Intrinsic Investigation into Physiological Controllers for Cardiac Assist Devices
No Thumbnail Available
Date
2020
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Saudi Digital Library
Abstract
Heart failure (HF) is a severe health condition characterized by the heart's inability to pump sufficient blood into the body. Currently, this disease effect 26 million persons. Amongst them, an estimated one million have a life expectancy of less than one year. This figure is increasing by 10% per year due to poor diet, low exercise, and increasing stress levels. In the US, 30.3 million adults were diagnosed with HF in 2018. Every year, about 647,000 Americans die from HF. Furthermore, cardiovascular disease treatment costs more than $351 billion per year. Due to a shortage of donors, hearts were supplying only 10% of patients' transplantation each year. And 75% of HF were caused by predominant left ventricular failure. Therefore, left ventricular assist devices (LVAD) are increasing use for patients with chronic heart disease. This study aims to review and analyze the physiological and nonphysiological control systems used to conduct cardiac aids. Additionally, to determine continuous flow timing for rotary blood pumps. Using the left ventricular assist device (LVAD), this research analyzed who the tool helps the patient pump enough blood to the body. Following the LVAD, a cardiovascular system (CVS) model has developed to simulate a broad range of cardiovascular and pump operating conditions. A range of simulation results for the LVAD device has been demonstrated. The intrinsic evaluation of physiological and non-physiological controls was practically illustrated in this work. The study concludes that the term pulsatility is caused by a changing rotary blood pump impeller speed. This, in turn, affects the ventricular end-systolic volume associated with the aorta's pulse pressure, the expulsion fraction, and the stroke effects. Rotary blood pumps primarily have two significant clinical uses. One of them is to act as a therapeutic factor by supporting the heart. The second most important clinical application of the rotary blood. Pumps are to replace the natural heart. Centrifugal blood pumps are those out of all three blood pumps and have the highest preload sensitivity. They can efficiently decrease the risk associated with suction during isovolumetric relaxation. The relationship of the blood pump with the change in stroke volume has still not been thoroughly investigated. The sensitivity of the preload did not coincide with the gradient of the natural left heart. Thus it is essential to include some kind of speed control
Description
تعتبر مرض قصور القلب حالة صحية خطيرة تتميز بعدم قدرة القلب على ضخ دم كاف في الجسم. وفي الوقت الحالي فإن هذا المرض يصيب ٢٦ مليون شخص، والذين من بينهم في المتوسط عدد مليون شخص يعيشون أقل من سنة واحدة. ويتزايد هذا الرقم بنسبة 10% بالمائة في العام نتيجة للتغذية السيئة، انخفاض التمرين، وازدياد مستويات الإجهاد. وقد تم تشخيص ۳۰٫۳ مليون حالة لمرض قصور القلب في الولايات المتحدة الأمريكية في عام ۲۰۱۸م. وفي كل عام يموت ٦٤٧٠٠٠٠ أمريكي بسبب هذا المرض. وعلاوة على ذلك، يكلف علاج هذا النوع من الأمراض ٣٥١ مليون دولار أمريكي في العام. ونتيجة لنقص المتبرعين في هذا المجال، فإن القلوب التي يتم التبرع بها تصل إلى نسبة 10% فقط من زراعة القلب للمرضى في العام. كما أن ٧٥% من مرضى قصور القلب يعود إلى الفشل البارز في البطين الأيسر، وبناء عليه، فإن أجهزة مساعدة البطين الأيسر يتزايد استخدامها للمرضى الذين يعانون من أمراض القلب المزمنة. وتهدف هذه الدراسة إلى مراجعة وتحليل أنظمة التحكم الفسيولوجية وغير الفسيولوجية المستخدمة في القيام بالمساعدات القلبية. إضافة إلى ذلك، ومن أجل تحديد توقيت التدفق المستمر لمضخات الدم الدوارة وباستخدام أجهزة مساعدة البطين الأيسر، يعمل البحث على تحليل الأدوات تساعد مضخة الدم على ضخ دم كاف في الجسم وتلبى أجهزة مساعدة البطين الأيسر، كما تم ايضاً تطوير موديل لنظام للقلب والأوعية الدموية لمحاكاة نطاق واسع من حالات القلب والأوعية لتشغيل المضخة. وقد تم عرض مجموعة من نتائج جهاز مساعدة البطين الأيسر وفق التقييم الفعلي للضوابط الفسيولوجية وغير الفسيولوجية مع بيانها عمليا في هذا العمل وتخلص الدراسة إلى أن مصطلح النبض سببه تغير سرعة مضخة الدم الدوارة وهذا يؤثر من ناحية على الحجم الانقباضي لنهاية البطين مصحوبا بضغط نبض الأبهر وتلخص الدراسة أن لمضخات الدم الدوارة استخدامين إكلينيكيين هامين أساسيين، حيث تعمل أحداهما كحامل علاجي من خلال دعم القلب، بينما تعتبر الثانية التطبيق الإكلينيكي الأهم للدم الدوار. وتعتبر مضخات الطرد المركزي للدم هي افضل مضخات القلب الثلاث والتي تعتبر تتميز بالحساسية الأعلى للتحميل المسبق. ويمكنها أن تخفض بكل فعالية المخاطر المصاحبة للامتصاص أثناء الاسترخاء، وإن حساسية الحمل المسبق للمضخة لم تتطابق حساسية التحميل المسبق مع التدرج الطبيعي للقلب الأيسر، وبالتالي، فإنه من الضروري ادراج نوعا ما من تحكم السرعة.
Keywords
Left ventricle assist device, Cardiovascular system, Control system; Heart failure, جهاز مساعدة البطين الأيسر, نظام القلب والأوعية الدموية, نظام التحكم, مرض قصور التقلب