一种心室辅助设备的流量监测方法、心室辅助设备及产品与流程
本发明涉及心室辅助设备，具体涉及一种心室辅助设备的流量监测方法、心室辅助设备及产品。
背景技术：
1、心室辅助设备用于向患者的血液循环管路输送血液，在辅助泵血过程中需要对泵出流量进行持续监测，以支持设备的运行调节和临床评估。然而，现有的流量监测方式在准确性方面存在不足，难以满足不同工况下长期稳定运行的需求。
技术实现思路
1、本发明主要解决的技术问题是如何提高心室辅助设备在不同工况下泵出流量监测的准确性。
2、根据第一方面，一种实施例中提供一种心室辅助设备的流量监测方法，所述心室辅助设备的输出端与患者的血液循环管路连接，用于向所述血液循环管路输送血液并承受所述血液循环管路的负载压力，所述流量监测方法包括：
3、获取所述心室辅助设备在泵血过程中的压力信号和设备运行状态，以及所述心室辅助设备的输出端的负载压力；
4、基于所述压力信号、所述设备运行状态和所述输出端的负载压力，通过预构建的压力-流量对应关系计算所述心室辅助设备的泵出流量；其中，所述压力-流量对应关系包括基于标定数据建立的流量映射关系和/或基于压力平衡关系的流量计算模型，所述标定数据为在多个输出端的负载压力和多个设备运行状态的组合下，同步采集的参考流量、压力信号及对应的输出端的负载压力和设备运行状态。
5、一实施例中，所述压力-流量对应关系为基于标定数据建立的流量映射关系，所述流量映射关系为输出端的负载压力、设备运行状态及压力信号的特征与参考流量之间的函数关系，所述基于所述压力信号、所述设备运行状态和所述输出端的负载压力，通过预构建的压力-流量对应关系计算所述心室辅助设备的泵出流量，包括：
6、提取所述压力信号的特征，将所述压力信号的特征、所述设备运行状态和所述输出端的负载压力作为输入，通过所述基于标定数据建立的流量映射关系计算所述心室辅助设备的泵出流量。
7、一实施例中，所述心室辅助设备包括泵血模块，所述泵血模块中设有弹性结构，所述弹性结构在泵血过程中因形变产生弹性压力，所述压力-流量对应关系为基于压力平衡关系的流量计算模型，所述流量计算模型表征所述压力信号与泵出流量之间的方程关系，所述方程关系中包含初始压力、输出端的负载压力、弹性压力和预先根据所述标定数据确定的等效流阻，所述基于所述压力信号、所述设备运行状态和所述输出端的负载压力，通过预构建的压力-流量对应关系计算所述心室辅助设备的泵出流量，包括：
8、将所述压力信号、所述输出端的负载压力、所述设备运行状态对应的初始压力、所述弹性压力和所述心室辅助设备中流动路径的等效流阻代入所述流量计算模型，得到所述心室辅助设备的泵出流量。
9、一实施例中，所述心室辅助设备的泵出流量的表达式为：
10、；
11、其中，表示所述心室辅助设备在t时刻的泵出流量，表示t时刻的驱动压差，表示t时刻的弹性压力，表示所述心室辅助设备中流动路径的等效流阻，表示t时刻的压力信号，表示通过t时刻的设备运行状态确定的初始压力，表示t时刻的输出端的负载压力。
12、一实施例中，t时刻的弹性压力根据t-1时刻所述弹性结构的位移对应的泵血模块的容积变化量和预设的弹性参数计算得到。
13、一实施例中，所述压力-流量对应关系包括基于标定数据建立的流量映射关系和基于压力平衡关系的流量计算模型，所述流量映射关系为输出端的负载压力、设备运行状态及压力信号的特征与残差流量之间的函数关系，所述残差流量为所述参考流量和基础流量之间的差值，所述基础流量为根据所述心室辅助设备在泵血过程中的压力平衡关系计算得到的流量，所述心室辅助设备包括泵血模块，所述泵血模块中设有弹性结构，所述弹性结构在泵血过程中因形变产生弹性压力，所述流量计算模型表征所述压力信号与泵出流量之间的方程关系，所述方程关系中包含初始压力、输出端的负载压力、弹性压力和预先根据所述标定数据确定的等效流阻，所述基于所述压力信号、所述设备运行状态和所述输出端的负载压力，通过预构建的压力-流量对应关系计算所述心室辅助设备的泵出流量，包括：
14、提取所述压力信号的特征，将所述压力信号的特征、所述设备运行状态和所述输出端的负载压力作为输入，通过所述基于标定数据建立的流量映射关系计算所述心室辅助设备的残差流量；
15、将所述压力信号、所述输出端的负载压力、所述设备运行状态对应的初始压力、所述弹性压力和所述心室辅助设备中流动路径的等效流阻代入所述流量计算模型，得到所述心室辅助设备的基础流量；
