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VII
MEDICAL 15 -
OTTOBRE 2017
MULTIPHISIC
SIMULATION
permette di evitare la stagnazione del sangue e la forma-
zione di coaguli.
Un altro miglioramento significativo è stato introdotto
con lo sviluppo di un sistema di pompaggio a flusso pul-
satile invece che continuo, che simula il funzionamento
di un cuore fisiologico. Il flusso pulsatile previene i co-
aguli e si ritiene abbia anche
un effetto positivo sui vasi san-
guigni di tutto il corpo.
Fornire corrente senza cavi a un
LVAD totalmente impiantabile
Attualmente, i dispositivi
LVAD richiedono un trasfe-
rimento di corrente dalle
batterie, che si trovano in un
dispositivo di controllo ex-
tracorporeo, alla pompa, per
esempio tramite un cavo rea-
lizzato con materiali proget-
tati per essere biocompatibili.
Ma se si potesse eliminare il
cavo?
Hansen ha studiato la possibilità di trasferire energia
tramite un accoppiamento di risonanza magnetica. Que-
sto accoppiamento si verifica quando due oggetti che
hanno una frequenza di risonanza pressoché uguale
si scambiano energia tramite i propri campi magnetici
oscillanti. In questo modo, l’energia può essere trasferita
da una sorgente a un altro dispositivo persino attraverso
un mezzo biologico, come un tessuto organico.
Un LVAD totalmente impiantabile (FILVAS) contribu-
irebbe a ridurre il rischio di infezione e mi-
gliorerebbe la qualità di vita del paziente, dal
momento che, con questo sistema, non sarebbe
necessario preoccuparsi della gestione del cavo.
In questo modo, per esempio, il paziente po-
trebbe fare la doccia o nuotare senza problemi.
Per valutare la possibilità di effettuare un tra-
sferimento di energia wireless a un LVAD e de-
terminare come l’energia possa essere trasferita
attraverso bobine di dimensioni ragionevoli,
Hansen ha accoppiato la simulazione al model-
lo di un campo magnetico 3D e a un modello
0D di un circuito elettrico, per determinare il
rendimento effettivo e la perdita di potenza, ma
anche il progetto ottimale del circuito e i valori
dei componenti.
Ha inoltre usato COMSOL per valutare diversi
materiali utilizzabili per la realizzazione di com-
ponenti importanti, come le spire delle bobine
del trasformatore, e per considerare l’eventuale disalli-
neamento o gli spostamenti delle bobine dovuti a mo-
vimenti del paziente, come camminare, correre e altro,
e l’eventuale presenza di oggetti magnetici o metallici
nelle vicinanze. Hansen ha anche usato COMSOL per
assicurarsi che la temperatura corporea e le funzioni bio-
logiche non fossero condizionate dall’impianto.
Per prevedere in modo accurato gli effetti del flusso di
calore emesso da un dispositivo, è necessario conoscere
o individuare le proprietà termiche del tessuto biologico.
Hansen ha usato il software COMSOL per simulare un
famoso esperimento realizzato alla Cleveland Clinic(1),
con il quale è stato analizzato il trasferimento di calo-
re da un dispositivo impiantabile attraverso un tessuto.
Hansen ha usato uno sweep parametrico in COMSOL
per valutare la temperatura nel tessuto (Fig. 4) per una
serie di valori di conducibilità termica.
Fig. 4 –
Distribuzione della temperatura nel dispositivo e tessuto muscolare modellato in COMSOL Multiphysics
Fig. 5 –
Progetto iniziale di un ‘sistema LVAD totalmente impiantabile’.
Il modello del campo magnetico e del trasferimento di calore mostra la
densità di potenza [W/m
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