Dhanjoo N. Ghista

Mitral-valve mechanics--stress-strain characteristics of excised leaflets, analysis of its functional mechanics and its medical application.

The stress/strain characteristics of mitral-valve leaflets are determined. The leaflet elements exhibit the characteristic nonlinear stress/strain behaviour with a transition point; the posttransition-point modulus being orders of magnitude greater than the pretransition modulus. An element closer to the chordae tendineae has an initial modulus 4–5 times that of an element in the centre of the cusp; its transition point also occurs at a lower strain. These tests provide information on the strength characteristics of the mitral-valve leaflets.Theoretical stress analyses are carried out to determine the range and the limits of adverse stresses that a valve has to withstand in order to obtain design criteria for the prosthetic mitral valve. Analyses and procedures are presented to obtain thein vivo average modulus (stiffness) of the valve leaflet by suitable correlation of the analysis with spectral phonocardiography.SommaireLes caractéristiques contrainte/tension des folioles de la valvule mitrale sont déterminées Les éléments foliaires présentent le comportement contrainte/tension nonlinéaire caractéristique avec point de transition; le module du point post-transition étant plusieurs fois plus grand que le module prétransition. Un élément plus proche du chordae tendineae possède un module 4 à 5 fois plus grand que celui de lélément au centre du sommet; son point de transition se produit aussi à une tension moins élevée. Ces tests fournissent des renseignements sur les caractéristiques de la force des folioles de la valvule mitrale.On entreprend les analyses théoriques de la contrainte afin de déterminer létendue et les limites des contraintes adverses auquelles doit résister une valeur afin dobtenir le critère de la construction dune valvule mitrale prosthétique. Les analyses et le procédé dobtention du module moyen (raideur) in vivo de la foliole valvulaire, par corrélation appropriée de lanalyse phonocardiographique spectrale sont donnés.ZusammenfassungEs werden die Stress-/Belastungsmerkmale von Mitralklappenblättchen bestimmt. Die Blättchenelemente weisen das charakteristische nichtlineare Stress-/Belastungsverhalten mit einem Übergangspunkt auf, wobei der Nachbübergangsmodul größer ist als Vorübergangsmodul. Ein den Chordae tendineae nähergelegenes Element hat einen 4 bis 5 mal größeren Anfangsmodul als ein Element in der Mitte der Cuspis. Sein Übergangspunkt tritt auch bei geringerer Belastung auf. Diese Tests liefern Informationen über die Stärkemerkmale der Mitralklappenblättchen.Es werden theoretische Analysen durchgeführt, um den Bereich und die Grenzen der nachteiligen Stresse zu bestimmen, denen ein Wert standhalten muß, um Musterkriterien für eine prothesische Mitralklappe zu erhalten. In der Abhandlung werden die Analysen und das Verfahren zur Ermittlung des in vivo Durchschnittsmoduls (Steifheit) des Klappenblättchens durch geeignete Korrelation der Analyse mit Spektral-Phonokardiographie dargelegt.

Man-tractor system dynamics: Towards a better suspension system for human ride comfort

Abstract It is found that tractor drivers suffer from a number of disorders of the spine and supporting structures at low frequency and high amplitude vibrations that are encountered in their field activities. In this paper the occupant - tractor system is modelled as a lumped parameter system; the composite model is analysed, by computer simulation, (for vertical and rotational (pitch) vibrational response to ground reaction simulating steady state sinusoidal forcing function inputs), for (a) relaxation type seat suspension and (b) relaxation type suspensions for both the seat and the front axle. These responses are compared to responses for (c) rigid seat and front axle, and (d) standard type front axle suspensions, as determined by previous investigators. It is found that the intensity of these (harmful) vibrations, is reduced by selecting these suspension parameters such that the responses of the human body parts are minimized in the frequency range of 0.5–11 Hz. Both the types of suspensions are the compared for their vibration isolation characteristics.

