پایان نامه فعالیت ورزشی و فعالیت بدنی

شکل2- 12- پاسخ مدل قلب-LVAD به ورودی پله
شکل (2-13)، تاثیر ورودی سرعت به شکل شیب روی QT, AoP, LVP و PF را نشان میدهد. ورودی شیب به شکل خطی افزایش مییابد و در سرعتrpm 12000 با شیب 100 در بازه زمانی 20 ثانیه شروع میشود. در شکل (2-13-ب)، میبایست توجه داشت که تا زمانی که دریچه آئورتی در طول عمل تخلیه باز نباشد، AoP در تمامی زمانها بزرگتر از AoP خواهد بود. در حقیقت، حالتهای دریچه آئورتی (یعنی باز یا بسته بودن آن) به قدرت انقباض پذیری قلب و مقدار سرعت پمپ وابسته است. خروجی قلب (جریان کلی) برابر با جریان عبوری پمپ است، بدین معنی که خروجی قلب کاملا به وسیله LVAD تامین میشود. در شکل (2-13-د) نیز این مسئله کاملا مشهود است.
(الف)
Widget not in any sidebars

(ب)
(ج)
(د)
شکل2- 13- پاسخ مدل قلب-LVAD به ورودی شیب
در مدل قلب-LVAD، RS المانی بحرانی است، از جنبه فیزیولوژیکی همان مقدار مقاومت سیستمی قلب (SVR) بوده و نشان دهنده سطح فعالیت بیمار میباشد. مقدار RS برابر با mmHg.s/ml0/1 در نظر گرفته شده و به عنوان مقدار پایه در هر دو شکل (2-12) و (2-13) نشان داده شده است. زمانی که RS افزایش مییابد، نشان افت در سطح فعالیت بیمار میباشد (به عنوان مثال بیماری که میدود و سپس برای استراحت مینشیند). متقابلا، کاهش در مقدار RS را می توان علت افزایش در سطح فعالیت بیمار در نظر گرفت. در فیزیولوژی قلب، این پارامتر، به عنوان یک مقاومت در نظر گرفته شده که در مقابل چرخش خون پیرامونی جریان خون ایجاد میشود. جریان خون عبوری از پمپ، تا حد زیادی وابسته به مقدار RS میباشد. شکل (2-14-الف)، سیگنال جریان عبوری پمپ را با مقدارmmHg.s/ml5/0RS= به عنوان شرایطی که در آن فعالیت بدنی بالا وجود دارد، نشان داده و شکل (2-14-ب)، سیگنال دبی پمپ را با mmHg.s/ml2/1RS= به عنوان شرایطی که در آن حالت استراحت و آسایش وجود دارد را نشان میدهد. سرعت چرخش پمپ همانطور که در شکل (2-13-الف) مشاهده میشود، برای هر دو حالت برابر میباشد.
(الف)
(ب)
شکل2- 14- سیگنال جریان خون عبوری از پمپ (الف- 5/0RS= و ب-2/1RS=)
همانطور که در شکل (2-14) میبینیم، در شرایطی که بیمار دارای سطح بالای فعالیت بدنی است (حالت فعالیت بالا مثلا ورزش کردن با mmHg.s/ml5/0RS=)، هر دو مقدار بیشینه و کمینه سیگنال دبی پمپ در هر سیکل و چرخه قلبی بزرگتر از حالتی است که سطح فعالیت بیمار پایینتر (mmHg.s/ml2/1RS=) است. این پاسخ تا زمانی که انسان در حال فعالیتهای ورزشی است و کارکرد (ضربان) قلب شدیدتر از حالت طبیعی است، قابل قبول میباشد، در نتیجه، خروجی قلبی بزرگتری برای تامین نیازهای بدن مورد نیاز است. در حالی که اگر انسان در حالت استراحت باشد، خروجی قلبی کوچکتری در مقایسه با حالت های طبیعی و شرایط فعالیت بالا و فعالیت ورزشی مورد نیاز میباشد.
