Gezien de huidige tijd weten we dat het welzijn van de patiënt momenteel op het spel staat. Alle productontwikkelingsprocessen zijn rigoureus, tijdrovend en arbeidsintensief, maar dit geldt vooral in de gezondheidszorg, waar tijd leven betekent. Disruptieve innovatie is een constante zorg als het gaat om medische hulpmiddelen, en in de gezondheidszorg is productfalen geen optie, omdat dit ernstige gevolgen kan hebben. Dit is waar de technische simulatie in het spel komt.
De toepassing van technische simulatie tijdens de ontwikkeling van medische hulpmiddelen is de best mogelijke manier om storingen te verminderen en tijd en kosten te besparen. Klinische tests kunnen niet alle mogelijke situaties aanpakken vanwege hun beperkte reikwijdte, dus tegenwoordig passen bedrijven in medische hulpmiddelen in silico-tests toe op basis van technische simulatie om verschillende scenario’s te detecteren en op te lossen die de productie en het ontwerp van medische hulpmiddelen belemmeren. Dit is de beste manier om nieuwere behandelingen aan patiënten aan te bieden en tegelijkertijd te voldoen aan veiligheidsnormen en productdoorlooptijden. Om levens te redden en aan de regelgeving te voldoen, en om de betrouwbaarheid in termen van ontwerp te beheren, is simulatie de enige manier!
Het is geen nieuwe trend om technische simulatie te gebruiken om medische apparaten te ontwikkelen. In feite wordt tegenwoordig, aangezien het tijd en kosten aanzienlijk kan verminderen, simulatie gebruikt om de productprestaties aan te tonen tijdens het goedkeuringsproces van de regelgevende instanties. Door patiëntenoplossingen te ontwerpen en te testen in een virtuele ontwerpruimte, kunnen bedrijven in de gezondheidszorg producten veel sneller lanceren en met een hogere mate van vertrouwen dat ze zullen werken zoals verwacht in de echte wereld.
ASME heeft bijvoorbeeld samengewerkt met de USFDA en bedrijven in medische hulpmiddelen om de richtlijnen voor validatie en verificatie 40 (V & V40) te ontwikkelen, die verwijzen naar “Assessing the Credibility of Computational Modeling Through Verification and Validation” voor medische hulpmiddelen. Door 3D-modellen van producten en het menselijk lichaam te maken in een virtuele ontwerpomgeving, kunnen ontwikkelaars van medische hulpmiddelen de prestaties testen en verifiëren met behulp van simulatie en digitale verkenning om snel en gemakkelijk wijzigingen aan te brengen. Simulatie is veel sneller, kosteneffectiever en minder ingrijpend dan het bouwen en testen van fysieke prototypes.
Innovatieve medische apparaten en wearables met simulatie
Tot voor kort was het nodig om naar de dokter te gaan om gegevens van het apparaat van een patiënt te downloaden voor beoordeling. Met 5G-technologie krijgt het medische internet der dingen meer bekendheid en wordt het de nieuwe standaard. Het zal zeker de connectiviteit en overdracht van gezondheidsgegevens van de patiënt naar de arts uitbreiden, zowel constant als onmiddellijk als het om een noodgeval gaat.
Het medische IoT zal leiden tot een P4-medicijn dat participatief, gepersonaliseerd, voorspellend en preventief is.
Bedrijven gebruiken ook technische simulatie en verbonden patiëntmodellering om systemen te ontwikkelen die een hoge betrouwbaarheid garanderen, gegevensprivacy bieden en de naleving van de regelgeving versnellen. Om een echte impact op de gezondheidszorg te hebben, moeten verbonden medische apparaten relevante en betrouwbare parameters kunnen vastleggen en interpreteren zonder de veiligheid en het comfort van de patiënt in gevaar te brengen, en informatie aan clinici verstrekken met volledige integriteit, leesbaarheid en veiligheid. Ansys multiphysics simulaties worden gebruikt in verschillende stadia in het ontwerp van deze apparaten.
draagbaar
Afbeelding: Carnegie Mellon University
Het gebruik van draagbare draadloze apparaten is de afgelopen jaren toegenomen vanwege de reële en potentiële toepassingen in de gezondheidszorg. Het gebruik van een draadloos apparaat dicht bij het lichaam brengt tal van ontwerpuitdagingen met zich mee.
De afmetingen, het gewicht en het stroomverbruik van het apparaat moeten worden verminderd om het geschikt te maken voor gebruik door mensen. Bovendien mag de energie-emissie van het apparaat geen enkel gevaar voor de gezondheid opleveren. Tegelijkertijd moet het apparaat zo zijn ontworpen dat het een signaal van voldoende sterkte op de juiste plaats afgeeft, en dat ook met een goede ontvangst door het doelapparaat. Dit ondanks het feit dat het menselijk lichaam een aanzienlijk deel van dat signaal kan absorberen. Hoe slagen we erin een apparaat te ontwerpen dat rekening houdt met deze parameters en meer? Welnu, dit alles kan worden gesimuleerd door hoogfrequente elektromagnetische simulaties uit te voeren in Ansys HFSS.
Een voorbeeld van succesverhalen bij Ansys is: Een complete multifysische oplossing ontwikkeld voor een draagbare insulinepomp die wordt gebruikt om insuline in de juiste hoeveelheden toe te dienen op basis van de behoeften van de patiënt. Naast individuele fysieke modellering is er ook een systeemmodel ontwikkeld dat productteams helpt te begrijpen hoe componenten en bedieningselementen zich gedragen wanneer ze worden samengevoegd tot een volledig geïntegreerd systeem.
Ansys-simulatiesoftware kan ook op unieke wijze vloeistof-, structurele, thermische en elektromagnetische analyses in één omgeving integreren en inzicht verschaffen in hoe cardiovasculaire apparaten zich in het menselijk lichaam gedragen.
Engineeringsimulatie vormt ook de kern van de geglobaliseerde benadering van productontwikkeling. De flexibele en geïntegreerde simulatieomgeving biedt een gemeenschappelijk communicatieplatform om het initiatief te ondersteunen. De simulatie kan meerdere scenario’s nabootsen, zoals vereist door lokale regelgevende goedkeuringen; patiëntvariabelen kunnen in silico worden getest en virtuele menselijke laboratoriumgegevens kunnen worden aangepast om een lokale populatie weer te geven. Het resultaat is een betaalbare medische behandeling dankzij lagere productie- en bedrijfskosten.
Ansys Multiphysics-oplossingen kunnen worden gebruikt om vroeg in de ontwerpfase verschillende systeem- en op fysica gebaseerde inzichten uit een medisch apparaat te halen. Dit helpt ingenieurs de kosten en inspanning van prototyping en fysieke tests te verminderen. Door de mogelijkheid te bieden om parametrische studies uit te voeren in de Design of Experiments-ruimte en het ontwerp te optimaliseren, is simulatie de perfecte oplossing.
Daarom kunnen dankzij simulatie veilige, nauwkeurige, duurzame en betaalbare medische apparaten en wearables worden ontworpen met lagere kosten en een kortere time-to-market.
Heb je hier enig idee van? Laat het ons hieronder weten in de comments of neem de discussie mee naar onze Twitter of Facebook.
Aanbevelingen van de redactie:
