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at - Automatisierungstechnik

Methoden und Anwendungen der Steuerungs-, Regelungs- und Informationstechnik

[AT - Automation Technology: Methods and Applications of Control, Regulation, and Information Technology
]

Editor-in-Chief: Bretthauer, Georg

12 Issues per year


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ISSN
2196-677X
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Volume 59, Issue 10

Issues

Hirndruckmodellierung und Regelung einer neuen mechatronischen externen Ventrikeldrainage

Inga Elixmann / Marian Walter / Christine Goffin / Sebastian Hahne / Michael Kiefer / Steffen Leonhardt
Published Online: 2011-10-12 | DOI: https://doi.org/10.1524/auto.2011.0954

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.

Keywords: Hydrozephalus; Hirndruck; externe Ventrikeldrainage; Modellbildung; Regelung

About the article

* Correspondence address: RWTH Aachen, Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik, Pauwelsstr. 20, LS für Medizinische Informationstechnik, 52074 Aachen,


Published Online: 2011-10-12

Published in Print: 2011-10-01


Citation Information: at - Automatisierungstechnik Methoden und Anwendungen der Steuerungs-, Regelungs- und Informationstechnik, Volume 59, Issue 10, Pages 613–621, ISSN (Print) 0178-2312, DOI: https://doi.org/10.1524/auto.2011.0954.

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[1]
Christine Goffin, Steffen Leonhardt, and Klaus Radermacher
IEEE Reviews in Biomedical Engineering, 2017, Volume 10, Page 310
[2]
Berno J. E. Misgeld, Inga M. Elixmann, Lars Fahnster, Marian Walter, Martin Weinzierl, Wolf-Ingo Steudel, and Steffen Leonhardt
IEEE Transactions on Control Systems Technology, 2015, Volume 23, Number 6, Page 2283

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