%34تخفیف

مدلسازی و کنترل غیر تهاجمی پمپ­های خون قابل کاشت در بدن برای بیماران نارسایی قلبی

تعداد 108صفحه  درword

کارشناسی ارشد در رشته­ی مهندسی ابزار دقیق و اتوماسیون در صنایع نفت

مدلسازی و کنترل غیر تهاجمی پمپ­های خون قابل کاشت در بدن برای بیماران نارسایی قلبی

تجهيزات کمکي بطن چپ(LVAD)، پمپ­هاي مکانيکي است که به کمک عمل جراحي در بدن بيماراني که  در مراحل خطرناک و نهايينارسايي تراکمي قلب هستند، قرار مي­گيرد و به ادامه يافتن جريان خون همچون حالتطبيعي از قلب بيمار کمک مي­نمايد. پمپ­هاي نوع روتارييا چرخان، ميزان جريان خون عبوري از LVAD را به کمک کنترل سرعت متغير پره­هاي پمپکنترلمي­نمايد.

يکي از چالش هاي مهم در بکار بردن اين تجهيزات، اجتناب از پمپاژ بيش از اندازهخون از بطن چپ(که به عنوان پديده مکش ياSuctionشناخته مي­شود) مي­باشد، که باعث تخريب قلب بخاطرسرعت بالاي پمپ مي­شود. يکي از نوآوري­هاي اين سيستم کنترلي، کنترل سرعت براي اجتناب از قرارگيري در اين محدوده مي­باشد.

در اين پايان نامه، ابتدا مدار ترکيبي مدل غير خطي متغير با زمان،LVADبا سيستم قلبي- عروقي مورد بررسي قرار خواهد گرفت. با استفاده از اين مدل، مشخصه مکش(Suction Index)براي تشخيص حالت مکش مورد آزمايش قرار مي­گيرد. در پايان، سيستمي کنترلی، بر پايه منطق فازي و مدل پيشگويانه ارائه خواهد شد که سيگنال جريان پمپ را براي تنظيم سرعت پمپ بر اساس مشخصه مکش و آستانه مربوطه تنظيم مي­کند. هدف اين روش کنترلي، بروزرساني و متناسب­سازي سرعت چرخش پمپ براي تطابق با تغييرات فيزيولوژيکي بيمار در کمترين زمان و بدون رخداد پديده مکش مي­باشد.

نتايج شبيه­سازي براي شرايط مختلف و سطح فعاليت­هاي مختلف بيمار ارائه خواهد شد و قدرتمندي کنترلر در کاهش اثرات نويز نيز مورد بحث و بررسي قرار خواهد گرفت.

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                     صفحه

مقدمه 1

1-1-   کليات. 1

1-2-   تجهيزاتکمکيبطنچپ(LVADs) 2

1-3-   پدیدههایمهمدرLVADها. 3

1-4-   تاريخچهوسيرتحولآشکارسازیپديدهمکش. 4

1-5-   تاريخچهوسيرتحولطراحیکنترلرهایمربوطه. 5

1-6-   سيربررسيمطالب. 7

2-1-   قلبوسيستمگردشخون. 10

2-1-1- قلب. 10

2-1-2- سيستمگردشخون. 12

2-2-   سيکلقلبي. 15

2-2-1- بررسيبرخيازمفاهيماصلي. 15

2-2-2- چرخهقلبي. 18

2-3-   مدلقلب. 23

2-3-1- مدلمداريقلب. 23

2-3-2- معادلاتحالت. 28

2-3-3-نتايجشبيهسازي. 31

2-4-   مدلقلب- پمپ. 34

4-2-1- مدلقلب- LVAD.. 35

4-2-2- معادلاتحالت. 38

4-2-3- شبيه­سازيحلقهباز. 41

3-1-   ديدهمکشدرLVAD.. 50

3-2-   آناليزشاخصهايمکشبااستفادهازدبیعبوريازپمپ. 54

3-3-   شبيهسازيبههمراهمدلقلب-LVAD.. 60

4-1-   ساختارکنترلرهایمدلپیشبین. 64

4-2-   طراحیکنترلرتلفیقیپیشبین- فازی(Fuzzy-MPC) 66

4-2-1- کنترلرمدلپیشبین(Model Predictive Controller) 67

4-2-2- محاسبهکنندهاندیسمکش(SI Calculator) 68

4-2-3- کنترلرفازی(Fuzzy Controller) 68

4-3-   شبیه­سازی. 73

4-3-1- شبیه­سازی برای قلب بیمار. 73

4-4-   بررسی میزان مقاومت کنترلر . 78

5-      نتیجه­گیری و اهداف آینده. 83

5-1-   نتیجه­گیری. 83

5-1-1- مدل قلب و قلب – LVAD.. 84

5-1-2- آشکارساز حالت مکش. 84

5-1-3- کنترلرمدل پیش­بین- فازی. 84

5-1-4- شبیه­سازی­ها. 85

5-1-5- محدودیت­ها. 85

5-2-   اهداف آینده. 86

فهرست جداول

عنوان                                                                                                     صفحه

