Ansys для медицины и здравоохранения

Более 30% смертей происходит из-за сердечно-сосудистых или сердечных заболеваний. Отрасль здравоохранения вкладывает огромные средства в профилактику, лечение и быстрое восстановление пациентов. Но инновационные имплантируемые сердечно-сосудистые устройства - стенты, клапаны или кардиостимуляторы - редко успешно внедряются в лечение пациентов из-за обширных (пред) клинических испытаний и необходимого соблюдения требований регулирующих органов.

Понимание поведения нового устройства имеет решающее значение для разработки сердечных устройств, которая может значительно выиграть от моделирования в области медицинской инженерии или in silico медицины.

Надежное компьютерное моделирование помогает исследователям уверенно изобретать и улучшать имплантируемые материалы, которые сосуществуют (без осложнений) с органами, тканями и кровью.

Программное обеспечение ANSYS уникальным образом объединяет анализ жидкостей, структур, тепловых и электромагнитных характеристик в единую среду, обеспечивая понимание того, как сердечно-сосудистые устройства работают в организме человека.

По мере увеличения продолжительности жизни исследователи-ортопеды продлевают срок службы имплантатов и разрабатывают инновационные методы лечения стареющих или разрушающихся важныйх частей человесеского скелета таких как бедера, колени, плечевые суставы, позвоночник или зубы.

Компании- первопроходцы, многие из которых в настоящее время являются лидерами, вложили значительные средства в инженерное моделирование и полагаются на технологию ANSYS для управления рисками, улучшения понимания, ускорения разработки продуктов и достижения нормативных целей.

Ansys является лидером в области медицины in silico, которая объединяет мультифизические свойства материалов, индивидуальную физиологию человека, хирургические процедуры и производственные процессы. Хотя нет двух одинаковых пациентов, идеальный компромисс для бизнеса - это разработка моделей протезов, подходящих для подавляющего большинства населения, или, в качестве альтернативы, индивидуальная настройка имплантата с помощью 3D-печати.

Все больше организаций обращаются к правилам в отношении имплантатов и МРТ: они комбинируют термомеханический и электромагнетический анализ для оценки повышения температуры из-за взаимодействия МРТ с протезом.

Ожидается, что P4 Medicine (совместное, персонализированное, прогнозирующее и превентивное) спасет миллионы жизней в ближайшем будущем и улучшит миллиарды других. Это требует ранней диагностики и персонализированной медицины, постоянного мониторинга наших жизненно важных параметров, открывая путь к медицинскому IoT.

Устройства дистанционного непрерывного мониторинга измеряют, собирают и передают данные, которые помогают в диагностике. Правильный сбор этих данных и их передача для управления большими данными сопряжены с риском для пациентов.

Инженерное моделирование - это проверенный способ оптимизации имплантируемого или стандартного диагностического оборудования. Диагностическое оборудование и электронные функции медицинского Интернета вещей, такие как чрезмерное поглощение электромагнитных волн или помехи между сигналами, можно проверить виртуально с помощью технологии Ansys.

Сегодня, имея в виду клиническое применение, медицинские исследователи объединяют инструменты моделирования ANSYS с биомедицинской визуализацией, чтобы лучше предсказать вероятное развитие болезни, прежде чем определять лучший вариант лечения.

Сегодня «умные» медицинские и больничные принадлежности включают в себя многофункциональные электронные и микроэлектронные возможности. Это повышает безопасность пациентов и снижает нагрузку на медсестер и врачей, но усложняет процесс разработки продукта.

Использование виртуальных моделей сокращает количество необходимых прототипов. Инженерное моделирование позволяет тестировать продукты для использования в самых разных условиях и с большим количеством пациентов. Это позволяет внедрять инновации при максимальной надежности.

Технология ANSYS способствует быстрой эволюции медицинских и больничных принадлежностей, включая оптимизацию электронных компонентов для предотвращения нежелательного взаимодействия. Комбинируя механические и электромагнетические инструменты, инженеры улучшают целостность сигнала и минимизируют помехи сигнала, не влияя на основную функцию. Такая практика сокращает время получения одобрения FDA, а также время выхода на рынок.

