Устройство управления искусственным сердцем

, 11944 61 М 10 СЕСОВЗН 1 Я ; г,л,",г 0- 1;".1.,г"6 Я 8.13 тель давления, п говый блок и и Бюл, У 44ськов, А. Б.Е. П, Кузнец нен .с вт лока и входом пр ние-частота, и посл ервый датчик рас же соединен с втоельство ССС1/24, 1973. давления, измерител сравнения, выход к им входом порогов ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) (57) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ИС - , КУССТВЕННЫМ СЕРДЦЕМ, содержащее два . канала управления искусственными желудочками, каждый из которых содержит последовательно соединенные блок управле.ния давлением и пневматически связанные регулятор давления и исполнительный меха.низм, преобразователь напряжение-частота, задатчик длительности фаз, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью увеличения диапазона производительности путем учетавенозного притока, оно содержит последовательно соединенные датчик давления, измеервый блок сравнения, по нтегратор, выход которорым входом порогового еобразователя напряжеедовательно соединенные хода, выход которого так рым входом измерителя ь объема и второй блок оторого соединен с треть ого блока, а также два задатчика уровня, выходы которых соединены с входами блоков сравнения, и второй датчик расхода, пневматически соеди. ненный с исполнительным механизмом,причем датчик давления и первый датчикрасхода последовательно соединены с выходом исполнительного механизма, выходпреобразователя напряжение-частота череззадатчик длительности фаз соединен свходами исполнительных механизмов и блоков управления давлением, а выходы датчи..ков расхода соединены с вторыми входамиблоков управления давлением.Изобретение относится к медицинскойтехнике, а именно к устройствам управле.ния протезами сердца,Цель изобретения - увеличение диапазонапроизводительности путем учета венозногопритока.На чертеже представлена функциональнаясхема устройства управления искусственнымсердцем.Устройство содержит исполнительные ме.ханизмы 1 и 2, соединенные с протезамилевого 3 и правого 4 желудочков пневмомагистралями левого 5 и правого 6 каналов, регуляторы 7 и 8 давления, датчики9 и 10 расхода, датчик 11 давления, изме.ритель 12 давления (в аорте), измеритель13 объема (заполнения), задатчики 14 и15 уровня, блоки 16 и 17 сравнения, пороговый блок 18, интегратор 19, преобразователь 20 напряжение-частота, задатчик 21длительности фаз и блоки 22 и 23 управления давлением нагнетания).Устройство работает следующим образом.Исполнительные механизмы 1 и 2 подают через пневмомагистрали 5 и 6 левогои правого каналов пневматические импульсы в воздушные камеры протезов левого3 и правого 4 желудочков. В нормальныхусловиях, т.е. при нормальном объеме циркулирующей крови, нормальном тонусе сосудов и достаточной величине возврата венозной крови, частота следования пневмоимпульсов автоматически устанавливается на уровне,при котором среднее давление крови в аорте соответствует заданному значению, определяемому задатчиком 14. Это заданное значение может быть установлено, например, напостоянном уровне, а может определятьсякакой-либо зависимостью от производительности искусственного сердца. В последнемслучае задатчик 14 может быть выполненв виде функционального преобразователя,реализующего заданную зависимость, соеди.ненного с выходом интегратора 19 (не показано). Выходное напряжение блока 16,пропорциональное рассогласованию междуизмеренным и заданным значениями давления, через пороговый блок 18 подаетсяна интегратор 19, выходное напряжениекоторого пропорционально необходимому значению частоты сокращений. Выходное напряжение интегратора 19 подается на преобразователь 20 напряжение. частота, выходные импульсы которого определяют частоту следования, а эадатчик 21 длительности фаэ определяет соотношение продолжительности фаз нагнетания и вса. сывания.1194424 задатчиком 21 длительности фаэ, а реальнаядлительность фазы нагнетания измеряетсяпри помощи датчиков 9 и 10 расхода.Поскольку давление заполнеши для обоихканалов устанавливается на постоянном уровне, то при снижении величины притока венозной крови к протезам желудочков (напри.