3. Третье направление – построение систем управления на основе изучения динамики основных физиологических переменных в системе кровообращения. На данном принципе построены практически все системы стабилизации той или иной переменной, например давления крови в предсердиях или аортальном резервуаре.
Известно, что в организме не существует контура стабилизации давления в предсердии. Однако в диапазоне физиологических условий это давление изменяется в незначительных пределах, что позволило некоторым исследователям использовать контур сервоуправления, позволяющий стабилизировать давление в предсердии. Ввиду особенности длительного функционирования ИС в системе кровообращения использование подобных параметров для управления связано как с методическими, так и с техническими трудностями, делающими работу аппаратов малонадежной и неточной.
4. Четвертое направление в управлении ИС – изучение механизмов регуляции сердечного выброса и воспроизведение основных регуляторных характеристик сердца. Это направление – наиболее сложное, поскольку до настоящего времени в физиологии сердца и кровообращения нет достаточно полной количественной информации о взаимодействии регуляторных процессов, существенно связанных с системой кровообращения. Данное направление предполагает глубокое понимание процессов регуляции сердечного выброса, знание количественных отношений и закономерностей в этих процессах и построение соответствующих моделей, на которых могут быть обработаны те или иные алгоритмы управления ИС.
В настоящее время в управлении ИС наибольшее распространение нашли алгоритмы, основанные на воспроизведении механизма Франка-Старлинга. Этот механизм считается основным алгоритмом регулирования естественного сердца, хотя он и подвержен влиянию многочисленных нервных и гуморальных каналов управления.
Механизм Франка-Старлинга, или закон сердца, заключается в том, что механическая энергия, выделяемая при сокращении сердечной мышцы, зависит от площади химически активных поверхностей, т. е. от длины мышечных волокон. Экспериментально было показано, что при увеличении давления наполнения желудочка увеличивается сердечный выброс. Давление наполнения растягивает желудочек, тем самым увеличивая площадь «химически активных поверхностей» и соответственно силу сокращения миокарда. Поэтому характеристику сердца можно представить в виде зависимости сердечного выброса от конечного диастолического давления в желудочке или в предсердии.
По аналогии можно построить такую же характеристику для ИС. Если ИС работает с постоянной частотой, то увеличение давления на его входе приводит к его большему наполнению и, следовательно, к увеличению ударного выброса (при условии, что давление нагнетания обеспечивает полное опорожнение желудочка независимо от противодавления на его выходе). Увеличение ударного выброса при увеличении входного давления будет продолжаться до достижения полного заполнения желудочка. В дальнейшем кривая сердечного выброса выходит на «плато», определяемое частотой сокращения и конструкцией желудочка.
Из кривой, представленной на рис. 7.6, видно, что с увеличением частоты сокращений сердечный выброс ИС будет увеличиваться (при заданном уровне диастолического разрежения) также до достижения «плато». Затем вследствие ограничения условий наполнения (уменьшения времени наполнения желудочка) увеличение частоты сокращений, приводит к уменьшению сердечного выброса.
Увеличения сердечного выброса можно добиться в этих условиях, увеличивая степень наполнения желудочка за счет увеличения разрежения, создаваемого в фазу диастолы. Более полного наполнения ИС можно добиться не только за счет параметров привода, но также за счет снижения гидродинамических потерь на входном тракте ИС и уменьшения жесткости рабочей диафрагмы желудочка. При постоянном уровне разрежения эти параметры определяют крутизну выходной характеристики ИС. Максимальная чувствительность сердечного выброса к давлению на входе в ИС достигается при давлении в желудочке в фазу диастолы, равном атмосферному давлению.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.