CN116994739B - 心室辅助装置的工况偏离确定方法及装置 - Google Patents

心室辅助装置的工况偏离确定方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请提出一种心室辅助装置的工况偏离确定方法及装置，该方法包括：计算第一负荷敏感矩阵，第一负荷敏感矩阵为在不同前后负荷下正常用户的心排量对前后负荷的敏感度矩阵；计算n个第二负荷敏感矩阵，第二负荷敏感矩阵为在不同前后负荷下心室辅助装置的泵流量对前后负荷的敏感度矩阵；根据第一负荷敏感矩阵和n个第二负荷敏感矩阵确定目标偏离负荷。本申请通过比较心室辅助装置在不同转速下的前后负荷敏感性与正常用户心脏的前后负荷敏感性的接近程度，以确定心室辅助装置在不同运行工况下接近正常用户心脏的程度，从而可在临床上避免显著偏离正常用户心脏工况的运行工况，提高用户安全。

Description

心室辅助装置的工况偏离确定方法及装置
技术领域
本申请涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种心室辅助装置的工况偏离确定方法及装置。
背景技术
心室辅助装置 ( Ventricular Assist Device，VAD)通过辅助泵将心室中的血液泵送到动脉系统，部分或完全替代心室的泵血功能，减轻心室负担，保证全身组织、器官的血液供应。目前心室辅助装置主要用于辅助心脏完成泵血工作，是当前医疗设备领域研究的热点之一。
心室辅助装置的临床应用中，心室辅助装置的运行工况应尽可能的接近正常用户心脏的工况，以满足患者所需压力和流量需求，保证用户安全。不同的心室辅助装置，其对前后负荷的敏感性不同，而心室辅助装置的前后负荷敏感性会影响心室辅助装置的运行工况。
发明内容
本申请实施例提供了一种心室辅助装置的工况偏离确定方法及装置，能够确定心室辅助装置在不同运行工况下接近正常用户心脏的程度，从而可在临床上避免显著偏离正常用户心脏工况的运行工况，提高用户安全。
第一方面，本申请实施例提供一种心室辅助装置的工况偏离确定方法，所述方法包括：
计算第一负荷敏感矩阵，所述第一负荷敏感矩阵为在不同前后负荷下正常用户的心排量对前后负荷的敏感度矩阵，所述敏感度矩阵为根据计算出的所述心排量与所述前后负荷之间的敏感度生成的矩阵，所述敏感度为所述心排量随平均动脉压和/或左心室压变化的变化梯度；
计算n个第二负荷敏感矩阵，所述第二负荷敏感矩阵为在不同前后负荷下心室辅助装置的泵流量对前后负荷的敏感度矩阵，每个所述第二负荷敏感矩阵对应一个转速，所述n为正整数；
根据所述第一负荷敏感矩阵和所述n个第二负荷敏感矩阵确定目标偏离负荷，所述目标偏离负荷为所述心室辅助装置的工况偏离所述正常用户心脏工况的前后负荷；
其中，所述计算第一负荷敏感矩阵包括：获取第一映射关系和第二映射关系，所述第一映射关系为所述正常用户在不同所述左心室压下的所述心排量与所述平均动脉压之间的映射关系，所述第二映射关系为所述正常用户在不同所述平均动脉压下所述心排量与所述左心室压之间的映射关系；根据所述第一映射关系生成第一后负荷敏感矩阵，所述后负荷敏感矩阵为所述正常用户的左心室在不同前负荷下对后负荷的敏感度矩阵；根据所述第二映射关系生成第一前负荷敏感矩阵，所述前负荷敏感矩阵为所述正常用户的左心室在不同后负荷下对前负荷的敏感度矩阵；将所述第一后负荷敏感矩阵与所述第一前负荷敏感矩阵拼接，得到所述第一负荷敏感矩阵。
第二方面，本申请实施例提供的一种心室辅助装置的工况偏离确定装置，所述装置包括：
计算单元，用于计算第一负荷敏感矩阵，所述第一负荷敏感矩阵为在不同前后负荷下正常用户的心排量对前后负荷的敏感度矩阵，所述敏感度矩阵为根据计算出的所述心排量与所述前后负荷之间的敏感度生成的矩阵，所述敏感度为所述心排量随平均动脉压和/或左心室压变化的变化梯度；
所述计算单元，还用于计算n个第二负荷敏感矩阵，所述第二负荷敏感矩阵为在不同前后负荷下心室辅助装置的泵流量对前后负荷的敏感度矩阵，每个所述第二负荷敏感矩阵对应一个转速，所述n为正整数；
确定单元，用于根据所述第一负荷敏感矩阵和所述n个第二负荷敏感矩阵确定目标偏离负荷，所述目标偏离负荷为所述心室辅助装置的工况偏离所述正常用户心脏工况的前后负荷；
其中，在计算第一负荷敏感矩阵方面，所述计算单元具体用于：获取第一映射关系和第二映射关系，所述第一映射关系为所述正常用户在不同所述左心室压下的所述心排量与所述平均动脉压之间的映射关系，所述第二映射关系为所述正常用户在不同所述平均动脉压下所述心排量与所述左心室压之间的映射关系；根据所述第一映射关系生成第一后负荷敏感矩阵，所述后负荷敏感矩阵为所述正常用户的左心室在不同前负荷下对后负荷的敏感度矩阵；根据所述第二映射关系生成第一前负荷敏感矩阵，所述前负荷敏感矩阵为所述正常用户的左心室在不同后负荷下对前负荷的敏感度矩阵；将所述第一后负荷敏感矩阵与所述第一前负荷敏感矩阵拼接，得到所述第一负荷敏感矩阵。
