Modelado y diseño mediante dinámica de sistemas de Forrester del sistema de control del proceso de hemodiálisis

Abstract

La hemodiálisis es el proceso de filtrado de la sangre realizado a pacientes con insuficiencia renal. Tanto el líquido acumulado como las sustancias tóxicas (urea, ácido úrico) e iones son extraídos del paciente, mientras que se añaden otros iones beneficiosos como el calcio. Este intercambio de sustancias se produce a través de un filtrado en un dializador. El proceso de hemodiálisis depende de una serie de parámetros que se ajustan durante la sesión a la que se somete el paciente de forma manual, produciendo en ocasiones un desequilibrio en el proceso que deriva en complicaciones como cefalea, hipotensión arterial, vómitos y nauseas, entre otros. Sin embargo, si se pudieran controlar dichos parámetros de forma más eficiente y automática se evitarían estos síntomas en el paciente, y es lo que se pretende en este Trabajo de Fin de Grado. Para ello, en primer lugar se modelará el proceso de hemodiálisis utilizando Diagramas Causales que establecerán relaciones causa-efecto entre variables del proceso y a partir de estos, utilizando la Dinámica de Sistemas de Forrester, se desarrollarán diagramas de flujo que muestran la dinámica del proceso de hemodiálisis de una forma más explícita, y se usará el programa de software libre OpenModelica; el cual permite simular el modelo realizado del proceso y someterlo a diferentes condiciones. Posteriormente, utilizando la misma metodología se desarrollará un controlador tipo proporcional-integral (PI) que actuará para corregir la diferencia entre el perfil de volumen a eliminar en el paciente y el volumen medido, y se ajustarán los parámetros del controlador para diferentes perfiles de tratamiento de hemodiálisis.