10、左心室辅助装置（LVAD）控制系统策略解析

左心室辅助装置（LVAD）控制系统策略解析

1. 基于速度测量的LVAD控制策略

有研究提出了一种最优自适应LVAD控制器策略，其目的是通过泵压力梯度的非线性函数来控制估计的主动脉压力，使其跟踪更新后的参考信号，以满足患者的生理需求。该控制器主要由三部分组成：
- 自适应参数估计算法：用于估计总外周阻力。
- 自适应状态观测器：利用总外周阻力估计值进行工作。
- 最优PI控制器：同样依据总外周阻力估计值来选择控制器参数。

在体外实验中，该控制策略展现出良好的性能。在运动期间，控制系统能够通过调整控制器增益和电压，维持主动脉压力并增加总外周血流量。

2. 基于心率的LVAD生理控制器策略

2.1 旋转泵速度设置原则

旋转泵通常被设置为恒定速度，当患者因身体活动导致静脉回流量增加时，泵速可相应提高。但所选的恒定速度设置不应导致过度排血，以免引发抽吸、血液创伤、内皮壁损伤或右心室性能下降等问题。

2.2 基于心率的控制方式

基于心率（HR）的LVAD控制器会检测患者的心率，并根据预先定义的心率与所需泵流量之间的关系来调整泵速。

例如，有研究提出了一种确定目标泵转速的控制策略，其具体步骤如下：
1. 利用天然心率与心输出量（CO）的关系，以及泵转速与离心输出量的关系来确定目标泵转速。其中，天然心率通过心电图（ECG）进行连续监测。
2. 从预定心率与心输出量的关系中获取所需的心输出量水平。
3. 在精细调整泵转速时，使用电机电流波形。当出现抽吸或反流时，流量以及电机电流波形会发生畸变。通过快速傅里叶变换计算电机电流波形