基于心室辅助装置的控制装置、方法和心室辅助系统与流程

本申请涉及医疗器械及对医疗器械控制领域，具体而言，涉及一种基于心室辅助装置的控制装置、方法和心室辅助系统。

背景技术：

1、心力衰竭(heart failure)简称心衰，心脏病发展的终末期阶段，具体表现在由于心脏功能发生障碍，不能将静脉回心血量充分排出心脏，导致静脉系统血液淤积，动脉系统血液灌注不足，从而引起心脏循环障碍。由于心脏供体短缺，心室辅助装置(vad)已经成为终末期心力衰竭患者的重要治疗手段之一；因此，左心室辅助装置的控制策略的研究能够提升装置的利用效果。

2、目前，对心室辅助装置控制策略为保持对心室辅助装置电机的转速稳定；但该控制策略无法适用于特殊的心内环境，无法保持心输出量的稳定。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种基于心室辅助装置的控制装置、方法和心室辅助系统，通过综合心率和压差两方面，调整心室辅助装置泵的转速，能够控制心室辅助装置的流量，随着人体生理活动变换，维持心输出量的稳定性。

2、第一方面，本申请实施例提供一种基于心室辅助装置的控制装置，控制装置包括：压差获取模块、目标转速计算模块和转速控制模块；压差获取模块用于获取心室辅助装置的泵两端的压差；目标转速计算模块用于根据当前心率、静息心率、心室辅助装置的流量预设值和微调系数，确定目标流量；其中，微调系数与心输出量相关；目标转速计算模块还用于根据压差和目标流量，计算心室辅助装置的电机的目标转速；转速控制模块用于基于电机的当前转速和目标转速，调节电机的转速。

3、在上述实现过程中，本申请提供基于心室辅助装置的控制装置，为了通过调节电机转速，来维持心输出量的稳定；控制装置的目标转速计算模块根据用户的当前心率、静息心率、心室辅助装置的流量预设值和微调系数，确定目标流量；进一步地，确定目标流量之后，转速控制模块根据目标流量、电机当前转速和电机目标转速来控制电机的转速。由此可知，该基于心室辅助装置的控制装置，将用户的生理信息，如心率、泵两端(左心室和主动脉之间、右心室和肺动脉之间)的压差，作为计算心室辅助装置电机的目标转速的基础数据；能够极大程度避免当人体生理活动变化时，心室辅助装置的输出流量仍然维持不变，导致人体心输出量不稳定。

4、可选地，在本申请实施例中，目标转速计算模块包括心率差计算单元、流量调整量确定单元和目标流量确定单元；在根据当前心率、静息心率、心室辅助装置的流量预设值和微调系数，确定目标流量的过程中：心率差计算单元用于计算当前心率和静息心率的心率差值；流量调整量确定单元用于基于微调系数和心率差值，获得流量调整量；其中，流量调整量与心率的变化相关；目标流量确定单元用于将流量调整量与流量预设值叠加，以获得目标流量。

5、在上述实现过程中，本申请实施例提供了目标转速计算模块确定目标流量的过程，是结合了当前心率、静息心率、心室辅助装置的流量预设值和与心输出量相关的微调系数的。目标转速计算模块得到的目标流量是在流量预设值的基础上，叠加一个流量调整量；该流量调整量是考虑了人体心率变化的量，能够有效的将人体生理变化情况与心室辅助装置的目标流量相结合，使目标流量能够随生理变化而变化。

6、可选地，在本申请实施例中，在根据压差和目标流量，计算心室辅助装置的电机的目标转速的过程中：转速控制模块具体用于根据压差和目标流量，计算包括目标转速的流量变化率；以及调整流量变化率为零，并以流量变化率为零的情况下的转速为目标转速。

7、在上述实现过程中，根据压差和目标流量计算出流量变化率，流量变化率是一个包括目标转速的函数；进一步地，为了求取维持心输出量稳定的目标转速，将该流量变化率赋值为0，从而得到所求的目标转速。由此可知，基于压差和目标流量得到的目标转速中，包含了关于心率和压差的信息，本申请实施例提供的基于心室辅助装置的控制装置能够充分考虑生理变化，控制心输出量稳定。

8、可选地，在本申请实施例中，在获取心室辅助装置的泵两端的压差的过程中：压差获取模块具体用于基于心室辅助装置的泵的压头和心输出量之间的关系，获得泵两端的压差；其中，泵的压头和心输出量之间的关系包括由扬程-流量曲线量化的关系。