第三方面，本申请实施例提供一种医疗设备，所述医疗设备包括处理器、存储器、通信接口，以及一个或多个程序，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置由所述处理器执行，所述程序包括用于执行上述第一方面所述的方法中所描述的部分或全部步骤的指令。
第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行上述第一方面所述的方法中所描述的部分或全部步骤。
第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，其中，上述计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，上述计算机程序可操作来使计算机执行如本申请实施例第一方面所述的方法中所描述的部分或全部步骤。该计算机程序产品可以为一个软件安装包。
本申请提供的技术方案，计算第一负荷敏感矩阵，该第一负荷敏感矩阵为在不同前后负荷下正常用户的心排量对前后负荷的敏感度矩阵；计算n个第二负荷敏感矩阵，该第二负荷敏感矩阵为在不同前后负荷下心室辅助装置的泵流量对前后负荷的敏感度矩阵，每个第二负荷敏感矩阵对应一个转速；根据第一负荷敏感矩阵和n个第二负荷敏感矩阵确定目标偏离负荷，该目标偏离负荷为心室辅助装置的工况偏离所述正常用户心脏工况的前后负荷。本申请通过比较心室辅助装置在不同转速下的前后负荷敏感性与正常用户心脏的前后负荷敏感性的接近程度，以确定心室辅助装置在不同运行工况下接近正常用户心脏的程度，从而可在临床上避免显著偏离正常用户心脏工况的运行工况，提高用户安全。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种心室辅助装置的工况偏离确定方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的一种计算第一负荷敏感矩阵的流程示意图；
图3是本申请实施例提供的一种心室辅助装置的工况偏离确定装置的功能单元组成框图;
图4是本申请实施例提供的一种医疗设备的结构示意图。
具体实施方式
为了本技术领域人员更好理解本申请的技术方案，下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的部分实施例，而并非全部的实施例。基于本申请实施例的描述，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请所保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、软件、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是还包括没有列出的步骤或单元，或还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
人体心动周期各时相心室内压、心室容积、血流与瓣膜活动的变化，如以心室的舒缩活动为中心，整个心动周期按8个时相进行活动，其分别为：等容收缩期、快速射血期、减慢射血期、舒张前期、等容舒张期、快速充盈期、减慢充盈期。
在等容收缩期时，心室肌的强有力的收缩使心室内压急剧升高，房室瓣与半月瓣均关闭，心尖到基底部的长度减小，心室变得较圆，心室肌张力增高，而心室容积不变。在快速射血期，心室肌继续收缩，张力增高，心室内压急剧上升，很快超过主动脉压和肺动脉压，两侧半月瓣被冲开，血液射入主动脉和肺动脉并很快达到最大速率。在减慢射血期，心室收缩力量和室内压开始减小，射血速度减慢。此时心室内压略低于主动脉内压，但因心室收缩的总能量（压力能量加动能）仍然高于主动脉中的总能量水平，血液得以继续从心室射出，然后进入舒张期。在舒张前期，心室开始舒张，射血停止，心室内压急速下降。左心室压原已略低于主动脉压，而右心室压迅速降到低于肺动脉压，此时两侧半月瓣迅速关闭，阻止血液倒流入心室。在等容舒张期，半月瓣关闭时心室内压仍然高于心房内压，房室瓣仍然关闭，心室内压迅速下降，心室容积基本保持不变，当心室内压继续下降到低于心房内压时房室瓣才开放。在快速充盈期，房室瓣开放后心室容积迅速扩大，心室内压更低于心房内压，积聚在心房和大静脉的血液乃迅速冲进心室。在减慢充盈期，随着心室血液的快速充盈，静脉内血液经心房回流入心室的速度逐渐减慢，房-室间压差减小，而心室容积进一步增大，接着心房开始收缩。
其中，前后负荷为前负荷与后负荷，前负荷是指心肌收缩之前所遇到的阻力或负荷，即在舒张末期，心室所承受的容量负荷或压力；后负荷是指心肌收缩之后所遇到的阻力或负荷，即心室射血时所要克服的压力。本申请中使用平均动脉压代表后负荷、使用左心室压代表前负荷。
人体正常左心对前负荷敏感，对后负荷不敏感；右心对前后负荷都相对敏感。前负荷敏感表示每单位前负荷压力增加，心输出量的增加大小；后负荷敏感表示每单位后负荷压力增加，心输出量的减小大小。
正常用户心脏：在临床上心脏运行状态处于正常状态的用户的心脏。
工况：指的是心室辅助装置或心脏在各种负荷状态下的正常运行状态。
