Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Virtual instruments (VIs) in the study of cardiovascular and respiratory systems research

Clemente F., Ferrari G., De Lazzari C., Mimmo R., Guaragno M., Tosti G.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2003

|

Vol. 23, no. 2

17-26

EN

The aim of this paper is to discuss problems (and solutions!) related to the design and the realisation of a system devoted to on line signal processing in different fields of engineering and applicable in cardiovascular and respiratory systems research and their interaction. A description of our approach is reported with some consideration of the hardware and software lay out. Different applications using our system have been described. These applications involve the use of a PC based system in clinical environment and in our laboratory on a mock circulatory system.

2

The influence of ventilatory support on coronary flow and oxygen consumption in different circulatory conditions

De Lazzari C., Darowski M., Ferrari G., Mimmo R., Guaragno M., Tosti G.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2003

|

Vol. 23, no. 1

103-110

EN

The aim of this work is to predict the influence of mechanical ventilation on cardiac output, coronary flow and left ventricular myocardial oxygen consumption in different circulatory conditions. To study this interaction we used a computer simulator of human cardiovascular system in which lumped parameters models were used to reproduce the circulatory phenomena in terms of pressure and volume relationships. Variable elastance models reproduce the Starling's law of the heart, for each ventricle. In the study the left ventricular elastance assumed two different values. Symetric arterial resistance was changed during the simulation. The influenece of mechanical ventilation was introduced by positive mean thoracic pressure. Positive thoracic pressure, changes of peripheral resistance and different ventricular elastance values have a significant influence on cardiac output, coronary flow and myocardial oxygen consumption.

3

Physical modelling of the cardiovascular system : development of a new simulation system based on hybrid (numerical-hydraulic) components

Ferrari G., De Lazzari C., Kozarski M., Clemente F., Górczyńska K., Mimmo R., Tosti G., Guaragno M.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2003

|

Vol. 23, no. 2

3-15

EN

Research, education, testing of assist devices and training are among the applications of physical models of the circulation. Unfortunately, they are rather expensive and the scope of their use is structure-dependent as it is not easy to modify them. As numerical models do not have these limitations, our aim is to develop a physical model of the circulation limited to the sections of interest merging them with numerical models representing the remaining parts of the circulatory system. The system under development is therefore a hybrid where physical and numerical sections, merged together, represent the circulatory system. The sections developed till now represent one of the ventricles and part of the arterial tree. This paper is devoted to the description of the hybrid ventricular model and its first applications.

4

The influence of selected left ventricular and systemic parameters on cardiovascular hemodynamics and energetics - modeIIing study

Górczyńska K., Ferrari G., De Lazzari C., Mimmo R., Tosti G., Clemente F., Englisz M., Guaragno M.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2000

|

Vol. 20, no. 3

35-47

EN

Ventricular sufficiency can be estimated basing on the heart muscle's ability to effective ejection in systole and filling conditions created in diastole. These features, in quantitative sense, can be evaluated by selected energetic and hemodynamic parameters of the ventricle and the circulatory system. In the computer model and the physical model of blood circulation, pathological states of the left ventricle and the systemic arterial tree, represented by ventricular compliance, the filling characteristic and peripheral resistance have been simulated. The influence of the modelled pathological states on hemodynamics and energetics of the circulatory system has been discussed. In some cases, left ventricular assistance using an LVAD has been appIied. The computer model CARDIOSIM and the physical model MCS, with computer-controIled ventricles and peripheral resistances, were developed at the Institute of Biomedical Technologies CNR in Rome (Italy). In these models, the energetic relations among the ventricle, the arterial system and the assist device are analysed on the pressure-volume piane (P-V). The LVAD was developed at the Institute of Biocybernetics and Biomedical Engineering PAS. It consists of the foIlowing units: the artificial left ventricle ALV, the pneumatic drive unit PDU and the electronic control system ECS. In the device, the driving positive and negative pressure signals for the systole and diastole phases are realised by means of one pneumatic element in the PDU of special original design. The foIlowing parameters were used to estimate condition of the circuIatory system in different pathological states, including left ventricular assistance: left atrial pressure P(LA) aortic pressure P(as), arterial pulmonary pressure P(ap) cardiac output CO, cardiac output index CI, external work EW, oxygen consumption V(O2) and cardiac mechanicaI efficiency CME.

