Saúde: inovação em dispositivos médicos por meio da simulação Ansys

Considerando os tempos atuais, sabemos que o bem-estar do paciente está na balança. Todos os processos de desenvolvimento de produtos são rigorosos, demorados e intensivos em recursos, mas isso é especialmente verdade no setor de saúde, pois o tempo aqui significa vida. A inovação disruptiva é uma preocupação permanente quando se trata de dispositivos médicos e na área da saúde, a falha do produto não é uma opção, pois pode ter consequências terríveis. É aí que entra a simulação de engenharia.

A aplicação da simulação de engenharia ao longo do desenvolvimento de dispositivos médicos é a melhor maneira possível de reduzir falhas e economizar tempo e custo. Os testes clínicos não podem abordar todas as situações possíveis devido ao seu escopo limitado, portanto, hoje as empresas de dispositivos médicos estão adotando testes in silico baseados em simulação de engenharia para detectar e resolver diferentes cenários que dificultam a produção e o design de dispositivos médicos. Esta é a melhor maneira de trazer novos tratamentos para os pacientes, atendendo aos padrões de segurança e aos prazos dos produtos. Para salvar vidas e cumprir os regulamentos, bem como gerenciar a confiabilidade em termos de design, a simulação é o único caminho!

Não é uma nova tendência usar simulação de engenharia para desenvolver dispositivos de saúde. De fato, hoje, considerando que pode reduzir significativamente o tempo e os custos, a simulação está sendo aproveitada para demonstrar o desempenho do produto durante o processo de aprovação regulatória. Ao projetar e testar soluções de pacientes em um espaço de design virtual, as empresas de saúde podem impulsionar os produtos para a fase de lançamento muito mais rapidamente e com um grau mais alto de confiança de que terão o desempenho esperado no mundo real.

Por exemplo, a ASME trabalhou com a USFDA e empresas de dispositivos médicos para criar as diretrizes de Validação e Verificação 40 (V&V40), que tratam de “Avaliar a Credibilidade da Modelagem Computacional por meio da Verificação e Validação” para dispositivos médicos. Ao construir modelos 3D de produtos e do corpo humano em um ambiente de design virtual, os desenvolvedores de produtos de saúde podem testar e verificar o desempenho, usando simulação e exploração digital para fazer modificações de forma rápida e fácil. A simulação é muito mais rápida, econômica e menos invasiva do que construir e testar protótipos físicos.

Dispositivos médicos e wearables inovadores com simulação

Até recentemente, era necessário visitar o médico para baixar os dados do dispositivo de um paciente para revisão. Com a tecnologia 5G, a Internet das Coisas Médica está ganhando mais fama e se tornará o novo padrão. Definitivamente, estenderá a conectividade e a transmissão de dados de saúde do paciente para o médico, de forma consistente e também imediatamente, quando for uma emergência.

A IoT médica levará à medicina P4 que é participativa, personalizada, preditiva e preventiva.

As empresas também estão usando simulação de engenharia e modelagem de paciente conectada para desenvolver sistemas que garantam alta confiabilidade, forneçam privacidade de dados e agilizem a conformidade regulatória. Para causar um impacto real na saúde, os dispositivos médicos conectados devem ser capazes de capturar e interpretar parâmetros relevantes e confiáveis ​​sem comprometer a segurança e o conforto do paciente e fornecer informações aos médicos com total integridade, legibilidade e segurança. As simulações multifísicas da ANsys são utilizadas em várias etapas do projeto desses dispositivos.

Vestuário

Imagem: Universidade Carnegie Mellon

O uso de dispositivos sem fio vestíveis tem crescido nos últimos anos devido às aplicações reais e potenciais na área da saúde. O uso de qualquer dispositivo sem fio próximo ao corpo envolve vários desafios de design.

O tamanho, o peso e o consumo de energia do dispositivo devem ser reduzidos para torná-lo adequado para as pessoas usá-lo. Além disso, a emissão de energia do dispositivo não deve causar nenhum tipo de perigo à saúde. Ao mesmo tempo, o dispositivo deve ser projetado para fornecer um sinal de potência suficiente para o local certo e também com uma boa recepção pelo dispositivo alvo. Isso apesar do fato de que o corpo humano pode absorver uma parcela significativa desse sinal. Como conseguimos projetar um dispositivo, tendo em mente esses parâmetros e muito mais? Bem, tudo isso pode ser simulado realizando simulações eletromagnéticas de alta frequência no Ansys HFSS.

Um exemplo das histórias de sucesso da Ansys é: Uma solução multifísica completa foi desenvolvida para uma bomba de insulina vestível que é usada para fornecer insulina nas quantidades certas com base na necessidade do paciente. Além da modelagem física individual, também foi desenvolvido um modelo de sistema que ajuda as equipes de produto a entender como os componentes e controles se comportam quando montados em um sistema totalmente integrado.

O software de simulação Ansys também pode integrar exclusivamente análises de fluidos, estruturais, térmicas e eletromagnéticas em um único ambiente e fornecer informações sobre como os dispositivos cardiovasculares se comportam no corpo humano.

A simulação de engenharia também está no centro da abordagem globalizada de desenvolvimento de produtos. O ambiente de simulação flexível e integrado fornece uma plataforma de comunicação comum para apoiar a iniciativa. A simulação pode imitar vários cenários conforme exigido pelas aprovações regulatórias locais; as variáveis ​​do paciente podem ser testadas in silico e os dados do laboratório humano virtual podem ser ajustados para representar uma população local. O resultado é um tratamento médico acessível por meio de custos de fabricação/operação reduzidos.

As soluções Ansys Multiphysics podem ser usadas para obter vários insights baseados em física e em nível de sistema de um dispositivo médico no início do estágio de design. Isso ajuda os engenheiros a reduzir o custo e o esforço da prototipagem, bem como dos testes físicos. Ao fornecer a oportunidade de realizar estudos paramétricos em todo o espaço do projeto de experimentos e otimizar o projeto, a simulação é a solução perfeita.

Portanto, wearables e dispositivos médicos seguros, precisos, duráveis ​​e acessíveis podem ser projetados com menor custo e menor tempo de lançamento no mercado graças à Simulação.

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