Здравоохранение: инновации в области медицинских устройств с помощью моделирования Ansys

Учитывая нынешнее время, мы знаем, что благополучие пациентов в настоящее время висит на волоске. Все процессы разработки продуктов являются строгими, трудоемкими и ресурсоемкими, но это особенно актуально в сфере здравоохранения, поскольку здесь время означает жизнь. Подрывные инновации — это постоянная проблема, когда речь идет о медицинских устройствах и здравоохранении, выход продукта из строя невозможен, поскольку он может иметь ужасные последствия. Здесь на помощь приходит инженерное моделирование.

Применение инженерного моделирования при разработке медицинских устройств — лучший способ снизить количество отказов и сэкономить время и деньги. Клинические испытания не могут охватывать все возможные ситуации из-за их ограниченного масштаба, поэтому сегодня компании, производящие медицинское оборудование, внедряют тестирование in silico на основе инженерного моделирования для обнаружения и устранения различных сценариев, которые препятствуют производству и проектированию медицинских устройств. Это лучший способ предоставить пациентам новейшие методы лечения, соблюдая при этом стандарты безопасности и сроки выпуска продукции. Для спасения жизней и соблюдения правил, а также для управления надежностью с точки зрения конструкции единственным способом является моделирование!

Использование инженерного моделирования для разработки медицинских устройств не является новой тенденцией. Фактически, сегодня, учитывая, что это может значительно сократить время и затраты, моделирование используется для демонстрации характеристик продукта в процессе утверждения регулирующими органами. Разрабатывая и тестируя решения для пациентов в виртуальном пространстве проектирования, медицинские компании могут гораздо быстрее продвигать продукты к этапу запуска и с большей степенью уверенности в том, что они будут работать так, как ожидается, в реальном мире.

Например, ASME работал с USFDA и компаниями, производящими медицинское оборудование, над разработкой Руководства по валидации и верификации 40 (V&V40), которое касается «Оценки достоверности вычислительного моделирования посредством верификации и валидации» для медицинских устройств. Создавая 3D-модели продуктов и человеческого тела в виртуальной среде проектирования, разработчики продуктов для здравоохранения могут тестировать и проверять производительность, используя моделирование и цифровое исследование для быстрого и простого внесения изменений. Моделирование в любой день намного быстрее, экономичнее и менее инвазивно, чем создание и тестирование физических прототипов.

Медицинские устройства и инновационные носимые устройства с моделированием

До недавнего времени необходимо было посетить врача, чтобы загрузить данные с устройства пациента для просмотра. Благодаря технологии 5G медицинский Интернет вещей приобретает все большую известность и станет новым стандартом. Это определенно расширит возможности подключения и передачи данных о состоянии здоровья от пациента к врачу как на постоянной основе, так и сразу же в случае возникновения чрезвычайной ситуации.

Медицинский IoT приведет к медицине P4, которая будет совместной, персонализированной, предиктивной и превентивной.

Компании также используют инженерное моделирование и моделирование подключенных пациентов для разработки систем, которые обеспечивают высокую надежность, обеспечивают конфиденциальность данных и ускоряют соблюдение нормативных требований. Чтобы оказать реальное влияние на здравоохранение, подключенные медицинские устройства должны иметь возможность фиксировать и интерпретировать важные и надежные параметры без ущерба для безопасности и комфорта пациентов, а также предоставлять врачам информацию с полной целостностью, удобочитаемостью и безопасностью. Мультифизическое моделирование Ansys используется на различных этапах проектирования этих устройств.

Носимые

Изображение: Университет Карнеги-Меллона

Использование носимых беспроводных устройств в последние годы выросло из-за реальных и потенциальных приложений в здравоохранении. Использование любого беспроводного устройства рядом с телом сопряжено с многочисленными проблемами проектирования.

Размер, вес и энергопотребление устройства должны быть уменьшены, чтобы люди могли его носить. Кроме того, мощность излучения устройства не должна представлять опасности для здоровья. В то же время устройство должно быть спроектировано так, чтобы доставлять сигнал достаточной мощности в нужное место и при этом обеспечивать хороший прием целевым устройством. И это несмотря на то, что человеческое тело может поглощать значительную часть этого сигнала. Как нам удается спроектировать устройство с учетом этих и других параметров? Что ж, все это можно смоделировать, выполнив высокочастотное электромагнитное моделирование в Ansys HFSS.

Вот один из примеров успеха компании Ansys. Было разработано комплексное мультифизическое решение для переносной инсулиновой помпы , которая используется для подачи инсулина в нужном количестве в зависимости от потребности пациента. Помимо индивидуального физического моделирования, была также разработана системная модель, которая помогает группам разработчиков понять, как компоненты и элементы управления ведут себя при сборке в полностью интегрированную систему.

Программное обеспечение Ansys для моделирования также может уникальным образом интегрировать жидкостные, структурные, тепловые и электромагнитные анализы в единую среду и предоставлять информацию о том, как сердечно-сосудистые устройства ведут себя в организме человека.

Инженерное моделирование также лежит в основе глобального подхода к разработке продуктов. Гибкая интегрированная среда моделирования обеспечивает общую коммуникационную платформу для поддержки инициативы. Моделирование может имитировать несколько сценариев в соответствии с требованиями местных регулирующих органов; переменные пациентов могут быть протестированы in silico, а данные виртуальной человеческой лаборатории могут быть скорректированы для представления местной популяции. Результатом является доступное лечение за счет снижения производственных/эксплуатационных затрат.

Решения Ansys Multiphysics можно использовать для получения различных физических и системных сведений о медицинском устройстве на ранней стадии проектирования. Это помогает инженерам сократить как затраты, так и усилия по созданию прототипов, а также по физическим испытаниям. Предоставляя возможность проводить параметрические исследования во всем пространстве дизайна эксперимента и оптимизируя дизайн, моделирование является идеальным решением.

Поэтому безопасные, точные, долговечные и доступные по цене носимые и медицинские устройства могут быть разработаны с меньшими затратами и сокращенным временем выхода на рынок благодаря моделированию.

Есть какие-нибудь мысли по этому поводу? Дайте нам знать внизу в комментариях или перенесите обсуждение в наш Twitter или Facebook.

Рекомендации редакции:

• «Искусственный интеллект (ИИ) — это будущее здравоохранения», — новаторское исследование Анхеля Альбериха-Баярри.
• T-Mobile добавляет номер 988 для мгновенного подключения клиентов к службам охраны психического здоровья.
• Цифровые инструменты, которые помогут вам оставаться здоровым
• Согласно новому исследованию, видеоигры действительно могут быть полезны для психического здоровья.