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《中国生物医学工程学会第六次会员代表大会暨学术会议论文摘要汇编》2004年
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叶轮式人工心脏输出流量、压差的自动化检测

李岚  曾培  钱坤喜  
【摘要】:1.研究目的与意义作为一种仿生器官,人工心脏原则上也是仿照自然心脏,在检测信息与控制操纵下能够自动地调节功能,以适应人体的变化需要。血液输出流量与进、出口之间的压力差,作为两个重要工作参数,既能反映人工心脏的运行状态,又为控制人工心脏使之自动适应人体变化提供依据。因此,检测流变参数(流量、压差)并对其进行相应的调节对于自动适应受体的生理变化具有重要意义。但在临床应用中,由于血液特殊的流变特性,不宜采用常规的测量方法(直接测量易引起受体感染),无创性测量成为必须解决的国际性难题。本研究的目的就是针对江苏大学生物医学工程研究所研发的叶轮式心室辅助系统,寻找一种具有现实应用意义的简单、迅速、满足一定精度要求的流变参数无创性间接测量方法。该研究是现行国内研究未曾深入的问题。它将从理论上探索流变的机理,为定量认识液体流变特性与人工心脏泵驱动行为的内在机制奠定良好的基础,同时为叶轮式人工心脏泵的流变参数的间接测量提供一种全新的思路,对人工心脏基本参数的测量和控制技术的发展具有重要学术价值和应用价值。2,主要研究内容及方法在一定温度下,分别采用水、血液作为介质,进行血泵性能实验,研究驱动电机参数与流变参数的原始信息,得到样本数据集。利用线性回归法(多项式回归、逐步回归)和神经网络法分别对‘水’样本数据、‘血’样本数据,建立驱动电机参数与流变参数之间相关性的线性模型和非线性模型。使用预测数据,对所建立的驱动电机参数与流变参数相关性描述模型(线性模型、非线性模型)进行预测效果对比分析。通过软件设计、硬件设计,研制出流变参数自动化测量系统;并分析作为一种测量装置,测量系统产生测量误差的原因。进行仿真实验,通过与其他测量设备(流量计、生理监护仪)测量结果的实时比较,考察测量系统的实时测量效果。5.结论1)温度一定时,抽送液体不管是水还是血液,流变参数变化的主要决定因素是人工心脏泵的驱动电机参数。2)驱动电机参数与流变参数之间是非线性相关,可用神经网络模型定量描述。3)根据神经网络模型编写检测软件的自动化测量系统能够达到一定的实时检测精度—测量水时,流量相对误差±8%,压差相对误差±5%;测量血时,流量相对误差±10%,压差相对误差±10%。这一研究结果为进一步研究液体在叶轮式人工心脏泵中的流变特性奠定了基础,研究过程本身为进一步研究液体在叶轮式人工心脏泵中的流变特性开创了一条新途径。该课题的研究成果已经以硕士和博士论文的形式收录于国家自然基金项目结题报告,存档于我校科技处。相关学术论文在国内外发表后,被EI检索5篇,SCI检索2篇。

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