الأجهزة الطبية المزروعة بترددات الراديو: فوائد الاتصالات عالية السرعة والمسافات الأكبر بكثير في التطبيقات الطبية الحيوية

في المراحل الأولى من الأجهزة المزروعة، لم تكن تقنيات الترددات الراديوية (RF) شائعة بسبب التحديات الناشئة من الطبيعة الكامنة لحدود الأنسجة البيولوجية. مع تحسن التكنولوجيا ونضوج فهمنا، تجاوزت فوائد RF في التطبيقات الطبية الحيوية التحديات التنفيذية وأصبحت بالتالي أكثر انتشارًا. التحدي الأساسي هو بسبب التأثيرات الكهرومغناطيسية (EM) الكبيرة على الجسم عند الترددات العالية. تؤدي امتصاص EM وحدود مقاومة الأنسجة البيولوجية إلى تقليل كبير للطاقة وسلامة الإشارة لانتشار حقول RF عبر الجلد. علاوة على ذلك، يجب أخذ الخصائص العازلة لنسج الجسم المحيطة بالغرس في الاعتبار عند تصميم مكوناته RF، مثل الهوائيات والمحاثات، وغالبًا ما تكون الأنسجة غير متجانسة وخصائصها متغيرة بشكل كبير. تشمل التحديات الإضافية للتطبيقات المزروعة الحاجة إلى تصغير الحجم، وتقليل الطاقة، وغالبًا ما تقتضي وجود غلاف موصل بسبب متطلبات التوافق الحيوي والحرمان 1?3. اليوم، تعد التقنيات اللاسلكية ضرورية في معظم الغرسات الكهربائية بسبب الحاجة للتواصل مع الجهاز وحتى نقل الطاقة القابلة للاستخدام إلى الغرسة 4، 5. تواجه تقنيات الاتصالات اللاسلكية بتردد منخفض تحديات أقل في هذا الإعداد المزروع مقارنةً بنظيرها بتردد أعلى، أو RF، لكنها محدودة بسرعات اتصال أقل بكثير وعادة ما تكون لديها مسافة تشغيل محدودة جدًا. لقد ولدت فوائد الاتصالات عالية السرعة والمسافات الأكبر بكثير في التطبيقات الطبية الحيوية العديد من لجان المعايير اللاسلكية، وقد خصصت لجنة الاتصالات الفيدرالية الأمريكية (FCC) العديد من النطاقات الترددية للتقنيات الطبية عن بعد بالإضافة إلى تلك التي تستهدف تطبيقات زراعة معينة. لقد سهلت تطوير نماذج تحليلية، وبرامج محاكاة EM متقدمة، ووصفات تماثيل بشرية RF تمثيلية تصميم وتحسين مكونات RF لتطبيقات زراعة.