双心室辅助装置能够为左、右心室提供机械支撑,通过辅助心衰心脏提升供血量以维持患者生命,并改善血液动力学环境,提高患者生活质量。心室辅助装置的辅助性能取决于其控制策略。本文采用数值方法针对双心辅助系统中心脏泵的控制模式进行研究,验证经典控制方法,并提出泵功率控制和延时控制模式,根据辅助后循环系统中各血流动力学参数变化,从多角度分析心脏泵的辅助效果。主要研究内容如下:首先,根据生理学知识构建基于全心血液循环的心血管系统集总模型。模拟健康成人与心衰患者的生理状态,与临床数据进行对比后证明模型可靠。随后,将模型与课题组研制的旋转式离心泵数学模型耦合,并应用耦合模型研究双心辅助装置的经典控制模式,包括卸载水平对系统血流动力学行为的影响,定转速控制在不同活动状态下的辅助效果,以及变转速控制对心血管系统参数的影响。其次,根据旋转式离心泵的固有特性,构建了基于泵功率的控制器模型,探究控制量泵功率与患者动脉瓣活性及生理状态的关系。设定功率值进行数值验证,研究控制参量对系统血液动力学的作用规律,并确定泵在主动脉瓣和肺动脉瓣发生永久关闭的心脏泵临界参数。同时,模拟患者处于不同心衰程度和运动水平的生理状态,提取对应临界参数并计算心脏泵辅助比率。结果表明,泵功率控制能够实现双心室辅助装置对患者的支持作用;当泵功率在较大范围内变动时,血液动力学参数及泵参数将发生显著变化;不同生理条件下,保持动脉瓣正常开放的泵功率可操作范围不同,且当患者心衰程度越低或活动水平越高时,泵功率可操作范围越广,心脏泵对患者的辅助比率越不容易饱和。最后,设计心脏泵的延时控制模式,探究双心室辅助装置与自然心室的非同步运行对血流动力学的影响。模拟不同患者的心室辅助装置植入状态,并根据心脏泵的临界参数设置合理的泵转速以模拟动脉瓣的不同生理状态。结果表明,辅助装置在延时控制方案下可满足最低灌注要求,并能使保持关闭的动脉瓣恢复正常功能。主动脉瓣和肺动脉瓣开放比例随延时时长增加而上升,且流经动脉瓣的血流量有助于左、右心血容量的平衡。此外,延时模式还可以提高动脉血压和血流的搏动指数和心室的收缩性,有助于患者心功能的恢复。