.0127mmHg.s2/ml。4.根据权利要求1所述的一种基于多指数的旋转式血泵抽吸检测与实时控制方法，其特征在于，所述步骤2的具体步骤：将模糊控制与PI生理控制相结合，包括微分模块、模糊化模块、模糊推理和解模糊化模块；微分模块用于处理参考流量Q
ref
和实际泵流量Q
PF
之间的偏差e(t)，模糊化模块处理偏差e(t)和偏差变化率ec(t)，分别得到模糊值E和EC，模糊推理和解模糊模块将模糊值E和EC分别转换为精确的比例系数修正量ΔK
p

【专利技术属性】
技术研发人员：王芳群，石巍，任仪俍，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：