Mobile Herz-Lungen-Maschinen (HLM) werden bislang ausschließlich durch geschultes Personal bedient. Mit Hilfe einer automatisierten Steuerung der HLM soll eine sichere und patientenadaptierte Perfusion während einer hektischen Notfallsituation ermöglicht und das Notfallpersonal unterstützt werden.
Die Versorgung und Aufrechterhaltung des Blutkreislaufs während eines akuten Herz-Kreislauf-Versagens kann durch neuartige mobile Herz-Lungen-Maschinen (HLM) gewährleistet werden. Die derzeit verfügbaren Geräte werden ausschließlich durch geschultes Personal/Kardiotechniker bedient. Sie überwachen die Kreislaufsituation des Patienten und steuern entsprechend die HLM. Mit Hilfe einer automatisierten Steuerung der HLM soll eine sichere und patientenadaptierte Perfusion während einer hektischen Notfallsituation (Krankenwagen etc.) ermöglicht werden. Im Rahmen des Forschungsprojekts sollten die Grundlagen für eine patientenadaptierte Automatisierung gelegt werden. Hierbei sollten sowohl geeignete Sensoren als auch optimale Controller-Algorithmen entwickelt und erprobt werden.
rechts: Versuchsaufbau zur Regleroptimierung. Hydraulische Kreislaufmodell mit regelbaren Gefäßwiderständen sowie regelbare Zentrifugalpumpe; Fluss-und Druckmessung, Entwicklungsumgebung zur Erprobung verschiedener Controller (Quelle: Deutsches Herzzentrum, TUM)
Das Projekt gliederte sich in zwei Schwerpunkte. Diese waren zum einen die Entwicklung eines geeigneten Controllermechanismus und zum anderen die Auswahl geeigneter Sensoren sowie Filteralgorithmen zur Verarbeitung von Artefakten während des Betriebes. Es wurde ein Fuzzy-Controller-basierter Ansatz zur automatisierten Regelung entwickelt und in einer Simulation (computerbasiert, hydromechanisch) sowie im Großtier-experiment evaluiert. Ergebnis: Die Automatisierung der HLM ist mit dem entwickelten Regel-Algorithmus realisierbar. Die eingesetzte Sensorik zur Herz-Kreislauf-Überwachung arbeitete zuverlässig. Die entwickelten Strategien zur Artefaktdetektion und -elimination erwiesen sich als äußerst zuverlässig in der Simulation und im hydromechanischen Modell. Im Tierexperiment konnte die erfolgreiche Regelung der HLM basierend auf Blutdruck und -fluss gezeigt werden.