In vivo elastic modulus of the left ventricle: Its determination by means of a left ventricular vibrational model and its physiological significance and clinical utility

A quantitative estimate of the left ventricular musclesin vivo elasticity, as given by the Youngs modulusE of the left ventricular muscle medium characterises resistance to left ventricular filling during diastole, contractile effort of the left ventricle, at the instant of opening of the aortic valve and myocardial diseases, such as myocardiopathy. This paper aims to provide the pertinent analysis (and in particular its, results in the form of nomograms) that can be employed, in conjunction with closed-chested data-acquisition methods, to obtainin vivo values of the effective modulus of left ventricular muscle medium. A vibrational analysis of the left-ventricle chamber model is developed to obtain the values of the primary freqeencies of vibration in terms of the dimensions of the model and the modulusE. On obtaining the values of the model dimensions (by matching the model volume and mass with the left-ventricle dimensions obtained from cineangiocardiography), and of the frequency associated with the maximum energy content of the pertinent heart sound, we can employ the analysis to determine the instantaneous value of the modulusE of the left ventricle. Our paper hence presents data acquisition for developing the model, analysis of the left ventricular model to yield ready-for-use nomograms givingE for prescribed heart sound frequency and the procedure for clinical use of the nomograms and clinical application of the model.SommaireLévaluation quantitative de lélasticitéin vivo du muscle ventriculaire donné par le module de Young E pour le milieu musculaire du ventricule gauche, caractérise, 1e-la résistance au remplissage du ventricule gauche pendant la diastole, 2e-leffort contractile du VG à linstant de louverture de la valve aortique et 3e-la condition du coeur dans les maladies du myocarde telles que la myocardiopathie. Larticle a pour but de fournir lanalyse pertinente (et en particulier ses résultats sous la forme de nomogrammes) pouvant être employée en conjonction, avec les méthodes de recueil de données par thorax fermé, pour obtenir des valeursin vivo du module effectif du muscle ventriculaire, gauche moyen. On développe une analyse vibratiore dun modèle de la cavité VG afin dobtenir les fréquences primaires de vibration en termes 1e des dimensions du modèle et 2e du module E. Lobtention des dimensions du modèle (en appareillant le volume et la masse du modèle avec les dimensions VG obtenues par cinéangiocardiographie), et de la fréquence associée avec la teneur dénergie maximum du son cardiaque pertinent, permet demployer cette analyse pour déterminer la valeur instantanée du module E du ventricule gauche. Notre atticle présent donc 1e lacquisition des données pour le développement du modèle, 2e lanalyse du modèle ventriculaire gauche pour fournir des nomogrammes prêts à lusage donnant la valeur de E de la fréquence dun son cardiaque indiqué, 3e le procédé dutilisation clinique des nomogrammes et lapplication clinique du modèle.ZusammenfassungDie quantitative Bestimmung der Elastizität des linken Ventrilekmuskelsin vivo nach dem Elastizitätsmodul E des linken Ventrikelmuskelmediums gibt an: (i) Widerstand gegen die linke Ventrikelfüllung während des Diastole, (ii) Kraft zum Zusammenziehen des linken Ventrikels bei Öffnen der Aortenklappe und (iii) Zustand des Herzens bei Erkrankungen des Myocards wie z.B. Myocardipathie. Der Aufsatz ist ein Versuch, die entsprechende Analyse zu liefern (insbesondere ihre Ergebnisse in Form von Nomogrammen), die in Verbindung mit der Datenerfassung am geschlossenen Brustkorb dazu verwandt werden können, um In-Vivo-Werte des wirksamen Moduls für das Muskelmedium des linken Ventrikels zu erhalten. Eine Vibrationsanalyse des linken Ventrikelkammermodells wurde entwickelt, um die Werte für die primären, Schwingungsfequenzen im Verhältnis zu (i) der Abmessung des Modells und (ii) dem Elastizitätsmodul E zu erhalten. Bei Erhalt der Werte für die Modellabmessungen (durch Anpassung des Modellvolumens und der Masse an die linken Ventrikelabmessugen aus der Cineangiokardiografie) und der Frequenz, die mit dem maximalen Kräftegehalt des entsprechenden Herztons verbunden ist, können wir die Analyse dazu verwenden, den momentanen Wert des Elastizitätsmoduls E des linken Ventrikels zu bestimmen. Unser Aufsatz stellt daher (i) die Datenerfassung zum Entwickeln des Modells dar, (ii) eine Analyse des linken Ventrikelmodells zur Aufstellung von einsatzfähigen Nomogrammen, die den Wert E für eine vorgeschriebene Herztonfrequenz, angeben, (iii) ein Verfahren für den klinischen Gebrauch der Normogramme und die klinische Anwendung des Modells.