جدول2-1- متغیرهایحالتمدلقلب 355

جدول2-2- مقادیرپارامترهایمربوطبهمدلمداریقلب. 36

جدول2-3- فازهایسیکلقلبی. 38

جدول2-4- متغیرهایحالتمدلتركيبي 477

جدول2-5- مقادیرپارامترهایمربوطبهمدلمداریLVAD.. 48

فهرست اشکال

عنوان                                                                                 صفحه

شکل2- 1- نماهای جلویی و عقبی قلب. 23

شکل2- 2- ساختاراصلیقلب. 23

شکل2- 3- بلوکدیاگراموچرخهسیستمیوتنفسیفرآیندگردشخونانسان   25

شکل2- 4- فازخالیشدگیبطن. 27

شکل2- 5- فازپرشدگیبطن. 27

شکل2- 6- تغییراتLVP, AoP, APوLVVدرطییکسیکلقلبی. 30

شکل2- 7- مدلمداریقلب. 35

شکل2- 8- تابعالاستیسیتهE(t) 38

شکل2- 9- نتايجشبيه‌سازيپارامترهايهموديناميكيبراييكقلبطبيعيوسالم   42

شکل2- 10- يكLVADروتاريبههمراهتجهيزاتجانبي. 46

شکل2- 11- مدارمدلتركيبيقلب- LVADروتاري. 47

شکل2- 12- پاسخمدلقلب-LVADبهورودیپله. 53

شکل2- 13- پاسخمدلقلب-LVADبهورودیشیب. 55

شکل2- 14- سیگنالجریانخونعبوریازپمپ (الف-5/0RS=وب-2/1RS=)   57

شکل3- 1- کیسهبطنیدردوحالتطبیعیومکش. 59

شکل3- 2- نتایجشبیه­سازیدریکآزمایشورودي-خروجيمتغير. 62

شکل3- 4- نتایجشبیه­سازی­هایآزمایشورودی-خروجیمتغیربرایLVPوPIP  65

شکل3- 5- اطلاعاتاستخراجشدهازآزمایشهایورودی-خروجیمتغیر   67

شکل3- 6- نتایجشبیهسازیاندیسمکش. 69

شکل3- 7- بلوکدیاگرامسیستمآشکارسازحالتمکش. 70

شکل3- 8- مقادیرسرعتچرخشپمپوشاخصمکشmmHg.s/ml)0/1(RS=. 71

شکل3- 9- مقادیرسرعتچرخشپمپوشاخصمکشmmHg.s/ml)2/1(RS=. 72

شکل4- 1- بلوکدیاگرامکنترلرپیشبین(MPC) 76

شکل4- 2- فلوچارتنحوهبروزرسانیسرعتچرخشپمپ. 80

شکل4- 3- طرحکنترلرپمپ-LVAD.. 81

شکل4- 4- نتایجشبیه­سازیبرایمیزانمقاومتسیستمیثابت. 84

شکل4- 5- تغییراتRSدرطولزمانشبیه­سازی. 85

شکل4- 6- نتایجشبیه­سازیبرایمیزانمقاومتسیستمیمتغیر. 86

شکل4- 7- نتایجشبیه­سازیدرشرایطبدوناغتشاش. 88

شکل4- 8- نتایجشبیه­سازیبرایشرایطهمراهبااغتشاش(SNR=10dB) 89

شکل4- 9- تاثیراتاغتشاشاتبررویدبیعبوریازیککنترلرباروفلکس   90

فهرست نشانه­های اختصاری

AoP = Aortic Pressure

CO = Cardiac Output

DA = Discriminant Analysis

EDV = End-Diastolic Volume

EDPVR = End-Diastolic Pressure Volume Relationship

ESA = Extermum Seeking Algoritm

ESPVR = End-Systolic Pressure Volume Relationship

ESV = End-Systolic Volume

HR = Heart Rate

PI= Proportional-Integral

PIP = Pump Inlet Pressure

LVAD = Left Ventricular Assistant Device

LAP = Left Atrial Pressure

LVP = Left Ventricular Pressure

LVV = Left Ventricular Volume

SV = Stroke Volume

SVR = Systemic Vascular Resis

نقد و بررسی‌ها

هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “مدلسازی و کنترل غیر تهاجمی پمپ­های خون قابل کاشت در بدن برای بیماران نارسایی قلبی”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo