SU1581322A1 - Method of measuring artificial cardiac ventricle productivity - Google Patents

Method of measuring artificial cardiac ventricle productivity Download PDF

Info

Publication number
SU1581322A1
SU1581322A1 SU884372601A SU4372601A SU1581322A1 SU 1581322 A1 SU1581322 A1 SU 1581322A1 SU 884372601 A SU884372601 A SU 884372601A SU 4372601 A SU4372601 A SU 4372601A SU 1581322 A1 SU1581322 A1 SU 1581322A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
ventricle
pressure
working cycle
piston
volume
Prior art date
Application number
SU884372601A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Иванович Монахов
Зоя Владимировна Любарская
Анна Израилевна Монахова
Николай Владимирович Зиновьев
Original Assignee
Особое Конструкторское Бюро Биологической И Медицинской Кибернетики
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Особое Конструкторское Бюро Биологической И Медицинской Кибернетики filed Critical Особое Конструкторское Бюро Биологической И Медицинской Кибернетики
Priority to SU884372601A priority Critical patent/SU1581322A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1581322A1 publication Critical patent/SU1581322A1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к области медицинской техники, а именно конструировани  систем вспомогательного кровообращени  и искусственного сердца. Цель изобретени  - повышение точности измерени  путем исключени  погрешности, определ емой утечкой искусственных клапанов. Производительность искусственного желудочка сердца определ ют измерением в каждом рабочем цикле изменени  объема жидкостной камеры желудочка, длительности фаз рабочего цикла и разности средних значений величин давлени  в систему и диастолу, а величину производительности за один рабочий цикл наход т по формуле.The invention relates to the field of medical technology, namely the design of ancillary circulatory system and an artificial heart. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy by eliminating the error determined by the leakage of artificial valves. The productivity of the artificial ventricle of the heart is determined by measuring at each working cycle the change in the volume of the fluid chamber of the ventricle, the duration of the phases of the working cycle and the difference between the mean values of pressure in the system and diastole, and the value of productivity per working cycle is calculated by the formula.

Description

Изобретение относитс  к медицинской технике, а именно конструированию систем вспомогательного кровообращени  и искусственного сердца, лThe invention relates to medical technology, namely the design of circulatory and artificial heart systems, l

Цель - повышение точности измерени  производительности искусственного желудочка сердца.The goal is to improve the accuracy of measuring the performance of an artificial ventricle of the heart.

Способ осуществл ют с помощью устройства дл  его реализации.The method is carried out using a device for its implementation.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема устройства, реализующего предложенный способ; на фиг. 2 - диаграммы, по сн ющие способ измерени ; на фиг. 3 - алгоритм вычислени  величины ударного объема.FIG. 1 shows a functional diagram of the device that implements the proposed method; in fig. 2 shows diagrams explaining the measurement method; in fig. 3 shows an algorithm for calculating the magnitude of the impact volume.

Устройство (фиг. 1) содержит генератор 1 импульсов давлени , включающий в себ  блок 2 управлени  двигателем , линейный электродвигатель 3 и поршневой механопневмопреобразова- тель 4, шток которого жестко св занThe device (Fig. 1) contains a pressure pulse generator 1, comprising a motor control unit 2, a linear electric motor 3 and a piston mechanical pneumatic converter 4, the rod of which is rigidly connected

с  корем электродвигател  3. Со штоком поршн  механопневмопреобразова- тел  4 св заны датчик 5 конечного диастолического положени  поршн , датчик 6 конечного систолического положени  поршн  и датчик 7 перемещени  поршн . Пневмокамера механо- пневмопреобразовател  4 посредством пневмомагистрали 8 через проточный датчик давлени  9 соединена с пнев- мокамёрой искусственного желудочка 10 сердца, снабженного входным 11 и выходным 12 клапанами, установленными в патрубках, соединенных с жидкостной камерой желудочка. Выходы датчиков 5, 6, 7, и 9 соединены с соответствующими входами вычислительного устройства 13. В состав вычислительного устройства 13 вход т аналого- цифровой преобразователь 14, триггер 15, генератор импульсов 16 прерываслWith the motor core 3. With the piston rod of the mechanopneumatic transducer 4, the sensor 5 of the final diastolic position of the piston, the sensor 6 of the final systolic position of the piston and the sensor 7 of the piston movement are connected. The pneumatic chamber of the mechano-pneumatic converter 4 through the pneumatic line 8 through the flow pressure sensor 9 is connected to the pneumatic chamber of the artificial ventricle 10 of the heart, equipped with inlet 11 and outlet 12 valves installed in the nozzles connected to the fluid chamber of the ventricle. The outputs of the sensors 5, 6, 7, and 9 are connected to the corresponding inputs of the computing device 13. The composition of the computing device 13 includes an analog-to-digital converter 14, a trigger 15, a pulse generator 16 interrupters

0000

со to юfrom to to y

ни , генератор тактовых импульсов 17 и ЭВМ 18,nor, the clock generator 17 and the computer 18,

Информационный вход преобразовател  14 соединен с выходом датчика 9, управл ющий вход преобразовател  14 соединен с выходом 1 ЭВМ 18, выход преобразовател  14 соединен с входомThe information input of the converter 14 is connected to the output of the sensor 9, the control input of the converter 14 is connected to the output 1 of the computer 18, the output of the converter 14 is connected to the input

1ЭВМ 18. Вход 1 триггера 15 соединен с выходом датчика 5, вход 2 триг- гера 15 соединен с выходом датчика 6 выход триггера 15 соединен с входом1 computer 18. Input 1 trigger 15 is connected to the output of the sensor 5, input 2 trigger 15 is connected to the output of the sensor 6, the output of the trigger 15 is connected to the input

2ЭВМ 18. Выход датчика 7 соединен с входом 3 ЭВМ 18. Выход генератора 16 соединен с входом 4 ЭВМ 18, Выход генератора 17 соединен с входом 5 ЭВМ. 18. Вывод результатов вычислени  осуществл етс  через выход 2 ЭВМ 18.2 computers 18. The output of sensor 7 is connected to input 3 of computer 18. The output of generator 16 is connected to input 4 of computer 18, the output of generator 17 is connected to input 5 of computer. 18. The output of the calculation results is via output 2 of the computer 18.

В процессе работы устройства генератор 1 импульсов давлени  и желудочек 10 взаимодействуют следующим образом .During operation of the device, the pressure pulse generator 1 and the ventricle 10 interact as follows.

В исходном состо нии жидкостна  камера желудочка 10 заполнена, например , кровью , давление в ней урав повешено давлением крови в сосудистой системе перфузируемого объекта, клапаны 11 и 12 закрыты. В процессе работы генератора 1 под воздействием  кор  электродвигател  3 поршень механопневмопреобразовател  4 совершает возвратно-поступательное движение , в результате чего происходит преобразование движени   кор  в импульсы давлени  воздуха.In the initial state, the fluid chamber of the ventricle 10 is filled, for example, with blood, the pressure in it is equalized with the pressure of blood in the vascular system of the perfused object, valves 11 and 12 are closed. In the course of operation of the generator 1, under the influence of the core of the electric motor 3, the piston of the mechano-pneumatic converter 4 reciprocates, as a result of which the motion of the core is converted into air pressure pulses.

Пневмотракт привода, включающий в себ  подпоршневое пространство цилиндра механопневмопреобразовател  4 пневмомагистраль 8 и пневмокамеру желудочка 10, образует замкнутый объThe actuator pneumatic section, which includes the sub piston space of the cylinder of the mechanopneumatic converter 4 pneumatic line 8 and the pneumatic chamber of the ventricle 10, forms a closed volume

ем, заполненный газом. При движении поршн  в сторону желудочка, вследствие уменьшени  величины замкнутого объема, давление газа возрастает и передаетс  через в лую мембрану, раздел ющую пневмо- и жидкостную камеры желудочка, крови, наход щейс  в жидкостной камере.eat filled with gas. When the piston moves toward the ventricle, due to a decrease in the magnitude of the closed volume, the gas pressure increases and is transmitted through the left membrane separating the pneumatic and fluid chambers of the ventricle of blood in the fluid chamber.

Когда давление внутри желудочка превысит давление крови в выходной магистрали, выходной клапан 12 желудочка открываетс  и дальнейшее перемещение поршн  сопровождаетс  изгнанием крови из желудочка в артериальные сосуды перфузируемого объекта При обратном движении поршн  сначала закрываетс  выходной клапан 12, затем понижаетс  давление в желудочке до величины меньшей, чем давлениеWhen the pressure inside the ventricle exceeds the blood pressure in the output line, the ventricular outlet valve 12 opens and further movement of the piston is accompanied by the expulsion of blood from the ventricle into the arterial vessels of the perfused object. When the piston moves backward, the outlet valve 12 then decreases to less than pressure

5five

00

Q Q

5 five

00

5five

00

5five

00

5five

крови в венозных сосудах. После этого открываетс  входной клапан 11 и дальнейшее перемещение поршн  сопровождаетс  забором крови из входной магистрали в жидкостную камеру желудочка 10.blood in the venous vessels. Thereafter, the inlet valve 11 is opened and the further movement of the piston is accompanied by blood sampling from the inlet line into the fluid chamber of the ventricle 10.

В результате наполнени  жидкостной камеры через входной клапан 11 и опорожнени  через выходной клапан 12 некоторый объем крови перекачиваетс  желудочком из венозной магистрали перфузируемого объекта в артериальную .As a result of filling the fluid chamber through the inlet valve 11 and emptying through the outlet valve 12, a certain volume of blood is pumped by the ventricle from the venous line of the perfused object into the arterial one.

Датчики 5, 6 и 7 св заны со штоком поршн  механопневмопреобразовател  4. Датчик 5 вырабатывает импульсный сиг нал в момент достижени  поршнем конечного диастолического положени  (диаграмма а на фиг. 2), Датчик 6 вырабатывает импульсный сигнал в момент достижени  поршнем конечного систолического положени  (диаграмма б на фиг. 2). Датчик 7 перемещени  поршн  вырабатывает последовательность импульсов в количестве N, пропорциональном величине Н перемещени  поршн . Датчик 9 давлени  вырабатывает аналоговый сигнал, пропорциональный текущему значению величины давлени  в пневмомагистрали 8 (диаграмма в на фиг. 2).Sensors 5, 6, and 7 are connected to the piston rod of a mechano-pneumatic converter 4. Sensor 5 generates a pulse signal when the piston reaches its final diastolic position (chart a in Fig. 2). Sensor 6 produces a pulse signal when the piston reaches its final systolic position (chart b in Fig. 2). The piston displacement sensor 7 generates a sequence of pulses in the amount of N proportional to the piston displacement value H. The pressure sensor 9 generates an analog signal proportional to the current value of the pressure value in the pneumatic line 8 (diagram in Fig. 2).

Вычислительное устройство 13 работает следующим образом.Computing device 13 operates as follows.

