Journal of Biomedical Engineering Research (대한의용생체공학회:의공학회지)

The Korean Society of Medical and Biological Engineering (대한의용생체공학회)
권호 표지

Development of the Control Algorithm for Counterpulsation between a Moving-actuator type Bi-Ventricular Assist Device (AnyHeart) and a Natural Heart

한국형 심실 보조 인공심장과 자연심장 간의 counterpulsation 제어 알고리즘의 개발

  • Nam, Kyoung Won (Interdisciplinary Program in Biomedical Engineering Major, Seoul National University) ;
  • Choi, Seong Wook (Interdisciplinary Program in Biomedical Engineering Major, Seoul National University) ;
  • Chung, Jinhan (Interdisciplinary Program in Biomedical Engineering Major, Seoul National University) ;
  • Kim, Wook Eun (Interdisciplinary Program in Biomedical Engineering Major, Seoul National University) ;
  • Min, Byoung Goo (Institute of Medical and Biological Engineering, Medical Research Center, Seoul National University)
  • 남경원 (서울대학교 대학원 협동과정 의용생체공학전공) ;
  • 최성욱 (서울대학교 대학원 협동과정 의용생체공학전공) ;
  • 정진한 (서울대학교 대학원 협동과정 의용생체공학전공) ;
  • 김욱은 (서울대학교 대학원 협동과정 의용생체공학전공) ;
  • 민병구 (서울대학교 의학연구원 의용생체공학연구소)
  • Published : 2002.02.01
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Abstract

A Ventricular Assist Device(YAD) is used to support the injured natural heart So. when considering a control algorithm for YAD. it is important to reduce a natural heart's load to enhance its recovery condition. To reduce natural heart's load, a counterpulsation algorithm is used commonly. In this study, we developed a counterpulsation control algorithm for moving-actuator type VAD and tested its usefulness using in vitro MOCK circulatory system. To notice a natural heart's Pumping status, electrocardiogram(ECG) signal was used and as a result of test. the counterpulsation effect between YAD and a natural heart was occurred and Automatic Control Mode Transition was occurred properly.

심실보조장치(ventricular assist device, VAD)는 그 특성상 손상된 자연심장의 기능을 보조하기 위해서 사용된다. 따라서, 심실보조장치의 제어 알고리즘을 고려할 때에는 가능한 한 자연심장에 걸리는 부하를 최소한으로 줄여주는 것이 중요하다. 이처럼 자연심장에 걸리는 부하를 줄여주기 위해 가장 일반적으로 사용되는 제어 방식이 바로 자연심장과 심실보조장치 상호간의 동시 박출을 방지하는 counterpulsation 제어 방식이다. 실제로 Nanas[1][2] 등은 동물실험을 통해 좌심실이 손상된 상황에서 counterpulsation 장cl가 혈류역학적으로 어떠한 영향을 미치는가를 연구하였다 본 연구에서는, 현재 서울대학교 인공심장연구실과 (주)바이오메드랩에서 공동으로 개발 중인 이동작동기형 심실보조장치 (AnyHeart/ sup TM/)에 사용할 수 있는 counterpulsation 제어 알고리즘을 개발하고. 개발된 알고리즘을 실제 동물 실험에 적용하기에 앞서 모의순환장치를 이용하여 개발된 알고리즘의 효용성을 검증하여 보았다. 자연심장의 박출 상태를 실시간으로 파악하기 위해 심전도(electrocardiogram, ECG) 신호를 입력으로 받아들여 제어를 수행하는 방식을 채택하였으며, 모의순환장치에서의 실험 결과 심실보조장치와 자연심장 간의 동시 박출 방지 효과가 정상적으로 일어남을 확인할 수 있었다.

Keywords

References

  1. ASIAO Trans v.33 no.3 Effectiveness of a counterpulsation device implanted on the ascending aorta John N Nanas;Serafim N Nanas;Chris E Charitos;Anastasios D Poyiadjis;Dimitrios Kontoyannis;Abed Melkaoui;Gerasimos Kokolis;Spyridon D Moulopoulos
  2. ASAIO Trans v.30 Experience with a valveless, implantable abdominal, aortic counterpulsating device JN Nanas;DB Olsen;Y Hamanaka;B-Y Chiang;SD Nielsen;SD Hughes;W J Kolff
  3. IEEE Trans. Biomed. Eng. v.BME-32 A Real-Time QRS detection Algorithm Jiapu Pan;Willis J. Tompkins https://doi.org/10.1109/TBME.1985.325532
  4. IEEE Trans. Biomed. Eng. v.BME-23 A digital QRS detector based on the principle of contour limiting H.G. Goovaerts;H.H. Ros;T.J. vanden Akker;H. Schneider https://doi.org/10.1109/TBME.1976.324577
  5. Med. Biol. Eng. Comput. v.21 Optimal QRS detector N.V. Thakor;J.G. Webster;W.J. Yompkins https://doi.org/10.1007/BF02478504
  6. J. of KOSOMBE v.8 no.2 QRS Detection using MAP Estimation H.K. Chung
  7. KOSOMBE conf. v.22 no.1 Pump output estimation using current waveform in the moving-actuator type bi-ventricular assist device J.J. Lee