心室辅助装置用于辅助心脏完成泵血功能，因此心室辅助装置的前后负荷敏感性应尽可能与正常用户心脏的前后负荷敏感性接近，以提高用户安全。但对于如何确定当前心室辅助装置与正常用户心脏的前后负荷敏感性偏差，目前还未有有效地解决方法。
基于此，本申请提出了心室辅助装置的工况偏离确定方法，通过比较心室辅助装置在不同转速下的前后负荷敏感性与正常用户心脏的前后负荷敏感性的接近程度，以确定心室辅助装置在不同运行工况下接近正常用户心脏的程度，从而可在临床上避免显著偏离正常用户心脏工况的运行工况，提高用户安全。
请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种心室辅助装置的工况偏离确定方法流程示意图，该方法包括如下步骤。
S110、计算第一负荷敏感矩阵，所述第一负荷敏感矩阵为在不同前后负荷下正常用户的心排量对前后负荷的敏感度矩阵。
其中，第一负荷敏感矩阵用于存储正常用户的左心输出量对前负荷和后负荷的变化。正常用户左心输出量随平均动脉压的变化梯度可用来指示正常用户左心对后负荷的敏感度；正常用户左心输出量随左心室压的变化梯度可用来指示正常用户左心对前负荷的敏感度。
可选的，如图2所示，所述计算第一负荷敏感矩阵，包括以下步骤：
S210、获取第一映射关系和第二映射关系，所述第一映射关系为所述正常用户在不同左心室压下的所述心排量与平均动脉压之间的映射关系，所述第二映射关系为所述正常用户在不同所述平均动脉压下所述心排量与所述左心室压之间的映射关系；
在本申请中，可预先获取正常用户在临床监测到的数据，如正常用户的左心室压LVP、平均动脉压MAP以及左心排量COL，进而根据监测到的数据，拟合在不同左心室压LVP下，左心排量COL与平均动脉压MAP之间的映射关系，即拟合在不同前负荷下，正常用户的心排量与后负荷的关系。同理，也可拟合在不同平均主动脉压MAP下，左心排量COL与左心室压的映射关系，即拟合在不同后负荷下，正常用户的心排量与前负荷的关系。
其中，所述第一映射关系为，所述/>为所述正常用户的心排量，所述MAP为所述平均动脉压，所述/>、所述b和所述c为常系数。平均动脉压MAP随正常用户生理状态的变化而变化。在不同的左心室压LVP下，常系数/>、b和c不同。
进一步地，所述、所述b和所述c与所述正常用户的左心室压成正比。在心肌前负荷和心肌收缩性不变的情况下，动脉压升压会造成心室收缩阻力增大，半月瓣开放延迟，心脏等容收缩期延长、射血期缩短，心脏血液输送量减少。因此在同一左心室压LVP下，当平均动脉压MAP越大时，心输出量减小越大。所述/>为负数。
示例的，第二映射关系为，所述d、e和f为常系数，左心室压随正常用户生理状态的变化而变化。在不同的平均主动脉压MAP下，常系数d、e和f不同。进一步地，所述d、e和f与所述正常用户的左心室压成正比。在一定范围内，前负荷增大，心肌收缩的初长度增大，心肌收缩力也随之增强，搏出量增多。因此在同一平均主动脉压MVP下，左心室压LVP越大、心输出量增加越大。所述/>为正数。
S220、根据所述第一映射关系生成第一后负荷敏感矩阵，所述后负荷敏感矩阵为所述正常用户的左心室在不同前负荷下对后负荷的敏感度矩阵。
在获取正常用户左心的心排量对后负荷的变化后，可计算正常用户左心在不同前负荷下对后负荷的敏感度，进而可将计算出的敏感度作为第一后负荷敏感矩阵的值，以生成在不同前负荷下对后负荷的敏感矩阵。
可选的，所述根据所述第一映射关系生成第一后负荷敏感矩阵，包括：对所述第一映射关系基于所述平均动脉压求导，得到动脉压变化梯度；根据所述动脉压变化梯度生成所述第一后负荷敏感矩阵，所述第一后负荷敏感矩阵为[2]。
其中，正常用户左心在不同前负荷下对后负荷的敏感度可通过心排量随平均动脉压MAP的变化梯度SL_afterload来表示。对于每个左心室压LVP，心排量随平均动脉压MAP的变化梯度SL_afterload可通过对第一映射关系求导计算得到。即SL_afterload=d/dMAP，从而可得到SL_afterload=2/>*MAP+b。将不同左心室压LVP下不同平均动脉压MAP对应的SL_afterload生成一列m行的矩阵，m为正整数，即第一后负荷敏感矩阵为[2/>]。第一后负荷敏感矩阵的值随平均动脉压MAP和左心室压LVP的变化而变化，即每一组平均动脉压MAP、左心室压LVP对应一个SL_afterload。
S230、根据所述第二映射关系生成第一前负荷敏感矩阵，所述前负荷敏感矩阵为所述正常用户的左心室在不同后负荷下对前负荷的敏感度矩阵。
在获取正常用户左心的心排量对前负荷的变化后，可计算正常用户左心在不同后负荷下对前负荷的敏感度，进而可将计算出的敏感度作为第一前负荷敏感矩阵的值，以生成在不同后负荷下对前负荷的敏感矩阵。
