测试器械

医疗福音CFD分析可协助医生解决婴儿先

发布时间:2024/7/31 13:56:25   
在世界各地,都有一小部分儿童出生时患有心脏病,即左心发育不全综合征。先天性心脏缺陷只允许一个心室起作用。为了治疗并存活下来,孩子们需要在三岁之前进行三次手术,分别是Norwood、BCPA和TCPC。这些手术都有风险,许多婴儿在手术期间夭折。然而,通过使用仿真软件测试选择手术,医生可以获得更多信息协助做出最好的手术选择,提高患者的生存率并减少并发症。CFD仿真走进医学这种新的医学仿真浪潮被称为Insilico测试。生物工程师将心脏扫描转化为CAD模型,然后用于模拟辅助患者治疗。目前,仿真过程太复杂,医生无法独立完成。在工程师的帮助下,医生可以使用测试来帮助治疗患者。工程师通过修改软件中的几何图形用于研究医生定义的每个手术选项。然后可以使用不同水平的灰色来识别图像中的对象(器官,动脉等)的形状。通过校准图像的灰度光谱,可以产生图像的精确3D表示,最后使用一些软件选项将生物扫描处理成CAD。一旦建立了心脏和主要心脏动脉的模型,工程师就可以建立一个多域仿真来模拟血流。TCPC手术模拟造影剂注入上下腔静脉,(颜色编码为速度)。大部分循环系统可以简化为集总参数网络(LPN)以创建适当的边界条件。再者,这种简化将减少处理模拟所需的计算时间,从而允许测试更多的手术选项。工程师可以根据需要将LPN制成不同的参数,使用它来表示身体并提供模拟的边界条件。还可以修改参数来模拟不同的患者活动,包括跑步、骑自行车和工作。这意味着医生能够预测患者可以在手术后参与哪些活动。腿部和大脑对心脏外科医生来说不太重要,但是它们一样需要建立模型,否则模型中的血液不会输送到那里,而循环系统会影响模拟的边界条件。随着这些计算软件的简化和更新,仿真计算速度变得更快了。对于患病婴儿来说,第一次手术必须在出生后几天进行。每多一分钟都有可能对患者有风险。几年前,这种仿真测试可能需要数天才能完成。但是,通过云计算优化,仿真测试只需几分钟。医生是否能独立完成CFD仿真分析?在进行CFD协助医疗的早期阶段,工程师考虑让医生一起参与。他们认为,培训医生是非常有必要的。但问题在于许多外科医生只会信任其他外科医生。因此工程师们考虑先与部分医生合作。一旦医生与仿真测试之间建起信任,那么未来仿真在医疗应用方面会越来越简便,医生以后可以自己使用计算机探讨手术。进一步的合作设想是,医生可以对患者进行虚拟手术。但这一设想目前是难以实现的,因为医生们需要亲自操作患者的动脉和心脏的几何形状。因此为了使仿真技术成熟为医疗专业人员的独立工具,则需要培养更多相关的生物工程师加入研发行列之中。未来的期望无论是工业制造还是医疗器械,仿真技术都在科学进步中发挥了重要的作用。在未来,工程师们希望通过收集更多的病症和患者样本,在真实患者身上进行准确测试分析来推进医疗保健的发展。

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