Asistență medicală: inovație în dispozitive medicale prin simularea Ansys

Având în vedere vremurile actuale, știm că bunăstarea pacienților este în prezent în balanță. Toate procesele de dezvoltare a produselor sunt riguroase, consumatoare de timp și de resurse, dar acest lucru este valabil mai ales în industria sănătății, deoarece timpul aici înseamnă viață. Inovația perturbatoare este o preocupare veșnică atunci când vine vorba de dispozitive medicale și în domeniul sănătății, eșecul produsului nu este o opțiune, deoarece poate avea consecințe grave. Aici intervine simularea inginerească.

Aplicarea simulării inginerești pe parcursul dezvoltării dispozitivelor medicale este cea mai bună modalitate posibilă de a reduce defecțiunile și de a economisi timp și costuri. Testarea clinică nu poate aborda orice situație posibilă din cauza domeniului său limitat, prin urmare, astăzi companiile de dispozitive medicale adoptă teste in silico bazate pe simularea ingineriei pentru a detecta și rezolva diferite scenarii care împiedică producția și proiectarea dispozitivelor medicale. Acesta este cel mai bun mod de a aduce tratamente mai noi pacienților, respectând în același timp standardele de siguranță, precum și termenele limită ale produselor. Pentru a salva vieți și a respecta reglementările, precum și pentru a gestiona fiabilitatea în ceea ce privește proiectarea, simularea este singura cale!

Nu este o tendință nouă de a folosi simularea de inginerie pentru a dezvolta dispozitive de îngrijire a sănătății. De fapt, astăzi, având în vedere că poate reduce semnificativ timpul și costurile, simularea este utilizată pentru a demonstra performanța produsului în timpul procesului de aprobare a reglementărilor. Prin proiectarea și testarea soluțiilor pentru pacienți într-un spațiu virtual de proiectare, companiile de asistență medicală pot propulsa produsele către faza de lansare mult mai rapid și cu un grad mai mare de încredere că vor funcționa conform așteptărilor în lumea reală.

De exemplu, ASME a lucrat cu USFDA și companii de dispozitive medicale pentru a elabora liniile directoare de validare și verificare 40 (V&V40), care se referă la „Evaluarea credibilității modelării computaționale prin verificare și validare” pentru dispozitivele medicale. Prin construirea de modele 3D de produse și corpul uman într-un mediu de design virtual, dezvoltatorii de produse medicale pot testa și verifica performanța, folosind simularea și explorarea digitală pentru a face modificări rapid și ușor. Simularea este în orice zi mult mai rapidă, mai rentabilă și mai puțin invazivă decât construirea și testarea prototipurilor fizice.

Dispozitive medicale și inovați dispozitivele purtabile prin simulare

Până nu demult, era necesară vizitarea medicului pentru a descărca date de pe dispozitivul unui pacient pentru revizuire. Cu tehnologia 5G, Internetul Medical al Lucrurilor câștigă mai multă faimă și va deveni noul standard. Cu siguranță va extinde conectivitatea și transmiterea datelor de sănătate de la pacient la medic atât în ​​mod constant, cât și imediat atunci când este o urgență.

IoT medical va duce la o medicină P4 care este participativă, personalizată, predictivă și preventivă.

Companiile folosesc, de asemenea, simularea de inginerie și modelarea pacientului conectat pentru a dezvolta sisteme care asigură o fiabilitate ridicată, asigură confidențialitatea datelor și accelerează conformitatea cu reglementările. Pentru a avea un impact real asupra asistenței medicale, dispozitivele medicale conectate ar trebui să fie capabile să captureze și să interpreteze parametri relevanți și fiabili fără a compromite siguranța și confortul pacienților și să ofere informații medicilor cu integritate, lizibilitate și securitate deplină. Simulările Multiphysics de la Ansys sunt utilizate în diferite etape în proiectarea acestor dispozitive.

purtabile

Imagine: Universitatea Carnegie Mellon

Utilizarea dispozitivelor fără fir purtabile a crescut în ultimii ani datorită aplicațiilor reale și potențiale în domeniul sănătății. Utilizarea oricărui dispozitiv fără fir aproape de corp implică numeroase provocări de proiectare.

Mărimea, greutățile și consumul de energie ale dispozitivului trebuie reduse pentru a-l face potrivit pentru ca oamenii să-l poarte. De asemenea, emisia de putere a dispozitivului nu trebuie să provoace niciun fel de pericol pentru sănătate. În același timp, dispozitivul trebuie să fie proiectat să livreze un semnal de putere suficientă în locația potrivită și, de asemenea, cu o recepție bună de către dispozitivul țintă. Acest lucru se întâmplă în ciuda faptului că corpul uman poate absorbi o parte semnificativă a acestui semnal. Cum reușim să proiectăm un dispozitiv, ținând cont de acești parametri și nu numai? Ei bine, toate acestea pot fi simulate prin efectuarea de simulări electromagnetice de înaltă frecvență în Ansys HFSS.

Un exemplu de povești de succes la Ansys este: O soluție completă Multiphysics a fost dezvoltată pentru o pompă de insulină purtabilă care este utilizată pentru a furniza insulina în cantitățile potrivite, în funcție de nevoile pacientului. Pe lângă modelarea fizică individuală, a fost dezvoltat și un model de sistem care ajută echipele de produse să înțeleagă cum se comportă componentele și controalele atunci când sunt asamblate într-un sistem complet integrat.

Software-ul de simulare Ansys poate, de asemenea, să integreze în mod unic analizele fluide, structurale, termice și electromagnetice într-un singur mediu și să ofere perspective asupra modului în care dispozitivele cardiovasculare se comportă în corpul uman.

Simularea de inginerie se află, de asemenea, în centrul abordării globalizate a dezvoltării produselor. Mediul de simulare flexibil și integrat oferă o platformă comună de comunicare pentru a sprijini inițiativa. Simularea poate imita mai multe scenarii, așa cum este cerut de aprobările de reglementare locale; variabilele pacientului pot fi testate in silico, iar datele de laborator uman virtual pot fi ajustate pentru a reprezenta o populație locală. Rezultatul este un tratament medical accesibil prin reducerea costurilor de producție/operare.

Soluțiile Ansys Multiphysics pot fi utilizate pentru a obține diverse perspective bazate pe fizică și la nivel de sistem ale unui dispozitiv medical la începutul etapei de proiectare. Acest lucru îi ajută pe ingineri să reducă atât costul, cât și efortul de prototipare, precum și testarea fizică. Oferind oportunitatea de a efectua studii parametrice pe întregul spațiu de proiectare a experimentului și optimizarea designului, simularea este soluția perfectă.

Prin urmare, dispozitivele portabile și dispozitivele medicale sigure, precise, durabile și accesibile pot fi proiectate cu costuri mai mici și cu un timp de lansare pe piață redus datorită Simularii.

Ai vreo părere despre asta? Anunțați-ne mai jos în comentarii sau transmiteți discuția pe Twitter sau Facebook.

Recomandările editorilor:

• „Inteligenta artificiala (AI) este viitorul asistentei medicale”, cercetarile revolutionare ale lui Angel Alberich-Bayarri
• T-Mobile adaugă un număr 988 pentru a conecta instantaneu clienții la serviciile de sănătate mintală
• Instrumente digitale pentru a vă ajuta să rămâneți sănătoși
• Potrivit unui nou studiu, jocurile video pot fi de fapt bune pentru sănătatea mintală