其中，正常用户左心在不同后负荷下对前负荷的敏感度可通过心排量随左心室压LVP的变化梯度SL_preload来表示。对于每个平均动脉压MAP，心排量随左心室压LVP的变化梯度SL_preload可通过对第二映射关系求导计算得到。即SL_preload=d/dLVP，从而可得到SL_preload=2d*LVP+e。将不同平均动脉压MAP下不同左心室压LVP对应的SL_preload生成一列m行的矩阵，即第一前负荷敏感矩阵为[2d*LVP+e]。第一前负荷敏感矩阵的值随平均动脉压MAP和左心室压LVP的变化而变化，即每一组平均动脉压MAP、左心室压LVP对应一个SL_preload。
S240、将所述第一后负荷敏感矩阵与所述第一前负荷敏感矩阵拼接，得到所述第一负荷敏感矩阵。
将第一后负荷敏感矩阵拼接于第一前负荷敏感矩阵，得到在不同前后负荷下，正常用户心排量对前后负荷的敏感度矩阵，即第一负荷敏感矩阵。第一负荷敏感矩阵可表示为[SL_Preload, SL_afterload]。
S120、计算n个第二负荷敏感矩阵，所述第二负荷敏感矩阵为在不同前后负荷下心室辅助装置的泵流量对前后负荷的敏感度矩阵，每个所述第二负荷敏感矩阵对应一个转速，所述n为正整数。
在本申请中，在心室辅助装置出厂前，可将心室辅助装置放置于体外模拟循环系统进行测试，记录在测试过程中，在不同转速下，随着心室辅助装置入口压力P1和/或心室辅助装置出口压力P2变化时，心室辅助装置泵送流量的变化。进而根据记录的数据计算心室辅助装置对前后负荷的敏感性。
其中，第二负荷敏感矩阵用于存储心室辅助装置输出的泵流量对前负荷和后负荷的变化。心室辅助装置输出的泵流量随心室辅助装置出口压力P2的变化梯度可用来指示心室辅助装置对后负荷的敏感度；心室辅助装置输出的泵流量随心室辅助装置入口压力P1的变化梯度可用来指示心室辅助装置对前负荷的敏感度。
可选的，所述计算n个第二负荷敏感矩阵，包括：获取n个第三映射关系和n个第四映射关系，所述第三映射关系为所述心室辅助装置以第k预设转速运行时在不同入口压力下的所述泵流量与出口压力之间的映射关系，所述第四映射关系为所述心室辅助装置以所述第k预设转速运行时在不同所述出口压力下所述泵流量与所述入口压力之间的映射关系，所述k为小于或等于所述n的正整数；根据所述n个第三映射关系分别生成n个第二后负荷敏感矩阵，所述第二后负荷敏感矩阵为所述心室辅助装置在不同前负荷下对后负荷的敏感度矩阵；根据所述n个第四映射关系分别生成n个第二前负荷敏感矩阵，所述第二前负荷敏感矩阵为所述心室辅助装置在不同后负荷下对前负荷的敏感度矩阵；分别将同一转速下的所述第二后负荷敏感矩阵与所述第二前负荷敏感矩阵拼接，得到所述n个第二负荷敏感矩阵。
在获取心室辅助装置的测试数据后，可针对不同的转速，分别拟合在不同转速下心室辅助装置输出的泵流量对前负荷以及后负荷的变化。具体为拟合在不同出口压力P2下，心室辅助装置输出的泵流量与入口压力P1之间的映射关系，以及在不同入口压力P1下，心室辅助装置输出的泵流量与出口压力P2之间的映射关系。
入口压力为心室辅助装置流体入口端处的压力，出口压力为心室辅助装置流体出口端处的压力。入口压力和出口压力可通过体外模拟循环系统中的压力传感器测量得到，心室辅助装置输出的泵流量可通过体外模拟循环系统中的流量计测量得到。
心室辅助装置输出的泵流量与出口压力P2之间的第三映射关系可表示为：，/>为心室辅助装置输出的泵流量，g、h和l为常系数，在不同的入口压力P1下，g、h和l不同。
心室辅助装置输出的泵流量与入口压力P1之间的第四映射关系可表示为：，所述p、q和s为常系数，在不同出口压力P2下，p、q和s取值不同。
示例的，第三映射关系中的常系数g、h和l与心室辅助装置的入口压力P1成正比，第四映射关系中的常系数p、q和s与心室辅助装置的出口压力P2成正比，且所述g为负数，p为正数。
进一步地，根据第三映射关系计算心室辅助装置在每个转速下，不同前负荷对后负荷的敏感性，以及根据第四映射关系计算心室辅助装置在每个转速下，不同后负荷对前负荷的敏感性。
其中，心室辅助装置在不同前负荷对后负荷的敏感性可通过心室辅助装置输出的泵流量随出口压力P2的变化梯度SM_afterload来表示。在第k预设转速下，对于每个入口压力P1，心室辅助装置输出的泵流量随出口压力P2的变化梯度SM_afterload可对第三映射关系求导计算得到，即SM_afterload=d/dP2，得到SM_afterload=2g*P2+h。将不同入口压力P1下不同出口压力P2对应的SM_afterload作为矩阵的值，从而生成一列m行的第二后负荷敏感矩阵，第二后负荷敏感矩阵为[2g*P2+h]，第二后负荷敏感矩阵的值随入口压力P1和出口压力P2的变化而变化，即每一组入口压力P1、出口压力P2对应一个SM_afterload。
同理，心室辅助装置在不同后负荷对前负荷的敏感性可通过心室辅助装置输出的泵流量随入口压力P1的变化梯度SM_ preload来表示。在第k预设转速下，对于每个出口压力P2，心室辅助装置输出的泵流量随入口压力P1的变化梯度SM_ preload可对第四映射关系求导计算得到，即SM_ preload=d/dP1，得到SM_ preload=2p*P1+q。将不同出口压力P2下不同入口压力P1对应的SM_ preload作为矩阵的值，从而生成一列m行的第二前负荷敏感矩阵，第二前负荷敏感矩阵为[2p*P1+q]，第二前负荷敏感矩阵的值随出口压力P2和入口压力P1的变化而变化，即每一组入口压力P1、出口压力P2对应一个SM_ preload。