мер, вследствие кровопотери или снижения 35тонуса сосудов) заполнение протезов желудочков в течение каждой фазы заполнениябудет уменьшаться, в следствие чего автома.тическое управление частотой уже не обеспечит поддержания заданного среднего уровнядавления в аорте, В результате может воз.никнуть опасный режим работы системы, со.провождаюшийся чрезмерным увеличением частоты следования и амплитуды пневмонмпУльсов, Такой режим работы приводит к повыщенной травме крови и сосудов.Для исключения опасных последствий,связанных со снижением венозного притока,в системе автоматического управления предусмотрен переход к дополнительному режиму работы искусственного сердца, при котором частота сокрашений протезов желудочков зависит не от среднего давления в аорте,а от величины венозного притока. Переходпроисходит лри уменьшении объема заполнения левого желудочка до порогового уровня, составляющего, например, 50 - 60% от полного ударного объема протеза левого желу.дочка, Объем заполнения измеряется измерителем 13 объема заполнения, например, пу. 5 О 5 20 25 Таким образом, снижение среднего давления крови в аорте по отношению к заданному уровню вызывает появление рассогласования на выходе блока 16, в результате чего в ходное напряжение интегратора 19 увеличивается и частота следования пнев.моимпульсов возрастает. Возрастание частоты следования пневмоимпульсов в свою очередь приводит к увеличению минутного объема искусственного сердца и к возрас. танию среднего давления крови, Очевидно, что если среднее давление в аорте превышает заданное значение, то происходит уменьшение частоты следования пневмоимпуль сов, Таким образом, среднее давление крови в аорте поддерживается на заданном уровне.Для обеспечения опорожнения протезов же. лудочков в условиях изменяющейся длительности фазы нагнетания служат блоки 22 и 23 управления давлением нагнетания левого и правого каналов. Каждая из этих схем уп. равляет работой регулятора давления для достижения равенства длительностей заданной и реальной фаэ опорожнения соответствующего протеза желудочка, При этом заданная длительность фазы нагнетания определяется1194424 ВНИИП Тираж ал ППП Патент",город, ул. Проектнз тем интегрирования выходного напряжения датчика расхода 9 в течение диастолы. Измеренное значение объема заполнения подается на блок 17 сравнения, где сравнивается с за данным значением объема заполнения, поступающим с задатчика 15 и составляющим, например, 80-90% от полного ударного объема протеза левого желудочка. При увеличе.йии величины рассогласования на выходе блока 17 сравнения до порогового уровня происходит срабатывание порогового блока 18, вход интегратора 19 отключается от выхода блока 16 сравнения и подключается к выходу блока 17, В этом случае частота сокращений искусственного сердца будет устанавливаться на уровне, обеспечивающем заданный объем заполнения. При этом снижение величины венозного притока будет вызы вать уменьшение частоты сокращений и, следовательно, увеличение продолжительности фазы заполнения,(диастолы) .Возрастание ведоэного притока приведет к увеличению частоты сокращений и сокращению продолжительности фазы заполнения, В результате, производительность искусственного сердца будет изменяться в соответствии с величиной веноэного притока.После восстановления нормальной величины веноэного притока (например, в результате восполнения кровопотери или восстановле. ния сосудистого тонуса) произойдет обратный переход к контролю среднего давления в аорте, Это произойдет при увеличении выходного напряжения интегратора 19, пропор. ционального частоте сокращений до установленного уровня, например до 60 - 70 уд/мин, В этом случае пороговый блок 18 подключает вход интегратора 19 к выходу блока 16 сравнения, и система работает в основном режиме, при котором частота сокращений изменяется для поддержания заданного давления в аорте. Таким образом, система автоматического 20управления искусственным сердцем обеспечивает адекватное кровообращение как принормальном физиологическом состоянии кровообращения, так и при различных осложнениях, сопровождающихся снижением вели- .чины венозного притока.