Appunti completi di Dispositivi Impiantabili attivi

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Ivoriano1 Fonti interne energetiche 3pag di batteria2 Funzionamento una generica 43pag Batterie definizioni3 54pag Simbolo modello4 circuitale elettrico e di batteria 7una 5pag Potenza5 di disponibile generatore 8pag un6 Curva di scarica 9pag io Banco7 scarica di semplice pag Io Autonomia8 pag 13Io Batteria Iodio9 litio 1513pag stechiometria Capacità io 15 17pag della funzione di corrente ii capacità in scarica 17pag Litio SUO Batterie12 2118pag SUO basseB li Batterie correnti per 21 23 impulsive pag Batterie litio Fx 2314 25pag Batterie Tienile litio15 cloruro di 2625pag Telemetria 2716 programmabilità tale pag e di Modalità 2817 29 comunicazione pag Trasmissione18 luminosa 29 31pag Canale 383219 magnetico pag20 38 elettromagnetico Collegamento pag.

FezsmtTmitalnTBTISSUTF.CCInoltraredi

1 Modello Huxley Hodgkin 2pag 5 Membrana2 cellulare 2pag 3 potentateogpeargjingne.de a5pag Curva durata4 intensità a ilpag STTMOIATRICARDiaclfornearhan INtrenino Evoluzione1 3storica 6pag Codifica2 modalità di Funzionamento 6 ilpag Rate3 modulation 14Ilpag 4 stimolazione cateteri cardio 1614per pag di 16Tipo5 stimolazione 17pag del6 catetere elettrico 17 Modello 21pag 7 Elettrodi distali 2421pag di stadio di8 uscita un 2624 pacemaker pag del condensatore9 Dimensionamento 2826pag 28 32 sistema io commutate capacità pag a Considerazioni carica sulla ii energetiche di condensatore un non completamente 3432 scarico pag reale Pacemaker12 35 36pag 3813 Manuale Erice 37pag pacemaker 42del Descriciane 3814 sistema pag Funzionalità 4415 del 42 dispositivo pag Modalità di tipi stimolazione16 e di 5845 intervallo pag della Me al risposta Impostarioni 58 59pag magnete 62della18 60 Isteresi frequenta pag dell dinamicointervallo Funzioni AV19 63pag 6563 Isteresi dell'intervallo AV20 pag della del stimolazione21 Soppressione 65 68 ventricolo pag di Cambio 68 l'aritmia 7022 modo pag per 76della23 automatica 70 Misurazione soglia pag 8077 statistiche24 pag tricamerali Pacemaker 8325 81pag.

DetibrIelatricardioversorimfumnaformarkonnamiimpiaatabillwah.no

Ivoriano1 del dispositivo 2 Impianto 4pag del2 Dimensionamento 94 condensatore pag la Quando3 erogare scarica 9 ilpag Rivelazione 124 17pag termine5 dell'episodio 1817pag PR 18 logica6 pag Pattern 20 Analysis 197 pag Criterio di8 stabilità 20pag 9 Trattazione episodi degli 21 tachi aritmici 20pag di la Conferma VFio dopo iniziale rivelazione 21pag 25 Terapie 22 ATPii pag Trattamento delle12 tachiaritmie 25 cardioversione pag con Smart 25mode13 pag bradicardia anti 26 trattamento14 pag Ottimizzazione di del 26 tempo15 pag carica.

Monitor cardiaci impiantabili

MONITORCARDIACIIMPIANTABILIMONTORTARMAMMAMMABUI Ivoriano LINO sistema1 32pag dei Determinazione2 parametri il delle riconoscimento per aritmie 53pag Visualizzazione 6dati3 dei pag Parametri 64 programmabili pag ndef VEDELFRENiCThmaasnonIMOLAZ.IO5 Inorridire1 Consumi 3pag periodo2 4 respiratorio 3pag 10-03-20 impiantabile highest Attimi→ Stato dell’arte: pacemaker il più piccolo del mondo è impiantato direttamente nel ventricolo destro.

Argomenti da rivedere

• Fisica I e II.
• Analisi matematica.
• Analisi dei segnali.
• Fisiologia.
• Elettrotecnica.

Transitori del primo ordine.

• Energetica del condensatore.
• Energetica del bipolo in regime sinusoidale.

• Elettronica.

