도전

암 환자에 있는 가혹한 고통에 대한 일반적인 원인의 한은 암 전이에서 옵니다. 일단 암이 전이되면, 환자는 수시로 만성 고통 또는 그밖 관련 효력을 경험합니다. 방사선 요법과 화학 요법이 암 환자를 위한 배려의 표준이더라도, 그 환자의 대략 25%는 고통 구호를 얻지 않습니다. 이 프로젝트는 메드트로닉, Inc.의 R&D 프로젝트였습니다. RF 절제가 가장 성숙한 처리 선택권인 고통스러운 전이성 질병을 위한 몇몇 처리 선택권이 현재 있습니다. RF 절제의 단점 중 하나는 절제 프로브에서 주변 조직으로 열을 확산하기 위한 전도에 의존하는 것입니다. 이를 위해서는 환자에게 긴 절차를 밟아야 합니다. 중재 방사선 전문의는 RF 절제가 가지고있는 안전 프로파일 (어플리케이터 포트 주변의 구형, 제어 된 난방 영역)을 유지하면서 더 빠른 가열 속도와 더 높은 온도로 더 짧은 절차 시간을 원합니다.

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

프로젝트 정보

고객:
  • Medtronic

응용 프로그램:
  • 통증 치료

기술:
  • RF 절제 시뮬레이션 분석

산업:
  • 의료 기기

위치:
  • 밀피타스, 캘리포니아

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.

Boyd는 RF 절제 프로브 설계를 시뮬레이션하고 최적화하는 데 도움을 주었고 결합 전자기 및 전산 유체 역학 분석을 수행하여 조직 모조물 재료에 대해 수행 된 실험 결과를 검증했습니다.

이 연구는 암 환자를위한 통증 치료 기술의 발전에 흥미로운 단계이며 Boyd는 그 일부가되어 자랑스럽게 생각합니다.

질문이 있으십니까? 저희가 도와드리겠습니다!