Opieka zdrowotna: innowacje w zakresie urządzeń medycznych dzięki symulacji Ansys

W obecnych czasach wiemy, że dobro pacjentów wisi na włosku. Wszystkie procesy opracowywania produktów są rygorystyczne, czasochłonne i zasobochłonne, ale jest to szczególnie prawdziwe w branży opieki zdrowotnej, ponieważ czas tutaj oznacza życie. Przełomowe innowacje to nieustający problem, jeśli chodzi o urządzenia medyczne i opiekę zdrowotną, awaria produktu nie wchodzi w grę, ponieważ może mieć tragiczne konsekwencje. Tutaj wkracza symulacja inżynierska.

Zastosowanie symulacji inżynierskiej podczas opracowywania urządzeń medycznych to najlepszy możliwy sposób na ograniczenie awarii oraz oszczędność czasu i kosztów. Testy kliniczne nie mogą zająć się każdą możliwą sytuacją ze względu na ich ograniczony zakres, dlatego obecnie firmy produkujące wyroby medyczne przyjmują testy inżynieryjne oparte na symulacji in silico w celu wykrywania i rozwiązywania różnych scenariuszy, które utrudniają produkcję i projektowanie wyrobów medycznych. Jest to najlepszy sposób na dostarczenie pacjentom nowszych metod leczenia przy zachowaniu standardów bezpieczeństwa i terminów realizacji produktu. Aby ratować życie i zachować zgodność z przepisami, a także zarządzać niezawodnością w zakresie projektowania, symulacja jest jedynym sposobem!

Wykorzystanie symulacji inżynieryjnych do opracowywania urządzeń medycznych nie jest nowym trendem. W rzeczywistości, obecnie, biorąc pod uwagę, że może to znacznie skrócić czas i koszty, symulacja jest wykorzystywana do wykazania wydajności produktu podczas procesu zatwierdzania przez organy regulacyjne. Dzięki projektowaniu i testowaniu rozwiązań dla pacjentów w wirtualnej przestrzeni projektowej firmy medyczne mogą znacznie szybciej wprowadzać produkty do fazy wprowadzania na rynek iz większą pewnością, że będą działać zgodnie z oczekiwaniami w rzeczywistym świecie.

Na przykład ASME współpracowało z USFDA i firmami zajmującymi się urządzeniami medycznymi, aby opracować wytyczne dotyczące walidacji i weryfikacji 40 (V&V40), które dotyczą „Oceny wiarygodności modelowania obliczeniowego poprzez weryfikację i walidację” dla urządzeń medycznych. Tworząc modele 3D produktów i ludzkiego ciała w wirtualnym środowisku projektowym, twórcy produktów opieki zdrowotnej mogą testować i weryfikować wydajność, korzystając z symulacji i cyfrowej eksploracji w celu szybkiego i łatwego wprowadzania modyfikacji. Symulacja jest o wiele szybsza, bardziej opłacalna i mniej inwazyjna niż budowanie i testowanie fizycznych prototypów.

Urządzenia medyczne i innowacyjne urządzenia do noszenia dzięki symulacji

Jeszcze do niedawna trzeba było udać się do lekarza w celu pobrania danych z urządzenia pacjenta do przeglądu. Dzięki technologii 5G Medyczny Internet Rzeczy zyskuje coraz większą sławę i stanie się nowym standardem. Zdecydowanie rozszerzy łączność i transmisję danych zdrowotnych od pacjenta do lekarza zarówno na bieżąco, jak i natychmiast, gdy jest to nagły wypadek.

Medyczny Internet Rzeczy doprowadzi do medycyny P4, która będzie partycypacyjna, spersonalizowana, predykcyjna i zapobiegawcza.

Firmy wykorzystują również symulacje inżynierskie i połączone modelowanie pacjentów do opracowywania systemów, które zapewniają wysoką niezawodność, zapewniają prywatność danych i przyspieszają zgodność z przepisami. Aby wywrzeć rzeczywisty wpływ na opiekę zdrowotną, podłączone urządzenia medyczne powinny być w stanie rejestrować i interpretować odpowiednie i wiarygodne parametry bez narażania bezpieczeństwa i komfortu pacjenta oraz dostarczać lekarzom wglądu z pełną integralnością, czytelnością i bezpieczeństwem. Symulacje Multiphysics firmy Ansys są wykorzystywane na różnych etapach projektowania tych urządzeń.