Toward an optimum prosthetic trileaflet aortic-valve design

The paper presents an optimum leaflet valve design, for a given valve size, satisfying the design criteria of: (1) minimal stress concentration in the leaflets; (2) optimal cusp shape to effect a smooth washout upon valve closure and to provide minimal meridional surface contact between leaflets, so as to minimise haemolysis and prevent adjacent leaflets from sticking to each other; (3) the pressure difference across the leaflet, at valve opening, not exceeding a limiting value (specified, in this paper to be 1–4 mm Hg); and (4) to guarantee an adequate working life (of, say, 1–2×105 hours).The valve leaflet is characterised as a shell surface with two principal radii of curvature R1, R2 and subtending angles θ1, θ2. These constitute the shape parameters of the valve design. The first two criteria, outlined above provide the following values of the shape parameters: θ1=150°, θ2=93°, R1=θ·89R, R2=θ·87R. The advocated leaflet material is Avcothan-51, selected on the basis of its biological compatibility. For this material, whose static and fatigue properties are available, the leaflet thickness is determined (for given valve size) in order to satisfy the third and fourth criteria (listed in the above paragraph) ensuring a valve opening leaflet pressure differential of 1–4 mm Hg and a prescribed lifetime T1 (of, say, 1–2×105 hours, the equivalent of 12–24 years).SommaireLarticle présente une conception optimale dune valve à feuille pour valve de taille donnée et répondant aux critères de conception suivants: (1) concentration de contrainte minimum dans les feuilles; (2) forme optimum du sommet de façon à produire lécoulement total régulier à la fermeture de la valve et à donner une surface de contact méridional minimum entre les feuilles afin de réduire le plus possible lhémolyse et le collement des feuilles adjacentes les unes aux autres; (3) différence de pression à travers la feuille, à louverture de la valve, ne dépassant pas une valeur limite (spécifiée dans cet article comme étant de 1 à 4 mm de mercure); et (4) durée de fonctionnement suffisante garantie (soit 1 à 2×105 heurs).La feuille de valve est caractérisée par une face extérieure ayant deux rayons darc principauxR1,R2 sous tendus par des angles θ1,θ2. Ces données constituent les paramètres de forme pour la construction de la valve. Les deux premiers critères décrits ci-dessus donnent les valeurs suivantes aux paramètres de forme:θ1=150°,θ2=98°R1=0,89R,R2=0,87R. Le matériau de fabrication de la feuille, Avcothane-51, a été choisi pour sa compatibilité biologique. Pour ce matériau dont les propriétés statiques et de fatigue sont fournies, lépaisseur de la feuille est déterminée (pour une valve de taille donnée) de façon à satisfaire les troisième et quartrième critères (énumérés au paragraphe ci-dessus) cest à dire dassurer une différence de pression de feuille douverture de valve de 1 à 4 mm de mercure et une durée de fonctionnementT1 prescrite (de par exemple 12×105 heures, soit léquivalent de 12 à 24 ans).ZusammenfassungDiese Arbeit stellt eine optimale blättrige Klappenkonstruktion für eine gegebene Klappengröße vor, die folgende Konstruktionskriterien erfüllt: (1) minimale Beanspruchungskonzentration in den Blättern; (2) optimale Zipfelform zur Erzielung einer reibungslosen Ausspülung bei Klappenverschluß und eines minimalen meridionalen Flächenkontakts zwischen den Blättern, um die Hämolyse auf ein Mindestmaß zu beschränken und nebeneinanderliegende Blätter davor zu schützen, daß sie aneinanderkleben; (3) Gewährleistung, daß der Druckunterschied über das Blatt an der Klappenöffnung einen bestimmten Grenzwert nicht übersteigt (in dieser Arbeit mit 1–4 mm Hg festgelegt); und (4) Gewährleistung einer angemessenen Betriebslebensdauer (z.B. 1–2×105 Stunden).Das Klappenblatt wird als Schalenfläche mit zwei Haupt-RundungsradienR1,R2 und zwei gegenüberliegenden Winkeln θ1, θ2 dargestellt. Dies sind die Formparameter der Klappenkonstruktion. Die ersten beiden Kriterien, die vorstehend umrissen werden, ergeben folgende Werte für die Formparameter:θ1=150°,θ2=98°,R1=0,89R,R2=0,87R. Das Material des Blattes, Avcothane, wurde aufgrund seiner biologischen Verträglichkeit gewählt. Für diesen Stoff, dessen statische und Ermüdungseigenschaften bekannt sind, wird die Stärke des Blattes bestimmt (für eine bestimmte Klappengröße), um das dritte und vierte Kriterium zu erfüllen (die im vorstehenden Absatz aufgeführt wurden). Dies gewährleistet einen Blattdruckunterschied beim Öffnen der Klappe von 1–4 mm Hg und eine vorgeschriebene BetriebslebensdauerT1 (z.B. 12×105 Stunden, was 12–24 Jahren entspricht).

