Zusammenfassung
Die Ableitung von Hirnwasser durch externe Ventrikeldrainagen ist eine lebensnotwendige Maßnahme bei akutem Hirndruckanstieg und wird bisher in der Regel rein mechanisch umgesetzt. Die neu entwickelte und hier vorgestellte mechatronische Ventrikeldrainage regelt den Hirndruck und ermöglicht dem Patienten damit eine zuverlässigere Therapie. Das Drainagekonzept erlaubt dem Arzt eine umfassendere Beobachtung des Krankheitsverlaufs durch die Darstellung wichtiger Parameter wie Hirndruck, drainiertem Hirnwasserfluss und Compliance. Für die Regelung der externen Ventrikeldrainage wurde eine statische Teilkompensation des nichtlinearen Prozesses mit einem PI-Anteil kombiniert und simulativ erprobt. Im Einsatz an einem Menschmodell-Prüfstand konnte die geregelte Ventrikeldrainage die vorgegebenen Regelziele erfüllen.
Abstract
The drainage of cerebrospinal fluid by an external ventricular drainage is an indispensable therapy for acute brain pressure rise which at present is realized commonly with purely mechanical devices. The new drainage concept presented in this work uses a mechatronic device with automatic pressure control to enable a more reliable and automated therapy for the patient and a comprehensive examination of the disease for the doctor by the monitoring of the important parameters brain pressure, drained cerebrospinal fluid and compliance. To control the ventricular drainage, a partial static compensation of the process nonlinearity was combined with a proportional integral controller. This controller was tested in simulations and in a human-like test rig. The controlled ventricular drainage was able to achieve all brain pressure control targets.
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