New controller for in-series cardiac-assist devices

Abstract

A new control unit for in-series cardiac-assist devices is presented. This unit allows the control of the phase difference between the fundamental components of aortic pressure and flow using a single timing adjustment. To accomplish this the conventional ‘delay’ from the e.c.g. R-wave to device activation was replaced by the time interval from the R-wave to midpump systole (TMPS). The second adjustment, the ‘duration’ of pump systole, which in this control unit is symmetrical about the TMPS, does not affect the phase difference. A computer simulation of the control unit suggests that the phase difference is controlled by TMPS alone when the ‘duration’ is maintained above a threshold level. The control unit is being tested using intraaortic balloon pumping in dogs. Preliminary results from these experiments have substantiated the simulation results.

Sommaire

Il présente un nouvel appareil de commande pour les dispositifs d'assistance cardiaque en série. Cet appareil permet le contrôle de la différence de phase entre les composants fondamentaux de la pression aortique et le débit, en n'exigeant qu'un seul réglage. Pour ce faire, le ‘retard’ traditionnel de l'onde-R d'électrocardiogramme à l'activation du dispositif est remplacé par l'intervalle de temps de l'onde-R à la systole par mi-pompe (TMPS). Le deuxième réglage, la ‘Durée’ de la systole par pompe, qui est symétrique au voisinage du TMPS dans cet appareil de commande, n'influent pas sur la différence de phase. Un ordinateur, simulant l'appareil de commande, suggère que la différence de phase est contrôlée uniquement par le TMPS, lorsque la ‘Durée’ est maintenue audessus du seuil. Cet appareil de commande est mis à l'essai chez les chiens par la méthode de pompage de ballon intra-aortique. Les résultats préliminaires de ces expériences ont prouvé les résultats de simulation.

Zusammenfassung

Es wird eine neue Steuereinheit für hintereinandergeschaltete Herzunterstützungsgeräte vorgestellt. Mit dieser Einheit kann die Phasendifferenz zwischen den fundamentalen Bestandteilen des aortischen Drucks und Flusses durch eine einfache Zeitjustierung gesteuert werden. Um dieses zu erreichen, wurde die herkömmliche ‘Verzögerung’ von der e.c.g. R-Welle bis zur Betätigung des Geräts durch einen Zeitinterval von der R-Welle zur Mittelpumpen-Systole (TMPS) ersetzt. Die zweite Justierung, die ‘Umlaufzeit’ der Pumpensystole, die bei dieser Steuerung um die TMPS symmetrisch ist, beeinflußt die Phasendifferenz nicht. Aus einer Computersimulation der Steuerung läßt sich schlie ßen, da ßdie Phasendifferenz nur dann durch die TMPS gesteuert wird, wenn die ‘Umlaufzeit’ über einem Schwellenniveau gehalten wird. Die Steuerung wird zur Zeit mit intraaortischen Ballonpumpen an Hunden getestet. Erste Resultatsberichte über diese Versuche haben die Resultate der Simulation unterstützt.