Вспомогательное кровобращение на базе осевых насосов (математическое моделирование процессов управления)

• Автор: Быков, Илья Викторович
• Шифр специальности: 14.01.24
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 96 с. : 30 ил.

Оглавление
Введение
ГЛАВА 1. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ КРОВООБРАЩЕНИЕ КАК СРЕДСТВО ТЕРАПИИ НА ТЕРМИНАЛЬНЫХ СТАДИЯХ СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Общие сведения об аппаратах вспомогательного кровообращения и практика их применения

1.1.1. Область применения вспомогательных насосов крови

1.1.2. Обзор методов механической поддержки кровообращения

1.2. Обход желудочков сердца

1.3. Классификация насосов крови. Статистика применения систем вспомогательного кровообращения
1.4. Предпосылки к созданию математических моделей механической поддержки кровообращения. Постановка задачи разработки модели
1.5. Обзор существующих математических моделей, описывающих сердечно-сосудистую систему и методы косвенной оценки параметров

гемодинамики

ГЛАВА 2. СИНТЕЗ КОМПЛЕКСНОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ И НАСОСА НЕПРЕРЫВНОГО ПОТОКА
2.1. Определение задач, решаемых с использованием математической модели
2.2. Выбор структурной схемы разрабатываемой математической модели

2.3. Описание использованных методов при реализации модели сердечнососудистой системы
2.4. Методика получения расходно-напорных характеристик имплантируемого осевого насоса

2.5. Методика косвенного измерения производительности насоса по расходу
2.6. Алгоритм работы с моделью в рамках темы исследования
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ. ОПТИМИЗАЦИЯ СТРАТЕГИИ ПРИМЕНЕНИЯ НАСОСОВ НЕПРЕРЫВНОГО ПОТОКА НА ВСЕХ ЭТАПАХ ИМПЛАНТАЦИИ
3.1. Результаты стендовых исследований характеристик насоса
3.1.1. Верификация характеристик насоса, полученных на стенде
3.2. Косвенный метод оценки производительности насоса
3.3. Результаты моделирования гемодинамики в условиях физиологической нормы ССС. Верификация модели
3.4. Результаты моделирования левожелудочковой недостаточности
3.5. Моделирование левожелудочкового обхода
3.6. Оценка влияния недостаточности митрального клапана на условия механической поддержки кровообращения с использованием ННП
3.7. Критические режимы взаимодействия ССС и ННП. Алгоритм оценки функционального состояния аортального клапана при МПК с использованием синтезированной модели
3.8. Использование модели для оценки обратного ремоделирования миокарда в условиях МПК
3.9. Моделирование правожелудочковой недостаточности. Получение на модели требуемых РНХ насоса для правожелудочкового обхода
3.10. Результаты моделирования бивентрикулярного обхода
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
Список сокращений
Список использованной литературы

Введение
Актуальность проблемы. В настоящее время заболевания сердечнососудистой системы (ССС) являются ведущей причиной инвалидизации и смертности среди взрослого населения. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) число смертельных исходов при данной патологии прогнозируется с 17 миллионов в 2008 году до 30 миллионов к 2030 году.
Основным и наиболее эффективным методом лечения для пациентов, страдающих наиболее тяжелыми формами сердечной недостаточности (ТФСН) в терминальной стадии, является трансплантация донорского сердца. В ФГБУ «ФНЦ трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России в 2013 году в России было произведено 102 трансплантации сердца, при минимальной потребности в стране не менее тысячи пересадок.
Методы механической поддержки кровообращения (МПК) для лечения пациентов с ТФСН в последнее десятилетие стали одним из наиболее эффективных средств помощи пораженному миокарду и приняты в качестве стандартной терапии во многих мировых центрах. В нашей стране использование систем МПК ограничено, в основном, высокой стоимостью данных систем. Однако, в последние годы успешно развивается программа создания отечественного аппарата АВК-Н для длительной поддержки кровообращения на базе имплантируемого осевого насоса (ИОН). Предварительные эксперименты на животных с выживаемостью 60-112 дней, показали высокую надежность аппарата и возможность его клинического применения. В июне 2012 года была проведена первая апробация аппарата в клинике у пациента с тяжелой формой дилатационной кардиомиопатии. Пациент был выписан из клиники со значительным улучшением органных функций, что позволило ему вести активный образ жизни. Через 9 месяцев использования аппарата пациенту было успешно трансплантировано донорское сердце.

перечисленных моделей представляет из себя электрическую схему замещения (Рисунок 15) и включает в себя четырехкамерное сердце, основные элементы большого и малого кругов кровообращения (сопротивления, емкости), а также математическую модель насоса крови.
Рисунок 15 - Структура модели Michael Vollkron et al.
Авторы данной модели исследовали влияние степени разгрузки миокарда по объему крови на параметры давления. Однако, модель включает в себя достаточно большое количество элементов с внешним управлением (сопротивление периферических сосудов, их жесткость и т.д.), что нарушает целостность системы и взаимосвязь многих важных параметров гемодинамики кровообращения и практически исключает возможность исследования различных степеней сердечной недостаточности в условиях обхода ЛЖ. Предшественники Longya Xu и Minghua Fu [76] использовали аналогичный подход к интерпретации ССС в виде эквивалентной электрической схемы (Рисунок 16), но в их разработке значительно меньше элементов с внешним управлением, что отражает большую степень взаимовлияния элементов модели.