主题演示视频：使用仿真设计改进的心脏泵

心力衰竭是一个全球性健康问题，影响了数百万人，并将它们从日常生活中保留。但是如果有一个可以让患者的心脏抽水甚至提高他们的生活质量？在2018年COMSOL会议上的主题演讲中，来自雅培实验室的Fredd188金宝搏优惠y Hansen讨论了一个可以做到这一点的心脏泵。如果您错过了他的谈话，您可以观看视频录制并阅读下面的摘要。

Freddy Hansen讨论了用于心力衰竭患者的心脏泵设计

设计更好的左心室辅助设备

“最复杂的机器植入了人类” - 这就是Freddy Hansen如何描述了HeartMate 3™左心室辅助装置（LVAD），该泵由Abbott实验室开发的泵，该泵为心力衰竭患者具有磁悬浮转子。在Abbott，汉森的团队致力于改善LVAD设计，以补偿心脏左侧的弱化肌肉，从而避免内心血液汇集，这可能是致命的。虽然其他电子植入物（如起搏器）仅使用Microwatts的电源，但LVAD必须泵送整个血液，因此在10瓦范围内使用大量功率。设计这些装置的其他挑战是它们必须足够小以适应患者的胸部，并且是生物和血液互相的。解决这些问题，汉森及其团队使用模拟。

使用COMSOLMultiPhysics®优化LVAD系统188金宝搏优惠

汉森说，他使用COMSOLMultiPhySics®软件模188金宝搏优惠拟LVAD系统设计的所有组件。这些部件包括具有磁轴承的电动机，该电动机浮动装置内的转子，以及传感器和其他电子设备，例如电动机控制。由于该系统的每个部分都是寿命维持，Abbott工程师需要确保每个组件都是设计的。HeartMate 3™LVAD是人体内部的系统唯一的一部分，设备的电源来自电池，通过患者皮肤的电缆移动。控制器是患者接口设备，具有按钮，以帮助监控LVAD的性能（它还包括紧急电池）。

来自视频：LVAD系统。LVAD植入胸部，而系统的其余部分位于身体外部。

汉森提供了几个例子，他和他的小组如何使用各种建模技术来准确地分析LVAD系统设计的所有组件和多体学相互作用。例如，在设计HeartMate 3™LVAD时，它们创建了一种电动机模型，该电动机模型包含旋转部分中的磁场，磁芯周围有多个线圈旋转并浮动转子。让我们来看看下面的一些更多型号示例。

从控制器和植入物建模热传递

在研究LVAD设计时，汉森提出了一个重要问题：皮肤如何靠近控制器多么热？正如他指出的那样，确定控制器很重要设备对抗皮肤的温度，因为如果患者无法删除设备，如果它变得太热 - 这是让他或她活着的东西！为了找到答案，Abbott的研究人员设计了一种生物健康模型，其具有皮肤层，脂肪，肌肉和粘膜，在控制器的一侧和另一侧的衣物层来模拟热效果。该模型具有长距离血液冷却，以及具有传热系数的衣服层上的定制对流冷却。

第二个热模型示例始于问题：组织在植入物旁边有多热？为了回答这一点，研究小组通过逆向工程分析了公布的数据，该实验评估了直播组织的热连接。接下来，它们模拟将LVAD放入水浴中，并将结果与​​基准测试进行比较。（您可以查看视频，了解有关如何跟踪电池温度和其他热部件的更多详细信息。）

模拟无线电力传输

雅博特团队还看着他们可以用无线动力转移取代经皮的方式 - 这是汉森在行业中称为“圣杯”的目标。如果完成，无线电力转移将降低入境部位的感染风险。改进的设备不仅可以节省患者的生活，还可以通过让患者淋浴和游泳来大大提高他们的生活质量。为了探讨这种可能性，该团队开发了一种3D磁场和0D电路的模型，以评估效率和功率损耗。在这种情况下，添加电路能力非常重要，因为电路和磁线圈很强烈地交互。

从视频：无线电力传输模型设计。

评估血细胞流动模拟

汉森通过讨论CFD建模如何帮助团队通过设备追踪血液流动路径，继续他的主题演示。通过LVAD的流场根据其互动和周期性而解决了真正的多体问题。在研究血细胞浓度时，需要考虑剪切应力，因为血液细胞远离更高的剪切应力位置。这种运动会影响血液的粘度，从而影响流场，反过来剪切应力。

在对其LVAD设计进行流量的定性评估时，研究人员确保没有从转子流回入口的血液，因为这导致较低的效率和血液损伤的风险较高。汉森还讨论了使用粒子跟踪来计算“洗涤”，这是一种血细胞停留在心脏泵中的时间。他们发现它们可以通过逃脱时间来对粒子进行排序，并且使用模拟计算先进的血液损伤。

汉森说，他和雅培的团队使用超过300多种模型的设计以及数十种产品和原型。仿真使它们可以创建优化的LVAD系统，并开发EmberMate 3™LVAD以进行实际使用。

到目前为止，骨髓般的LVAD已经节省了35,000多名心力衰竭的生活。有些患者继续跑马拉松并参加许多其他运动和活动，但对这些系统来说真的很令人印象深刻？他们让心脏跳动和患者活着。

想了解有关雅培的心脏泵模拟和LVAD系统设计的更多信息吗？观看视频这篇文章。

Heartmate 3是Abbott集团公司的商标。