Geri Dön

Analysis of the cardiovascular hemodynamics using pontryagin maximum principle

Kardiyovasküler sistem hemodinamiğinin pontryagin maksimum prensibi ile analizi

PDF İndir

  1. Tez No: 751437
  2. Yazar: GAMZE BALKAN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ABDURRAHMAN KAMURAN KADIPAŞAOĞLU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Biyomühendislik, Matematik, Computer Engineering and Computer Science and Control, Bioengineering, Mathematics
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 162

Özet

Optimalite prensibi, doğadaki tüm sistemlerin belli bir kriteri yerine getirmek amacıyla en iyi şekilde işlediğini ortaya koymaktadır. Buradan yola çıkarak, doğadaki herhangi bir sistem gibi insan vücudu da bu ilke ile çalışmalıdır. Fizyolojik sistemler üzerinde optimal kontrol uygulamaları, geçtiğimiz yüzyıldan beri öne çıkan bir çalışma alanıdır ve halen keşfedilmeye ve geliştirilmeye açıktır. Kardiyovasküler sistem dinamiklerinin optimal kontrolü ise son elli yılda farklı araştırmacı ekipler tarafından incelenmiş ve tanımlanan durumlar ve kısıtlar altında sol ventrikül davranışının yorumlanmasına yardımcı olan dikkate değer makaleler üretilmiştir. Minimum enerji tüketimi, kalp kasının kasılması gücü, maksimum verim kalbin optimalite kriteri olarak sıkça önerilen kriterlerdir. Ancak maliyet fonksiyonu, yani kalbin vücuda kan pompalarken hangi kriteri veya kriterleri optimize etme ilkesiyle çalıştığı konusunda hala bir fikir birliği yoktur. Ayrıca, önceki çalışmalarda genellikle sol ventrikül yörüngesi kasılma yani sistol sırasında optimize edilmeye çalışılmıştır; tam bir kalp döngüsü için sol ventrikül davranışını açıklamaya çalışan sınırlı sayıda çalışma vardır. Hepsinden öte, sol ventrikül elastansının optimal doğasının açıklanması ve kardiyovasküler systemin kendi dinamiklerinin bir elastans fonksiyonu oluşturulması henüz üzerine çalışılmamış bir uygulamadır. Çalışmamızda yeni bir yaklaşım benimsenerek, tüm kardiyak döngü (kasılma+gevşeme) sırasında sol ventrikül basınç ve hacim yörüngelerini karakterize etmek için Pontryagin Maksimum Prensibi kullanılarak bir sol ventrikül elastans fonksiyonu oluşturulması amaçlandı. Maliyet fonksiyonu, kalp kasının kasılma ve gevşeme süresini minimize edecek şekilde önerildi. Sistol ve diyastol fazları için iki ayrı optimal kontrol problemi tanımlanarak, tam bir kardiyak döngü için sistem durum ve eşlenik denklemlerinin analitik çözümleri elde edildi.

Özet (Çeviri)

Optimality principle suggests that every system in nature works in an optimal way to fulfill a given criterion of performance. Accordingly, human body should also work by the optimality principle. Optimal control in physiological applications is a prominent study area and is yet offers much to be discovered. In the last decades, optimal control for cardiovascular dynamics has been studied by several researchers, who have produced remarkable papers on left ventricular behavior under given circumstances subject to specified constraints. Minimum energy expenditure, maximum contractile power, maximum efficiency etc. are commonly suggested optimality criteria for the heart, considered to optimize the trajectory of left ventricular hemodynamic variable during contraction, or systole. However, there is still no consensus on which criterion -i.e. cost function- the heart is maximizing or minimizing while pumping blood to the body and it is not yet accomplished to explain left ventricular behavior for a full cardiac cycle. Moreover, explaining the optimal nature of left ventricular elastance and creating a time varying elastance function from cardiovascular system dynamics itself is not yet attempted. For our study, a novel approach is developed: It is aimed to create a left ventricular elastance function using the Pontryagin Maximum Principle in order to characterize left ventricular pressure and volume trajectories during a full cardiac cycle (systole plus diastole). Cost function is suggested as to minimize the duration of the myocardial contraction and relaxation. Optimal control problems for systole and diastole are separately defined and analytical solutions of system state and adjoint equations are obtained for a complete cardiac cycle.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    842491

    Perkütan nefrolitotomi cerrahisi altında farklı cerrahi pozisyonların nabız kontür analizi parametreleri üzerine etkisinin değerlendirilmesi

    Different surgical positions under percutaneous nephrolithotomy surgery effect of pulse contour analysis parameters

    ELA NUR MEDETOĞLU

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Anestezi ve ReanimasyonAtatürk Üniversitesi

    Anesteziyoloji ve Reanimasyon Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ERKAN CEM ÇELİK

  2. Tez No

    909051

    Hemodynamic characterization of heart and venous valves based on multi-phase blood flow and FSI modelling

    Çok fazlı kan akışı ve FSI modellemesine dayalı kalp ve venöz kapakçıkların hemodinamik karakterizasyonu

    REZA DARYANI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA SERDAR ÇELEBİ

  3. Tez No

    456334

    Investigation of biological flows through particle image velocimetry (PIV) combined with several imaging techniques

    Parçacık görüntülemeli hız ölçümü (PIV) ve farklı görüntüleme yöntemlerinin birleştirilerek biyolojik akışların incelenmesi

    FAZIL EMRE USLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Bilim ve TeknolojiKoç Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. KEREM PEKKAN

  4. Tez No

    305866

    Numerical investigation of hemodynamics in the artificial artery-aorta anastomosis and the inflow cannula in ventricular assist systems to prevent complications

    Ventrıküler destek sıstemlerınde komplıkasyonların azaltılması amacıyla yapay damar-aorta anastomozunun ve gırıs kanülünün hemodınamık acıdan sayısal ıncelenmesı

    GİZEM INCİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2010

    Makine MühendisliğiYeditepe Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Bölümü

    YRD. DOÇ. DR. ESRA SORGÜVEN ÖNER

  5. Tez No

    816322

    Açık kalp cerrahisinde, vakum destek kullanılan robotik ve minimal invaziv cerrahi ile vakum destek kullanılmayan geleneksel açık kalp ameliyatlarının karşılaştırılması

    Comparison of robotic and minimally invasive surgery using vacuum support with traditional open heart surgeries without vacuum support in open heart surgery

    TAYFUN SOLAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Göğüs Kalp ve Damar CerrahisiMarmara Üniversitesi

    Perfüzyon Teknikleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NAZAN ATALAN ÖZLEN

Geri Dön