需要说明的是，第一后负荷敏感矩阵中每行对应的平均动脉压MAP、左心室压LVP与第二后负荷敏感矩阵中每行对应的出口压力P2、入口压力P1相同。第一前负荷敏感矩阵中每行对应的左心室压LVP、平均动脉压MAP与第二前负荷敏感矩阵中每行对应的入口压力P1相同、出口压力P2相同。为确定当前心室辅助装置的运行工况与正常用户心脏工况的接近程度，在将心室辅助装置放置在体外模拟循环系统中测试时，分别记录在每一预设转速下，与平均动脉压MAP相同的出口压力P2、与左心室压LVP相同的入口压力P1下的泵流量。
输出第二后负荷敏感矩阵[SM_afterload]以及第二前负荷敏感矩阵[SM_Preload]后，将第二后负荷敏感矩阵[SM_afterload]拼接于第二前负荷敏感矩阵[SM_Preload]后，得到在不同前后负荷下，心室辅助装置输出的泵流量对前后负荷的敏感度矩阵[SM_Preload，SM_afterload]，即第二负荷敏感矩阵。进而依照上述方法分别得到n个预设转速的第二负荷敏感矩阵，该预设转速可以是心室辅助装置在临床运行过程中可设置的转速。
S130、根据所述第一负荷敏感矩阵和所述n个第二负荷敏感矩阵确定目标偏离负荷，所述目标偏离负荷为所述心室辅助装置的工况偏离所述正常用户心脏工况的前后负荷。
在本申请中，通过将第一负荷敏感矩阵分别和n个第二负荷敏感矩阵比较，以得到在预设转速下，该心室辅助装置的运行工况与正常用户心脏工况的偏离程度，进而根据该偏离程度辅助临床判断该心室辅助装置所使用的患者、应用场景以及该心室辅助装置的优化设计。
其中，所述目标偏离负荷包括目标偏离前负荷和目标偏离后负荷。
目标偏离前负荷为心室辅助装置对前负荷敏感度与正常用户心脏对前负荷敏感度之间的最大偏差；目标偏离后负荷为心室辅助装置对后负荷敏感度与正常用户心脏对后负荷敏感度之间的最大偏差。由于偏差太大会影响患者安全，因此将该目标偏离前负荷和目标偏离后负荷所对应的入口压力P1判断为临床不适宜前负荷、对应的出口压力P2判断为临床不适宜后负荷，以尽可能在临床上避免应用，以及后续优化心室辅助装置设计或者临床上通过血管药物优化患者后负荷、通过利药物优化患者前负荷等来避免出现该问题。
可选的，所述根据所述第一负荷敏感矩阵和所述n个第二负荷敏感矩阵确定目标偏离负荷，包括：计算n个敏感对比矩阵，所述敏感对比矩阵的第i行第j列为所述第二负荷敏感矩阵的第i行第j列与所述第一负荷敏感矩阵的第i行第j列的比值；将所述n个敏感对比矩阵第一列中的最大值确定为所述目标偏离前负荷；将所述n个敏感对比矩阵第二列中的最大值确定为所述目标偏离后负荷。
其中，将相同压力下的心室辅助装置的敏感度和正常用户心脏的敏感度进行比较，以确定其两者的偏离程度。具体为分别计算第二负荷敏感矩阵的第i行第j列与第一负荷敏感矩阵的第i行第j列的比值，得到敏感对比矩阵。按照上述方法分别计算每个预设转速下的敏感对比矩阵。然后将n个敏感对比矩阵中第一列中的最大值确定为目标偏离前负荷，将第二列中的最大值确定为目标偏离后负荷。进而可根据目标偏离前负荷和目标偏离后负荷确定该心室辅助装置在临床上的不适应前负荷和后负荷。
示例的，所述方法还包括：将所述目标偏离前负荷和/或所述目标偏离后负荷对应的所述第k预设转速确定为危险转速，所述危险转速为所述心室辅助装置不适用于临床的转速。
在本申请中，还可将目标偏离前负荷和目标偏离后负荷所对应的预设转速确定为危险转速，该危险转速不适宜在临床使用，应在临床上尽量避免使用。
可以看出，本申请提出了一种心室辅助装置的工况偏离确定方法，计算第一负荷敏感矩阵，该第一负荷敏感矩阵为在不同前后负荷下正常用户的心排量对前后负荷的敏感度矩阵；计算n个第二负荷敏感矩阵，该第二负荷敏感矩阵为在不同前后负荷下心室辅助装置的泵流量对前后负荷的敏感度矩阵，每个第二负荷敏感矩阵对应一个转速；根据第一负荷敏感矩阵和n个第二负荷敏感矩阵确定目标偏离负荷，该目标偏离负荷为心室辅助装置的工况偏离所述正常用户心脏工况的前后负荷。本申请通过比较心室辅助装置在不同转速下的前后负荷敏感性与正常用户心脏的前后负荷敏感性的接近程度，以确定心室辅助装置在不同运行工况下接近正常用户心脏的程度，从而可在临床上避免显著偏离正常用户心脏工况的运行工况，提高用户安全。
上述主要从方法侧执行过程的角度对本申请实施例的方案进行了介绍。可以理解的是，网络设备为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所提供的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，本申请能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
