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當醫(yī)療遇上CAE仿真,多的是你不知道的事兒!

有限元: 2020-06-17 09:17:00 閱讀數(shù): 3158 分享到:

你知道嗎?現(xiàn)在的CAE仿真技術(shù)已經(jīng)可以構(gòu)建一個高保真的活心人體多物理模型了,可以將醫(yī)療設備插入模型中,以研究它們對心臟功能的影響,驗證其功效并預測其在各種操作條件下的可靠性,對研究心臟缺陷和疾病狀態(tài),并探索治療方案具有巨大幫助。



利用現(xiàn)有有限元軟件日趨強大和完善的建模功能及其接口工具,可以擬實建立三維人體骨骼、肌肉、血管等器官組織,并模擬其生物力學材料特性??梢阅M各種類型的邊界條件和載荷約束(幾何約束、固定載荷、沖擊載荷、溫度特性等),進行結(jié)構(gòu)靜力學、動力學、疲勞、流體力學等各種類型的仿真模擬,從而獲得在不同虛擬實驗條件下任意部位的變形、應力/應變分布、內(nèi)部能量變化、流動特性以及極限破壞預測等特性。


深圳市有限元科技之前也曾幫某醫(yī)院做過股骨骨折有限元分析,分析股骨及三種內(nèi)固定模型的最大Mises 應力。


股骨骨折分析


醫(yī)療器械尤其是骨折固定器,對力學性能的要求非常嚴格。以骨折內(nèi)固定用的接骨板為例,板上的鋼釘安裝孔容易造成應力集中,導致接骨板斷裂。同時,接骨板又不能做得過于堅硬,否則會對愈合骨產(chǎn)生強大的應力遮擋作用,影響骨愈合。而有限元法的出現(xiàn)有效解決了上述問題,通過有限元計算,能夠顯示固定結(jié)構(gòu)的應力、應變和位移分布,使設計者了解其力學特性,發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)強度或剛度的薄弱點,從而改進和優(yōu)化設計,以滿足醫(yī)療器械的力學性能要求。


復雜如人腦、心臟,小到注射器、藥丸包裝,CAE仿真在生物醫(yī)學工程領(lǐng)域發(fā)揮著越來越大的作用!


顱面骨、頜骨仿真分析



腦積水病人腦部應力和速度場分布分析


心臟的流固耦合分析


肺部氣流分析


血液流動現(xiàn)象分析


膝關(guān)節(jié)半月板模擬分析


足部骨骼及韌帶仿真分析



注射器力響應密封性分析


藥丸的封裝、解封分析


人類系統(tǒng)復雜而精密,而現(xiàn)代生物醫(yī)學工程是綜合生物學、醫(yī)學和工程學(包括計算機科學、信息科學)的邊緣學科,屬于高科技領(lǐng)域。其研究領(lǐng)域不僅涉及到人體骨骼結(jié)構(gòu)、血液流動等生命科學,還涉及到醫(yī)療設備、電子儀器等電子、機械科學領(lǐng)域。


隨著計算機計算能力的提高和數(shù)值計算技術(shù)的進步,生物醫(yī)學工程領(lǐng)域也逐漸應用有限單元法進行設計和分析,CAE分析的作用日漸凸顯。




無法實測的場景,昂貴的試驗費用等,其實都限制了生物醫(yī)療領(lǐng)域的深入研究與發(fā)展。而CAE仿真分析技術(shù)的應用很大程度上彌補了這種局限性,降低了對物理實測的依賴,其可重復性、高效率和通用性也顯示出極大的優(yōu)勢,提高測試效率,節(jié)省了醫(yī)療器械開發(fā)時間和成本,提升產(chǎn)品可靠性。


深圳市有限元科技有限公司(簡稱元王)深耕CAE領(lǐng)域13載,集CAE咨詢、CAE培訓、CAE軟件研發(fā)與銷售為一體,始終致力于為各行業(yè)客戶提供專業(yè)的CAE整體解決方案,其代理的Abaqus作為通用型有限元仿真軟件,已經(jīng)在醫(yī)療領(lǐng)域廣泛成熟應用。


深圳市有限元科技多年來在醫(yī)療方向也積累了深厚的技術(shù)經(jīng)驗,不僅做過不少醫(yī)學類分析案例,例如股骨有限元強度分析,心臟支架結(jié)構(gòu)分析,掌指骨骨折及加固定板有限元分析等,還為醫(yī)療企業(yè),高校,研究院所等提供咨詢培訓等專業(yè)CAE服務,歡迎有需要的客戶咨詢了解