Система автоматического управления ИС, разработанная на медицинском факультете университета шт. Пенсильвания, также обеспечивает работу ИС на полном ударном выбросе (рис. 7.9). Это достигается установкой длительности фазы нагнетания и всасывания на уровне, при котором происходит полное опорожнение желудочков в широком диапазоне изменения физиологических условий. Полное заполнение фиксируется датчиком, основанным на эффекте Холла и размещенным между рабочей диафрагмой и жестким полиуретановым корпусом. Правый желудочек работает от независимого генератора. При этом частота его сокращения выбирается так, чтобы среднее давление в левом предсердии поддерживалось на уровне 7 мм. рт. ст. Если давление в левом предсердии превышает установленный уровень, формируется сигнал рассогласования, который уменьшает частоту сокращений правого желудочка и, следовательно, его производительность. Постоянная времени данного контура регулирования достаточно мала, что достигается постоянным измерением давления в левом предсердии.
1, 2 – правый и левый желудочки; 3, 4 – правое и левое предсердия; 5, 6 – малый и большой круг кровообращения; 7 – пневмопривод; 8 – усилитель; 9 – задатчик частоты сокращений; 10 – блок косвенных измерений давления в левом предсердии и давления в аорте; 11 – оптимизатор ударного выброса правого желудочка; 12 – пневмопривод.
Рис. 7.9 – Блок-схема системы автоматического управления искусственным сердцем
Выбранный алгоритм предохраняет от отека легких, который может возникнуть вследствие повышения давления в левом предсердии, и косвенным образом воспроизводит механизм Франка-Старлинга, поскольку длительность фазы наполнения зависит от давления на входе в желудочек.
Частота сокращений и производительность левого желудочка автоматически регулируются обратно пропорционально среднему давлению в аорте. Если артериальное давление уменьшается, частота сокращений левого желудочка увеличивается и, следовательно, увеличивается его производительность. Система управления не поддерживает артериальное давление на строго постоянном уровне, а, скорее, увеличивает или уменьшает производительность левого желудочка в зависимости от уменьшения или увеличения артериального давления. Таким образом, воспроизводится стабилизирующее действие барорецепторного контура регулирования артериальным давлением.
Рассмотренные выше системы управления ИС в качестве управляющего сигнала используют длительность фазы нагнетания и всасывания, которые изменяют с помощью электронных схем без применения электромеханических регуляторов для управления давлением нагнетания и разрежения. Этот способ управления имеет определенные преимущества, поскольку система регулирует только частоту и скважность работы электропневмоклапана и может использовать пневмопривод с ручной регулировкой давления нагнетания и разрежения. Вместе с тем изменение ударного выброса в системе управления с неполным выбросом производится за счет длительности фазы нагнетания. В свою очередь увеличение длительности фазы нагнетания (в ответ на увеличение давления на входе в желудочек) при постоянной частоте сокращений вызывает уменьшение длительности фазы всасывания и, в целом, уменьшение чувствительности к входному давлению.
В системе управления с полным ударным выбросом и переменной частотой сокращения увеличение артериального противодавления приводит к увеличению длительности фазы нагнетания, уменьшению частоты сокращений и, следовательно, сердечного выброса. Поэтому данный алгоритм управления не обеспечивает инвариантности сердечного выброса к артериальному противодавлению (феномен Анрепа).
Разнообразие подходов к построению систем автоматического управления кровообращением осложняется отсутствием четких критериев оценки функционирования. Большие компенсаторные возможности организма позволяют ему временно компенсировать неадекватность кровообращения изменением функционального состояния ряда других систем. Например, может быть уменьшено потребление О2 тканями, перераспределены кровотоки между отдельными органами и т. д. Поэтому одновременно с синтезом алгоритмов необходимо проводить исследования по определению оптимальных методов оценки этих алгоритмов и систем управления ИК.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.