Аналого-цифровой преобразователь 14 преобразует аналоговый сигнал с датчика 9 давлени  в цифровой код дл  обеспечени  информационной совместимости с ЭВМ. Триггер 15 вырабатывает двухуровневый сигнал, позвол ющий определить фазу работы желудочка. Уровень логического О соответствует систоле, а уровень логической 1 диастоле. Генератор 16 импульсов прерывани  управл ет работой ЭВМ. Генератор 17 тактовых Импульсов обеспечивает работу ЭВМ, ЭВМ 18 производит вычисление величины ударного объема по сигналам с датчиков 5, 6, 7 и 9 в соответствии с алгоритмом, приведенным на фиг. 3, где прин ты следующие обозначени : ic - счетчик отсчетов сигнала давлени  на систоле; i - счетчик отсчетов сигнала давлени  на диастоле; i CQ - счетчик циклов измерени ; prk - признак достижени  сигналом давлени  уровн ; рг - признак разрешени  вычислени ; N - счетчик импульсов с датчика перемещений; ТОAnalog-to-digital converter 14 converts the analog signal from pressure sensor 9 into a digital code to provide information compatibility with a computer. The trigger 15 generates a two-level signal that allows the phase of the ventricle to be determined. The level of logical O corresponds to systole, and the level of logical 1 diastole. The interrupt pulse generator 16 controls the operation of the computer. The clock pulse generator 17 ensures the operation of the computer, the computer 18 calculates the magnitude of the stroke volume from the signals from sensors 5, 6, 7 and 9 in accordance with the algorithm shown in FIG. 3, where the following symbols are accepted: ic is the counter of pressure signal counts at systole; i is the counter of the pressure signal on diastole; i CQ is the measurement cycle counter; prk is a sign that a pressure signal has reached a level; Pr is the sign of resolution of the calculation; N - pulse counter from the displacement sensor; THAT

тестируемый вход: на систоле, на диастоле; кГц - частотаtested input: on systole, on diastole; kHz - frequency

тактового генератора. 1 clock generator. one

Алгоритм на фиг. 3 определ ет работу ЭВМ 18 по вычислению величины ударного объема в соответствии с предложенным способом.The algorithm in FIG. 3 defines the operation of the computer 18 for calculating the magnitude of the impact volume in accordance with the proposed method.

Также как и в известном способе измерение по предлагаемому способу основано на измерении изменени  объема жидкостной камеры желудочка по перемещению поршн  привода между моментами достижени  контрольных значений давлени  в камерах желудочка в систолу и в диастолу. Дл  этого устанавливают контрольный уровень давлени  Рц , который выбирает с учетом следующего услови : величина контрольного уровн  давлени  должна быть больше давлени  закрыти  входного клапана, но меньше давлени  открыти  выходного клапана, т.е. уровень контрольного значени  давлени  должен лежать в диапазоне величин давлений, при которых оба клапана желудочка закрыты. Такое состо ние клапанов соответствует периодам предварительного сжати  в систолу и предварительного расширени  в диастолу. Далее, при непрерывном контроле давлени  газа в пневмотракте определ ют момент достижени  текущим значением давлени  РС в систолу уровн  контрольного значени  (Ра Рк) и измер ют величину перемещени  поршн  Н с с это го момента до момента реверса поршн  При обратном движении поршн  в диастолу измер ют величину перемещени  поршн  с момента реверса до момента достижени  контрольного значени  давлени As in the known method, the measurement according to the proposed method is based on measuring the change in the volume of the fluid chamber of the ventricle in terms of the displacement of the actuator piston between the instants of reaching the control values of pressure in the ventricular chambers in systole and diastole. To do this, set the reference pressure level Рц, which chooses taking into account the following condition: the value of the control pressure level must be greater than the closing pressure of the inlet valve, but less than the opening pressure of the output valve, i.e. the level of the control pressure value must lie within the range of pressure values at which both ventricular valves are closed. This valve condition corresponds to periods of pre-compression in systole and pre-expansion in diastole. Further, with continuous control of the gas pressure in the pneumatic section, the instant when the current pressure RS in the systole reaches the reference value (Pa Pk) is determined and the displacement of the piston H is measured from this moment to the reverse of the piston. During the reverse movement of the piston in diastole, displacement of the piston from the moment of reversal to the moment of reaching the control value of pressure

00

5five

диастолического положени  поршн  (диаграмма а на фиг. 2). Текущее значение давлени  в пневмотракте привода непрерывно измер ют и сравнивают с контрольным уровнем давлени  (диаграмма в на фиг. 2). С момента, соответствующего равенству текущего значени  давлени  tKc в систрлу контрольному уровню давлени  измер ют величину перемещени  поршн  (диаграмма г на фиг, 2) до сигнала реверса (.диаграмма б на фиг, 2) и величину перемещени  поршн  Н л за врем  от сигнала реверса tH& до момента tK« сравнени  текущего значени  давлени  в диастолу с контрольным уровнем давлени .the diastolic position of the piston (diagram a in fig. 2). The current value of the pressure in the actuator pneumatic path is continuously measured and compared with the reference pressure level (chart in figure 2). From the moment corresponding to the equality of the current value of pressure tKc, the displacement of the piston (diagram d in FIG. 2) to the reversal signal (FIG. B in FIG. 2) and the displacement of the piston Nl during the time from the reversal signal are measured at the control pressure level. tH & until tK "comparing the current pressure value in diastole with the control pressure level.

