Modelare in ingineria biomedicala – Raport Laborator [603103]

Modelare in ingineria biomedicala – Raport Laborator
Pacemaker Electrode
Introducere
Un stimulator cardiac este un dispozitiv medical care emite impulsuri electrice, transmise
prin electrozi ce sunt în contact cu mușchii inimii, cu scopul de a regulariza bătăile inimii .
Dispozitivul electronic emite excitații de ritm regulat, pentru o inimă cu centri fiziologici
incapabili să asigure ritmul cardiac normal.
Dispozitivul modelat este un electrod stimulator care este plasat în interiorul inimii pentru
a menține un ritm normal. Dispozitivul este denumit un electrod, însă este compus din do i
electrozi: un catod și un anod.
Se va utiliza aplicatia COMSOL Multiphysics pentru modelarea distribuției de curent
ionic , în acest caz în țesuturile umane. Problema e ste exemplificată pe un stimulator cardiac
electrod .

Figura 1 -Stimulator Cardiac

Electrodul de lucru constă dintr -o emisferă amplasată pe vârful structurei cilindrului de
susținere . Electrodul contra este plasat în "talie" a acestei structuri. Toate celelalte suprafețe
ale structur ii de susținere sunt izolat e. Limitele exterioare sunt plasate destul de departe de
electrod p entru un impact mic asupra distribuției actuale și potențiale.

În aplicația COMSOL Multiphysics se se utilizeaza modul de aplicație 3D Conductive Media
DC p entru analiza electrodului.
Acest mod de aplicare este util pentru modelarea materialelor conductive în cazul în care
un curent curge dator ita unui câmp electric aplicat.

Ecuatii folosite
Curentul din domeniu este controlat de ecuația continuității, care rezultă din ecuatiile
Maxwell's :
-∇∙ (σ ∇ V) = 0
unde σ este conductivitatea inimii umane. Această ecuație utilizează următoarele relații între
potențialul electric și câmpuri le magnetice .
E = -∇V
J = σ E

Conditii:
Condițiile limită ale potențialului solului sunt aplicate pe talia mai subțire a electrodului.
Varful electrodul ui are un potențial fix de 1 V. Toate celelalte limite sunt izolate electric .
n ∙ J = 0

Rezultate
Această simulare oferă distribuția potențială pe suprafața electrodului și modelul distribuirii
curentului în interiorul inimii umane . Acest grafic apare în figura 2.
Așa cum era de așteptat, densitatea curentului este cea mai mare la emisfera mică, care este
cea care cauzează excitarea inimii.
Densitatea curentului este destul de uniformă pe electrodul de lucru.
Electrodul contra este mai mare și există variații mai mari ale densității de curent pe suprafața
sa.
În principal, curentul este mai mic datorita distanț ei de la electrodul de lucru.
Modelul arată că brațele de ancorare ale dispozitivului au o influență redusă asupra distribuției
densității curent ului.

Figura 2