Appunti completi di Dispositivi Impiantabili attivi

Modello elettrico del catetere

Il modello deve essere sufficientemente realistico e dobbiamo quindi partire dalla costituzione del catetere. Poi a livello di laboratorio si prova se il modello è adeguato. Il pacemaker collegato al connettore vede che il connettore è collegato ad un filo conduttore molto lungo, perché è avvolto su se stesso ad elica per formare una sorta di molla (è lungo anche 20 volte più del catetere, tipo 15m). Viene avvolto perché il cuore batte circa 60 volte al minuto, e in un'ora 3600 battiti in una giornata batte circa 100000 volte. Ogni volta che il cuore batte, il catetere viene sottoposto ad una sollecitazione di tipo meccanico. 40-50 milioni di trazioni l'anno! La resistenza meccanica alla trazione e alla torsione deve essere struttura ad elica molto elevata quindi, e la garantisce questa resistenza. Quindi tra il connettore che entra nel pacemaker el' elettrodo di punta c'è una resistenza serie, data dalla resistenza elettrica del conduttore. • Alla fine c'è l'elettrodo di punta, uguale a quelli per il prelievo di potenziali, con una loro resistenza serie di polarizzazione molto piccola, inclusa in Rs, e l'interfaccia con la cute, data dal parallelo di una resistenza e un condensatore. Conduttore interno al catetere Deve avere caratteristiche molto particolari, perché deve essere molto resistente all'allungamento, alla torsione e alla corrosione chimica, perché con il passare del tempo, dei liquidi corporei riusciranno a penetrare nel catetere, soprattutto vicino alla punta, e possono corrodere il catetere. → Il materiale più utilizzato negli ultimi 40 anni è l' "Elgiloy", che è un marchio registrato prevalentemente cobalto. tracceinperbilanciare tanto cavettopiacerecifanonbassanon di emmme sei La caratteristica più

Importante dal nostro punto di vista è la resistività elettrica. Possiamo ricavare la resistenza serie del catetere rettilineo RE utilizzando la formula di conduttore che ha una sezione piccola di 1 mm² e una lunghezza di 1.5 m. Il conduttore è un catetere che ha un diametro del cavetto di 2 mm e un diametro del catetere di 1.5 mm. La sezione del catetere con l'elica è di 20.2 mm². Vogliamo sapere quante spire ci sono nel catetere. Se il catetere ha una lunghezza di 6 mm e una sezione di 200 µm², allora ci sono 62500 spire. La resistenza del catetere è di 0.121 Ω. Se il diametro interno fosse stato minore, la resistenza poteva salire. Tra la sezione del conduttore e il diametro del cavetto c'è un rapporto quadratico. Le resistenze viste prima vanno bene per valori di 150-400 µm. Dal punto di vista dei valori di Ce e Re, non è così facile fare stime sulla base di aspetti di tipo fisico. Quando un produttore costruisce il catetere, non è interessato a questi due valori, ma lo è di più.

è stata generata, non interessa nulla.

Va a zero, non ci interessa locancelliamo. Quando inizia a crescere la tensione sul condensatore, Jtensione di polarizzazione. L'aumento prende il nome di OJatpoi E UpaVs J.rsVpol la posso misurare in laboratorio leggendo sull'oscilloscopio ricavo Ce OJatCe poimisuratore di polarizzazione, Così, con questo posso ricavare il valore di Ce. Tanto più è grande la tensione di polarizzazione, quindi un valore piccolo di C, tanto maggiore deve essere la dinamica di tensione del generatore di corrente J che pilota il catetere farlo è però più complicato. Dal punto di vista di progettista, preferisco tensioni di polarizzazione contenuta. Non è semplice confrontare la tensione di polarizzazione di cateteri differenti tra loro, perché la Vpol, oltre che dipendere da Ce, dipende anche da che valore scelgo per J e ∆t. Posso dire di avere J=4mA e ∆t=2ms e quindi che Vpol va bene tra 200-400mV. È usata come parametro.

