Control numérico óptimo de dispositivos de asistencia ventricular dinámica turbo
Autores: Amacher, Raffael; Asprion, Jonas; Ochsner, Gregor; Tevaearai, Hendrik; Wilhelm, Markus J.; Plass, André; Amstutz, Alois; Vandenberghe, Stijn; Schmid Daners, Marianne
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2013
Acceso abierto
Artículo científico
2013
Control numérico óptimo de dispositivos de asistencia ventricular dinámica turbo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Bioingeniería
Palabras clave
Metodología
Estrategias de operación óptimas
Dispositivos de asistencia ventricular turbo dinámicos
TVADs
Sistema cardiovascular
Enfoque numérico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 65
Citaciones: Sin citaciones
El presente trabajo presenta una metodología para la derivación de estrategias de operación óptimas para dispositivos de asistencia ventricular dinámica turbo (tVADs). En la práctica clínica actual, los tVADs suelen operar a una velocidad de rotación constante, lo que resulta en un flujo sanguíneo con baja pulsatilidad. Investigaciones recientes en el campo han apuntado a optimizar la interacción entre el tVAD y el sistema cardiovascular mediante el uso de perfiles de velocidad periódicos predefinidos. En el presente trabajo, evitamos la limitación de usar perfiles predefinidos formulando un problema de control óptimo basado en un modelo matemático del sistema cardiovascular y el tVAD. El problema de control óptimo se resuelve numéricamente, lo que lleva a perfiles de velocidad sincronizados con el ciclo, que son óptimos con respecto a un objetivo arbitrario. Aquí, se elige un equilibrio ajustable entre la maximización del flujo a través de la válvula aórtica y la minimización del trabajo sistólico ventricular izquierdo. Las soluciones óptimas tienen un mejor rendimiento que los perfiles de velocidad constante o sinusoidal para todos los casos estudiados. El análisis de las soluciones optimizadas proporciona información sobre la interacción optimizada entre el tVAD y el sistema cardiovascular. El enfoque numérico para la optimización de esta interacción representa una herramienta poderosa con aplicaciones en la investigación relacionada con el control de tVAD. Además, estrategias de accionamiento de VAD específicas para cada paciente y optimizadas pueden derivarse potencialmente a partir de este enfoque.
Descripción
El presente trabajo presenta una metodología para la derivación de estrategias de operación óptimas para dispositivos de asistencia ventricular dinámica turbo (tVADs). En la práctica clínica actual, los tVADs suelen operar a una velocidad de rotación constante, lo que resulta en un flujo sanguíneo con baja pulsatilidad. Investigaciones recientes en el campo han apuntado a optimizar la interacción entre el tVAD y el sistema cardiovascular mediante el uso de perfiles de velocidad periódicos predefinidos. En el presente trabajo, evitamos la limitación de usar perfiles predefinidos formulando un problema de control óptimo basado en un modelo matemático del sistema cardiovascular y el tVAD. El problema de control óptimo se resuelve numéricamente, lo que lleva a perfiles de velocidad sincronizados con el ciclo, que son óptimos con respecto a un objetivo arbitrario. Aquí, se elige un equilibrio ajustable entre la maximización del flujo a través de la válvula aórtica y la minimización del trabajo sistólico ventricular izquierdo. Las soluciones óptimas tienen un mejor rendimiento que los perfiles de velocidad constante o sinusoidal para todos los casos estudiados. El análisis de las soluciones optimizadas proporciona información sobre la interacción optimizada entre el tVAD y el sistema cardiovascular. El enfoque numérico para la optimización de esta interacción representa una herramienta poderosa con aplicaciones en la investigación relacionada con el control de tVAD. Además, estrategias de accionamiento de VAD específicas para cada paciente y optimizadas pueden derivarse potencialmente a partir de este enfoque.