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VIII

Medical

MEDICAL 15 -

OTTOBRE 2017

Ha quindi confrontato la distribuzione della tempera-

tura con i dati sperimentali ricavati dall’esperimento

della Cleveland Clinic, per identificare il valore costan-

te di conducibilità termica che meglio rappresentava il

tessuto. Con questo dato, è stato in grado di prevedere

con maggiore accuratezza gli effetti del calore prodot-

to dal trasferimento di energia senza fili a un dispositi-

vo LVAD e di usare questa informazione per assicurarsi

che il dispositivo non causasse un rischioso aumento

della temperatura corporea (Fig. 5).

Il sistema di trasferimento di energia wireless induce

correnti elettriche nel tessuto vicino alle bobine. Han-

sen ha modellato il calore generato nel tessuto come

risultato delle correnti indotte (Fig. 6), l’ha combinato

con i modelli del calore generato all’interno dell’im-

pianto (nelle spire magnetiche, nei componenti elet-

tronici e nelle batterie) e ha poi usato il coefficiente

di conducibilità termica determinato dalla simulazione

dello studio alla Cleveland Clinic per definire la tempe-

ratura nel tessuto umano vicino all’impianto.

Proteggere le batterie, essenziali per la sopravvivenza

Hansen ha usato la simulazione numerica anche per

sviluppare i componenti esterni di un LVAD. I pazienti

devono vivere con questi dispositivi ogni giorno della

loro vita e questo significa inevitabilmente che il di-

spositivo esterno di controllo debba essere in grado di

resistere all’usura della vita quotidiana, oltre che a oc-

casionali cadute a terra.

Per assicurarsi che il controller (che contiene le batte-

rie, fondamentali per la sopravvivenza) continui a fun-

zionare anche se il paziente lo sbatte qua e là, Hansen

ha sviluppato una simulazione in cui una sfera di accia-

io viene fatta cadere sul controller per verificare la sua

resilienza (Fig. 6). Hansen ha confrontato la quantità

di energia meccanica necessaria per deformare il di-

spositivo con la quantità nota di energia cinetica con-

tenuta nella palla di acciaio al momento dell’impatto,

per determinare se il controller è sufficientemente re-

siliente.

Ha anche verificato se spigoli e guscio esterno della

struttura deformata potessero indurre la rottura del

controller per torsione. L’analisi ha provato che il con-

troller continuerebbe a fornire l’energia necessaria al

LVAD anche dopo un notevole impatto.

L’innovazione tecnologica porterà un miglioramento

nelle prospettive di vita per i pazienti

La simulazione numerica si è dimostrata essenziale nella

progettazione di dispositivi che servono a supportare e

sostituire il funzionamento del cuore. Hansen combi-

na analisi sperimentali e modellazione matematica per

comprendere in modo dettagliato la fisica dei dispositivi

di assistenza ventricolare e migliorare la biocompatibili-

tà dei dispositivi stessi, oltre all’esperienza complessiva

del paziente.

Le ultime innovazioni introdotte nei sistemi di pompag-

gio meccanico – tra cui una dimensione inferiore del

dispositivo, una pompa maggiormente emocompatibile,

l’introduzione di un flusso pulsatile e, ora, la possibilità

di trasferire energia senza fili – fanno ben sperare in un

avanzamento delle cure in futuro.

References

C. R. Davies et al., “Adaptation of Tissue to a Chronic

Heat Load,” ASAIO Journal 40(3), p. M514-M517, 1994.

Fig. 6 –

Impatto di una sfera di acciaio sul controller del LVAD, simulato per valutare la resilienza del controller (sinistra). Visualizzazione dello spostamento

lungo l’asse verticale (destra)