实时生理环境模拟伊斯坦布尔心室辅助装置通过非因果心血管建模

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 心血管生理学心血管生理学
• 医疗器械开发 医疗器械开发

背景情况:

• 生物医学设备的动物试验是昂贵而复杂的.
• 假循环循环提供了一个灵活,可扩展和具有成本效益的临床前测试替代方案.
• 开发人类生理学的先进模拟对于设备评估至关重要.

研究的目的:

• 为伊斯坦布尔心脏 (iHeart-II) 左心室辅助装置 (LVAD) 开发一个模拟人类生理学的循环硬件平台.
• 在临床前设备评估中减少与传统动物试验相关的成本和复杂性.
• 为VAD研究,教学,设计和开发创建一个可复制的系统.

主要方法:

• 开发了一个闭环系统来研究LVAD与模拟心血管系统之间的相互作用.
• 一个无因果心血管模型被校准以模拟晚期心力衰竭.
• 使用PID控制器和延迟补偿器与空气驱动室模拟左心室和大动脉室,使用非线性哈默斯坦-韦纳模型调整控制器.
• 在各种速度下测试iHeart-II LVAD,并实时进行血液动力学可视化.

主要成果:

• 模拟的血液动力学变量,包括流量和压力,显示了与临床观察一致的趋势.
• 在模拟的晚期心力衰竭条件下,iHeart-II LVAD在大约3500rpm的速度下显示出血液动力正常化.
• 该平台提供了血液动力学性能的实时可视化.

结论:

• 一种使用硬件在循环平台的新型评估方法已经成功建立起来,用于评估iHeart LVAD.
• 开发的模型和控制器是可复制的,支持未来的VAD研究和开发.
• 这种方法为动物试验提供了可行的替代方案,用于临床前评估VADs.