Potenza disponibile di un generatore.

• Teoremi di Thevenin e Norton.

Cosa sono i dispositivi impiantabili attivi

La definizione è quella riportata nelle direttive e nel regolamento.

DIA: dispositivo medico attivo funziona secondo una energia generata che non è quella del corpo umano nè quella di gravità destinato ad essere impiantato nel corpo umano, anche in un orifizio, destinato a restarci anche dopo l’intervento chirurgico o medico.

Di solito traggono energia da batteria non ricaricabile, ma il 10% prendono energia da un accumulatore ricaricabile o al di fuori del corpo umano.

Esempi: pacemaker, defibrillatori cardioversori impiantabili, CRT pacemaker risincronizzati, CRTD CRT con defibrillatori cardioversori, holter impiantabili, dispositivi di assistenza ventricolari, stimolatori vari, impianti cocleari, pompe di infusione impiantabili, monitor di pressione polmonare, etc.

Esistono circa 300-350 diversi apparecchi elettromedicali, mentre i DIA sono meno di 20-30 dispositivi diversi. Ce ne possono essere altri 10-15 tipi che sono attualmente in fase di sperimentazione → sono circa un decimo rispetto agli apparecchi elettromedicali.

Cenni alla storia dei DIA

Nascono circa 62 anni fa 1958. La storia serve per sapere come sono evoluti, perché se capiamo questo, abbiamo la capacità di prevedere quale sarà l’evoluzione futura.

Il primo pacemaker è stato impiantato nel 1958 → portano la stimolazione all’interno del cuore.

Come mai nel 1958? Perchè sono iniziati a essere messi nel mercato i transistori unigiunzione, con i quali si poteva realizzare un oscillatore ogni 750-800 millesimi di secondo → erogava un impulso elettrico ai ventricoli in modo da farli contrarre.

La storia dei DIA è strettamente legata alla storia della tecnologia.

Il paziente del primo pacemaker morì nel 2011, visse parecchio grazie al pacemaker, anche se avevano autonomie molto limitate → il paziente aveva impiantato altri 25 pacemaker dopo il primo.

Nel 1960 il pacemaker evolve → il limite del primo pacemaker era che gli elettrodi erano posti sul pericardio del paziente e quindi per eseguire il posizionamento degli elettrodi era necessario operare una toracotomia, che non era una cosa banale in quegli anni → i polmoni collassano, bisogna collegare il paziente ad un respiratore automatico a pressione positiva. Questi dispositivi esistevano, ma non erano moltissimo diffusi → l’intervento era lungo e difficile.

L’idea successiva di ingegneri sudamericani e statunitensi fu quella di collegare il generatore al cuore tramite cateteri che potevano arrivare al ventricolo destro per via di solito transvenosa, tramite la succlavia → non era necessario aprire il torace del paziente → paziente dimesso in circa 3 giorni, 30 giorni prima di riprendere le attività normali → benissimo!

Negli USA, a Minneapolis, il primo a impiantarlo fondò una ditta di produzione di batterie per DIA.

Nel 62-63 iniziarono ad essere impiantati pacemaker transvenosi in maniera più frequente in Francia, USA e Svezia.

Nel giro di pochi anni l’impianto di pacemaker si estende in tutta l’Europa.

In Italia si lavora sempre in quegli anni, ma si fa di più: il professor Luigi Donato, cardiologo, fonda l’Istituto di fisiologia clinica del CNR di Pisa, lavorava in quegli anni con un docente, fisico, professor Franco Denoth, ricercatore; insieme, sfruttando le facilities del centro CNR svilupparono il primo pacemaker autosincronizzante: avevano batterie al nichel-cadmio e un’elettronica molto semplice.

La grossa innovazione portata da questo pacemaker fu quella di stimolare il ventricolo destro in modo sincrono con il ritmo spontaneo. Con gli altri, si andava a stimolare in modo asincrono, ma se lo stimolo era forte andava bene, fino a che il ritmo spontaneo non aumentava e portava a conflitti, che davano al paziente rischi fino alla fibrillazione ventricolare.

Nel ‘67 quindi il primo pacemaker stimolava il ventricolo sincronizzandolo con il ritmo spontaneo, rafforzando la depolarizzazione spontanea dei ventricoli; se il ritmo residuo del paziente fosse scomparso, perchè diminuiva la frequenza o si instaurava un blocco atrio-ventricolare, il pacemaker continuava a stimolare in modo asincrono → il ritmo cardiaco interveniva solo quando c’era bisogno → vera grossa rivoluzione.

