美敦力(Medtronic)射频消融分析案例分析

项目详情

客户:美敦力

应用:疼痛治疗

技术:射频消融模拟分析

行业:医疗设备

地点:加利福尼亚州米尔皮塔斯

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设计挑战

癌转移是造成癌症患者剧烈疼痛的最常见诱因之一。癌症转移后,患者往往出现慢性疼痛或其它相关症状。尽管放射疗法和化学疗法是癌症患者的常规治疗手段,但约有25%的癌症患者不会因此感到疼痛缓解。
该项目是美敦力公司(Medtronic, Inc.)的研发项目。目前针对疼痛性转移疾病有若干治疗方案,其中射频消融是最成熟的治疗方案。射频消融的一个弊端在于它依赖于将热量从消融探针扩散到周围组织。这使得患者必须接受长时间的手术。介入放射科医生希望通过更快的加热速率和更高的温度缩短手术时间,同时保持射频消融所具有的安全特性(消融针端口周围的球形受控加热区)。

挑战在于,使用更高频率的射频波以最大效率将聚焦能量递送到肿瘤内,从而使设备-组织界面处和传输线上的损失降到最低。

Aavid解决方案

在设计新型射频消融设备时采用了多物理场模拟方法。电磁波以高频率穿过生物组织时,在高于40°C的温度下对组织进行加热(加热机制可为低频率下的间接离子加热或高频率下的直接加热)并因此造成细胞死亡。针对若干消融针设计进行了联合电磁-热量传递分析,以使在特定阻抗范围下传递到特定组织的能量最大化。

该系统受温度控制并使用内置水冷式探针以防手术期间周围组织过热。该项目致力于优化消融针几何构型以及上游射频系统,以便将直接接触消融针的组织的过热降至最低。与此同时,还需优化能量递送算法和内部冷却参数,从而最大化离子加热对病灶大小的影响。

采用CMS方法能够使研发工程师以相对较短的时间和更低的成本分析大量设计。原型已由客户完成组装并处于评估/可行性研究阶段。该项目极有可能继续选择若干候选方案(至少一到两个),随后对其进行优化并将最有前景的设计提交给客户进行设计控制过程批准。

宝德(Boyd)的热工部门Aavid帮助模拟和优化RF消融探针设计并且进行联合电磁和计算流体动态分析,验证针对组织模拟材料获得的实验结果。

这项研究在推动癌症患者的疼痛治疗领域取得了振奋人心的进步,Aavid为参与其中而感到自豪。

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