经皮心室辅助设备及其主动脉压估计方法、装置和存储介质与流程

本发明涉及医疗器械，具体涉及一种经皮心室辅助设备及其主动脉压估计方法、装置和存储介质。

背景技术：

1、经皮心室辅助设备（pvad）是一种通过介入方式为患者提供循环支持的心室辅助设备。其中一类经皮心室辅助设备采用气动膜片结构，其包括血侧泵腔、气体侧膜腔以及将二者分隔的气动膜片。气动膜片在气体侧膜腔内的气体侧压力驱动下周期性改变血侧泵腔的容积，将血液由入口侧输送至主动脉侧。主动脉压力构成泵血过程中的输出端负载，反映患者循环系统的灌注状态，其变化会影响膜泵的泵出过程、单次泵出量和实际辅助流量。因此，在经皮心室辅助设备运行过程中获得主动脉压力估计值，对辅助效果评价、输出端负载判断、流量估计、运行参数调整以及压力趋势显示具有重要意义。

2、目前，主动脉压力通常通过有创动脉压力导管或者设置于血液通路中的压力传感器进行测量。这类方式能够提供参考压力，但需要在血液通路中增加专用血侧压力传感器或引压结构，由此会增加血液接触部件、密封界面、电气连接、灭菌要求和一次性耗材成本，并可能引入血栓、零点漂移、安装位置和长期可靠性等方面的问题。

3、对于气动膜片式经皮心室辅助设备，虽然其气体侧设置有用于气路控制的压力传感器，但该气体侧压力信号是一个复合信号，同时受到气源压力、阀门状态、气体流动、气体压缩、膜片位置以及血侧负载等多种因素的影响。具体而言，血侧主动脉压力在气体侧压力信号中的响应幅值和相位会随阀门状态、膜片位置和气体流动状态的变化而改变；膜片在松弛、褶皱、贴壁、大行程运动和稳定受张等状态下具有不同的有效面积、等效刚度和阻尼，导致压力传递关系缺乏稳定的边界条件；调压阀动作、气源波动、电机调压、气体质量变化和温度变化会在气体侧压力信号中形成附加扰动分量；同时，主动脉压力到气体侧压力信号的传递具有惯性、阻尼、时滞和非线性特性，同一气体侧压力水平在不同波形阶段可能对应不同的主动脉压力；此外，患者主动脉压力、心率、脉压、系统阻力、顺应性、膜泵参数、气体侧容积和管路参数等多种因素均会影响压力传递关系，单一工况下获得的标定系数难以覆盖实际使用中的多种生理和设备状态。因此，现有技术难以直接利用气体侧压力信号稳定、准确地估计主动脉压力。

技术实现思路

1、本技术提供一种经皮心室辅助设备及其主动脉压估计方法、装置和存储介质，旨在解决现有气动膜片式经皮心室辅助设备中，气体侧压力信号为受气源压力、阀门状态、气体流动、膜片位置及血侧负载等多种因素影响的复合信号，导致难以在不增加血侧压力传感器的情况下，直接利用该气体侧压力信号稳定、准确地估计主动脉压力的技术问题。

2、第一方面，本技术实施例提供一种用于经皮心室辅助设备的主动脉压估计方法，所述经皮心室辅助设备包括血侧泵腔、气体侧膜腔、将所述血侧泵腔与所述气体侧膜腔分隔的气动膜片、与所述气体侧膜腔连通的气路及调压部件、以及与所述气体侧膜腔连通的气体侧压力传感器；所述气动膜片在所述气体侧膜腔内的气体侧压力驱动下周期性改变所述血侧泵腔的容积，将血液由入口侧输送至主动脉侧；所述主动脉压估计方法，包括：

3、获取所述气体侧压力传感器采集的气体侧压力信号；

4、根据所述气体侧压力信号，确定所述气动膜片是否处于有效传压状态；其中，所述气动膜片处于所述有效传压状态时，其在压力变化作用下的响应满足预设稳定条件；

5、在所述气动膜片处于所述有效传压状态时，根据所述气体侧压力信号和所述经皮心室辅助设备的气动运行状态，确定用于主动脉压力估计的有效辨识窗口；其中，所述有效辨识窗口为所述气体侧压力信号满足预设压力信号质量条件且所述经皮心室辅助设备的气动运行状态满足预设运行状态条件所对应的时间区间；

