Santé : innovation des dispositifs médicaux grâce à la simulation Ansys

Compte tenu de la situation actuelle, nous savons que le bien-être des patients est actuellement en jeu. Tous les processus de développement de produits sont rigoureux, chronophages et gourmands en ressources, mais cela est particulièrement vrai dans le secteur de la santé, car le temps ici signifie la vie. L'innovation perturbatrice est une préoccupation constante lorsqu'il s'agit de dispositifs médicaux et de soins de santé, la défaillance d'un produit n'est pas une option car elle peut avoir des conséquences désastreuses. C'est là qu'intervient la simulation d'ingénierie.

L'application de la simulation technique tout au long du développement de dispositifs médicaux est le meilleur moyen de réduire les défaillances et de gagner du temps et de l'argent. Les tests cliniques ne peuvent pas traiter toutes les situations possibles en raison de leur portée limitée, c'est pourquoi les entreprises de dispositifs médicaux adoptent aujourd'hui des tests in silico basés sur la simulation d'ingénierie pour détecter et résoudre différents scénarios qui entravent la production et la conception de dispositifs médicaux. C'est le meilleur moyen d'apporter de nouveaux traitements aux patients tout en respectant les normes de sécurité ainsi que les délais de livraison des produits. Pour sauver des vies et respecter la réglementation ainsi que gérer la fiabilité en termes de conception, la simulation est le seul moyen !

Ce n'est pas une nouvelle tendance d'utiliser la simulation d'ingénierie pour développer des dispositifs de soins de santé. En fait, aujourd'hui, étant donné qu'elle peut réduire considérablement le temps et les coûts, la simulation est utilisée pour démontrer les performances du produit pendant le processus d'approbation réglementaire. En concevant et en testant des solutions pour les patients dans un espace de conception virtuel, les entreprises de soins de santé peuvent propulser les produits vers la phase de lancement beaucoup plus rapidement et avec un degré plus élevé de confiance qu'ils fonctionneront comme prévu dans le monde réel.

Par exemple, l'ASME a travaillé avec l'USFDA et des sociétés de dispositifs médicaux pour élaborer les directives de validation et de vérification 40 (V&V40), qui concernent « l'évaluation de la crédibilité de la modélisation informatique par la vérification et la validation » pour les dispositifs médicaux. En créant des modèles 3D de produits et du corps humain dans un environnement de conception virtuel, les développeurs de produits de santé peuvent tester et vérifier les performances, en utilisant la simulation et l'exploration numérique pour apporter des modifications rapidement et facilement. La simulation est chaque jour beaucoup plus rapide, plus rentable et moins invasive que la construction et le test de prototypes physiques.

Dispositifs médicaux et appareils portables innovants grâce à la simulation

Jusqu'à récemment, il était nécessaire de consulter un médecin pour télécharger les données de l'appareil d'un patient à des fins d'examen. Avec la technologie 5G, l'Internet médical des objets gagne en notoriété et deviendra la nouvelle norme. Il va certainement étendre la connectivité et la transmission des données de santé du patient au médecin à la fois de manière cohérente et immédiate en cas d'urgence.

L'IdO médical conduira à une médecine P4 participative, personnalisée, prédictive et préventive.

Les entreprises utilisent également la simulation technique et la modélisation de patients connectés pour développer des systèmes qui garantissent une grande fiabilité, assurent la confidentialité des données et accélèrent la conformité réglementaire. Pour avoir un impact réel sur les soins de santé, les dispositifs médicaux connectés doivent être capables de capturer et d'interpréter des paramètres pertinents et fiables sans compromettre la sécurité et le confort des patients, et de fournir des informations aux médecins en toute intégrité, lisibilité et sécurité. Les simulations multiphysiques d'Ansys sont utilisées à différentes étapes de la conception de ces dispositifs.

Wearables

Image: Université Carnegie Mellon

L'utilisation d'appareils sans fil portables a augmenté ces dernières années en raison des applications réelles et potentielles dans le domaine de la santé. L'utilisation de n'importe quel appareil sans fil à proximité du corps implique de nombreux défis de conception.

La taille, le poids et la consommation d'énergie de l'appareil doivent être réduits pour qu'il puisse être porté par des personnes. De plus, l'émission de puissance de l'appareil ne doit causer aucun risque pour la santé. En même temps, l'appareil doit être conçu pour délivrer un signal d'une puissance suffisante au bon endroit, et cela aussi avec une bonne réception par l'appareil cible. Ceci en dépit du fait que le corps humain peut absorber une partie importante de ce signal. Comment arrive-t-on à concevoir un appareil en tenant compte de ces paramètres et plus encore ? Eh bien, tout cela peut être simulé en effectuant des simulations électromagnétiques à haute fréquence dans Ansys HFSS.

Un exemple de réussite chez Ansys est le suivant : Une solution multiphysique complète a été développée pour une pompe à insuline portable qui est utilisée pour administrer de l'insuline dans les bonnes quantités en fonction des besoins du patient. Outre la modélisation physique individuelle, un modèle de système a également été développé pour aider les équipes de produits à comprendre comment les composants et les commandes se comportent lorsqu'ils sont assemblés dans un système entièrement intégré.

Le logiciel de simulation Ansys peut également intégrer de manière unique des analyses fluides, structurelles, thermiques et électromagnétiques dans un environnement unique et fournir des informations sur le comportement des appareils cardiovasculaires dans le corps humain.

La simulation d'ingénierie est également au cœur de l'approche globale de développement de produits. L'environnement de simulation flexible et intégré fournit une plate-forme de communication commune pour soutenir l'initiative. La simulation peut imiter plusieurs scénarios comme l'exigent les approbations réglementaires locales ; les variables des patients peuvent être testées in silico et les données de laboratoire humain virtuel peuvent être ajustées pour représenter une population locale. Le résultat est un traitement médical abordable grâce à des coûts de fabrication/d'exploitation réduits.

Les solutions Ansys Multiphysics peuvent être utilisées pour obtenir diverses informations basées sur la physique et au niveau des systèmes d'un dispositif médical au début de la phase de conception. Cela aide les ingénieurs à réduire à la fois le coût et les efforts de prototypage ainsi que les tests physiques. En offrant la possibilité de mener des études paramétriques sur l'ensemble de l'espace de conception d'expériences et d'optimiser la conception, la simulation est la solution idéale.

Par conséquent, des appareils portables et des dispositifs médicaux sûrs, précis, durables et abordables peuvent être conçus à moindre coût et en un temps de mise sur le marché réduit grâce à la simulation.

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