Архив номеров
Медицинская Техника / Медицинская техника №4, 2018 / с. 36-38

Моделирование нагрева окружающих тканей устройством беспроводного питания безаккумуляторных имплантатов

                                

А.А. Данилов, Э.А. Миндубаев, К.О. Гуров, Е.В. Рябченко


Аннотация

Выполнено численное моделирование нагрева окружающих тканей элементами устройства беспроводного питания безаккумуляторных имплантатов мощностью 500 мВт. Рассматривалась четырехслойная модельная среда «кожа-жир-фасция-мышцы», толщина соответствующих слоев составляла 2, 30, 1 и 25 мм. Выполнена оценка нагрева тканей для адиабатического и конвективного процессов, при соосном положении антенн и боковом смещении передающей антенны на 25 мм. Мощность источников тепла в первом случае составляла 117 мВт (передающая антенна), 6 мВт (принимающая антенна) и 109 мВт (выпрямитель тока); во втором случае – 210, 5 и 82 мВт соответственно. Установлено, что предельный нагрев окружающих тканей не превышает 1,56 °С. Установлено, что планарная компоновка имплантируемой части (принимающая антенна и электронный блок в одной плоскости) снижает уровень нагрева тканей за счет лучшего отвода тепла через кожу.


Сведения об авторах

Арсений Анатольевич Данилов, канд. физ.-мат. наук, доцент, ст. научный сотрудник,
Эдуард Адипович Миндубаев, мл. научный сотрудник, Институт бионических технологий и инжиниринга, ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» МЗ РФ,
Константин Олегович Гуров, специалист,
Екатерина Викторовна Рябченко, специалист, АО «Зеленоградский инновационно-технологический центр», г. Москва, г. Зеленоград,

Список литературы

1. Lazzi G. Thermal Effects of Bioimplants: Power Dissipation Characteristics and Computational Methods // IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine. 2005. Vol. 24. № 5. PP. 75-81.
2. Danilov A.A., Itkin G.P., Selishchev S.V. Progress in methods for transcutaneous wireless energy supply to implanted ventricular assist devices // Biomedical Engineering. 2010. Vol. 44. № 4. PP. 125-129.
3. Горский О.В. Минимизация нагрева имплантируемых уст- ройств с беспроводной индуктивной системой питания // Информационно-управляющие системы. 2014. Т. 5. С. 40-50.
4. Smith D.K., Lovik R.D., Sparrow E.M., Abraham J.P. Human tissue temperatures achieved during recharging of new- generation neuromodulation devices // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2010. Vol. 53. PP. 3292-3299.
5. Weiss W.J., Rosenberg G., Snyder A.J., Donachy J., Reibson J., Kawaguchi O., Sapirstein J.S., Pae W.E., Pierce W.S. A Completely Implanted Left Ventricular Assist Device // ASAIO Journal. 1993. Vol. 39. № 3. PP. 427-432.
6. Dissanayake T., Budgett D., Hu A.P., Malpas S., Bennet L. Transcutaneous energy transfer system for powering implantable biomedical devices // IFMBE Proceedings. 2009. Vol. 23. PP. 235-239.
7. Goto K., Nakagawa T., Nakamura O., Kawata S. An Implantable Power Supply with an Optically Rechargeable Lithium Battery // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2001. Vol. 48. № 7. PP. 830-833.
8. Danilov A.A., Mindubaev E.A. Influence of angular coil displacements on effectiveness of wireless transcutaneous inductive energy transmission // Biomedical Engineering. 2015. Vol. 49. № 3. PP. 171-173.
9. Danilov A., Mindubaev E., Selishchev S. Space-frequency approach to design of displacement tolerant transcutaneous energy transfer system // Progress in Electromagnetics Research M. 2015. Vol. 44. PP. 91-100.
10. Lovik R.D., Abraham J.P., Sparrow E.M. Potential tissue damage from transcutaneous recharge of neuromodulation implants // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2009. Vol. 52. PP. 3518-3524.
11. Wissler E.H. Pennes’ 1948 paper revisited // Journal of Applied Physiology. 1985. Vol. 85. PP. 35-41.