메드트로닉 RF 절제 분석 사례 연구

프로젝트 정보

고객: Medtronic(메드트로닉)

응용 분야: 통증 치료

기술: RF 절제 시뮬레이션 분석

산업 분야: 의료 기기

위치: 캘리포니아 주 밀피타스

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설계적 도전

암 환자에게 극심한 통증을 유발하는 가장 일반적인 원인 중 하나는 암 전이입니다. 암이 전이되면 환자는 종종 만성 통증이나 기타 관련 증상을 겪습니다. 비록 방사선 요법과 화학 요법이 암 환자 치료의 표준이기는 하지만, 치료를 받는 환자의 약 25%는 진통 효과를 얻지 못하고 있습니다.
이 프로젝트는 메드트로닉(Medtronic, Inc.)의 R&D 프로젝트였습니다. 고통스러운 전이성 질환에 대해 현재는 RF 절제가 최선의 치료 방법이며, 그 외 몇 가지 치료 옵션이 있습니다. RF 절제의 단점 중 하나는 절제 프로브에서 주변의 세포 조직으로 열을 확산시키는 것을 전도에 의존하는 것입니다. 따라서 환자에 대한 시술 시간이 길어질 수밖에 없습니다. 수술에 참여하는 방사선 전문의는 RF 절제의 안전 프로파일(기기 포트 주변의 구형으로 제어된 가열 구역)을 유지하면서도 더 빠른 가열 속도와 더 높은 온도로 수술 시간을 단축시키고 싶어합니다.

도전 과제는 더 높은 주파수의 RF파를 사용하여 집중된 에너지를 최대 효율로 종양에 전달하여 장치 - 세포 조직 경계면과 전송선에서의 손실을 최소화하는 것이었습니다.

Aavid 솔루션

이 문제의 해결을 위해, 새로운 RF 절제 장치를 설계할 때 다중 물리 시뮬레이션 접근법을 사용했습니다. 고주파의 전자기파가 생체 조직을 통과하면 조직이 40°C 이상의 온도에서 가열(가열 메커니즘은 저주파에서의 간접 이온 가열 또는 고주파에서의 직접 가열이 있음)되므로 세포가 죽게 됩니다. 특정 임피던스 범위 내의 에너지를 특정 조직에 최대한 많이 전달하기 위해, 설계된 여러가지 응용 상황에서 전자기 - 열전달을 연계한 분석을 실시했습니다.

이 시스템은 온도가 제어되며 내부 수냉식 프로브를 사용하여 수술 중 주변 조직이 과열되는 것을 방지합니다. 이 프로젝트는 응용 제품의 형태를 설계하는 것만이 아니라 응용 제품과 직접 접촉하는 조직의 과열을 최소화하기 위해 업스트림 RF 시스템을 최적화하는 것에도 중점을 두었습니다. 또한 이와 동시에 병변 크기에 대한 이온 가열 효과를 극대화하기 위해 에너지 전달 알고리즘과 내부 냉각 매개 변수까지 최적화해야 했습니다.

CMS 접근법 사용으로 R&D 엔지니어는 상대적으로 짧은 기간에 많은 설계를 검토하고 비용을 절감할 수 있었습니다. 고객은 이미 프로토타입을 제작했으며, 지금은 평가/실행 가능성 프로세스에 있습니다. 이 프로젝트는 몇 개의 후보 제품을 선택한 후 그 중에 1 ~ 2개를 최적화할 것이며, 그 중 가장 결과가 좋은 설계를 고객사에 제출하여 승인을 받은 후 설계 제어 프로세스가 진행될 것입니다.

Boyd Corporation의 열 사업부인 Aavid는 RF 절제 프로브 설계를 시뮬레이션및 최적화하는 데 도움을 주었으며, 조직 모방 물질에서 수행된 실험 결과를 검증하기 위해 결합된 전자기 및 전산 유체 역학 분석을 수행했습니다. .

이 연구는 암 환자들을 위한 통증 치료 기술 발전에 있어 매우 의미있는 과정이며, Aavid는 여기에 참가하게 된 것을 매우 자랑스럽게 생각하고 있습니다.

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