Величину перемещени  Н поршн  опре- 0 дел ют, например, путем умножени  числа N на выходе датчика перемещени  на коэффициент Кн , равный перемещению поршн , эквивалентному одному импульсу.The magnitude of the displacement H of the piston is determined, for example, by multiplying the number N at the output of the displacement sensor by a coefficient K, equal to the displacement of the piston equivalent to one pulse.

Н KH-N . Таким образом, изменение объема жидкостной камеры желудочка в рабочем цикле определ ют в соответствии с формулойH KH-N. Thus, the change in the volume of the fluid chamber of the ventricle in the working cycle is determined in accordance with the formula

ЮYU

ЛУ KM(NCNJ ) LU KM (NCNJ)

где Nc Nn 0where Nc Nn 0

число, соответствующее измер емому перемещению в систолу;the number corresponding to the measured movement in systole;

число, соответствующее изме- р емому перемещению в диа/ столу. Дл  измерени  величины утечек через клапаны измер ют длительности фаз рабочего циклаthe number corresponding to the measured movement in the dia / table. To measure the amount of leakage through the valves, measure the duration of the phases of the operating cycle.

(Рс Рк). Таким образом, величину изменени  объема, вытесненного поршнем , вычисл ют по формуле:(Rs Rk). Thus, the magnitude of the change in volume displaced by the piston is calculated by the formula:

„vn „Vn

v УА (н с - н5v UA (n s - n5

гдеWhere

Sn площадь поперечного сечени  поршн .Sn is the cross-sectional area of the piston.

Предлагаемый способ учитывает обратный переток клапанов, что обеспечивает повышение точности измерени  производительности. При этом Изменени  объема жидкостной камеры определ ют по изменению положени  поршн , т.е. 4VX 4Vn .The proposed method takes into account the return flow of the valves, which provides an increase in the accuracy of measuring the performance. In this case, the changes in the volume of the liquid chamber are determined by the change in the position of the piston, i.e. 4VX 4Vn.

В соответствии с предлагаемым способом за начало цикла измерени  принимают сигнал t Hc с датчика конечногоIn accordance with the proposed method, the signal t Hc from the end sensor is taken as the beginning of the measurement cycle.

НH

- t- t

((

НСNA

т Т9t T9

НС.NA.

- t- t

99

и среднее за врем  Т с и Т,, значени  давлени  Рс и Р) .and the average for the time T s and T ,, the pressure values of Pc and P).

Суммарную величину утечек клапанов Vyr вычисл ют по формулеThe total amount of leakage of the valves Vyr is calculated by the formula

ff

РсРЗ (к«тз+ квТс)55РСРЗ (к «тз + квТс) 55

Производительность желудочка за один рабочий цикл вычисл ют по формулеThe productivity of the ventricle per working cycle is calculated by the formula

