[发明专利]一种提高人工心脏泵血流仿生搏动性的方法、装置及存储介质

说明书

本发明提供了一种提高人工心脏泵血流仿生搏动性的方法、装置及存储介质，所述方法包括以下步骤：建立心血管循环系统和人工心脏泵的耦合模型；针对脉压差设计具有模糊PI控制器的闭环控制系统和双闭环控制系统；通过周期性地调制人工心脏泵转速，将平均主动脉压和脉压差都稳定在设定值，在每一次△PH、△PL和△PHm、△PLm相互转换期间，控制系统产生主动脉压差，为人体循环系统提供生理灌注。本发明提供的提高人工心脏泵血流仿生搏动性的方法，能够满足心衰患者植入人工心脏泵后在不同的生理活动状态及高血压、低血压、血容量过高、血容量不足等病理条件下对不同心排量的需求。

技术领域

本发明属于生物医学工程领域，具体涉及一种提高人工心脏泵血流仿生搏动性的方法、装置及存储介质，尤其涉及一种能够满足不同心排量需求的提高人工心脏泵血流仿生搏动性的方法、装置及存储介质。

背景技术

心力衰竭是当今世界共同面临的一个难题，当心脏虚弱并且未能达到与人体各器官、组织需求相称的生理速率泵血时，则会被归类为不同程度的心衰。目前全球范围内心力衰竭的患病形势极其严峻，患病数量超过2600万，且增长速度持续攀升。除了心脏移植，心衰目前还没有通过药物根治的办法，由于心脏病的高发病率和供体心脏的不足，人工心脏成了众多患者延长生存期最后的希望和最有效的途径。在过去的半个多世纪里，对人类衰竭心脏进行人工机械替换的需求一直激励着科学家和临床医生探索人工心脏的研究，经过不懈努力，人工心脏已步入临床应用，挽救了许多重症的心衰患者。

人工心脏泵在医疗辅助供血上应用广泛，但目前98％以上的人工心脏泵都采用非仿生搏动性的恒流供血模式。而搏动是人类心血管系统最基本的内在属性，研究表明仿生搏动性血流在各方面均优于非仿生搏动性血流灌注。一方面，对于衰竭心脏的恢复和支持，仿生搏动性血流也更具优势。另一方面，仿生搏动性血流可以很好地保持血管的弹性，预防动脉硬化，从而在很大程度上地减少心脑血管疾病的发生。由此可见，仿生搏动性血流比连续性血流更满足生理要求，更适于长期循环供血。第三代人工心脏泵可以通过周期性地调制人工心脏泵转速，从而获得仿生搏动性血流灌注，这对心衰患者而言是巨大的福利，能够维持正常的生理功能，对受损心脏后期的治疗也有好处。因此，在心脏泵研制过程中提高其仿生搏动性是未来人工心脏泵一个很好的发展趋势。

CN112121249A公开了一种体外离心式磁悬浮人工心脏泵及使用方法，属于医疗器械技术领域，该人工心脏泵包括壳体结构，所述壳体结构的顶部设有血液进口通道，在所述壳体外壁面上设有血液出口通道，在所述壳体内部中心位置设有悬浮且可转动地叶轮底座，所述壳体内部在血液出口通道的下方设有导流锥；所述叶轮底座的外壁面圆周方向上均匀设有若干个永磁体，在所述壳体的底部圆周方向均匀设有若干个与所述壳体相连接的定子铁芯，所述定子铁芯上设有线圈。该人工心脏泵有利于减少溶血和血栓的发生的同时，可以模拟输出搏动式血流。

由于在心脏泵研制过程中提高其仿生搏动性对于心衰患者具有很大的帮助。因此，如何提供一种在心脏泵研制过程中提高其仿生搏动性，成为了亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种提高人工心脏泵血流仿生搏动性的方法、装置及存储介质，尤其提供一种能够满足不同心排量需求的提高人工心脏泵血流仿生搏动性的方法、装置及存储介质。本发明提供的提高人工心脏泵血流仿生搏动性的方法，能够满足心衰患者植入人工心脏泵后在不同的生理活动状态及高血压、低血压、血容量过高、血容量不足等病理条件下对不同心排量的需求。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种提高人工心脏泵血流仿生搏动性的方法，所述方法包括以下步骤：

建立心血管循环系统和人工心脏泵的耦合模型；

针对脉压差设计具有模糊PI控制器的闭环控制系统，根据主动脉压与左心室压的实际压差△P设定两个相互转换的高低参考值△PH和△PL，将△PH和△PL分别输入至模糊PI控制器1中，控制器输出为电机的调制转速w_P。