Physiological characterisation of the ‘meditative state’ during intuitional practice (the Ananda Marga system of mediation) and its therapeutic value

Intuitional practice (i.p.), the Ananda Marga system of meditation, is a scientific mediative technique in which the subject concentrates on a particular gland and mentally incantates a 2-syllable ‘mantra’ synchronous with his breathing, the glandular site of concentration as well as the mantra are specific for a subject. The physiological responses of subjects performing i.p. are characterised in order to qualify the efficacy and benefits of i.p. on ‘normal’ nonadept individuals. During i.p., the percentage of waves in the alpha and theta bands increases; also the signal amplitude in this band increases markedly. The transformation of the e.e.g., state, resulting in an energy predominance at a lower frequency band, is an index of the therapeutic value of i.p. Further, the blood levels of glucose, lactate and pyruvate are reduced considerably during i.p. from their normal premediative values; the meditative state during i.p. can thus be-characterised as a wakeful hypometabolic physiological state. Long-term follow-ups on some regular practitioners of i.p. indicate that (i) chronic hypertensive subjects have been able to bring down and maintain their blood pressure at a normal value (ii) cigarette and drug addicts voluntarily gave up their addictions.SommaireLa pratique intuitionnelle (p.i.) du système Ananda Marga de méditation est une technique scientifique de méditation dans laquelle le sujet concentre son attention sur une glande déterminée et récite mentalement un ‘mantra’ de deux syllables, synchroniquement avec sa respiration, lemplacement de concentration glandulaire ainsi que le mantra sont spécifiques à un sujet. Les résponses physiologiques des sujets pratiquant la p.i. sont caractérisées afin de qualifier son efficacité et ses bénéfices pour des individus ‘normaux’ non initiés. Au cours de la p.i. le pourcentage des ondes dans les bandes alpha et thêta augmente; lamplitude du signal dans cette bande augmente aussi de façon nette. La transformation de létat de le.e.g ayant pour résultat une prédominance dénergie dans la bande de basse fréquence, représente un indice de la valeur thérapeutique de la p.i.ZusammenfassungDie intuitionelle Ausübung (i.p.) des Meditationssystems nach Ananda Marga ist eine wissenschaftliche meditative Technik, bei der sich die Versuchsperson auf eine bestimmte Drüse konzentriert und synchron mit der Atmung im Geiste das zweisilbige Wort ‘Mantra’ spricht. Die Drüse, auf die sich eine Person konzentriert und das ‘Mantra’ sind für jede Versuchsperson verschieden. Es werden die physiologischen Reaktionen der i.p. anwendenden Personen beschrieben, um die Wirksamkeit und Vorteile der i.p. auf ‘normale’ Nichteingeweihte zu veranschaulichen. Während der i.p. vermehren sich die Wellen der Alpha- und Thetabänder prozentual, ferner erhöht sich die Amplitude des Signals auf diesem Band auf bemerkenswerte Weise. Die Wandlung des e.e.g. -Zustandes, die sich aus einem Vorherrschen von Energie auf einem niedrigeren Frequenzband ergibt ist ein Anhaltspunkt für den therapeutischen Wert der i.p.

