当医疗遇上CAE仿真,多的是你不知道的事儿
责任编辑:王王木木     时间:2021-02-03     来源:有限元分析
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分类: 观点评述
浏览量: 247

你知道吗?现在的CAE仿真技术已经可以构建一个高保真的活心人体多物理模型了,可以将医疗设备插入模型中,以研究它们对心脏功能的影响,验证其功效并预测其在各种操作条件下的可靠性,对研究心脏缺陷和疾病状态,并探索治疗方案具有巨大帮助。

当医疗遇上CAE仿真,多的是你不知道的事儿

利用现有有限元软件日趋强大和完善的建模功能及其接口工具,可以拟实建立三维人体骨骼、肌肉、血管等器官组织,并模拟其生物力学材料特性。可以模拟各种类型的边界条件和载荷约束(几何约束、固定载荷、冲击载荷、温度特性等),进行结构静力学、动力学、疲劳、流体力学等各种类型的仿真模拟,从而获得在不同虚拟实验条件下任意部位的变形、应力/应变分布、内部能量变化、流动特性以及极限破坏预测等特性。

有道教育之前也曾帮某医院做过股骨骨折有限元分析,分析股骨及三种内固定模型的最大Mises 应力。

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图(1)股骨骨折分析

医疗器械尤其是骨折固定器,对力学性能的要求非常严格。以骨折内固定用的接骨板为例,板上的钢钉安装孔容易造成应力集中,导致接骨板断裂。同时,接骨板又不能做得过于坚硬,否则会对愈合骨产生强大的应力遮挡作用,影响骨愈合。而有限元法的出现有效解决了上述问题,通过有限元计算,能够显示固定结构的应力、应变和位移分布,使设计者了解其力学特性,发现结构强度或刚度的薄弱点,从而改进和优化设计,以满足医疗器械的力学性能要求。

复杂如人脑、心脏,小到注射器、药丸包装,CAE仿真在生物医学工程领域发挥着越来越大的作用!

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图(2)颅面骨、颌骨仿真分析

 

图(3)脑积水病人脑部应力和速度场分布分析

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图(4)心脏的流固耦合分析

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图(5)肺部气流分析

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图(6)血液流动现象分析

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图(7)膝关节半月板模拟分析

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图(8)足部骨骼及韧带仿真分析

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图(9)注射器力响应密封性分析

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图(10)药丸的封装、解封分析

 

人类系统复杂而精密,而现代生物医学工程是综合生物学、医学和工程学(包括计算机科学、信息科学)的边缘学科,属于高科技领域。其研究领域不仅涉及到人体骨骼结构、血液流动等生命科学,还涉及到医疗设备、电子仪器等电子、机械科学领域。

随着计算机计算能力的提高和数值计算技术的进步,生物医学工程领域也逐渐应用有限单元法进行设计和分析,CAE分析的作用日渐凸显。

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无法实测的场景,昂贵的试验费用等,其实都限制了生物医疗领域的深入研究与发展。而CAE仿真分析技术的应用很大程度上弥补了这种局限性,降低了对物理实测的依赖,其可重复性、高效率和通用性也显示出极大的优势,提高测试效率,节省了医疗器械开发时间和成本,提升产品可靠性。

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来源:有限元分析

大佬和崽崽  回复 2021-11-07 15:03:40
学到了新知识
艾灸你对  回复 2021-07-14 11:07:34
这篇文章真的非常有意义,又学到了,真不错
哆啦俊俊2  回复 2021-07-09 14:06:44
非常有意义
yzh  回复 2021-06-13 08:39:21
厉害了
哆啦俊俊  回复 2021-06-08 09:52:28
长知识了
齐琪  回复 2021-06-03 22:12:33
开拓创新
Leslie  回复 2021-05-29 00:04:45
通过这篇文章我认识到了CAE有更大的应用空间,值得我们每个人去探索发现。
废话输出机  回复 2021-05-26 10:33:35
CAE 技术已经逐渐接近我们的生活了
zZ  回复 2021-05-24 15:46:50
CAE仿真分析技术的应用范围将不断扩大到各行各业
杨心怡  回复 2021-05-23 23:52:02
这个棒 !
Eileen  回复 2021-05-22 00:38:23
我们要拓展技术的应用领域。
麦田客  回复 2021-02-03 16:39:10
这个厉害!
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