请参阅图3，图3是本申请实施例提供的一种心室辅助装置的工况偏离确定装置300的功能单元组成框图，所述装置300包括：计算单元310和确定单元320，其中，
所述计算单元310，用于计算第一负荷敏感矩阵，所述第一负荷敏感矩阵为在不同前后负荷下正常用户的心排量对前后负荷的敏感度矩阵；
所述计算单元310，还用于计算n个第二负荷敏感矩阵，所述第二负荷敏感矩阵为在不同前后负荷下心室辅助装置的泵流量对前后负荷的敏感度矩阵，每个所述第二负荷敏感矩阵对应一个转速，所述n为正整数；
所述确定单元320，用于根据所述第一负荷敏感矩阵和所述n个第二负荷敏感矩阵确定目标偏离负荷，所述目标偏离负荷为所述心室辅助装置的工况偏离所述正常用户心脏工况的前后负荷。
可选的，在计算第一负荷敏感矩阵方面，所述计算单元310具体用于：获取第一映射关系和第二映射关系，所述第一映射关系为所述正常用户在不同左心室压下的所述心排量与平均动脉压之间的映射关系，所述第二映射关系为所述正常用户在不同所述平均动脉压下所述心排量与所述左心室压之间的映射关系；根据所述第一映射关系生成第一后负荷敏感矩阵，所述后负荷敏感矩阵为所述正常用户的左心室在不同前负荷下对后负荷的敏感度矩阵；根据所述第二映射关系生成第一前负荷敏感矩阵，所述前负荷敏感矩阵为所述正常用户的左心室在不同后负荷下对前负荷的敏感度矩阵；将所述第一后负荷敏感矩阵与所述第一前负荷敏感矩阵拼接，得到所述第一负荷敏感矩阵。
可选的，在计算n个第二负荷敏感矩阵方面，所述计算单元310具体用于：获取n个第三映射关系和n个第四映射关系，所述第三映射关系为所述心室辅助装置以第k预设转速运行时在不同入口压力下的所述泵流量与出口压力之间的映射关系，所述第四映射关系为所述心室辅助装置以所述第k预设转速运行时在不同所述出口压力下所述泵流量与所述入口压力之间的映射关系，所述k为小于或等于所述n的正整数；根据所述n个第三映射关系分别生成n个第二后负荷敏感矩阵，所述第二后负荷敏感矩阵为所述心室辅助装置在不同前负荷下对后负荷的敏感度矩阵；根据所述n个第四映射关系分别生成n个第二前负荷敏感矩阵，所述第二前负荷敏感矩阵为所述心室辅助装置在不同后负荷下对前负荷的敏感度矩阵；分别将同一转速下的所述第二后负荷敏感矩阵与所述第二前负荷敏感矩阵拼接，得到所述n个第二负荷敏感矩阵。
可选的，目标偏离负荷包括目标偏离前负荷和目标偏离后负荷。
可选的，在根据所述第一负荷敏感矩阵和所述n个第二负荷敏感矩阵确定目标偏离负荷方面，所述确定单元320具体用于：计算n个敏感对比矩阵，所述敏感对比矩阵的第i行第j列为所述第二负荷敏感矩阵的第i行第j列与所述第一负荷敏感矩阵的第i行第j列的比值；将所述n个敏感对比矩阵第一列中的最大值确定为所述目标偏离前负荷；将所述n个敏感对比矩阵第二列中的最大值确定为所述目标偏离后负荷。
可选的，所述确定单元320，还用于将所述目标偏离前负荷和/或所述目标偏离后负荷对应的所述第k预设转速确定为危险转速，所述危险转速为所述心室辅助装置不适用于临床的转速。
可选的，所述第一映射关系为，所述/>为所述正常用户的心排量，所述MAP为所述平均动脉压，所述/>、所述b和所述c为常系数。
可选的，在根据所述第一映射关系生成第一后负荷敏感矩阵方面，所述计算单元310具体用于：对所述第一映射关系基于所述平均动脉压求导，得到动脉压变化梯度；根据所述动脉压变化梯度生成所述第一后负荷敏感矩阵，所述第一后负荷敏感矩阵为[2]。
可选的，所述、所述b和所述c与所述正常用户的左心室压成正比。
应理解，这里的装置300以功能单元的形式体现。这里的术语“单元”可以指应用特有集成电路（application specific integrated circuit，ASIC）、电子电路、用于执行一个或多个软件或固件程序的处理器（例如共享处理器、专有处理器或组处理器等）和存储器、合并逻辑电路和/或其它支持所描述的功能的合适组件。在一个可选例子中，本领域技术人员可以理解，装置300可以具体为上述实施例中的医疗设备，装置300可以用于执行上述方法实施例中与医疗设备对应的各个流程和/或步骤，为避免重复，在此不再赘述。
上述各个方案的装置300具有实现上述方法中医疗设备执行的相应步骤的功能；所述功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块；例如计算单元310、确定单元320可以由处理器代替，分别执行各个方法实施例中的收发操作以及相关的处理操作。
在本申请的实施例，装置300也可以是芯片或者芯片系统，例如：片上系统（systemon chip，SoC）。对应的，计算单元可以是该芯片的计算电路，在此不做限定。
请参阅图4，图4是本申请实施例提供的一种医疗设备的结构示意图，该医疗设备包括：一个或多个处理器、一个或多个存储器、一个或多个通信接口，以及一个或多个程序；所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置由所述一个或多个处理器执行。