مساله آشکارسازی حالت مکش در LVAD
پدیده مکش، به عنوان یکی از مهمترین پیچیدگیها و معضلات موجود در پمپهای دوار خون و قابل کاشت در بدن، به حساب میآید. میزان مکش را میتوان به عنوان میزان تخریب شدن بطن و بافتها و سلولهای قلب تعریف کرد. دلیل آن، بدین گونه است که میزان خونی که به خارج قلب پمپاژ میشود از میزان خون وارد شده به قلب تجاوز کند، و میتوان به این نتیجه رسید که قلب بیش از میزان خونی که به طور طبیعی لازم است، پمپاژ میکند. در شکل (3-1) ما شاهد تصویر شبیهسازی شده بطن قلب به شکل یک کیسه میباشیم. این کیسه، به صورت آزمایشی برای نشان دادن چگونگی کارکرد بطن سالم و همچنین بطن آسیب دیده که دچار مکش شده به کار گرفته شده است. در این آزمایش، یک بار از یک قلب مصنوعی پنوماتیکی و یک پمپ اضافی و یک بار هم از یک پمپ سانترفیوزی استفاده شده است [24].
(الف)
(ب)
شکل3- 1- کیسه بطنی در دو حالت طبیعی و مکش ]24[
بنابراین، آشکارسازی حالت مکش و ارائه راه حل مناسبی برای این آشکارسازی، اقدامی تعیین کننده، پیش از طراحی کنترلر برای LVAD میباشد. برای رسیدن به این مهم، معمولترین اقدام، استخراج بعضی از ویژگیها و مشخصهها از سیگنالهای مربوطه و در دسترس میباشد. این فصل شامل مباحث زیر خواهد بود.
بخش (3-1)، پدیده مکش را به همراه اطلاعات به دست آمده از برخی آزمایشهای انجام شده توصیف میکند و همچنین شبیهسازی مدل آن را شامل میشود.
در بخش (3-2)، یکی از روشهای آشکارسازی مکش که در [5و4] برای تست کردن شاخص مکش ارائه شده، مورد بررسی و آنالیز قرار خواهد گرفت.
در بخش (3-3)، نتایج شبیهسازی شاخص مکش به همراه مدل پمپ-قلب که در فصل (2) نشان داده شده، بیان خواهد شد.
پدیده مکش در LVAD
شکل (3-2)، نمونه سیگنال به دست آمده از سرعت چرخش پمپ و جریان خون عبوری از پمپ در یک آزمایش ورودی-خروجی متغیر را نشان میدهد. این آزمایش، در دانشگاه Pittsburgh و به وسیله یک LVAD ساخت شرکت WordHeart انجام پذیرفته است. این اطلاعات با نرخ 500 هرتز و در چرخه قلبی معادل 0.9 ثانیه نمونهبرداری شده است.

شکل3- 2- نتایج شبیهسازی در یک آزمایش ورودی-خروجی متغیر
در شکل (3-2)، مشاهده میشود که با افزایش سرعت چرخش پمپ، دامنه جریان عبوری از پمپ کاهش یافته و پوش منحنی برای مقادیر ماکزیمم و مینیمم سیگنال جریان عبوری از پمپ، به تدریج افزایش مییابد. زمانی که سرعت چرخش پمپ به مقدار مشخصی رسید (حدود krpm7/2 در 6/124 ثانیه)، شکل موج مربوطه، دچار افت ناگهانی بزرگی در شیب پوش منحنی سیگنال شده و حداقل دبی ممکن را نشان میدهد که شاخصی برای رخداد پدیده مکش بوده و در زمانی مابین 6/124 ثانیه تا 150 ثانیه (6/124< t <150) اتفاق میافتد. به علاوه، تحت شرایط نرمال و طبیعی (زمانی که دچار پدیده مکش نشدهایم)، دبی پمپ شکلی سینوسی داشته، که میتوان با تقریب آن را به شکل زیر بیان کرد: