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Modelagem do Sistema Cardiovascular Humano

Prof. Dr. Thiago D. Cordeiro
Dispositivos de assistência ventricular (DAVs) são bombas mecânicas utilizadas para fornecer suporte ao sistema circulatório de pacientes com deficiência na função ventricular e que estão à espera de um transplante cardíaco. Sistemas de controle fisiológico (SCFs) são utilizados para melhorar o desempenho desses dispositivos em casos onde o suporte precisa ser realizado por períodos prolongados (semanas ou meses). Entretanto, tais sistemas de controle precisam ser ajustados individualmente e de modo constante, adequando-se ao quadro clínico do paciente. Modelos paramétricos com diferentes complexidades podem ser utilizados para representar a dinâmica do sistema cardiovascular. Alguns parâmetros desses modelos podem ser calculados diretamente com a utilização de sensores para determinadas variáveis hemodinâmicas, preferencialmente não invasivos para evitar infecções. Outros parâmetros podem ser estimados a fim de diminuir a necessidade de um grande número de sensores. De posse desses modelos, o processo de sintonia dos controladores utilizados nos SCFs poderá ser realizado para cada paciente em particular. Espera-se com isso melhorar o desempenho dos DAVs e aumentar o tempo de vida de pacientes submetidos ao suporte ventricular.
[1] Yu, Y.C., Boston, J.R., Simaan, M.A. and Antaki, J.F., 1998. Estimation of systemic vascular bed parameters for artificial heart control. IEEE Transactions on Automatic Control43(6), pp.765-778.  
[2] Simaan, M.A., Ferreira, A., Chen, S., Antaki, J.F. and Galati, D.G., 2009. A dynamical state space representation and performance analysis of a feedback-controlled rotary left ventricular assist device. IEEE Transactions on Control Systems Technology17(1), pp.15-28.
 
[3] Cordeiro, T.D., Sousa, D.L., Cestari, I.A. and Lima, A.M., 2016, October. Controlling the cardiovascular response under synchronized ventricular assist device support. In 2016 IEEE International Conference on Automatica (ica-Acca) (pp. 1-6). IEEE.
[4] Amacher, R., Ochsner, G., Ferreira, A., Vandenberghe, S. and Daners, M.S., 2013. A robust reference signal generator for synchronized ventricular assist devices. IEEE transactions on biomedical engineering60(8), pp.2174-2183.
 
[5] Castells-Rufas, D. and Carrabina, J., 2015. Simple real-time QRS detector with the MaMeMi filter. Biomedical Signal Processing and Control21, pp.137-145.