血泵是挽救心衰末期患者的有效治疗手段,是临床上或短期或永久替代心脏功能推动血液循环的一种心室辅助装置。本文针对血泵的生理控制策略和体外测试系统展开了相关研究,体外测试系统用于评估心室辅助装置的性能,生理控制策略用于进一步提高心室辅助装置性能。论文中采用基于BP神经网络的旋转血泵控制方法控制血泵转速,并分别在血液循环系统模型与体外测试系统中进行验证。本文主要研究内容如下:(1)针对人体血液循环系统进行集中参数建模。在MATLAB/Simulink中搭建模型,根据心室腔、心房腔、瓣膜等理论基础分别推导相应数学公式,建立血液循环系统数学模型。该数学模型为后续的生理控制策略和血泵体外测试提供平台。(2)建立血泵-人体循环系统耦合模型,提出一种基于BP神经网络的旋转血泵生理控制方法,实现血泵植入者生理状态变化下控制器的自适应调节。该控制方法以主动脉平均压为控制目标,通过神经网络自动调节血泵PID控制器的参数从而在生理状态发生变化时实现血泵转速的优化控制,使主动脉压力值达到设定的正常值。该控制方法在血液循环系统模型上进行验证,结果显示在3种不同的生理状态下主动脉平均压最终稳定在设定值100 mmHg,实现了预期目标,从而证明了该方法的可行性。(3)建立基于左心室辅助装置的血液循环系统体外试验平台,针对左心室辅助装置对血液循环系统动力学的影响开展实验研究。通过搭建好的平台进行试验,模拟不同的生理状态,完成了正常生理、心衰情况下以及控制器辅助下的主动脉压力的测量,验证基于BP神经网络的PID控制器的可行性。结果显示左心室辅助装置对血液动力学的影响规律和数值结果基本一致。