Model mimotělního oběhu

Abstract

Model mimotělního oběhu Mimotělní oběh je komplexní forma podpory životních funkcí pacienta během náročných kardiochirurgických operací, která nahrazuje funkci srdce a plic. Cílem práce bylo vytvořit matematický model vedení mimotělního oběhu na základě analýzy dat z monitoru vitálních funkcí, analyzátoru krevních plynů a z mimotělního oběhu. Model je rozdělen na dvě základní části, a to na část oběhovou a část dýchací. V oběhové části jsou sledovány parametry středního arteriálního tlaku (MAP) a centrálního žilního tlaku (CVP), které lze v průběhu simulace ovlivňovat pomocí dávkování noradrenalinu (NOR), změnou průtoku krve rotační válečkovou pumpou (Qout) a utažením okludéru. V dýchací části jsou sledovány parametry saturace arteriální (SaO2) a venózní (SvO2) krve kyslíkem a parciální tlak kyslíku v arteriální krvi (paO2), které lze ovlivňovat změnami frakce kyslíku (FiO2) a průtokem čerstvých plynů (FGF). Součástí práce bylo vytvořit scénáře, které simulují standardní situace a výkyvy pozorovaných veličin z fyziologických mezí z důvodu různých úkonů v operačním poli, či nehomogenního chování organismu pacienta. Ověření věrohodnosti modelu porovnáním klinických a simulovaných dat bylo vyjádřeno koeficientem R2, který vyšel v rozmezí 0,76-1. Model byl implementován do prostředí Matlab Simulink a nabízí uživateli možnost interaktivního zásahu do simulace.

Model of extracorporeal circulation Extracorporeal circulation is a complex form of support for the patient's vital functions that substitutes heart and lung function during demanding cardiac surgery. The aim of the work was to create a mathematical model of extracorporeal circulation based on data analysis from vital signs monitor, blood gas analyzer and extracellular circulation. The model is divided into two main parts, namely the part of the circulation and the part of the breathing. The parameters of mean arterial pressure (MAP) and central venous pressure (CVP), which can be affected by noradrenaline (NOR) dosing, by changing the flow of blood through a rotary roller pump (Qout) and by occlusion, are monitored in the circulation. The parameters of oxygen saturation of arterial (SaO2) and venous (SvO2) blood and partial oxygen pressure in arterial blood (paO2), which can be influenced by changes in oxygen fraction (FiO2) and fresh gas flow (FGF), are monitored in the respiratory part. Part of the work was to create scenarios that simulate the standard situations and fluctuations of observed parametres out of physiological limits due to various operations in the field of operation, or inhomogeneous behavior of the patient's organism. Verification of the model's credibility by comparing clinical and simulated data was evaluated by a factor of R2 ranging from 0,76-1. Model was implemented into the Matlab Simulink environment and provide the user with the opportunity to get interactive intervention to the simulation.