PL

Sprawność komory serca może być oceniana na podstawie zdolności mięśnia sercowego do efektywnego wyrzutu krwi z komory w fazie skurczu i warunków napełniania komory krwią w fazie rozkurczu. W sensie ilościowym, cechy te mogą być oceniane na podstawie wybranych parametrów energetycznych i hemodynamicznych serca i układu krążenia. Na fizycznym i komputerowym modelu układu krążenia zamodelowano stany patologiczne lewej komory i systemowego układu tętniczego, reprezentowane przez podatność komory, charakterystykę jej napełniania i oporność peryferyjną. Dokonano analizy wpływu zamodelowanych stanów patologicznych na hemodynamiczne i energetyczne parametry układu krążenia i lewej komory, również w przypadku jej wspomagania za pomocą urządzenia LVAD. Komputerowy model układu krążenia CARDIOSIM i fizyczny model MCS ze sterowanymi komputerowo komorami serca i opornościami peryferyjnymi, zostały opracowane i wykonane w Instytucie Technologii Biomedycznej CNR w Rzymie. W modelach tych energetyczne zależności pomiędzy sercem, układem krążenia i urządzeniem wspomagającym analizowane są na płaszczyźnie P-V (ciśnienie-objętość). Urządzenie LVAD, służące do wspomagania pracy serca za pomocą sztucznej lewej komory, zostało opracowane i wykonane w Instytucie Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej PAN w Warszawie. W skład urządzenia wchodzą: sztuczna lewa komora ALV, pneumatyczny układ napędowy PDU i elektroniczna jednostka sterująca EIS. W urządzeniu tym, dodatni i ujemny sygnał ciśnieniowy dla fazy skurczu i fazy rozkurczu jest realizowany w PDU, za pomocą tego samego elementu pneumatycznego o specjalnej, oryginalnej konstrukcji. W niniejszej pracy, do ogólnej oceny kondycji układu krążenia w różnych stanach patologicznych, z uwzględniem wspomagania lewej komory serca, użyto następujących parametrów: ciśnienie w lewym przedsionku P(LA) ciśnienie aortalne P(as) ciśnienie w tętnicy płucnej P(ap) wskaźnik serca CI, praca zewnętrzna EW, zużycie tlenu V(O) i mechaniczna wydajność serca CME.

5

A PC based model to simulate artero-ventricular interaction and the effect of mechanical circulatory and ventilatory support

De Lazzari C., Darowski M., Clemente F., Guaragno M., Ferrari G.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

1999

|

Vol. 19, no. 4

79-89

EN

A software package for the simulation of the cardiovascular system and of artero-ventricular interaction has been developed. It includes the reproduction of the effects of mechanical circulatory like Left Ventricular Assist Device (LVAD), Biventricular Assist Device (BVAD), Intra-aortic Balloon Pump (IABP) and ventilatory support systems. Lumped parameters models were used to reproduce the circulatory phenomena in terms of pressure and volume relationships. Variable elastance models reproduce the Starling's law of the heart, for each ventricle. LVAD and BVAD are inserted with atrial-arterial cannulation and can be synchronised with the onset of the natural ventricle systole. IABP model, inserted in the arterial tree, is considered as a flow source. Controlling the level of thoracic pressure (Pt) performs the simulation of mechanical ventilation. The examples of simulations are presented in the paper as the effects of LVAD and mechanical ventilatory support on circulatory system, in terms of hemodynamic parameters changes.

PL

W artykule przedstawiono model komputerowy CARDIOSIM@ i oprogramowanie do symulacji zależności hemodynamicznych w układzie sercowo-naczyniowym na komputerze zgodnym z PC. Oprogramowanie to umożliwia także symulację wpływu różnych metod mechanicznego wspomagania krążenia, np. sztucznej lewej komory serca (LVA]), wspomagania dwukomorowego (BVAD), lub pompy wewnątrzaortalnej (lABP) i oddychania na parametry hemodynamiczne i energetyczne. Modele LV AD, BVAD i IABP są zsynchronizowane z pracą naturalnej lewej komory serca (z początkiem fazy systolu). LVAD i BVAD są umieszczone równolegle z komorami serca, a IABP jest traktowane jako źródło przepływowe w tętniczej części modelu. Regulacja poziomu średniego, dodatniego ciśnienia w klatce piersiowej w modelu oddaje wpływ sztucznej wentylacji płuc na układ sercowo-naczyniowy. Model komputerowy opisujący zależności ciśnieniowo-przepływowe w poszczególnych częściach układu sercowo-naczyniowego jest modelem liniowym o staIych skupionych. Do opisu własności każdej z komór serca wg prawa Starlinga wykorzystano model zmiennej elastancji. W pracy przedstawiono przykłady symulacji komputerowej, jako cenną możliwość przewidywania wpływu stosowania LVAD i wspomagania oddychania na hemodynamikę.