全球数百万人有起搏器，每年植入数十万更多（参考。1）。建模和仿真可以帮助科学家和工程师更好地了解和优化起搏器设计。在本博文中，我们讨论在起搏器电极内的离子电流分布进行建模。
起搏器及其电极
人类的心是由四个部分组成：两个心室和两个庭。来自身体的血液通过右心房进入并泵入右心室。右心室将血液泵送到肺部，使血液可以是氧化的。然后新含氧血液进入左心房，并泵送到左心室。左心室是最强的腔室，它在整个身体上泵出血。
图示出了没有起搏器的心脏通过心脏的方向。bruceblaus的图像。许可cc by-sa 2.5， 通过Wikimedia Commons.。
然而，有时候，心脏不会按照它的方式抽水。起搏器通过监测心脏的天然电信号并在检测到异常时发送电脉冲来维持一个人的心率。它们通常用于治疗心脏病，心脏跳动得太慢了。Bradycardia经常由于年龄，心脏病和身体自然电信号的失败而妥善发展，往往地发展。极低的心率会导致死亡，所以起搏器是一个关键的，救命医疗器械。
起搏器服务两种不同的目的。一些起搏器是“需求起搏器”;也就是说，当他们检测到一个问题时，它们根据需要提供电动脉冲。其他起搏器是“速度响应”，这意味着它们的电路还可以测量呼吸速率，血液温度等来确定患者的活动水平，然后确保心脏适当地节拍。
起搏器的脉冲发生器包含用于电源和电路的电池，以确定何时发出脉冲。电线将发电机连接到心脏的各个部分。电极放置在线的末端。
这些设备有一到三根电线。具有单线的起搏器通常连接到右心室，带有两根线的起搏器通常连接到右心室和心房，带有三根线的起搏器（“双心性”起搏器）连接到单一的心房和两个脑室。
具有两个电极对的心脏的示意图，其中每对由一个球形工作电极和一个环形对电极构成（参见下一个图像）。
几乎每个年龄组都使用起搏器，从婴儿到老年人，每个小组都有不同的需求。如果专业人士可以模拟和模拟起搏器的工作，可以实际上测试设计，而不是依赖动物或人类实验。建模和模拟也比现实世界更快，更便宜，体内起搏器实验。
在COMSOLMULTIPHYSICS®中建模起搏器电极188金宝搏优惠
这里讨论的教程模型不是整个起搏器。相反，我们正在建模起搏器的两个电极：阴极（工作电极）和阳极（环形对电极）。
起搏器电极模型的建模领域和边界条件。
在我们的模型中，域是周围的血液和组织，电极和电极支撑件是模型边界。域中的电流由连续性方程控制，这遵循麦克斯韦方程。
这电流COMSOLMultibySics188金宝搏优惠®软件中的接口用于分析。您可以在模型文档中找到有关此接口的更多信息。
结果与讨论
下面显示的结果为心脏内部电极的电极和流线提供了电极分布。
电极表面上的静电电位分布和总电流密度（流线）。
我们可以看出，球形工作电极上的电流密度最高。目前导致心脏击败。
使用建模，工程师可以优化功率效率并延长起搏器的使用寿命，因此患者随着时间的推移需要更少的替代品。工程师还可以看出几何如何影响电流和电压分布。通过仿真，工程师还可以进行压力测试，以查看起搏器设计的限制并避免体内实验。
虽然这里的辅导模型具有起搏器，但是概念可以应用于涉及离子传导的其他过程。
试试自己
通过单击下面的按钮来检查起搏器电极教程模型。
参考
- M. Wood和K. Ellenbogen，“来自患者的角度的心脏起搏器“，循环，卷。105，没有。18,2002。
评论（0）