Table of Contents Table of Contents
Previous Page  63 / 86 Next Page
Information
Show Menu
Previous Page 63 / 86 Next Page
Page Background

V

MEDICAL 15 -

OTTOBRE 2017

Lo sviluppo di un dispositivo pensato per

assistere o sostituire completamente il

funzionamento del cuore è innegabil-

mente complesso. Questo processo

di progettazione comporta sfide im-

mense, dal fornire energia elettrica al

dispositivo al verificare che esso non in-

terferisca con il normale funzionamento

biologico. I ricercatori del St Jude Medical usano la si-

mulazione multifisica per costruire LVAD, dispositivi di

assistenza ventricolare sinistra, con l’obiettivo costante

di migliorare la prospettiva e la qualità di vita di pazienti

con insufficienza cardiaca.

Il disturbo si manifesta tipicamente nella cavità sinistra

del cuore, perché il ventricolo sinistro è responsabile del

pompaggio di sangue ricco di ossigeno in tutto il corpo,

quindi a una distanza mag-

giore rispetto al ventricolo

destro, che pompa sangue

nei polmoni. Spesso, nei

casi di pazienti con ventri-

colo sinistro malfunzionan-

te la circolazione meccanica

può essere supportata da un

LVAD (Fig. 1).

Un dispositivo di assistenza

ventricolare è la macchina

più complessa mai impiantata in un essere umano. Un

LVAD non ha solo la funzione di far circolare il flusso di

sangue in tutto il corpo e tenere in vita il paziente, ma

deve anche essere compatibile con l’ambiente biologico

del corpo umano. Thoratec, ora parte di St. Jude Medi-

cal, ha diffuso sul mercato i LVAD nel 2010, dopo anni

di esperimenti clinici.

Progettare una pompa potente, efficiente ed emocompatibile

La progettazione di un LVAD deve tenere in considera-

zione molti fattori. Il dispositivo deve essere sufficiente-

mente piccolo per essere collegato al cuore, essere realiz-

zato in materiali compatibili

e avere una geometria che

gli permetta di risiedere

all’interno del corpo senza

essere rigettato. È inoltre

necessario analizzare anche

altri aspetti, quali fenomeni

termici, la fluidodinamica

del sistema e le modalità di

alimentazione. Dal momen-

to che è necessario conside-

rare molteplici effetti fisici in ogni stadio di sviluppo del

prodotto, la simulazione multifisica è fondamentale per

il processo di progettazione.

Freddy Hansen, Sr. R&D engineer presso St. Jude Medi-

cal, sfrutta la propria esperienza nell’ambito della mo-

dellazione fisica e matematica per analizzare il sistema

prima di effettuare studi sperimentali.

Simulazione multifisica

per migliorare

prestazioni e sicurezza

dei

dispositivi medici impiantabili

Al St. Jude Medical vengono sviluppati dispositivi di assistenza ventricolare per

migliorare le condizioni di vita dei pazienti affetti da insufficienza cardiaca. La

simulazione numerica viene utilizzata durante il processo di progettazione di questi

dispositivi per analizzare diversi aspetti concomitanti del progetto, dai fenomeni termici

e fluidodinamici al trasferimento di energia

COMSOL

“Uso COMSOL Multiphysics come si usavano le calcolatrici

tascabili in passato. Alcuni modelli non sono troppo

complicati. Riesco a costruirne uno in un paio d’ore, poi lo

lancio e ottengo una risposta. Altri sono abbastanza complessi

e includono modelli CAD con molti dettagli. Devo lavorare con

alcuni modelli complessi per mesi prima di ricavare tutte le

informazioni che mi servono.”

Freddy Hansen,

PhD, Sr. R&D Engineer, St. Jude Medical

Fig. 1 –

Una pompa LVAD è responsabile della circo-

lazione di sangue ricco di ossigeno nel corpo. Imma-

gine gentilmente concessa da St. Jude Medical

Medical