Computerized left ventricular mechanics and control system analyses models relevant for cardiac diagnosis

Abstract Two left ventricular models, relevant to cardiac diagnosis, are presented. The first is a Computer-based Finite Element Stress Analysis model of the left ventricle (LV) aimed to account for the irregular left ventricular geometry obtainable from single plane cineangiocardiography. The in vivo data for the model consists of instantaneous left ventricular chamber pressure and cine. The calculated wall stresses are compared with idealized geometry models. The finite element model is better able to delineate the stress concentrations at sites of large curvatures. The second model consists of a control system model of the LV, which formulates the interaction of the mechanics of the LV and the lumped parameter circulatory system by the central nervous systems monitoring of the mean arterial pressure, regulation of the heart rate, left ventricular contractility and the perepheral impedance. The model is parametrically simulated for a subject by means of the continuous system modelling program (CSMP); then the simulated models response to a physiological stress simulating pressure perturbation is determined; the model enables an assessment of the physiological stress sustaining capacity of a subject.

A model of the patient-dialysis treatment to study the dynamics of metabolic waste concentrations and c.s.f. pressure, and hence to provide guidelines for treatment.

A patient-dialysis treatment analysis has been performed, to study the dynamics of metabolic waster concentrations (urea and creatinine) and c.f.s. pressure in a renal patient during the entire cycle of pre-dialysis, dialysis and post-dialysis periods. The concentrations have predicted by the five compartment model of Dedrick and Bischoff, for the dialysis treatment variables, such as frequency of use and treatment time, urea generation rate of the patient and urea clearance rate of the dialyser. The results indicate that the c.f.s. pressure decreases during the pre-dialysis period, increases abruptly at the beginning of the treatment and then approaches (but does not overshoot) its normal value gradually. The analysis thereby shows that the significant rise in c.f.s. pressure in the rapid haemodialysis is not due to changes in the urea concentrations in the brain, which is validated by the pathophysiology studies of dialysis disequilibrium syndrome by Arieff and Massry. If the large abrupt rise in c.f.s. pressure (immediately following the start of treatment) is not desirable, it is recommended that the dialysis be started at the lowest urea clearance rate. Later a gradual increase in the clearance rate may be provided and the treatment frequency can be increased, in order to limit the duration of a treatment session.SommaireOn a entrepris un traitement de dialyse sur malade afin d’étudier les phénomènes dynamiques de concentration des déchets (urée et créatinine) et de pression f.s.c. sur un malade rénal au cours du cycle complet des périodes de pré-dialyse, dialyse et post-dialyse. Les concentrations pour les variables du traitement de dialyse sont prédites par le modèle à cinq compartiments de Dedrick et Bischoff, elles comprennent la fréquence et la durée du traitement, la vitesse de formation d’urée chez le malade et la vitesse d’élimination de l’urée par l’appareil de dialyse. Les résultats montrent que la pression f.s.c. baisse au cours de la période de pré-dialyse, augmente rapidement en début de traitement puis se rapproche (sans