上述程序包括用于执行以下步骤的指令：计算第一负荷敏感矩阵，所述第一负荷敏感矩阵为在不同前后负荷下正常用户的心排量对前后负荷的敏感度矩阵；计算n个第二负荷敏感矩阵，所述第二负荷敏感矩阵为在不同前后负荷下心室辅助装置的泵流量对前后负荷的敏感度矩阵，每个所述第二负荷敏感矩阵对应一个转速，所述n为正整数；根据所述第一负荷敏感矩阵和所述n个第二负荷敏感矩阵确定目标偏离负荷，所述目标偏离负荷为所述心室辅助装置的工况偏离所述正常用户心脏工况的前后负荷。
其中，上述方法实施例涉及的各场景的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。
应理解，上述存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据。存储器的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。
在本申请实施例中，上述装置的处理器可以是中央处理单元（CentralProcessing Unit，CPU），该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
应理解，本申请实施例中涉及的“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A,B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a,b,或c中的至少一项（个），可以表示：a,b,c,a-b,a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。
以及，除非有相反的说明，本申请实施例提及“第一”、“第二”等序数词是用于对多个对象进行区分，不用于限定多个对象的顺序、时序、优先级或者重要程度。例如，第一信息和第二信息，只是为了区分不同的信息，而并不是表示这两种信息的内容、优先级、发送顺序或者重要程度等的不同。
在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件单元组合执行完成。软件单元可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器执行存储器中的指令，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。
本申请实施例还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质存储用于电子数据交换的计算机程序，该计算机程序使得计算机执行如上述方法实施例中记载的任一方法的部分或全部步骤。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，上述计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，上述计算机程序可操作来使计算机执行如上述方法实施例中记载的任一方法的部分或全部步骤。该计算机程序产品可以为一个软件安装包。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅是示意性的，例如上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本申请实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者TRP等）执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccess Memory）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、ROM、RAM、磁盘或光盘等。
以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种心室辅助装置的工况偏离确定方法，其特征在于，所述方法包括：
计算第一负荷敏感矩阵，所述第一负荷敏感矩阵为根据计算出的正常用户的心排量与前后负荷之间的第一敏感度生成的矩阵，所述第一敏感度为所述心排量随平均动脉压和/或左心室压变化的变化梯度；
计算n个第二负荷敏感矩阵，所述第二负荷敏感矩阵为根据计算出的心室辅助装置的泵流量与所述前后负荷之间的第二敏感度生成的矩阵，所述第二敏感度为所述泵流量随所述心室辅助装置的出口压力和/或入口压力变化的变化梯度，每个所述第二负荷敏感矩阵对应一个转速，所述n为正整数；
根据所述第一负荷敏感矩阵和所述n个第二负荷敏感矩阵确定目标偏离负荷，所述目标偏离负荷为所述心室辅助装置的工况偏离所述正常用户心脏工况的前后负荷；
