患者は連続流式心室補助ポンプの植込み後に脳塞栓症を発症した。マイクロCTと数値流体力学（CFD）を用いたデバイスの技術的剖検により、インペラの設計が蒸気のマイクロバブルを生成していたことが明らかになった。これらの気泡が崩壊する際に赤血球を断片化し、遊離した微小塞栓が中枢神経系まで到達した。この症例は、血液ポンプにおけるローターの流体力学を検証する必要性を強調している。
インペラの3D再構築とCFDシミュレーション 🧬
法医学チームは、高解像度マイクロCTを用いてVGSTUDIO MAXでポンプをデジタル化し、インペラとボリュートのボリュームメッシュを取得した。この実形状に基づき、ANSYS Fluentで10,000 RPMにおける血流をモデル化するシミュレーションを実行した。結果は、血液の蒸気圧を下回る静圧領域を示し、羽根の前縁における初期キャビテーションの存在を確認した。Materialise Mimicsでの溶血分析は、これらの領域における細胞損傷率を定量化し、患者に観察された断片化と直接的な相関関係を示した。
埋め込み型プロテーゼ設計への教訓 ⚙️
この症例は、認定された設計であっても、連続流ポンプにおいてマイクロキャビテーションが現実的なリスクであることを示している。マイクロCTとCFDの組み合わせにより、従来の水圧試験では見逃される故障を検出することが可能となる。医療機器業界にとって、VGSTUDIO MAXやANSYS Fluentなどのツールを既に埋め込まれたデバイスのレビュープロセスに統合することは、将来の塞栓症を予防し、人工心臓の安全性を向上させるための重要な戦略である。
このデジタルツインを手術計画に使用しますか？