cependant la dépasser) petit à petit de la valeur normale. L’analyse démontre ainsi qu’une augmentation significative de la pression f.s.c. au cours de l’hémodialyse rapide n’est pas dûe aux changements de concentration de l’urée du cerveau étant mis en valeur par les études de pathophysiologie du syndrome de déséquilibre de dialyse de Arieff et Massry. Si l’augmentation importante et brusque de la pression f.s.c. (immédiatement après le début du traitement) n’est pas désirable, on recommande de commencer la dialyse au point de la vitesse minimale d’élimination de l’urée. Plus tard une hausse lente de la vitesse d’élimination peut s’entreprendre et la fréquence du traitement peut être augmentée afin de limiter la durée des séances d’un traitément.ZusammenfassungDie Dialysebehandlung von Patienten wurde analysiert, um die Dynamik von metabolischen Abfallstoffkonzentrationen (Harnstoff und Kreatinin) und den CSF-Druck eines Patienten im Laufe des gesamten Zyklus von Vordialyse, Dialyse und der Zeitspanne nach Dialyse zu untersuchen. Die Konzentrationen werden durch das fünfteilige Modell von Dedrick und Bischoff hinsichtlich der Veränderlichen der Dialysebehandlung vorausgesagt, wie Häufigkeit der Benutzung und Behandlungszeit, die Harnstofferzeugungsrate des Patienten und Harnstoff-klärungsrate des Dialysegerätes. Die Ergebnisse deuten an, daß der CSF-Druck in der Zeit vor Dialyse abnimmt, am Anfang der Behandlung stark zunimmt und dann seinen Normalwert allmählich wieder erreicht (aber nicht übersteigt). Die Analyse zeigt daher, daß der signifikante Anstieg des CSF-Drucks bei schneller Hämodialyse nicht durch Änderungen der Harnstoffkonzentrationen im Gehirn verursacht wird, was durch die pathophysiologischen Untersuchungen des Dialyse-Labilität-Syndromsvon, Arieff und Massry bestätigt wird. Wen der große plötzliche Ansteig des CSF-Drucks (unmittelbar nach Anfang der Behandlung) nicht gewünscht wird, wird empfohlen, die Dialyse dann einzuleiten, wenn die niedrigste Harnstoffklärungsrate gegeben ist. Später könnte eine allmähliche Erhöhung der Klärungsrate vorgesehen werden, und die Häufigkeit der Behandlung kann gesteigert werden, um die Dauer einer Behandlung zu kürzen.

Analyses of some biomechanical structures and flows by computer-based finite element method

Abstract The paper presents biomechanical analyses of anatomical structures and blood flow, involving the use of the computer-based finite element method. In presenting the various problems, the mechanics-based peculiarities of the problems (such as the nature of geometric and material nonlinearities) that make them conducive to finite element analysis are outlined, the computational features of the finite element method are presented and the physiological significances of the results are stressed. The first part of the paper, dealing with finite element analyses of anatomical structures and organs, concerns analyses of the arteriole, artery, heart valve, left ventricle, lung, corneo-scleral shell and the femur; herein, we are interested in determination of the material properties of the structural components of the organs, the stress states and their applications to characterization of disorders, pathologies and prostheses design. The second part of the paper, dealing with blood flow phenomena, concerns analyses of blood flow in the entrance region, at bifurcation, around inserted catheters with a view to delineate some fluid mechanical causative factors for atherosclerosis and the influence of catheter diameters on injuries to blood vessel intima.

