Programa del congreso

1. Introducción

La monitorización remota de pacientes con insuficiencia cardíaca mediante implantes intravasculares permite prevenir el empeoramiento de la patología y reducir hospitalizaciones y costes asociados [1]. En el proyecto FORESEE estamos desarrollando un sensor intravascular multiparamétrico que se alimenta y comunica inalámbricamente mediante conducción volumétrica. Una unidad externa aplica ráfagas inocuas de corriente de alta frecuencia (6.78 MHz) sobre el torso a través de electrodos textiles; el cuerpo humano actúa como conductor y las ráfagas son captadas por dos electrodos situados en los extremos del implante. Este método evita la necesidad de componentes voluminosos tales como baterías en el interior de los implantes, lo que posibilita dispositivos ultrafinos con electrónica integrada y múltiples transductores. Sistemas basados en este principio ya han sido validados en humanos en el ámbito de las neuroprótesis [2,3]. El objetivo de este estudio es demostrar, mediante simulaciones computacionales, que es posible alimentar este sensor ubicado en la arteria pulmonar (AP).

2. Métodos

Se creó un modelo computacional tridimensional de un torso humano adulto combinando estructuras de múltiples tejidos obtenidos a partir de resonancia magnética [4] con la estructura de la AP [5]. En él se situaron dos electrodos externos de 10 cm de diámetro sobre la piel y dos electrodos con forma romboidal en la rama principal de la AP derecha. Mediante diferentes simulaciones electromagnéticas (COMSOL Multiphysics v5.3) se evaluó la influencia de diferentes parámetros, verificando el cumplimiento de los criterios de seguridad eléctrica (SAR ≤ 10 W/kg). Los parámetros a evaluar fueron el área expuesta de los electrodos (2-23 mm²), la longitud del implante (40 – 50 mm) y la posición del implante dentro del árbol arterial. Se replicaron las simulaciones para diferentes condiciones fisiológicas como inflado pulmonar y espesores variables de tejido adiposo.

3. Resultados y conclusiones

Las simulaciones demostraron que la unidad externa puede transferir al implante potencias superiores a 5 mW de forma segura, valor suficiente para alimentar la electrónica del sensor y habilitar la adquisición de datos. Se identificó que un área expuesta de 8 mm² en los electrodos internos y una longitud de 50 mm optimizan la transferencia de potencia. No obstante, el espesor del tejido adiposo y la alineación del implante con el campo eléctrico resultaron parámetros críticos, remarcando la importancia de la colocación de los electrodos externos para maximizar la eficiencia. A pesar de estas limitaciones, el diseño cumplió con los estándares internacionales de seguridad y permitió una alimentación estable y suficiente para el funcionamiento del sensor intravascular.

4. Referencias

[1] D. Mohebali and M. M. Kittleson, “Remote monitoring in heart failure: current and emerging technologies in the context of the pandemic,” Heart Br. Card. Soc., vol. 107, no. 5, pp. 366–372, Mar. 2021, doi: 10.1136/heartjnl-2020-318062.

[2] L. Becerra-Fajardo et al., “First-in-human demonstration of floating EMG sensors and stimulators wirelessly powered and operated by volume conduction,” J. NeuroEngineering Rehabil., vol. 21, no. 1, p. 4, Jan. 2024, doi: 10.1186/s12984-023-01295-5.

[3] A. García-Moreno, A. Comerma-Montells, M. Tudela-Pi, J. Minguillon, L. Becerra-Fajardo, and A. Ivorra, “Wireless networks of injectable microelectronic stimulators based on rectification of volume conducted high frequency currents,” J. Neural Eng., vol. 19, no. 5, p. 056015, Sep. 2022, doi: 10.1088/1741-2552/ac8dc4.

[4] A. Christ et al., “The Virtual Family—development of surface-based anatomical models of two adults and two children for dosimetric simulations,” Phys. Med. Biol., vol. 55, no. 2, p. N23, Dec. 2009, doi: 10.1088/0031-9155/55/2/N01.

[5] A. Updegrove, N. M. Wilson, J. Merkow, H. Lan, A. L. Marsden, and S. C. Shadden, “SimVascular: An Open Source Pipeline for Cardiovascular Simulation,” Ann. Biomed. Eng., vol. 45, no. 3, pp. 525–541, Mar. 2017, doi: 10.1007/s10439-016-1762-8.