挑战

癌症患者剧烈疼痛的最常见原因之一来自癌症转移。一旦癌症转移,患者经常经历慢性疼痛或其他相关影响。尽管放疗和化疗是癌症患者的护理标准,但大约 25% 的患者无法缓解疼痛。该项目是美敦力公司的研发项目。目前有几个治疗疼痛转移性疾病的治疗方案,射频消融是最成熟的治疗选择。射频消融的缺点之一是依靠传导将热量从消融探针传播到周围组织。这需要让病人接受长时间的手术。介入放射科医生希望缩短手术时间,提高加热速率和更高的温度,同时保持射频消融的安全性(球形、带控加热区)的施用器端口。

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。

项目详情

客户:
  • Medtronic

应用:
  • 疼痛治疗

技术:
  • 射频消融仿真分析

行业:
  • 医疗器械

位置:
  • 米尔皮塔斯, 加利福尼亚州, 美国

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。

Boyd帮助模拟和优化了RF消融探针的设计,并进行了耦合电磁和计算流体动力学分析,以验证在组织模拟材料上执行的实验结果。

这项研究是癌症患者疼痛治疗技术进步的令人兴奋的一步,Boyd很自豪能成为其中的一员。

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