Optimisation multi-objectifs des pompes à sang rotodynamiques : le cas d'utilisation d'un appareil d'assistance cavopulmonaire

L'optimisation complète des pompes à sang rotodynamiques (PSRs) nécessite la prise en compte de trois objectifs partiellement conflictuels : la taille, l'hémocompatibilité et l'efficacité du moteur. Optimiser ces objectifs individuels de manière indépendante, le potentiel des optimisations multi-objectifs reste souvent inexploité. Cette étude visait l'optimisation multi-objectifs d'une PSR pour un soutien cavopulmonaire en tenant compte des trois objectifs simultanément. Les espaces de conception hydraulique et électromagnétique ont été caractérisés en utilisant la dynamique des fluides computationnelle et l'électromagnétisme computationnel, respectivement. Les variables de conception comprenaient les largeurs de l'espace d'écoulement secondaire, les diamètres des turbines et les hauteurs des stators. L'objectif de taille englobait les largeurs et hauteurs des PSRs, l'objectif d'hémocompatibilité était une mesure composite pondérée de métriques bien établies, et l'objectif moteur était déterminé par les pertes du moteur. L'optimisation multi-objectifs a été réalisée par analyse de Pareto. 81 conceptions ont été considérées, et 21 conceptions optimales selon Pareto ont été identifiées. L'analyse de Pareto a indiqué que la performance d'hémocompatibilité pourrait être améliorée de 72,4 % avec une réduction concomitante de 1,5 % du volume de la pompe de base. Cela a cependant entraîné une augmentation des pertes moteur de 0,2 W, tout en respectant les exigences de conception, avec des élévations de température locale maximale restant en dessous de 0,4 K. L'optimisation multi-objectifs a conduit à un front de Pareto, démontrant la faisabilité d'améliorer l'hémocompatibilité à volume de pompe réduit, cependant, au prix d'une performance moteur diminuée tout en restant acceptable.