16、对所述残差流量和所述基础流量进行求和，得到所述心室辅助设备的泵出流量。
17、一实施例中，所述压力-流量对应关系包括基于标定数据建立的流量映射关系和基于压力平衡关系的流量计算模型，所述流量映射关系为输出端的负载压力、设备运行状态及压力信号的特征与参考流量之间的函数关系，所述心室辅助设备包括泵血模块，所述泵血模块中设有弹性结构，所述弹性结构在泵血过程中因形变产生弹性压力，所述流量计算模型表征所述压力信号与泵出流量之间的方程关系，所述方程关系中包含初始压力、输出端的负载压力、弹性压力和预先根据所述标定数据确定的等效流阻，所述基于所述压力信号、所述设备运行状态和所述输出端的负载压力，通过预构建的压力-流量对应关系计算泵出流量，包括：
18、提取所述压力信号的特征，将所述压力信号的特征、所述设备运行状态和所述输出端的负载压力作为输入，通过所述基于标定数据建立的流量映射关系计算所述心室辅助设备的映射流量；
19、将所述压力信号、所述输出端的负载压力、所述设备运行状态对应的初始压力、所述弹性压力和所述心室辅助设备中流动路径的等效流阻代入所述流量计算模型，得到所述心室辅助设备的基础流量；
20、对所述映射流量和所述基础流量进行加权融合，得到所述心室辅助设备的泵出流量。
21、一实施例中，所述设备运行状态包括设备驱动参数，所述流量监测方法还包括：
22、根据所述压力信号计算压力变化率，并根据所述泵出流量和目标流量之间的偏差生成第一驱动指令；其中，所述第一驱动指令包含目标驱动值和变化率；
23、当所述压力信号未超过压力幅值上限且所述压力变化率未超过压力变化率上限时，将所述第一驱动指令作为实际驱动指令驱动所述心室辅助设备，使所述设备驱动参数按所述变化率向所述目标驱动值变化；
24、当所述压力变化率超过压力变化率上限时，减小所述变化率的幅值以得到实际变化率，并生成实际控制指令驱动所述心室辅助设备，所述实际控制指令包含所述目标驱动值和所述实际变化率，用于使所述设备驱动参数按所述实际变化率向所述目标驱动值变化，或者，生成使所述心室辅助设备保持当前的设备运行状态的实际控制指令驱动所述心室辅助设备；
25、当所述压力信号超过压力幅值上限时，生成使所述心室辅助设备保持当前的设备运行状态的实际控制指令驱动所述心室辅助设备，或者，减小所述目标驱动值以得到实际目标驱动值，并生成实际控制指令驱动所述心室辅助设备，所述实际控制指令包含所述实际目标驱动值和所述变化率，用于使所述设备驱动参数按所述变化率向所述实际目标驱动值变化。
26、根据第二方面，一种实施例中提供一种心室辅助设备，包括：
27、泵血模块，所述泵血模块的输出端与患者的血液循环管路连接，用于向所述血液循环管路输送血液并承受所述血液循环管路的负载压力；
28、压力传感器，用于采集所述心室辅助设备泵血过程中的压力信号；
29、负载压力获取模块，用于获取所述输出端的负载压力；
30、运行状态获取模块，用于获取所述心室辅助设备的设备运行状态；
31、处理器，与所述压力传感器、所述负载压力获取模块和所述运行状态获取模块连接，用于执行流量监测方法。
32、根据第三方面，一种实施例中提供一种计算机程序产品，包括计算机程序和/或指令，所述计算机程序和/或指令被处理器执行时实现流量监测方法。
33、依据上述实施例的心室辅助设备的流量监测方法、心室辅助设备及计算机程序产品，在获取心室辅助设备在泵血过程中的压力信号和设备运行状态的同时，将心室辅助设备的输出端的负载压力也作为流量计算的输入，使得压力-流量对应关系在计算流量时考虑输出端负载压力的变化，从而在计算流量时能够区分设备驱动侧与输出端负载侧对压力信号的影响，在不同输出端负载压力和设备运行状态下均能准确监测泵出流量。压力-流量对应关系包括基于标定数据建立的流量映射关系和/或基于压力平衡关系的流量计算模型，标定数据为在多个输出端的负载压力和多个设备运行状态的组合下，同步采集的参考流量、压力信号及对应的输出端的负载压力和设备运行状态，从而避免将单一工况下的关系直接用于全部运行状态。流量计算模型则可以在心室辅助设备的压力平衡关系下准确计算出泵出流量，从而提供具有明确物理含义的泵出流量。将上述两种压力-流量对应关系中的至少一种应用在心室辅助设备的流量监测方法中，提高流量计算的准确性。