soglia per vedere se un catetere è vendibile oppure no. Re non è ricavabile in questo modo perché qualunque sia la durata dell'impulso, siccome quello è un generatore di corrente, non va bene, non è possibile misurarla. 27-04-20 Supponendo di avere un circuito come sopra, è possibile, grazie a quel circuito e alla fornitura di impulsi rettangolari di corrente, avere un'idea della resistenza di polarizzazione Re del catetere, che non abbiamo disegnato ma che c'è ed è in parallelo a Ce? → Noi diamo l'impulso per misurare la tensione di polarizzazione cosa succede quando termina l'impulso? Se non ci fosse Re e se quello fosse un generatore di corrente con Ri infinita, Ce sarebbe in condizioni di circuito aperto e manterrebbe la tensione al quale viene caricato. In realtà, visto che è presente Re, se eroghiamo l'impulso, carichiamo il condensatore e non è più vero che ilgrafico è una rampa e la tensione cresce come un'esponenziale. La costante di tempo però è talmente grande con i valori che abbiamo, dell'ordine di 650.10^37 20.10^15 Su Δt però vediamo sempre un andamento approssimato a lineare, a rampa, anche se è un'esponenziale. Trascurando Re abbiamo commesso un errore apparentemente grave, ma comunque l'approssimazione è ottima, con errori dell'ordine di poche parti per 100000, quindi assolutamente trascurabili. Nella fase di carica Re possiamo considerarla o no, non modifica nulla. Per arrivare a stimare il valore di Re, possiamo considerare che il condensatore non rimane carico ma si scarica su Re, con una costante di tempo dell'ordine del secondo, quindi il condensatore, per scaricarsi completamente (o quasi), ci impiega circa 3 costanti di tempo, quindi 3 secondi. Quello che succede è che la tensione inizia a diminuire esponenzialmente nel tempo. eRe0.37 ceI

tensione scende del 63% del valore iniziale? Se misuriamo il tempo necessario perchè diminuisca, è pari alla costante di tempo.

Siccome C l’abbiamo già ricavato, nota la costante di tempo, possiamo ottenere il valore di Re.

ELETTRODI DISTALI Lega di Pt-Ir, platino-iridio.

Prima di inserire l’elettrodo sulla guaina del catetere si deve collegare al cavetto interno e fissarlo.

5 2mmi fatto viene montaggio qq.im Fissaggio a mano con collante siliconico 7 L’operazione di montaggio è molto delicata, perchè la colla può uscire e coprire parte dell’elettrodo.

Segue una operazione di pulitura per rimuovere la colla in eccesso.

Può succedere però che ci sono comunque dei residui che coprono in parte la superficie.

Anche pulendo molto bene, la superficie dell’elettrodo è molto molto porosa, quindi i residui di colla si insinuano tra i pori e non si riescono ad eliminare parte della superficie dell’elettrodo.

anchedopo la pulitura, non è più utilizzabile perché la colla è penetrata dei pori e la superficiedell'elettrodo è più piccola di quello che dovrebbe essere.

Se la superficie è più piccola, la capacità Ce, che è proporzionale alla superficie, è più piccola diquello che ci aspettiamo e questo non va bene.

Come ce ne accorgiamo? La tensione di polarizzazione è proporzionale a J, a ∆t e inversamente proporzionale a C se l'elettrodo non si comporta bene, la tensione di polarizzazione è più alta diquella che ci aspettavamo.

Il produttore esegue la misura di polarizzazione per vedere se la capacità è corretta e quindi sel'elettrodo è montato correttamente. Se non è stato montato bene, non c'è più nulla da fare e lo si butta scarto molto elevato,10-20%!

Materiali

I materiali usati per gli elettrodi sono

pochi: →Carbone pirolitico• carbonio che è stato estratto mediante determinate tecniche

Lega in platino-iridio•• Altre leghe, a base di platino contattoiltessutocon

Non c'è uno preferibile. non• Carbone pirolitico• Sezione a conca• Al centro c'è una sostanza bianca

È colla siliconica◦ È volutamente messa lì per diminuire la◦ superficie attiva dell'elettrodo

La superficie non deve essere troppo piccola né◦ troppo grande, perché la densità di corrente non è altrimenti sufficiente per la generazione delpotenziale d'azione

La superficie di contatto ha il valore che serve per avere Ce sufficientemente elevata, ma◦ sufficientemente piccola per garantire una densità di corrente adeguata

Il carbone pirolitico mi dà la possibilità di avere superfici molto levigate, molto più rispetto al platino-iridio. →La superficie del carbone

pirolitico ha una granulosità 20-30 volte minore rispetto a Pt-Ir molto liscia. →estremamente biocompatibile,Il carbone pirolitico è visto che sostanzialmente è solo carbone→causa una bassissima irritazione del tessuto lo usiamo quando vogliamo un elettrodo rispettoso del tessuto, sapendo che però ci mette molto piè.