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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)