Аппараты искусственного кровообращения. Особенности и функции системы кровообращения. Моделирование системы гемодинамики, страница 5

,                                                           (7.15)

где Т_рр – время реверсивного распределения; Т_бс, Т_имп и Т_и – постоянные времени соответственно блока синхронизации, импульсатора и насоса крови.

Т_6с складывается из следующих составляющих:

,                                                          (7.16)

где Т_пд, Т_эс, Т_др, Т_р – постоянные времени соответственно преобразователя давления, элемента сравнения, дросселя и реле.

Расчеты показали, что время переключения одного реле при прямом ходе составляет 0,002 с. В цепочке блока управления артериальным потоком крови участвуют 4 реле, поэтому постоянная времени равна 0,008 с.

Время переключения реле при обратном ходе равно 0,003 с, постоянная времени блока управления кровотоком для обратного хода равна 0,012 с. Для сравнения необходимо отметить, что постоянная времени только одного электропневматического клапана равна 0,05 с.

Блок управления венозным оттоком крови предназначен для управления венозным диафрагменным насосом, который задает объемную скорость перфузии в зависимости от величины притока венозной крови из организма в имитатор предсердия и согласует по объему работу артериального насоса с работой сердца. Блок работает в автоматическом режиме и в режиме ручного управления. Кроме венозного насоса крови, он включает проточный имитатор предсердия и емкость для стабилизации возврата крови.

а – давление в аорте; 2 – расход; 3 – коронарный кровоток, 4 – давление в пневмополости артериального насоса;

б – центральное венозное давление; 2 – давление в пневмонолости имитатора предсердия; 3 – давление в пневмонолости венозного насоса; 4 – давление на выходе блока памяти.

Рис. 7.4 – Осциллограммы работы блоков кардиосинхронизации (а) и управления венозным оттоком крови (б)

Имитатор предсердия выполнен в виде проточного эластичного мешочка из тромборезистентного материала в прозрачном жестком корпусе, снабженном штуцером для подключения к блоку памяти. Он устанавливается на входе венозного насоса и служит датчиком – преобразователем сигнала венозного давления в пропорциональный пневматический сигнал – при работе блока управления венозным оттоком в автоматическом режиме и может быть индикатором венозного притока при работе в ручном режиме.

Емкость для стабилизации возврата крови содержит резервный объем перфузата, необходимый для сохранения экстракорпорального объема крови в случае кровопотери. Она используется также для сбора кардиотомной крови, подаваемой по специальным магистралям с помощью роликового насоса.

Алгоритм управления венозным насосом построен на принципе сравнения текущего значения изменения давления в пневматической камере имитатора предсердия, которое пропорционально венозному давлению, с установившимся давлением. Система отрабатывает отклонение от этого значения изменением соотношения фаз «систолы» и «диастолы» венозного насоса (рис. 7.4, б).

Система управления блока позволяет в сложный период стабилизации режима венозного оттока крови использовать опыт оператора, при этом соотношение фаз «систола – диастола» венозного насоса может регулироваться вручную «задатчиком» давления, а пневмокамера имитатора предсердия сообщается с атмосферой. После выхода на режим пневматическая камера герметизируется, сигнал давления из нее поступает в систему блока памяти, который запоминает давление в пневматической камере имитатора предсердия в конце «диастолы» венозного насоса. При увеличении венозного притока увеличивается среднее давление в имитаторе предсердия, и, если оно превысит допустимое значение, в блоке формируется сигнал на кратное увеличение длительности «систолы» и уменьшение «диастолы» венозного насоса. Коэффициенты пропорциональности величины венозного давления и соотношения фаз «систолы» и «диастолы» можно регулировать.

Блок управления коронарным кровотоком предназначен для управления устройством аортальной канюли с надувной манжетой на ее изогнутом конце, выполненной в виде муфты (рис. 7.5, а). Раздувание манжеты, регулируемое по величине среднего давления в аорте, приводит к дозированной окклюзии просвета канюли и аорты, изменяет распределение потока крови в восходящей аорте и давление τ наполнения коронарных сосудов, что позволяет управлять коронарным кровотоком.