Urządzenia do noszenia

Zdjęcie: Uniwersytet Carnegie Mellon

Wykorzystanie urządzeń bezprzewodowych do noszenia na ciele wzrosło w ostatnich latach ze względu na rzeczywiste i potencjalne zastosowania w opiece zdrowotnej. Korzystanie z dowolnego urządzenia bezprzewodowego blisko ciała wiąże się z licznymi wyzwaniami projektowymi.

Należy ograniczyć rozmiar, wagę i zużycie energii urządzenia, aby było ono odpowiednie do noszenia przez ludzi. Ponadto emisja prądu przez urządzenie nie może powodować żadnych zagrożeń dla zdrowia. Jednocześnie urządzenie musi być zaprojektowane tak, aby dostarczać sygnał o wystarczającej mocy we właściwe miejsce, a także z dobrym odbiorem przez urządzenie docelowe. Dzieje się tak pomimo faktu, że organizm ludzki może wchłonąć znaczną część tego sygnału. Jak udaje nam się zaprojektować urządzenie pamiętając o tych parametrach i nie tylko? Cóż, wszystko to można symulować, przeprowadzając symulacje elektromagnetyczne o wysokiej częstotliwości w Ansys HFSS.

Jednym z przykładów sukcesów firmy Ansys jest: Opracowano kompletne rozwiązanie Multiphysics dla noszonej pompy insulinowej , która służy do dostarczania insuliny w odpowiednich ilościach w zależności od potrzeb pacjenta. Oprócz indywidualnego modelowania fizycznego opracowano również model systemu, który pomaga zespołom produktowym zrozumieć, jak zachowują się komponenty i elementy sterujące po złożeniu w całkowicie zintegrowany system.

Oprogramowanie symulacyjne Ansys może również w unikalny sposób integrować analizy płynów, strukturalne, termiczne i elektromagnetyczne w jednym środowisku i zapewniać wgląd w zachowanie urządzeń sercowo-naczyniowych w ludzkim ciele.

Symulacja inżynierska jest również sercem globalnego podejścia do opracowywania produktów. Elastyczne, zintegrowane środowisko symulacyjne zapewnia wspólną platformę komunikacyjną wspierającą inicjatywę. Symulacja może naśladować wiele scenariuszy zgodnie z wymaganiami lokalnych przepisów; zmienne pacjenta można testować in silico, a dane wirtualnego laboratorium ludzkiego można dostosować tak, aby odzwierciedlały lokalną populację. Rezultatem jest niedrogie leczenie medyczne dzięki obniżonym kosztom produkcji/operacyjnym.

Rozwiązania Ansys Multiphysics mogą być wykorzystywane do uzyskiwania różnych opartych na fizyce i systemowych informacji o urządzeniu medycznym na wczesnym etapie projektowania. Pomaga to inżynierom obniżyć zarówno koszty, jak i wysiłek związany z prototypowaniem, a także z testowaniem fizycznym. Zapewniając możliwość przeprowadzenia badań parametrycznych w całej przestrzeni Projektowania Eksperymentu i optymalizacji projektu, symulacja jest idealnym rozwiązaniem.

Dlatego dzięki symulacji można zaprojektować bezpieczne, dokładne, trwałe i niedrogie urządzenia do noszenia i urządzenia medyczne przy niższych kosztach i skróconym czasie wprowadzania na rynek.

Masz jakieś przemyślenia na ten temat? Daj nam znać poniżej w komentarzach lub przenieś dyskusję na naszego Twittera lub Facebooka.

Rekomendacje redaktorów:

• „Sztuczna inteligencja (AI) to przyszłość opieki zdrowotnej” – przełomowe badania Angel Alberich-Bayarri
• T-Mobile dodaje numer 988, aby natychmiast łączyć klientów z usługami zdrowia psychicznego
• Cyfrowe narzędzia, które pomogą Ci zachować zdrowie
• Według nowego badania gry wideo mogą być dobre dla zdrowia psychicznego