Técnica de controle automático da rotação de bombas de assitência ventricular

• Autor(a) principal: Leão, Tarcisio Fernandes
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/98/98131/tde-26042016-094019/
• topic: Automatic control; Bombas para suporte cardíaco; Controle automático; Estimator; Fuzzy system; Heart failure; Insuficiência cardíaca; Left ventricular assist device; Lógica fuzzy

Dispositivos de Assistência Ventricular (DAV) têm sido utilizados para o tratamento de pacientes com Insuficiência Cardíaca (IC), seja como ponte para o transplante ou como terapia de destino. As bombas de sangue centrífugas (BSC) representam a 3ª geração de DAV, sendo composta por: fonte de alimentação (baterias), controlador, motor BLDC (BrushLess Direct Current) e rotor da bomba. Com o aumento da exigência de desempenho do DAV utilizado para terapia de destino, o controle passou a ter elevada importância na interação entre o dispositivo e o coração. A Técnica de Controle Automático (TCA) propõe um sistema que ajuste a rotação de forma harmoniosa com o sistema fisiológico, sem o uso de sensores, e que considere o estado clínico e o nível de atividade do paciente. Três camadas compõem a TCA: 1ª) controle de rotação do motor BLDC; 2ª) controle de fluxo da BSC; 3ª) sistema Fuzzy que possui como variáveis de entrada: frequência cardíaca (FC), pressão arterial média (PAM), fluxo mínimo da bomba, nível de atividade (paciente) e estado clínico (definido pelo médico). O sistema Fuzzy ajusta o fluxo da 2ª camada, que por sua vez ajusta a rotação da bomba. Um pulso modulado de rotação permite a abertura intermitente da válvula aórtica, visando mitigar os efeitos de insuficiência e/ou estenose aórtica ocasionados pela assistência prolongada. O fluxo da BSC, a PAM e a FC são estimados a partir de parâmetros do acionamento do motor BLDC. O estimador é objeto de processo de pedido de patente. A avaliação da TCA foi realizada em um circuito hidrodinâmico e em um Simulador Híbrido do Sistema Cardiovascular (SHSC). O SHSC é uma ferramenta que permite a conexão física de um DAV ao sistema cardiovascular, em condições fisiológicas ou com alteração de alguns parâmetros cardiovasculares para simular a IC: fração de ejeção (FE) (15 - 40%) e FC (50 - 110 bpm). A Bomba de Sangue Ápico-Aórtica (BSAA) foi utilizada na validação da TCA. O estimador de fluxo apresentou erro de 0,23 L/min (p=0,9416; ?=0,05). O estimador de PAM apresentou erro de 3 mmHg (p=0,7647; ?=0,05). O estimador de FC apresentou erro de 1,1 bpm (p=0,9098; ?=0,05). A TCA foi capaz de manter a PAM e o débito cardíaco (DC) em nível fisiológico, em situações de variação de FE, FC e resistência vascular sistêmica. A TCA foi capaz de ajustar a rotação acompanhando a evolução clínica simulada do paciente. Não se observou refluxo através da BSAA durante os ensaios. Para mitigar a insuficiência e/ou estenose valvar, a TCA permitiu a abertura da válvula aórtica sem comprometer a PAM e o DC.