Новости
В ноябре 2016 более 190 стран подписали Парижское соглашение c намерением изменить тенденцию роста выбросов парниковых газов. Эта инициатива является крайне амбициозной задачей ...
Представьте, что долгие месяцы ожидания прошли, и вы наконец можете забрать свой Tesla-car. Все это время вы считали дни, представляя себе, как мчитесь по хайвэям и проезжаете по улицам родного города ...
Программный пакет компьютерного моделирования для проведения исследований на стадии клинических испытаний
Kristian Debus
CD-adapco (Siemens PLM Software)
На сегодняшний момент, прикладное использование компьютерного моделирования в области биотехнологий находится в зачаточной стадии, но это может скоро измениться.
Исторически, проектировка кардиоваскулярных устройств проходила через множество итераций: от экспериментальных лабораторных исследований до тестов на животных и дальнейших клинических испытаний. В последние годы моделирование посредством метода конечных элементов (FEA) стало более востребованным, вслед за вычислительной гидро-газодинамикой (CFD) и анализом взаимодействия жидкости и конструкции (FSI).
В США, Управление по контролю пищевых продуктов и лекарственных средств (FDA) всецело поддерживает данные начинания и плотно сотрудничает с Американским обществом инженеров-механиков (ASME) и Комитетом V&V 40 для создания регламентов по использованию и документированию данных, полученных в ходе компьютерного моделирования с целью сократить время, требующееся на экспериментальное обоснование. Представители индустрии биотехнологий и академическое сообщество (Medical Device Innovation Consortium (MDIC) и Avicenna) также объединились для ускорения процесса внедрения технологий компьютерного моделирования в систему клинических испытаний.
В большинстве случаев, использование вычислительной гидро-газодинамики позволит сократить объем лабораторных исследований и количество экспериментальных итераций. Примерами могут служить разработки имплантированных перфузионных насосов, сердечных клапанов, венечных и аневризматических стентов, кава-фильтров, катетеров и так далее. Время клинических испытаний сокращается за счет их проведения в виртуальной среде на этапе, предшествующему старту экспериментов на животных и людях. Проектирование таких внешних устройств, как, например, диализных аппаратов, внешних перфузионных насосов, инструментов для подкожных инъекций также может быть в значительной степени ускорено.
Программный пакет STAR-CCM+ является универсальным инструментом не только для решения задач гидро-газодинамики, но также для моделирования мультифизических процессов (например, теплообмена), эйлеровой многофазности (EMP), взаимодействия частиц, акустики и электромагнетизма (EMAG). В процессе проектирования различных медицинских устройств, для моделирования эксперимента, регулярно требуется анализ взаимодействия жидкости и конструкции (FSI). Для подобного исследования используются конфигурации анатомических данных, полученных методом сканирования внутренних органов (MRI) или за счет компьютерной томографии. Сопряженный FSI расчет между STAR-CCM+ и Abaqus, а также прочими инструментами Siemens PLM Software, предоставляет передовое решение в конкретной индустрии.
Несмотря то, что интеграция технологий компьютерного моделирования на этапах клинических тестов и испытаний пока находится на ранней стадии, вполне очевидно то положительное влияние, которое она может оказать.