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Modellierung bipolarer Herzschrittmacher-Elektrodenanordnungen (10 Hz bis 1 MHz)


Deckblatt des Berichtes "Modellierung bipolarer Herzschrittmacher-Elektrodenanordnungen (10 Hz bis 1 MHz)"

An Arbeitsplätzen mit Expositionen gegenüber niederfrequenten magnetischen und elektrischen Feldern muss auch im Hinblick auf eine älter werdende Erwerbsbevölkerung in zunehmender Zahl die Frage beantwortet werden, ob Träger aktiver elektronischer Implantate wie Herzschrittmacher nach einer Implantation an diesen Arbeitsplätzen weiterbeschäftigt werden können. In den vergangenen Jahren haben zunehmend bipolare Herzschrittmacher an Bedeutung gewonnen. Bipolare Herzschrittmacherelektroden weisen im Vergleich zu unipolaren Elektroden eine kleinere wirksame "Empfangsfläche" gegenüber externen Störsignalen auf, d. h. bipolare Elektrodenanordnungen sind in niederfrequenten Magnetfeldern störfester. Diese qualitative Aussage ist bisher nicht ausreichend quantifiziert worden. Hierzu sollte dieses Forschungsprojekt einen Beitrag leisten. Allgemeines Ziel des Projekts war es, den Gesundheitsschutz und die Flexibilität des Einsatzes von Implantatträgern an Arbeitsplätzen mit EMF-Exposition zu verbessern.

Das Forschungsprojekt wurde mit unterschiedlichen Schwerpunkten (Frequenzbereiche, Simulationsmodelle, Messschaltung und -bedingungen) von den drei Projektpartnern IMST GmbH, FH Dortmund und HTWK Leipzig bearbeitet.

Seitens der IMST GmbH und der FH Dortmund wurde ein numerisches Kopplungsmodell für bipolare Elektrodenanordnungen entwickelt. Es wurde untersucht, wie sich die Variation verschiedener geometrischer und Material-Parameter bei der Elektroden- und Körpermodellierung auf die induzierte Störspannung auswirkt. Die Ergebnisse wurden in Bezug gesetzt zu den Ergebnissen eines früheren Forschungsvorhabens, bei dem die in einer unipolaren Elektrode entstehende Störspannung mittels eines numerischen Verfahrens ermittelt worden war. Anschließend wurden die Berechnungsergebnisse anhand von Messungen mit einer Messschaltung in einem Phantommodell des menschlichen Körpers verifiziert.

Im Rahmen einer Magisterarbeit beschäftigte sich die HTWK Leipzig mit analytischen und numerischen Modellen zur Berechnung der induzierten Spannung, mit der Weiterentwicklung eines Ersatzschaltbildes sowie mit der messtechnischen Ermittlung der bipolaren Spannung bei Magnetfeldexpositionen. Zwei Messschaltungen wurden entwickelt, mit denen u. a. der Einfluss der elektrischen Leitfähigkeit der NaCl-Lösung sowie der Position der Elektrodenspitze auf die Störspannung untersucht wurden. Die auftretenden Abweichungen vom Induktionsgesetz lassen sich erst durch ein analytisches Modell beschreiben, das in der Lage ist, den Festkörper-Elektrolyt-Übergang und die Gleichtakt-Gegentakt-Konversion zu berücksichtigen. Erste Aktivitäten in dieser Richtung wurden begonnen. Der Entwurf eines numerischen Kopplungsmodells, das diese Einflüsse berücksichtigt, ist noch nicht abgeschlossen.

 
T. Bolz, A. Bahr, F. Gustrau, K. F. Eichhorn, S. Hille, K. Hentschel:
Modellierung bipolarer Herzschrittmacher-Elektrodenanordnungen (10 Hz bis 1 MHz). 
1. Auflage. Dortmund: Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin 2009. 
ISBN: 978-3-88261-086-4, S. 199, Projektnummer: F 2090, Papier, PDF-Datei
Link zum Volltext (PDF-Datei, 6 MB)



Signaturen der BAuA-Bibliothek:
B424/LC800/9; DM19/LC800/9; D122/LC800/9