پایان نامه اندازه گیری و مدل ترکیبی


Widget not in any sidebars

معادله (3-1)
زمانی که پدیده مکش رخ میدهد، شکل موج دبی پمپ به حالت نامتقارن در میآید و بیقائده تغییر میکند. در شکل (3-2) شکل موج دبی پمپ را به راحتی می توان مشاهده نمود. با به کار بردن مدل قلب-LVAD در فصل دوم، نتایج شبیه سازی شده مشابه در مقایسه با آزمایش ورودی-خروجی متغیر می تواند به دست آید. این موضوع در شکل (3-3) برای مقادیر مختلف مقاومت سیستمی(در شکل3-3-الف، mmHg.s/ml0/1 RS= و در شکل3-3-ب، mmHg.s/ml2/1 RS=) و سرعت چرخش پمپ که معادل با شکل (2-13-الف) میباشد، نشان داده شده است. بر اساس نتایج ارائه شده در شبیهسازی، به این نتیجه میرسیم که اگر سطح فعالیت بیمار پایین باشد (مثلا همراه با افزایش در مقدار RS در شکل3-3-ب)، مکش در مقایسه با شرایط سطح فعالیت بالاتر ( یعنی RS کوچکتر)، سریعتر رخ خواهد داد و پوش هر دو منحنی مقادیر ماکزیمم و مینیمم دبی عبوری پمپ با RS کوچکتر، از حالت با RS بزرگتر، بیشتر خواهد بود.
(الف)
(ب)
شکل3- 3- سرعت چرخش پمپ برای مقادیر مختلف RS در مدل ترکیبی قلب-LVAD
آنالیز شاخصهای مکش با استفاده از دبی عبوری از پمپ
در صورتی که بتوان سنسورهای دقیق فشار را در نواحی بخصوصی از بطن چپ قرار داد و بطور پیوسته متغیرهای همودینامیکی مانند x1 تا x5 را که پیشتر در مورد آن صحبت شد، را اندازه گیری کرد و یا اینکه بتوان آنها را در ورودی پمپ برای اندازه گیری فشار ورودی پمپ (PIP) قرار داد، رخداد پدیده مکش، به راحتی قابل تشخیص خواهد بود. شکل (3-4) مقادیر فشار ورودی پمپ و فشار بطن چپ را که از اطلاعات به دست آمده از آزمایش ورودی-خروجی متغیر در یک LVAD ساخت شرکت Nimbus را نشان میدهد. سرعت چرخش پمپ برابر با آنچه در شکل (3-2-الف) نشان داده شده، میباشد.
(الف)
(ب)
شکل3- 4- نتایج شبیهسازیهای آزمایش ورودی-خروجی متغیر برای LVP و PIP
در شکل (3-4)، زمانی که مکش رخ میدهد، هر دو مقدار فشار ورودی پمپ و فشار بطن چپ به ناگهان تغییر میکنند. این، بدین معنی است، در صورتی که این متغیرها بدقت اندازهگیری شوند، پدیده مکش به راحتی قابل تشخیص خواهد بود. اگرچه امروزه تکنولوژی قرارگیری چنین سنسورهایی در بدن، برای مانیتور کردن در لحظه و به شکل زمان حقیقی در دسترس میباشد، اما هنوز به شکل گسترده و کاربردی مورد استفاده قرار نگرفته است. بنابراین، به دلیل کمبود اطلاعات موجود، بیشتر روشهای آشکارسازی مکش، مقدماتی و آزمایشی است و این روش ها به کیفیت استخراج اطلاعات مورد نیاز از سیگنالهای در دسترس که میتوانند به شکل پیوسته و برای بازههای زمانی طولانی اندازهگیری شوند، بستگی دارند. به دلیل همین محدودیتها، بیشتر محققین از دبی عبوری پمپ، سرعت پمپ، و یا جریان الکتریکی پمپ، برای استخراج این اطلاعات و پیرو آن، اشکارسازی پدیده مکش بهره میگیرند. در این پروژه، سیگنال دبی عبوری از پمپ، برای رسیدن به این اطلاعات انتخاب شده است.