6、获取所述有效辨识窗口内的气体侧动态压力序列；

7、基于预先建立的多工况主动脉压力反算模型，确定所述气体侧动态压力序列与主动脉压力之间的动态映射关系，获得主动脉压力估计结果。

8、第二方面，本技术实施例提供一种用于经皮心室辅助设备的主动脉压估计装置，包括：

9、气体侧压力采集模块，用于获取气体侧压力传感器采集的气体侧压力信号；

10、膜片状态确定模块，用于根据所述气体侧压力信号，确定气动膜片是否处于有效传压状态；其中，所述气动膜片在所述有效传压状态下处于预载受力状态，且所述气动膜片在压力变化作用下的响应满足预设稳定条件；

11、辨识窗口确定模块，用于在所述气动膜片处于所述有效传压状态时，根据所述气体侧压力信号和所述经皮心室辅助设备的气动运行状态确定用于主动脉压力估计的有效辨识窗口；其中，所述有效辨识窗口为所述气体侧压力信号满足预设压力信号质量条件且所述经皮心室辅助设备的气动运行状态满足预设运行状态条件所对应的时间区间；

12、动态压力获取模块，用于获取所述有效辨识窗口内的气体侧动态压力序列；

13、主动脉压力估计模块，用于基于预先建立的多工况主动脉压力反算模型，确定所述气体侧动态压力序列与主动脉压力之间的动态映射关系，获得主动脉压力估计结果。

14、第三方面，本技术实施例提供一种经皮心室辅助设备，包括：

15、血侧泵腔，与血液入口侧和主动脉侧连通，用于容纳待输送的血液并在容积变化时将血液由所述血液入口侧输送至所述主动脉侧；

16、气体侧膜腔，用于容纳气体，所述气体的压力变化用于驱动所述血侧泵腔的容积变化；

17、气动膜片，设置于所述血侧泵腔与所述气体侧膜腔之间，用于在所述气体侧膜腔内的气体侧压力驱动下周期性改变所述血侧泵腔的容积，以驱动所述血侧泵腔内的血液由所述血液入口侧输送至所述主动脉侧；

18、气路及调压部件，与所述气体侧膜腔连通，用于向所述气体侧膜腔提供气体侧压力以及调节所述气体侧膜腔内的气体侧压力，以使所述气动膜片形成预载受力状态；

19、气体侧压力传感器，与所述气体侧膜腔连通，用于采集所述气体侧膜腔内的气体侧压力信号；

20、控制器，与所述气体侧压力传感器以及所述气路及调压部件连接，被配置为获取所述气体侧压力信号，并执行如第一方面任意实施例所述的用于经皮心室辅助设备的主动脉压估计方法。

21、第四方面，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如第一方面任意实施例所述的用于经皮心室辅助设备的主动脉压估计方法。

22、本技术实施例提供的经皮心室辅助设备及其主动脉压估计方法、装置，通过获取气体侧压力信号并确定气动膜片是否处于有效传压状态，使膜片在预载受力且满足稳定条件下工作，为主动脉压力向气体侧压力的传递提供可重复的边界条件；在此基础上，根据气体侧压力信号和气动运行状态确定有效辨识窗口，能够在低扰动、高信号质量的时间区间内采集气体侧动态压力序列，有效抑制调压阀动作、气源波动和气体流动等干扰成分对估计结果的影响；进一步利用预先建立的多工况主动脉压力反算模型对气体侧动态压力序列进行处理，能够适应不同心率、主动脉压力、系统阻力及顺应性等工况下的压力传递关系，从而在不增加血侧专用压力传感器的情况下，稳定、准确地获得主动脉压力估计结果，降低血液接触部件成本和血栓等并发症风险，为辅助效果评价、输出端负载判断、流量估计和运行参数调整提供可靠依据。

23、另外，本技术还提供了一种计算机可读存储介质、计算机程序产品以及芯片，具有如上述用于经皮心室辅助设备的主动脉压估计方法相同的有益效果。