Hard- und Software Simulation d. herzinsuffizienten Kreislaufs
zur Entwicklung von Herzunterstützungssystemen
zur Entwicklung von Herzunterstützungssystemen
Doktorvortrag von Dipl.-Wirtsch. Ing Stefanie Heinke
(Aushang im Inst. f. Thermische Verfahrenstechnik)
HIA Kolloquim 31.3.2013
Helmholtz-Institut / Biomedizintechnik
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Zitat / Notizen / Schlagwörter
(Aushang im Inst. f. Thermische Verfahrenstechnik)
HIA Kolloquim 31.3.2013
Helmholtz-Institut / Biomedizintechnik
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Zitat / Notizen / Schlagwörter
- Darmstadt - Autom. Technik,
- Accountmanager HH
- Motiv: Herzkreislauferkrankungen n. WHO 2008
- Def: Herzinsuffizien, Europa im Vgl. zu den USA (wesentlich höher)
- Herzunterstützungssystem (HÜS)
- Pulsatives oder rotatorisches Pumpensystem
- Regelung ... hydraulische Last
- Hard- und Software Simulation d. Herzkreislaufs
- 4 Herzklappen => 4 Aktionsphasen
- Modellierung des Herzens
- Freiwandvolumen, li. + re. Ventrikel
- Perikard + Septumsvolumen + Wandspannung
- Druckvolumenrelation Perikard zu Septum
- Ersatzschaltbild: RS: Q => L => R
- L (Induktivität, steht hier für Trägheit)
Das Gefäßsystem:
- Arteriell, dickwandig => Druckspeicher
- Venös, dünnwandig => Volumenspeicher
- Modellierung bzw. Modelle des Gefäßsystems n. Leaning / n. Smith et al.
- (... die Diplomandin entwickelte neues bzw. erweitertes System ...)
- 1 Herzschlag ca. 0,8 sec, Inzisur
- Simulation v. diast. + syst. Herzinsuffizienz
- Verschiebung der Kurve des Herzunterstützungsmaxima
- Verschiebung der Kurve
- Parameter, Flexibilität, dynamischer Übergang
- Übertragbarkeit von Patientendaten etc.
- elektrische Ansteuerbarkeit aller Komponenten
- modularer Aufbau
- Einlass => p,V => HÜS => p,V => Auslass
- Widerstandsverhalten => Zahnradpumpe
- Compliance Verhalten Tauchspule, Aktuator
- m. Metallbalg (Volumenspeicher)
- Rot. HÜS => lastabhängig
- Regelgröße => Druck im ?
- (... die gesamte Anlage wurde auf einen Rollwagen konstruiert ...)
- Regelung: Auslenkung der Tauchspule (Stellgrößenbeschränkung)
- Dynamik d. Zahnradspule deutlich geringer als bei der Tauchspulpumpen
- 1. Flussregelung, Vorfilter, Kalmanfilter, PI-Regler, VCA, Wegsensor
- Soll = Softwaresimulation + Ist = Hardwaresimulation sind fast identisch
- rechts arterieller Druck, pulomonal
- vollständ elektrisch anssteuerbare Auslegung v. Regelungen, real.
- "Bridge to Recovery"
- Drehzahl 40.000 U / min = konst.
- Entwöhnung des Patienten v. HÜS (Abiomed, Impela 2.5)
- Hardware in the Loop,
- Veränderung des periph. Wid.
- Validierung, Tierversuche, etc
Zusammenfassung:
- Implemtierung, 3 (?) Herzkreislaufsystem in Dymola ... neues Modell: neue Parametrierung
- Hardwaresimulation: Hydr., HKR Sim. ... Vorlast / Nachlast
- Restkontraktilität, Elemente
- Herzklappen
- von Links n. Rechts sind Umbauten notwendig
- (alles selber Doktoranden, Ing., + Prof. anwesend)
- bis zu welcher Dynamik fkt. das System => ca. 300 mm Hg
- Schlauchverbindungen
- Aktuator = schnell
- 3.500 mm Hg / sek => Anstieg
- Regelkreis geht in Sättigung
- FLUSSDYNAMIK im Zusammenhang mit Pumpenart + Verschaltung
- Folie 38 + zentrales Schaltbild, Regelung + Regelkreis
- Prof: "... es gibt i.d. schriftlichen Ausarbeitung noch einige theor. "Schmankerl" + verweist noch mal in dem Zusammenhang auf LAGRANGE
- Schwierigkeiten i.d. praktischen Arbeit => wie immer => Wischen ist möglich + es gibt keine Druckbegrenzung ... auch Planschen ist möglich ;-)
- (s. Arbeiten im TVT => dort werden Pumpen- und Stoffkreislaufsysteme genutzt, die ein wenig größer sind + geniale Trickschaltungen aus Glas)
- kurzes Gespräch mit Prof. wg NC auf Biomedizintechnik seines Bereiches ( E-Technik-Bach., 600 Studienplatzbegrenzung, s. doppelter Abitursgang etc.)
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(für Richtigkeit der Angaben keine Gewähr,
da alles auf e. kleinen Zettel notiert)
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