你知道吗?不仅仅是航空制造业等重工业领域,达索系统早已在包含生命科学的多个领域深耕多年。
而在生命科学领域中,对仿真方面工作的定位和落地要求,甚至比工业界更高。
以辅助心脑血管方向新技术为例,心脑血管方向新技术研发属于高投入、高周期、高风险、高回报行业。政府监管和风险控制要求极高,需要多期动物和人体临床测试和术后观察,新技术落地周期很长。(在研发和临床测试进展顺利的情况下,其中药物平均10年以上,植入器械6年以上)
传统因为缺少符合人体特性的数字化模型的条件,评估医疗器械的性能,尤其是器械植入人体后对心脏功能改善的评估是非常具有挑战性和艰巨性的工作。最终,申报美国食品药品监督管理局FDA批准的所有新研制医疗器械中95%的器械不能在获得批准前进行人体试验,导致研发周期不断延长,并增加了术后产品召回后再改进的几率。
Q
在合规性极严的医疗领域,真正进入到实物试验之前,有没有可能先进行快捷高效的数字化虚拟仿真测试?
在不可知风险极大的新品研发项目中,达索系统又是如何来降低研发风险,提升创新效率的呢?
A
一颗数字心脏
借助达索系统Living Heart技术,从单一物理场逐步扩展到多物理场耦合,针对典型结构性心脏病的病理模型,达索系统支持建立了丰富的仿真心脏数字模型。从此,在设计验证阶段,在真正的人体测试之前,研发团队们有了一颗“数字心脏”来开展大量的计算机模拟和测试,大大降低了测试阶段周期和成本,提升新产品研发效率。
小知识
动态心脏的建立不单单是按照同一个模型来建立。其中几何信息由MRI/CT图像从二维切片信息再造三维模型而来, 结合力学模型(被动跳动心脏肌肉组织材料特性是非线性各向异性)、电生理模型(主动跳动心脏肌肉组织材料特性由心肌中的钠钾钙离子和最大收缩力之间的关系决定)、血流动力学模型(各心室心房之间的血液流动和转换特性表征)等多种模型和物理场耦合而来。
“数字心脏”的跳动来自有限元的计算,
并不是通过动画制作哦
【仿真技术遇上虚拟现实技术】
不仅如此,结合虚拟现实技术,达索系统仿真技术在生命科学领域,早已有成熟而广泛的运营。
1
基于仿真驱动的沉浸式研判与沟通
你知道吗?三维数据应用于医疗领域早已不是新鲜事,无论是CT、核磁共振、或是超声波检查,其本身的扫描结果均可以创建出三维模型。以往在没有3D建模和显示的可能性下,只能采取对2D扫描结果进行切片采样的方法进行查看,不仅不直观,而且不全面。借助三维技术,VR/AR下的三维图像显示具有可操作性高、三维立体感强(可参考立体影片),能够直观感受扫描结果的空间位置等特性。
同步使用高速互联网络技术(如5G),将虚拟图形技术与医疗行业应用相结合,提供数据导入接口,将扫描结果在虚拟环境中进行呈现。通过头戴式显示设备,提供多人多地登录到同一个(沉浸式)虚拟环境中。通过各类操作工具进行如放大、缩小、旋转,切片、标记等操作。结合手柄等体感输入设备将体感动作带入到虚拟环境中,进行各类肢体语言沟通。
在虚拟环境中,利用各种不同的视觉方式和仿真手段对检查数据进行3D观察和操作、帮助方便医生更直观观察检查结果、评估手术方案。
达索系统从图形化协同技术为突破口,注重为医疗行业提供普适的行业交流协同工具,跨越时空的限制,帮助优质医疗资源覆盖更多的人群
2
基于仿真驱动的沉浸式培训与辅助
真实的手术要求将失误降到最低,但是对于实战经验缺乏的新手而言,这看起来更像是一个无法绕开的难题。如何让针对新手的医学培训变得和真实场景更接近?
借助基于仿真驱动的沉浸式培训与辅助,沉浸式VR培训直观的还原医疗操作环境,并针对操作过程进行记录与跟踪,根据学员个体情况有针对性的因材施教。与传统的培训内容相比,基于仿真驱动的培训内容没有已经被预设好的步骤与结果,是针对实时输入进行的仿真与运算,更加贴近实操。
相比传统的X光,MRI,CT等手段,基于AR眼镜的术中导航能够帮助医生随时看到需要的病人模型信息,甚至包括全息三维模型。
得益于不断创新的科学技术,生命科学行业变革的步伐令人感到既兴奋又惊奇。达于使命,索为美好,达索系统将继续助力生命科学领域的持续创新,医学的梦想是彻底征服疾病,也许这个目标遥不可及,但如今我们已经在创新的征途上越走越快!