其中，所述计算第一负荷敏感矩阵包括：获取第一映射关系和第二映射关系，所述第一映射关系为所述正常用户在不同所述左心室压下的所述心排量与所述平均动脉压之间的映射关系，所述第二映射关系为所述正常用户在不同所述平均动脉压下所述心排量与所述左心室压之间的映射关系；根据所述第一映射关系生成第一后负荷敏感矩阵，所述后负荷敏感矩阵为所述正常用户的左心室在不同前负荷下对后负荷的敏感度矩阵；根据所述第二映射关系生成第一前负荷敏感矩阵，所述前负荷敏感矩阵为所述正常用户的左心室在不同后负荷下对前负荷的敏感度矩阵；将所述第一后负荷敏感矩阵与所述第一前负荷敏感矩阵拼接，得到所述第一负荷敏感矩阵。
2.根据权利要求1所述的心室辅助装置的工况偏离确定方法，其特征在于，所述计算n个第二负荷敏感矩阵，包括：
获取n个第三映射关系和n个第四映射关系，所述第三映射关系为所述心室辅助装置以第k预设转速运行时在不同所述入口压力下的所述泵流量与所述出口压力之间的映射关系，所述第四映射关系为所述心室辅助装置以所述第k预设转速运行时在不同所述出口压力下所述泵流量与所述入口压力之间的映射关系，所述k为小于或等于所述n的正整数；
根据所述n个第三映射关系分别生成n个第二后负荷敏感矩阵，所述第二后负荷敏感矩阵为所述心室辅助装置在不同前负荷下对后负荷的敏感度矩阵；
根据所述n个第四映射关系分别生成n个第二前负荷敏感矩阵，所述第二前负荷敏感矩阵为所述心室辅助装置在不同后负荷下对前负荷的敏感度矩阵；
分别将同一转速下的所述第二后负荷敏感矩阵与所述第二前负荷敏感矩阵拼接，得到所述n个第二负荷敏感矩阵。
3.根据权利要求2所述的心室辅助装置的工况偏离确定方法，其特征在于，所述目标偏离负荷包括目标偏离前负荷和目标偏离后负荷；
所述根据所述第一负荷敏感矩阵和所述n个第二负荷敏感矩阵确定目标偏离负荷，包括：
计算n个敏感对比矩阵，所述敏感对比矩阵的第i行第j列为所述第二负荷敏感矩阵的第i行第j列与所述第一负荷敏感矩阵的第i行第j列的比值；
将所述n个敏感对比矩阵第一列中的最大值确定为所述目标偏离前负荷；
将所述n个敏感对比矩阵第二列中的最大值确定为所述目标偏离后负荷。
4.根据权利要求3所述的心室辅助装置的工况偏离确定方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述目标偏离前负荷和/或所述目标偏离后负荷对应的所述第k预设转速确定为危险转速，所述危险转速为所述心室辅助装置不适用于临床的转速。
5.根据权利要求1所述的心室辅助装置的工况偏离确定方法，其特征在于，所述第一映射关系为，所述/>为所述正常用户的心排量，所述MAP为所述平均动脉压，所述/>、所述b和所述c为常系数。
6.根据权利要求5所述的心室辅助装置的工况偏离确定方法，其特征在于，所述根据所述第一映射关系生成第一后负荷敏感矩阵，包括：
对所述第一映射关系基于所述平均动脉压求导，得到动脉压变化梯度；
根据所述动脉压变化梯度生成所述第一后负荷敏感矩阵，所述第一后负荷敏感矩阵为[2]。
7.根据权利要求5或6所述的心室辅助装置的工况偏离确定方法，其特征在于，所述、所述b和所述c与所述正常用户的左心室压成正比。
8.一种心室辅助装置的工况偏离确定装置，其特征在于，所述装置包括：
计算单元，用于计算第一负荷敏感矩阵，所述第一负荷敏感矩阵为根据计算出的正常用户的心排量与前后负荷之间的第一敏感度生成的矩阵，所述第一敏感度为所述心排量随平均动脉压和/或左心室压变化的变化梯度；
所述计算单元，还用于计算n个第二负荷敏感矩阵，所述第二负荷敏感矩阵为根据计算出的心室辅助装置的泵流量与所述前后负荷之间的第二敏感度生成的矩阵，所述第二敏感度为所述泵流量随所述心室辅助装置的出口压力和/或入口压力变化的变化梯度，每个所述第二负荷敏感矩阵对应一个转速，所述n为正整数；
确定单元，用于根据所述第一负荷敏感矩阵和所述n个第二负荷敏感矩阵确定目标偏离负荷，所述目标偏离负荷为所述心室辅助装置的工况偏离所述正常用户心脏工况的前后负荷；
其中，在计算第一负荷敏感矩阵方面，所述计算单元具体用于：获取第一映射关系和第二映射关系，所述第一映射关系为所述正常用户在不同所述左心室压下的所述心排量与所述平均动脉压之间的映射关系，所述第二映射关系为所述正常用户在不同所述平均动脉压下所述心排量与所述左心室压之间的映射关系；根据所述第一映射关系生成第一后负荷敏感矩阵，所述后负荷敏感矩阵为所述正常用户的左心室在不同前负荷下对后负荷的敏感度矩阵；根据所述第二映射关系生成第一前负荷敏感矩阵，所述前负荷敏感矩阵为所述正常用户的左心室在不同后负荷下对前负荷的敏感度矩阵；将所述第一后负荷敏感矩阵与所述第一前负荷敏感矩阵拼接，得到所述第一负荷敏感矩阵。
9.一种医疗设备，其特征在于，包括处理器、存储器和通信接口，所述存储器存储有一个或多个程序，并且所述一个或多个程序由所述处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1-7任一项所述的方法中的步骤的指令。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行如权利要求1-7任一项所述的方法的步骤。
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