Blood ultrafiltration: A design analysis

Ultrafiltration of blood finds application in the conventional dialysis and adsorber-ultrafilter artificial-kidney systems. The ultrafilters used for these processes are either flat-membrane thin-channel flow systems or bundles of capillary-like hollow fibres. The design analysis of hollow-fibre and thin-channel ultrafilters is carried out by assuming 2-dimensional and axisymmetric flow of a Newtonian fluid accompanied by convective and diffusive mass transfer across the semipermeable membrane wall. The wall permeation velocity is assumed to be small and (a) decaying exponentially along the flow direction and (b) proportional to the transmembrane pressure difference. The ultrafilter is simulated for the operation of (a) a conventional dialyser and (b) and ultrafilter as used in the adsorber-ultrafilter artificial kidney. The parametric analysis of the ultrafilter is studied.SommaireLultrafiltration du sang joue un rôle dans les systèmes de dialyse classiques et de reins artificiels à adsorption-ultrafiltre. Les ultrafiltres pour ces procédés sont soit des circuits découlement à canaux minces et à membrane plate, soit des nappes de fibres creuses du genre capillaire. Lanalyse détude dun ultrafiltre à fibres creuses et à canal mince est faite en supposant un écoulement à deux dimensions et axisymétrique dun fluide Newtonien accompagné dun transfert massique à convection et diffusif à travers la paroi semi-perméable de la membrane. La vitesse de pénétration de la paroi est supposée faible; dans le cas (a) elle décroît de façon exponentielle dans le sens du flux, et dans le cas (b) elle est proportionnelle à la différence de pression à travers la membrane. La simulation de lultrafiltre est effectuée pour le fonctionnement (a) dun dialyseur classique et (b) dun ultrafiltre du type utilisé dans le rein artificiel à adsorption-ultrafiltre. On étudie lanalyse paramétrique de lultrafiltre.ZusammenfassungDie Ultrafiltration von Blut findet in konventionellen Dialysegeräten und in künstlichen Nieren mit Adsorber/Ultrafilter Anwendung. Die Ultrafilter für diese Verfahren bestehen entweder aus dünnkanaligen Durchflußsystemen mit flachen Membranen oder Bündeln vom kapillarartigen Hohlfasern. Die Aufbauanalyse einer Hohlfaser und eines dünnwandigen Ultrafilters erfolgt durch Annahme eines zwei-dimensionalen und axisymmetrischen Durchflusses von Newtonscher Flüssigkeit, zusammen mit der konvektiven und diffusen Massenübertragung über die halbdurchlässige Membranenwand. Die Wanddurchlässigkeitsgeschwindigkeit wird als klein angenommen. Im Fall (a) zersetzt sie sich exponential entlang der Durchflußrichtung und im Fall (b) proportional zum Druckunterschied über die Membrane. Die Simulation des Ultrafilters geschieht zum Betrieb eines (a) konventionellen Dialysegeräts und (b) eines Ultrafilters, wie diese in der künstlichen Niere mit. Adsorber/Ultrafilter verwendet werden. Die parametrische Analyse des Ultrafilters wurde untersucht.

Construction, simulation, clinical application and sensitivity analyses of a human left ventricular control system model

A regulated left ventricular dynamics model is presented which involves interaction of the dynamics of the left ventricular and circulatory systems and their regulation by the central nervous system. On-line human parametric stimulation (parameter estimation) and consequential prognostic implications (based on parametric values) are demonstrated. Model responses to stimulated physiologic stresses help delineate tolerances of subjects. In order to have an estimate of the reliability of the model, the sensitivity of the models responses to changes in the values of its intrinsic parameters is assessed. Also determined is the extent to which errors in measuring the pressure affect the calculated values of the models responses to changes in the values of its intrinsic parameters is assessed. Also determined is the extent to which errors in measuring the pressure affect the calculated values of the models simulation parameters and subsequently influence the values of other diagnostically useful variables (such as contractility, oxygen consumption rate, heart rate), when the model is used to determine the limiting physiological stress sustainable by the subject. A comparison of the models composition with those of other similar cardio-circulatory models is included.