9、在上述实现过程中，通过压差的获取方式之一是由压差获取模块根据压头和心输出量之间的关系来获取泵两端的压差。将压差纳入计算目标转速的参数之一，能够最大程度考虑实际情况，维持心输出量的稳定：基于左心室辅助装置的泵的压头和心输出量之间的关系。

10、可选地，在本申请实施例中，在获取心室辅助装置的泵两端的压差的过程中：压差获取模块具体用于根据心室辅助装置电机的当前转速和当前电流，确定泵两端的压差。

11、在上述实现过程中，获取压差的另一张方式是，压差获取模块根据左心室辅助装置电机的当前转速和左心室辅助装置电机的当前电流，估计出泵两端的压差。将压差纳入计算目标转速的参数之一，能够最大程度考虑实际情况，维持心输出量的稳定。

12、可选地，在本申请实施例中，转速控制模块包括转速差计算单元和pid控制单元；在基于电机的当前转速和目标转速，调节电机的转速的过程中：转速差计算单元用于将当前转速和目标转速作差，以获得转速差；pid控制单元用于将转速差输入pid控制器，以调节电机的转速。

13、在上述实现过程中，转速差计算单元根据心室辅助装置电机的当前转速和目标转速，计算转速差；pid控制单元将转速差输入pid控制器，控制该左心室辅助装置电机的转速，从而控制心输出量的稳定；使用pid控制原理简单，使用方便，且适应性强、鲁棒性强，有利于精确控制左心室辅助装置电机的转速，从而保持心输出量的稳定性。

14、第二方面，本申请实施例提供一种心室辅助系统，心输出量控制系统包括：心室辅助装置、检测模块和本申请第一方面的控制装置。检测模块用于获取目标用户的当前心率、电机的当前转速和电机的当前电流；控制装置用于根据目标用户的心率、电机的当前转速和电机的当前电流，控制电机的转速。

15、第三方面，本申请实施例提供一种基于心室辅助装置的控制方法，方法包括：获取心室辅助装置的泵两端的压差；根据当前心率、静息心率、心室辅助装置的流量预设值和微调系数，确定目标流量；其中，微调系数与心输出量相关；根据压差和目标流量，计算心室辅助装置的电机的目标转速；基于电机的当前转速和目标转速，调节电机的转速。

16、第四方面，本申请实施例提供一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有程序指令，所述处理器读取并运行所述程序指令时，执行上述任一实现方式中的步骤。

17、第五方面，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述可读取存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行上述任一实现方式中的步骤。

技术特征：

1.一种基于心室辅助装置的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：压差获取模块、目标转速计算模块和转速控制模块；

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述目标转速计算模块包括心率差计算单元、流量调整量确定单元和目标流量确定单元；

3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，在所述根据所述压差和所述目标流量，计算所述心室辅助装置的电机的目标转速的过程中：

4.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，在所述获取所述心室辅助装置的泵两端的压差的过程中：

5.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，在所述获取所述心室辅助装置的泵两端的压差的过程中：

6.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述转速控制模块包括转速差计算单元和pid控制单元；

7.一种心室辅助系统，其特征在于，所述心输出量控制系统包括：心室辅助装置、检测模块和根据权利要求1-6中任一项所述的控制装置；

8.一种基于心室辅助装置的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有程序指令，所述处理器运行所述程序指令时，执行权利要求8中任一项所述方法中的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器运行时，执行权利要求8任一项所述方法中的步骤。

技术总结
本申请提供一种基于心室辅助装置的控制装置、方法和心室辅助系统，医疗器械及对医疗器械控制领域；该控制装置包括：压差获取模块、目标转速计算模块和转速控制模块；压差获取模块用于获取心室辅助装置的泵两端的压差；目标转速计算模块用于根据当前心率、静息心率、心室辅助装置的流量预设值和微调系数，确定目标流量；其中，微调系数与心输出量相关；目标转速计算模块还用于根据压差和目标流量，计算心室辅助装置的电机的目标转速；转速控制模块用于基于电机的当前转速和目标转速，调节电机的转速。使用该基于心室辅助装置的控制装置，能够调节心室辅助装置的电机转速，从而控制心室辅助装置的流量随着人体生理活动变换，维持心输出量的稳定性。

技术研发人员：刘智倩,杨云骢,刘曦,杨夏燕,虞奇峰
受保护的技术使用者：上海焕擎医疗科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23