Ein pulsatiles Herz/Kreislauf-Modell für die Herzschrittmachertechnik (A Pulsatile Circulatory Model for the Pacemaker Technology)

Abstract

Das unter Matlab/Simulink entwickelte Computermodell des Herz/Kreislaufsystems legt den Schwerpunkt auf eine exakte mathematische Beschreibung der Herzkinematik, um pulsatile Effekte und damit die Blutkreislaufdynamik zu reproduzieren. Dadurch und weiterhin durch die Kopplung des pulsatilen Modells mit dem validierten Modell der Kreislaufregulation von Guyton können kardiologische und kardiotherapeutische Phänomene untersucht werden. Die Simulationsergebnisse wurden mit publizierten Referenzwerten verglichen und Übereinstim-mungen sowohl im Wertebereich als auch in der Dynamik der Druck-, Fluss-, und Volumenkennlinien nachgewiesen. Darüber hinaus wurden das Systemverhalten bei Schrittmacherstimulation, die Auswirkungen von Relaxationsstörungen des Herzmuskels, sowie verschiedene physiologische Steuergrößen für frequenzadaptive Herzschrittmachersysteme evaluiert.The developed computer model of the human circulation system focuses on the detailed description of the heart kinematics to reproduce the pulsatile effects and therewith the circular blood flow dynamics. By this and furthermore by coupling the pulsatile model with the validated Guyton model, it is possible to investigate cardiac and cardio-therapeutical phenomena. The results of the simulation were compared to published references, and analogy concerning the range and dynamics of the characteristics of pressure, flow and volume were verified. Moreover, the system properties at cardiac pacing, the effect of cardiac relaxation disorders and specified physiological variables for control of rate adaptive pacemaker systems were evaluated.