Oggi tutti i pacemaker funzionano analizzando il ritmo cardiaco, hanno modalità di funzionamento diverse per soddisfare il bisogno clinico di pazienti con problematiche molto diverse tra loro.

Nel 2012 una ditta Medtronic rese disponibile sul mercato il primo pacemaker totalmente impiantabile che non ha bisogno di cateteri ma che è tutto all’interno del ventricolo destro pacemaker endoventricolare privo di cateteri.

Il dispositivo ha delle “ancorette” sul basso per essere ancorato al ventricolo. Ha un autonomia di circa 12 anni. Dopo i pacemaker nascono i defibrillatori cardioversori impiantabili, ma solo nel 1980 perchè non esistevano batterie buone abbastanza. Il primo fu impiantato a Baltimora, prima ancora di essere licenziato dalla FDA grazie ad una deroga specifica.

Nel 1985 ottennero la clearance dell’FDA e poi si diffusero nel resto del mondo.

Tutti gli altri DIA seguirono andando a rendere disponibili al medico dispositivi sempre più piccoli e con autonomia sempre maggiore.

L’ultimo dispositivo che è stato sviluppato e che è in fase di licenziamento è un misuratore di pressione inserito in arteria polmonare, inserito tramite una tecnica simile a quella per inserire il pacemaker endocardico → non continente batteria, alimentato dall’esterno e telemetrico, potendo misurare istante per istante la pressione.

Nei prossimi anni vedremo sempre più dispositivi impiantabili attivi.

Mercato DIA

• Pacemaker.

• 4 milioni di impianti di pacemaker.
• Ogni anno impiantati 500 mila nuovi dispositivi.
• Ogni 13-14 anni bisogna sostituire il pacemaker.
• Mercato 4-5 miliardi di euro l’anno.

• Tutti i DIA licenziati → Mercato complessivo di circa 10 miliardi di euro l’anno dal punto di vista del mercato non sono poi così tanti → affinché sia un mercato remunerativo, le ditte non devono essere troppo numerose.
• Oggi in Europa-USA-Giappone esistono 10-12 produttori → molto pochi, anche rispetto ai produttori di apparecchi elettromedicali.

Sbocchi professionali per i biomedici in questo settore

• Pochi posti di lavoro legati alla progettazione circa 2000 posti a livello mondiale → posti liberi ogni anno circa 100-300, molti negli USA, pochi in Europa, pochi in Giappone.
• Mercato più florido parecchie decine di posizioni l’anno in Italia, stessa cosa negli altri paesi più o meno simili ≈ 400 posizioni l’anno in Europa.

• Product specialist a fianco all’equipe medica durante l’impianto del dispositivo.
• Field engineer è un product specialist che ha la responsabilità di una o più regioni → è colui che coordina tutti i product specialists che lavorano in una certa area geografica.
• Per affiancare il medico nella scelta dei dispositivi e degli accessori e assistenza del medico nella fase di impianto per andarlo ad aiutare nella fase di programmazione dei dispositivi.

Perchè un corso di DIA?

Solo al PoliTo c’è questo corso a livello di laurea triennale.

• I DIA sono dispositivi medici all’avanguardia dal punto di vista tecnologico → opportunità di lavorare in un settore in fortissima espansione nel prossimi anni → non si avranno momenti di contrazione.
• Il mercato del lavoro in questo settore offre concrete possibilità di inserimento e ottima crescita professionale.
• L’ingegnere biomedico è una figura essenziale, estremamente richiesta dal medico come supporto nelle situazioni più impegnative → oggi i dispositivi sono molto complessi, serve perchè il paziente tragga il massimo beneficio dal dispositivo.

Cosa bisogna conoscere dei DIA?

• Aspetti progettuali.

• Non bisogna sapere moltissimo perchè ci sono poche posizioni lavorative.
• Importanti alcuni aspetti specifici, nell’ottica di conoscere meglio i principi di funzionamento, le limitazioni e per essere in grado di capire se è possibile creare un altro tipo di dispositivo o meno.

• Aspetti legati al funzionamento.

