本文提出一種基于左心輔助的血液循環系統控制模型，該模型由左心血液循環系統和旋轉式心臟泵模型耦合而成。考慮心臟泵的水力特性，根據泵相似性原理提出了新型旋轉式心臟泵的數學模型。泵模型耦合心血管系統后采用七階集總參數非線性空間狀態方程表示，控制變量為電機轉速。本文采用泵心臟舒張期最小流量變化斜率作為反饋機制，確保最大灌注量的同時避免抽吸。通過Matlab對模型進行仿真，結果顯示在開環控制下，心衰患者的血液循環系統各項血液動力特性均有改善。當轉速為9 000 r/min時，經左心輔助的患者每搏心輸出量由最初34 mL/s提高至正常水平82 mL/s，左心室壓力-容積環向左偏移并且面積減小，說明輔助裝置能夠明顯改善泵血不足并幫助心室卸載。若持續提高泵轉速，當轉速達到12 800 r/min時，會發生抽吸異常狀況，這是因為轉速過高導致靜脈回流量不足而形成的。經采用反饋控制后，系統可有效避免抽吸現象。本文研究結果表明，基于左心輔助的血液循環系統的控制模型能在確保足量灌注量的同時避免抽吸異常狀態。該模型反映了左心輔助裝置與心血管系統的交互作用，為左心輔助心衰治療和生理控制策略設計提供理論依據。
反流是左心室輔助裝置（LVAD）在運行過程中轉速過低時出現的一種異常工況，會導致 LVAD 無法輔助自然心臟泵血，影響患者健康。根據反流程度的不同，本文定義了三種 LVAD 反流狀態：無反流、輕度反流和重度反流，并基于動態封閉容腔理論，提出反流系數（RI）對其進行分級。數值結果表明，患者處于運動、靜息和睡眠狀態時，無反流和輕度反流的臨界轉速分別為 6 650 r/min（運動）、7 000 r/min（靜息）和 7 250 r/min（睡眠狀態），對應 RI 值為 0.401、0.300 和 0.238；輕度和重度反流的臨界轉速分別為 5 500 r/min（運動）、6 000 r/min（靜息）和 6 450 r/min（睡眠狀態），對應 RI 值為 0.488、0.359 和 0.284。此外，RI 與轉速呈負相關，確定相應的臨界轉速即可實現 LVAD 反流的分級。因此本文研究結果顯示，基于流量信號的檢測參數 RI 能有效地區分 LVAD 的反流狀態，便于 LVAD 的反流檢測，為 LVAD 的高可靠性控制系統的制定提供理論依據和技術支持。
右心室（RV）衰竭已成為左心室輔助裝置（LVAD）治療的一種致命并發癥。由 LVAD 引起的雙心室搏動的不同步是引發 RV 功能障礙的重要因素。本文采用數值方法研究 LVAD 的控制模式對左、右心室搏動同步性的影響。數值結果表明：左心室（LV）與 RV 的收縮持續時間在無泵模式下沒有顯著差異（分別為 48.52% 和 51.77%）。連續模式下，LV 收縮期明顯短于 RV 收縮期（LV vs. RV：24.38% vs. 49.16%）和無泵模式的 LV 收縮期。搏動模式下，LV 收縮期明顯短于 RV 收縮期（LV vs. RV：28.38% vs. 50.41%）但長于連續模式的 LV 收縮期。反搏動模式中的 LV、RV 收縮期差異較小（LV vs. RV：43.13% vs. 49.23%），而 LV 收縮期短于無泵模式，并且長于連續模式。與連續和搏動模式相比，由反搏動模式提供的收縮期轉速（RS）降低顯著地校正了 LV 收縮持續時間，連續模式下縮短的收縮持續時間在反搏動模式下被校正為 LV 和 RV 之間的重新同步。因此，本文認為 LV 和 RV 收縮的再同步有助于預防 RV 功能障礙。總之，使用在收縮期間降低 RS 的反搏動模式有望用于由 LVAD 引起的雙心室搏動不同步的臨床校正。
雙心室輔助裝置（BiVAD）因多輸入輸出過程的相互作用，其植入相比左心室輔助裝置更具挑戰性。同時，因心室輔助裝置（VAD）在臨床上常工作于定轉速（CS）模式，BiVAD面臨由此引起的系統搏動性低及體循環與肺循環血容量不平衡等問題。本文提出一種縮短VAD支持時間的延時輔助方案，應用數值方法觀察延時模式對心輸出量、血流搏動性以及動脈瓣生理狀態的影響，揭示系統的血液動力學變化規律。研究表明：與CS模式相比，本文提出的輔助方案通過延時設置可滿足收縮期和舒張期內的最低灌注量要求，并能使保持關閉的動脈瓣恢復正常功能。主動脈瓣（AV）和肺動脈瓣（PV）開放比例隨延時增長而上升，且流經AV/PV的血流量有助于左、右心血容量的平衡。此外，延時模式還可以提高動脈血流的搏動指數，有助于患者心室搏動功能的恢復。