基于现代控制技术的无传感器生理控制用于心力衰竭患者植入式旋转血泵
定量方法
2014-05-13 v1 系统与控制
摘要
心力衰竭患者的预期寿命为一年，心脏移植通常是超过此期限存活的唯一保证。目前全球每年可用的供体心脏不足3000个。除了相对幸运的接受移植者外，心力衰竭患者的唯一替代方案是植入式旋转血泵(IRBP)。事实上，IRBP的连续运行需要更复杂的控制器来满足基本生理需求。IRBP的基本控制需求是模拟心脏泵血方式：将尽可能多的血液泵入动脉循环，同时从静脉循环接收等量血液。本研究旨在设计、开发和实施结合无传感器和非侵入性数据测量的新型控制策略，为IRBP提供自适应且相当稳健的前负荷敏感控制器，以应对患者状况变化、模型不确定性和外部干扰。利用动物实验数据开发了无传感器脉动流估计器。基于该估计器，开发了先进的生理控制算法来调节IRBP，自动调整泵速以适应代谢需求变化。使用先前从健康猪在广泛操作条件下实际数据开发的心血管系统(CVS)集总参数模型评估控制算法性能。在参数优化的CVS-IRBP交互模型中检查控制器对短期循环变化的即时响应以及对长期变化的适应特性。仿真结果证明所提出的控制器对模型不确定性、参数变化和外部干扰具有相当强的鲁棒性。
引用
@article{arxiv.1405.2419,
title = {Sensorless Physiological Control of Implantable Rotary Blood Pumps for Heart Failure Patients Using Modern Control Techniques},
author = {Mohsen A. Bakouri},
journal= {arXiv preprint arXiv:1405.2419},
year = {2014}
}