VVA ЙУЖVVA YUZH

-fF-fF

(K«V(K "V

wПредложенный способ измерени  производительности искусственного желудочка сердца обеспечивает повышение точности измерени  за счет исключени  погрешности, вызываемой утечкой клапанов.w The proposed method for measuring the performance of the artificial ventricle of the heart improves the measurement accuracy by eliminating the error caused by valve leakage.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ измерени  производительности искусственного желудочка сердца , включающий определение изменени  объему жидкостной камеры желудочка в -каждом рабочем цикле, о f л и - чающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , дополнительно измер ют длительность фаз рабочего цикла и разности средних значений величин давлений в систолу и диастолу желудочка, а величину производительности Ууд за один рабочий цикл определ ют по формулеA method for measuring the performance of an artificial ventricle of the heart, including determining the change in the volume of the fluid chamber of the ventricle in each working cycle, about f l and the fact that, in order to improve the measurement accuracy, the duration of the phases of the working cycle and the difference in average values of pressure values are additionally measured systole and diastole of the ventricle, and the value of the performance of Uud in one working cycle is determined by the formula ll 7J-7J- г g dV, dV, сиег РАИЯСТ (КЛТ Sieg RAYAST (KLT ЧH квтс),kW) 5five 00 где UV%where is UV% дн стday st ТсTc Т1 К,T1 K, -изменение объема жидкостной камеры желудочка в рабочем цикле, РСИСТ ЯГ среднее систолическое давление в камерах желудочка;-the change in the volume of the fluid chamber of the ventricle in the working cycle, RSIST YAG average systolic pressure in the chambers of the ventricle; среднее диастолическое давление в камерах желудочка;average diastolic pressure in the ventricular chambers; -длительность систолы;- duration of systole; длительность диастолы;the duration of diastole; коэффициент пропорциональности ,, определ емый конструктивными параметрами выходного клапана;coefficient of proportionality, determined by the design parameters of the output valve; -коэффициент пропорцио- -нальности, определ емый- coefficient of proportionality, defined by конструктивными параметрами входного клапана.design parameters of the inlet valve. Л дL d 77 10ten 1212 гg
SU884372601A 1988-02-02 1988-02-02 Method of measuring artificial cardiac ventricle productivity SU1581322A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884372601A SU1581322A1 (en) 1988-02-02 1988-02-02 Method of measuring artificial cardiac ventricle productivity

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884372601A SU1581322A1 (en) 1988-02-02 1988-02-02 Method of measuring artificial cardiac ventricle productivity

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1581322A1 true SU1581322A1 (en) 1990-07-30

Family

ID=21353302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU884372601A SU1581322A1 (en) 1988-02-02 1988-02-02 Method of measuring artificial cardiac ventricle productivity

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1581322A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 781579, кл« G 01 F 1/00, 1980. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4782817A (en) Ventricular support system
CN103315720B (en) For estimating pulse contour method and the device of cardio-vascular parameters continuously
US5054494A (en) Oscillometric blood pressure device
CN100577092C (en) Method for obtaining and processing auscultatory delay time related to arterial blood information
EP0047305A1 (en) Electronically controlled flow meter and flow control system
EP0096495B1 (en) Cardiac flow measurement system and method
JP2002253519A5 (en)
SU1581322A1 (en) Method of measuring artificial cardiac ventricle productivity
JPH04121623A (en) Injection quantity measuring device
SU1720653A1 (en) Method for measuring work rate of artificial ventricle
US7803122B2 (en) Device for determining the transition between systole and diastole
US4905704A (en) Method and apparatus for determining the mean arterial pressure in automatic blood pressure measurements
CN107045281B (en) Variable-rotation-speed control method based on new heart pump model
Vasudevan et al. Application of mathematical modeling to quantify ventricular contribution following durable left ventricular assist device support
CA2171810A1 (en) Method and apparatus for removing artifact encountered during automatic blood pressure measurements
Siewnicka et al. A model for estimating the blood flow of the POLVAD pulsatile ventricular assist device
JPWO2017140424A5 (en)
Schichl et al. A computer controlled versatile pulse duplicator for precision testing of artificial heart valves
CN1195510A (en) External counterpulsation control method and its device
SU1688888A1 (en) Appliance for determining hemodynamic parameters of blood flow in an artificial heart
RU2360704C1 (en) Artificial heart ventricle and its operation mode
Abel et al. Left ventricular potential energy is represented in the ejecting left ventricular pressure curve
SU1057038A1 (en) Device for measuring blood pressure in case of operation of artificial heart
Sievert et al. Control of an extracorporeal heart assist device
SU727993A1 (en) Flowmeter