Архив номеров
Медицинская Техника / Медицинская техника №3, 2020 / с. 7-10

Математическая модель оценки физиологических параметров в роторных насосах крови

Д.В. Телышев


Аннотация

Представлены результаты разработки математической модели оценки физиологических параметров в роторных насосах крови на основе анализа расходно-напорных характеристик педиатрического роторного насоса крови «Спутник». Разработанная математическая модель, используемая для косвенной оценки расходно-напорных характеристик, была построена на основе данных, полученных в статических и динамических условиях, что позволило охватить широкий диапазон возможных состояний сердечно-сосудистой системы. Для усредненных по одному сердечному циклу значений расхода и напора для педиатрического роторного насоса крови «Спутник» была получена следующая точность: для расхода R2 = 0,998, для напора R2 = 0,976. Верификация математической модели была выполнена при помощи стенда «ViVitro Pulse Duplicator SD2001-1» («ViVitro Inc.», Виктория, Канада); при ее проведении была получена следующая точность усредненных по одному сердечному циклу значений: для расхода R2 = 0,993, для напора R2 = 0,994.


Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Дмитрий Викторович Телышев, канд. техн. наук, доцент, директор, Институт бионических технологий и инжиниринга, ФГАОУ ВО «Первый МГМУ им. И.М. Сеченова» Минздрава России, г. Москва, зам. директора по научной деятельности, Институт биомедицинских систем НИУ МИЭТ, г. Москва, г. Зеленоград,

Список литературы

1. Giridharan et al. Miniaturization of Mechanical Circulatory Support Systems // Artificial Organs. 2012. Vol. 36 (8). PP. 731-758.
2. Kirklin J.K., Pagani F.D., Kormos R.L. et al. Eighth annual INTERMACS report: Special focus on framing the impact of adverse events // J. Heart Lung Transplant. 2017. Vol. 36. PP. 1080-1086.
3. Selishchev S.V., Telyshev D.V. Optimisation of the Sputnik- VAD design // The International Journal of Artificial Organs. 2016. Vol. 39. (8). PP. 407-414.
4. Slaughter M.S., Bartoli C.R., Sobieski M.A. et al. Intraoperative evaluation of the Heartmate II flow estimator // The Journal of Heart and Lung Transplantation. 2009. Vol. 28 (1). PP. 39-43.
5. Wakisaka Y., Okuzono Y., Taenaka Y. et al. Noninvasive pump flow estimation of a centrifugal blood pump // Artificial Organs. 1997. Vol. 21 (7). PP. 651-654.
6. Lim E., Karantonis D.M., Reizes J.A. et al. Noninvasive average flow and differential pressure estimation for an implantable rotary blood pump using dimensional analysis // IEEE transactions on Biomedical Engineering. 2008. Vol. 55 (8). PP. 2094-2101.
7. Pektok E. et al. Remote monitoring of left ventricular assist device parameters after HeartAssist-5 implantation // Artificial Organs. 2013. Vol. 37 (9). PP. 820-825.
8. Pennings K.A., Martina J.R., Rodermans B.F. et al. Pump flow estimation from pressure head and power uptake for the HeartAssist5, HeartMate II, and HeartWare VADs // ASAIO Journal. 2013. Vol. 59 (4). PP. 420-426.
9. Schmid D.M., Kaufmann F., Amacher R. et al. Left ventricular assist devices: Challenges toward sustaining long-term patient care // Annals of Biomedical Engineering. 2017. Vol. 45 (8). PP. 1836-1851.
10. Telyshev D., Denisov M., Pugovkin A. et al. The Progress in the Novel Pediatric Rotary Blood Pump Sputnik Development // Artificial Organs. 2018. Vol. 42 (4). PP. 432-443.
11. Telyshev D.V., Denisov M.V., Selishchev S.V. The Effect of Rotor Geometry on the H-Q Curves of the Sputnik Implantable Pediatric Rotary Blood Pump // Biomedical Engineering. 2017. Vol. 50 (6). PP. 420-424.
12. Denisov M.V., Selishchev S.V., Telyshev D.V. et al. Development of Medical and Technical Requirements and Simulation of the Flow-Pressure Characteristics of the Sputnik Pediatric Rotary Blood Pump // Biomedical Engineering. 2017. Vol. 50 (5). PP. 296-299.
13. Ayre P.J., Lovell N.H., Woodard J.C. Non-invasive flow estimation in an implantable rotary blood pump: A study considering nonpulsatile and pulsatile flows // Physiological Measurement. 2003. Vol. 24 (1). PP. 179-189.
14. AlOmari A.H., Savkin A.V., Karantonis D.M. et al. Noninvasive estimation of pulsatile flow and differential pressure in an implantable rotary blood pump for heart failure patients // Physiological Measurement. 2009. Vol. 30 (4). PP. 371-386.
15. Malagutti N., Karantonis D. M., Cloherty S. L. et al. Noninvasive average flow estimation for an implantable rotary blood pump: A new algorithm incorporating the role of blood viscosity // Artificial Organs. 2007. Vol. 31 (1). PP. 45-52.
16. Granegger M., Moscato F., Casas F. et al. Development of a pump flow estimator for rotary blood pumps to enhance monitoring of ventricular function // Artificial Organs. 2012. Vol. 36 (8). PP. 691-699.
17. Pirbodaghi T. Mathematical modeling of rotary blood pumps in a pulsatile in vitro flow environment // Artificial Organs. 2017. Vol. 41 (8). PP. 711-716.
18. Stepanoff A.J. Centrifugal and axial flow pumps: Theory, design, and application. – New York: J. Wiley, 1948. 428 p.
19. Nelik L. Centrifugal and Rotary Pumps: Fundamentals with Applications. – Boca Raton, FL: CRC Press LLC, 1999. 152 p.
20. Pillay P., Krishnan R. Modeling, simulation and analysis of permanent magnet motor drives. I. The brushless DC motor drives // IEEE Transactions on Industry Applications. 1989. Vol. 25 (2). PP. 263-273.
21. Choi S., Boston J.R., Thomas D. et al. Modeling and identification of an axial flow blood pump // Proceedings of the American Control Conference. 1997. Vol. 6. PP. 3714-3715.
22. Yoshizawa M., Sato T., Tanaka A. et al. Sensorless estimation of pressure head and flow of a continuous flow artificial heart based on input power and rotational speed // ASAIO Journal. 2002. Vol. 48 (4). PP. 443-448.