از تئوری تا عمل : تحلیل سازه در پزشکی و شبیه سازی CFD

• مهندسی پزشکی

تحلیل سازه در پزشکی و اهمیت شبیه سازی دستگاه های پزشکی

در این مقاله می خواهیم تا دستگاه های پزشکی را از چند منظر مورد بررسی قرار دهیم.

ضربه

همه ما تجربه افتادن و برخورد وسائل حساس الکترونیکی نظیر ساعت‌ مچی و تلفن همراه به زمین را داشته‌ایم. در بسیاری از مواقع، این دستگاه‌ها آسیب زیادی نمی‌بینند. این استحکام به دلیل کار یک مهندس طراحی صنعتی است که شبیه‌سازی سازه‌ای را برای اطمینان از قابل‌ اعتماد بودن این ابزار انجام داده است.

برای بیمار که تحرک چندانی ندارد، قابلیت اطمینان اهمیت بیشتری دارد. اگر یکی از دستگاه‌های ارتباطی مهم در اثر سقوط آسیب ببیند، هیچ راهی برای پزشک یا پرستار وجود ندارد که بداند فرد بیمار به کمک نیاز دارد؛ لذا ساخت و طراحی قطعاتی که در برابر ضربه از خود مقاومت نشان دهند، ضروری خواهد بود.

جلوگیری از نشت

جلوگیری از نشت برای سیستم‌های مرتبط با آب نیز مهم است همچنین در صورت وجود بارهای سیکلی گرمایی، عمر خستگی مناسب نیز باید تعیین شود.

راحتی

راحتی یکی دیگر از الزامات طراحی است. مدل‌سازی جریان گرما برای اطمینان از خنک بودن اجزا و ارزیابی راحتی بیمار با مدل‌سازی عرق به منظور جلوگیری از چسبیدن دستگاه به بیمار از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

فرآیندهای جراحی

از آنجا که دستگاه‌های پزشکی مسئولیت مراقبت از بدن را عهده دار هستند لذا حساسیت بالایی هم دارند.

دستگاه‌های شریان‌‌رونده پزشکی که توسط جراحان  به کار گرفته می‌شوند زندگی بشر را در عمل‌های بسته قلب نجات می‌دهند. دستگاه‌هایی مانند استنت‌‌ها و دریچه‌ها و همچنین طریقه اتصال آنها به بافت‌های قلب و سرخرگ قبل از جایگذاری شبیه سازی می‌شوند. علاوه بر اینها شبیه‌سازی فرآیندهای جراحی برای جراحان بسیار ارزشمند است.

در شکل زیر مدل CFD خطوط جریان درون دریچه جایگذاری شده، و همچنین خطوط فشار بر روی دیواره رگ دیده می شود. لازم است که اطمینان حاصل شود که نواحی گردشی وجود ندارند، زیرا که در این نواحی امکان شکل گیری لخته‌های خونی وجود دارند و همچنین میزان فشار روی دیواره رگ در محدوده‌های قابل قبول باقی بماند.

تعیین فشار انسدادی

همچنین، از CFD می توان به عنوان یک ابزار تشخیصی برای تعیین فشار انسدادی که جایگذاری استنت مورد نیاز است، استفاده کرد. از داده‌های تصویربرداری پزشکی که برای شبیه‌سازی ارائه شده‌است می‌توان افت فشار دقیق در طول انسداد را بدون نیاز به یک فشار سنج بدست آورد.

ردیابی ذرات ریوی

به عنوان مثالی دیگر، ردیابی ذرات ریوی در شش‌ها با استفاده از شبیه‌سازی CFD منجر به بهبودهای قابل‌توجهی در طراحی دستگاه‌های تنفسی گردیده است.

جریان سیال

جریان سیال در بدن انسان می‌تواند بسیار پیچیده باشد و نیازمند ابزار CFD قوی برای اطمینان از جواب‌ها برای کاربردهای حیاتی و اساسی می‌باشد.

تحلیل های مولتی فیزیکی

تا اینجا درباره شبیه‌سازی دستگاه‌ها و فرآیندهای مختلف پزشکی با بکار بردن فیزیک مختلف مسائل صحبت شد. به هر حال، برای رسیدن به هدف “دوقلوی دیجیتال” باید به سیستم‌های ورودی و مسائل مولتی فیزیک به طور همزمان فکر کنیم.

به عنوان نمونه جهت شبیه سازی یک قلب مصنوعی به دلیل اهمیت نیروهای الکترومغناطیسی، جریان سیال و تغییر شکل سازه‌ای در تعیین عملکرد پمپ برای این سیستم نیاز است تا تحلیل‌های مولتی فیزیکی انجام شود. تحلیل هر فیزیک به طور مستقل باعث ایجاد حفره‌های باز در درک رفتار آن تحت شرایط عملیاتی واقعی خواهد شد.

امید است که این نوشته در نشان دادن این که چگونه شبیه‌سازی در بسیاری از جنبه‌های توسعه محصولات پزشکی و مراقبت از بیمار چالش‌های صنعت را برآورده می‌کند ، مفید و آموزنده باشد.

پ. ن: دوقلو یا همزاد دیجیتال، نسخه مجازی شبیه سازی شده یک سیستم خاص می‌باشد.

از اینکه تا پایان این مقاله ما را همراهی کرده اید از شما بسیار سپاسگزاریم.

خدمات و منتورینگ بنوموسی

شرکت بنوموسی با ارائه جلسات منتورینگ آباکوس راهنمای شما عزیزان در جهت رفع و بهبود ایرادات فنی و مهندسی پروژه های صنعتی و دانشجوی تان در زمینه مدل‌سازی، تحلیل، و صحت‌سنجی نتایج می باشد. این جلسات به صورت آنلاین و حضوری برگزار می‌شود و نیم ساعت اول رایگان است. برای اطلاعات بیشتر و رزرو وقت، از صفحه منتورینگ اباکوس ما دیدن کنید.

برای استفاده از خدمات شبیه‌سازی و مشاوره رایگان ما، کافی است با ما تماس بگیرید. ما در تمام مراحل پروژه کنار شما هستیم تا بهترین نتایج را به‌دست آورید.

برای کسب اطلاعات بیشتر و دریافت منتورینگ ، لطفاً با ما تماس بگیرید یا از وب‌سایت Banumusagr بازدید کنید. تیم ما آماده است تا شما را در دستیابی به نتایج مطلوب در تحلیل‌های عددی و شبیه‌سازی‌های مهندسی یاری کند.

راه های ارتباطی با شرکت بنوموسی :

TELEGRAM : https://t.me/BanuMusaGr

ایمیل: info@BanuMusaGr.com

تلفن همراه:  388 20 55 0915

تلفن:  35424520– 51 (98+)

آدرس: مشهد – کیلومتر 12 بزرگراه آسیایی (جاده قوچان)- جاده شهرک صنعتی توس- شهرک فناوری صنایع غذایی و بیوتکنولوژی شمال شرق- معاونت صنایع کوچک- مرکز خدمات.