Глобализация здравоохранения решает проблему нехватки инженерных ресурсов в неиндустриальных странах. Это также позволяет отрасли здравоохранения настраивать глобальные концепции (устройство, продукт или процесс) для удовлетворения местных потребностей.

Ключевые переменные включают разнообразие пациентов, среднее состояние здоровья населения, доступность лечения, доступ к энергии и нормативные стандарты. Таким образом, одно медицинское решение может не удовлетворить все потребности.

Инженерное моделирование лежит в основе глобального подхода к разработке продукта. Гибкая интегрированная среда ANSYS обеспечивает общую коммуникационную платформу для поддержки инициативы.

Моделирование может имитировать несколько сценариев в соответствии с требованиями местных регулирующих органов; переменные пациента могут быть проверены in silico; и данные виртуальной лаборатории человека могут быть скорректированы для представления местного населения. Результатом является доступное лечение за счет снижения производственных / эксплуатационных затрат.

Доступное лечение и рентабельность продукта не противоречат друг другу: успешные медицинские компании оптимизируют длительный и дорогостоящий процесс тестирования и утверждения, но при этом разрабатывают инновационные медицинские и фармацевтические решения.

Инженерное моделирование является ключом к разработке новых решений или оптимизации существующих продуктов при минимизации затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание. В некоторых случаях комплексное моделирование с помощью технологии ANSYS может заменить некоторые нормативные испытания, что снижает риск и стоимость отказа во время утверждения.

Виртуальный подход также создает устойчивое конкурентное преимущество с точки зрения производительности или снижения эксплуатационных расходов, что оправдывает повышение цены.

Разработка имплантируемых или носимых устройств может получить максимальную выгоду от использования надежной виртуальной лаборатории с участием человека, которая ускоряет разработку, одновременно увеличивая конкурентное преимущество нового решения.

Отказ одного медицинского устройства у одного пациента может разрушить ваш влиятельность. Лечение всегда должно соответствовать ожиданиям пациента и врача. Поэтому регулирующие органы, такие как FDA, постоянно ужесточают правила, чтобы максимизировать надежность продукта: испытание новых прототипов на большой группе пациентов в различных условиях имеет решающее значение.

Комплексные мультифизические модели ANSYS надежно предсказывают поведение конструкции. Начиная с концептуального дизайна, исследователи могут тестировать прототип в различных ситуациях - таким образом, экспериментируя на ранних этапах и часто, терпя неудачу, в то время как внесение изменений стоит недорого. Систематическое тестирование включает воспроизведение моделирования для большого количества специфических для пациента геометрических параметров и свойств материалов, что обеспечивает репрезентативность выборки для целевой группы.

Для интеллектуальных имплантируемых или носимых медицинских изделий надежная конструкция электронной системы означает гораздо больше, чем обеспечение целостности и надежности сигнала. Электронные медицинские устройства должны содержать надежные и безопасные аккумуляторные батареи. Удельная скорость абсорбции (SAR) должна находиться в допустимых пределах, чтобы не воздействовать на пациента.

Ведущие компании-производители медицинского оборудования продвигают инновации до предела, чему способствует спрос на новые и более дешевые медицинские решения, старение населения и растущий доступ к медицинской помощи.

С одной стороны, небольшие улучшения не могут обеспечить устойчивого конкурентного преимущества, которое дает революционные инновации. И любое нововведение должно быть не менее надежным, чем существующее решение.

С другой стороны, время выхода на рынок играет ключевую роль, включая снижение затрат. Ускорение разработки продукта от концепции до выпуска требует сокращения времени на каждый этап процесса, включая лабораторные эксперименты, (пре-) клинические испытания и одобрение FDA.

Новаторские медицинские компании фактически тестируют все многообещающие концепции в виртуальной лаборатории с участием человека, которая использует мультифизическую компьютерную модель для испытания прототипа в реальных условиях.

Дизайнеры могут всесторонне проверять перспективные прототипы, используя тестирование in silico перед физическим тестированием, процесс, который может ускорить утверждение FDA.