• Aspetti richiesti dalle ditte che producono i dispositivi.
• È quello che interessa anche al medico che vuole l’ingegnere come supporto.

Argomenti del corso

• Aspetti trasversali tra i dispositivi.

• Sorgenti energetiche interne, esterne, etc.
• Stima dell’autonomia o del fabbisogno energetico.
• Telemetria e teleprogrammabilità → registrazione di segnali, elaborarli, memorizzarli e fornirli al medico su richiesta e possibilità di programmazione dei dispositivi a seconda dei bisogni del paziente.
• Analisi di fattibilità per individuare i limiti che bloccano dal punto di vista di mettere. Disposizione dei dispositivi di nuovo tipo e i problemi di tipo tecnico.

• Aspetti legati al singolo dispositivo.

• Caratteristiche tecnico/circuitali.
• Caratteristiche funzionali.
• Stato dell’arte.
• Sviluppi futuri.

Dispositivi studiati nel corso

• Pacemaker.
• Defibrillatori cardioversori impiantabili.
• CRT e CRT-D.
• Monitor impiantabili del ritmo cardiaco ICM.
• Stimolatori del nervo frenico.
• Stimolatori per gastroparesi ed enteroparesi.
• Stimolatori antalgici.
• Stimolatori urinari controllo della minzione e dell’incontinenza.
• Pompe di infusione impiantabili.

I pacemaker senza cateteri vengono inseriti attraverso la vena femorale, poi nella vena cava superiore e poi nel ventricolo destro tramite la valvola tricuspide. Si rilascia il mezzo di contrasto per vedere bene l’apice del cuore e poi si aggancia con una specie di cavatappi alla fine del dispositivo.

Nel ventricolo destro possono essere contenuti contemporaneamente fino a 4 di questi dispositivi, anche se solo uno per volta è funzionante.

847EETVFtENERGETCHF.me

Ivoriano1 Fonti interne energetiche 3pag di batteria2 Funzionamento una generica 43pag Batterie definizioni3 54pag Simbolo modello4 circuitale elettrico e di batteria 7una 5pag Potenza di5 disponibile 8generatore pag un6 Curva di scarica 9pag io Banco7 scarica di semplice pag Io Autonomia8 pag 13Io Iodio Batteria litio9 1513pag stechiometria Capacità io 15 17pag della funzione corrente di incapacità ii scarica 17pag SUO Litio Batterie12 2118pag SUO basse liB Batterie correnti per 21 23 impulsive pag Batterie litio Fx 2314 25pag Batterie di15 litio Tienile cloruro 2625pag Telemetria 2716 teleprogrammabilità e pag di Modalità 2817 29 comunicazione pag Trasmissione18 luminosa 29 31pag 38 Canale19 32 magnetico pag20 38 elettromagnetico Collegamento pag 11-03-20.

Energeichf.me sorgenti

L’evoluzione in termini di dimensioni, in 20 anni, è molto evidente nelle batterie.

Un DIA deve necessariamente disporre di sorgenti energetiche perchè un DIA, essendo attivo, deve poter disporre di una fonte di energia diversa da quella del corpo umano e della forza di gravità.

I DIA vengono normalmente alimentati mediante energia elettrica, in due modi diversi:

• Si dota il dispositivo di una sorgente energetica interna, come nei pacemaker, e si devono avere caratteristiche adeguate per far funzionare il dispositivo per un tempo abbastanza lungo → si deve ottenere un adeguato quantitativo di energia.

• Si parla di batterie non ricaricabili nel 90% dei casi.
• Il 10% sfrutta batterie ricaricabili accumulatore o un altro modo telealimentazione.
• Per gli accumulatori ho bisogno di una sorgente esterna per poterli ricaricare di tanto in tanto, quindi non si usa per DIA che servono a supporto della vita, come i pacemaker.

Telealimentazione.

• Attraverso induttori mutuamente accoppiati si trasferisce dall’esterno energia elettrica al dispositivo impiantato, quando abbiamo bisogno che il dispositivo funzioni.

• Non può essere fatto per dispositivi che devono funzionare 24h su 24.
• Ad esempio per un DIA che deve funzionare solo quando il medico lo richiede ad esempio un misuratore di pressione nell’arteria polmonare.

Ci sono criteri che consentono di decidere quale metodo è meglio per ogni DIA.

Un pacemaker ha un’autonomia