برای این منظور، استخراج دادهها از سیگنال جریان عبوری از پمپ در LVADها توسط دانشمندان برای سالهای متمادی مورد مطالعه قرار گرفته است و اطلاعات مفید متعددی از دبی پمپ استخراج شده و به عنوان شاخصهای مکش برای دسته بندی حالتها و مقادیر مختلف دبی مورد استفاده قرار گرفته است. این اطلاعات، بر اساس دستهبندی دامنههای مختلف (دامنه زمانی، دامنه فرکانسی، دامنه زمانی- فرکانسی) پایهگذاری شده است. یکی از این شاخصها، بر پایه معیار “حداقل- میانگین- حداکثر” [5و4] میباشد، که مرتبط با مقادیر حداقل، متوسط و حداکثر دبی پمپ است. شکل (3-5)، دبی پمپ و پوش منحنیهای مقادیر حداقل، حداکثر و میانگین دبی پمپ را در اطلاعات استخراجی از ازمایش ورودی-خروجی متغیر نشان میدهد.
(الف)
(ب)
شکل3- 5- اطلاعات استخراج شده از آزمایشهای ورودی-خروجی متغیر
در طول بازه زمانی رخداد پدیده مکش (124< t <150) به وضوح دیده میشود که در این بازه، مقدار متوسط دبی پمپ به مقدار بیشینه آن نزدیک است، اما خارج از محدوده مکش، مقدار متوسط دبی پمپ تقریبا نصف مجموع مقادیر کمینه و بیشینه دبی عبوری پمپ خواهد بود. بنابراین، یک اندیس و شاخص زمان-پایه، به شکل زیر را میتوان از آن استخراج نمود.
معادله (3-2)
که در این معادله، eدامنه پیک به پیک سیگنال دبی پمپ میباشد.
عبارتهای موجود در معادله (3-2)، میتوانند به عنوان شاخصهای مکش (SI) مورد استفاده قرار گیرند ]4[. نتایج این شبیهسازیها، به کمک نرم افزار متلب (MATLAB) نشان داده شده است.
در حقیقت حل این مسئله (Window Size)، برای محاسبه پارامترهای زمانی که برای استخراج اطلاعات از نمونههای برداشت شده از سیگنال دبی پمپ و سایر سیگنالهای موجود انجام میشود، مسئله پیچیدهای خواهد بود و نیازمند در نظر گرفتن یک سری ملاحظات است. معادلات با ابعاد کوچکتر، برای رسیدن به اطلاعات حالت پمپ دارای سرعت بالاتری خواهند بود و این در حالی میباشد که ممکن است معادلات کوچکتر نتوانند اطلاعات مفید و مورد نیاز ما را تامین کنند. بر عکس، معادلات با تاخیر زمانی کاربردی بزرگتر و کاملتر [13] ممکن است زمانی که مدل یا سیستم در حالت زمان حقیقی عمل میکنند، امکان پذیر و عملی نباشند.
بیشتر محققین، روشهایی را برای استخراج اطلاعات با تاخیر زمانیهای مختلف ارائه نمودهاند. به عنوان نمونه، Vollkron و همکارانش [4] از این روش با استفاده از اطلاعات تا 5 ثانیه قبل، استفاده کردند. Ferreira و همکارانش [13] نیز از یک روش با بازه 5 ثانیهای بهره بردند. Morello [25] نیز روشی با بازه زمانی 2 ثانیهای و Karantonis و همکارانش [26] هم یک روش با بازه زمانی 6 ثانیهای را مورد استفاده قرار دادند. با اینکه بازههای زمانی برداشتی آنها متفاوت بوده، ولی تمامی نتایج عملی قابل قبول بود. در این پروژه از روشی با بازه زمانی برداشتی 5 ثانیهای برای شبیهسازی بهره گرفتهایم.
شکل (3-6)، نتایج شبیهسازی شاخص مکش را برای اطلاعات استخراجی از یک آزمایش نشان میدهد. تحت شرایط عدم وقوع مکش، مقادیر شاخص مکش به مقدار زیاد تغییر نمیکند و تنها در یک محدوده و بازه کوچک و مشخص تغییر مینماید. اما، زمانی که مکش رخ میدهد، شاخص مکش به مقدار زیاد افزایش مییابد. بنابراین، این شاخص مکش به درستی میتواند رخداد پدیده مکش را در جریان خون عبوری از پمپ در بازه (124< t <150) تشخیص دهد.
(الف)
(ب)
شکل3- 6- نتایج شبیهسازی اندیس مکش
شبیه سازی به همراه مدل قلب-LVAD