[发明专利]一种基于左心室辅助装置LVAD的无差别自适应的生理控制方法

权利要求书

1.一种基于左心室辅助装置LVAD的无差别自适应的生理控制系统，该系统包括左心室辅助装置LVAD，左心室辅助装置LVAD能够通过生理控制系统的调节，产生满足人体生理需求的泵转速ω，左心室辅助装置LVAD的入口管道位于左心室,出口管道位于主动脉， 其特征在于，通过测量来自左心室的预负荷Preload,并作为Frank-Starilng like控制系统的输入值；通过Frank-Starilng like控制系统得到患者所需的平均泵流量参考值和泵流量的搏动值参考值Q_plusr；使用Savitzky-Golay滤波器和拓展Kalman滤波器，对提取的泵转速信号进行除噪处理，同时估计出所需的平均泵流量测量值和泵流量的搏动值测量值Q_plus；将参考值与实际测量的值输入PI控制器进行处理，输出的电流信号直接对左心室辅助装置LVAD进行控制，以达到希望的泵转速。

2.根据权利要求1所述的一种基于左心室辅助装置LVAD的无差别自适应的生理控制系统，其特征在于，

在泵的入口套管中，使用一个压力传感器来实时检测左心室的压力，并经过提取和处理，得出每个心动周期的预负荷Preload；

Frank-Starilng like控制系统根据患者的预负荷Preload得到相应的平均泵流量参考值和泵流量的搏动值参考值Q_plusr，然后根据正常的和Preload-Q_plusr关系画出参考基线CL，患者的预负荷Preload作为输入值，通过计算，逐步逼近参考基线；通过Frank-Starilng like控制系统得到患者所需的平均泵流量参考值和泵流量的搏动值参考值Q_plusr。

3.根据权利要求2所述的一种基于左心室辅助装置LVAD的无差别自适应的生理控制系统，其特征在于，压力传感器选用医用级聚碳酸脂、聚氯乙烯作为测压连接管的材料。

4.根据权利要求2所述的一种基于左心室辅助装置LVAD的无差别自适应的生理控制系统，其特征在于，平均泵流量参考值的计算公式如下：

其中，Preload为预负荷及左心室舒张末期压。

5.根据权利要求1所述的一种基于左心室辅助装置LVAD的无差别自适应的生理控制系统，其特征在于，左心室的旋转血泵中使用了一个速度传感器，用来测量血泵中电机的转速，同时，当LVAD植入病人心脏时，泵转速的输出频率具有噪声和不确定的震荡，在输出的泵转速ω中加入白噪声，输入信号是来自LVAD的泵转速，然后对泵转速进行信号处理，此过程包括两个子模块:第一个是对ω进行滤波得到泵流量，并在一个心动周期中取平均值，得到患者的平均泵流量测量值第二个是对ω进行滤波得到流量的搏动值测量值Q_plus，在此搏动值定义为一个心动周期中峰值和谷值之间的差值；

在上述第一个子模块中，通过来自LVAD的泵转速ω作为信号处理的输入值，使用了Savitzky-Golay滤波器和拓展Kalman滤波器，Savitzky-Golay滤波器设计成对一个滑动窗口里的17个数据点进行二阶多项式拟合，得到一个滤波后的泵流量，此时的泵流量又作为拓展Kalman滤波器的输入,并在每一个心动周期中对泵流量取平均值，得到平均泵流量的测量值

6.根据权利要求5所述的一种基于左心室辅助装置LVAD的无差别自适应的生理控制系统，其特征在于，为了防止抽吸，泵流量的搏动值测量值Q_plus需要设置的下限必须大于0L/min；LVAD采用轴流泵，为了防止反流，Q_plus需要设置的上限必须小于8L/min。

7.根据权利要求5所述的一种基于左心室辅助装置LVAD的无差别自适应的生理控制系统，其特征在于，在上述第二个子模块中，泵转速ω作为低通巴特沃斯滤波器的输入，通过在100Hz采样频率下采集的噪声泵转速，并通过算法的估算和测量，得到此时泵流量的搏动值测量值Q_plus。