Пациенты, которые вдыхают химиотерапевтические препараты в виде аэрозоля, могут многое потерять, если целевое лечение опухоли не поступает или не поражает здоровые ткани. Техническое моделирование и, в частности, вычислительная гидродинамика (CFD), могут помочь исследователям изучить обычную доставку лекарств. Например, исследователи из Лаборатории вычислительной биофлюидики и биомеханики (CBBL) в Университете штата Оклахома обнаружили, что только 20% вдыхаемого лекарственного средства достигают своего пункта назначения в легких. Остальные попали в ткани без рака, часто с побочными эффектами.
Исследователи CBBL исследовали, может ли уменьшение активного размера частиц лекарства и области внутри аэрозоля (в отличие от равномерного распределения его в аэрозоле) улучшить эффективность доставки лекарства.
Картинная галерея
Эффективность аэрозоля оптимизирована на 90%
Исследователи успешно смоделировали движение аэрозольных частиц с помощью цифрового двойника верхних дыхательных путей взрослого человека. Затем команда изменила параметры, такие как диаметр частиц, скорость потока при вдыхании и происхождение лекарства в аэрозоле. В результате исследователи оптимизировали медицинский аэрозоль до эффективности более 90%.
Конфигурация дыхательных путей является частью виртуальной человеческой системы CBBL - набора цифровых близнецов, которые отображают системы дыхания взрослых и детей, сидя и стоя. Импортируя геометрию легких из КТ / МРТ, исследователи теперь могут создавать специфичных для пациента двойников.
Цифровые близнецы обеспечивают ценную поддержку для мозговых хирургов
Цифровые близнецы также достаточно умны, чтобы помочь медицинским исследователям лечить наш мозг. Например, французский стартап Sim & Cure разработал цифрового близнеца, похожего на пациента, для лечения аневризм.
Необработанная аневризма головного мозга является потенциально опасной для жизни болезнью. Sim & Cure использует симуляции и цифровые близнецы, чтобы помочь нейрохирургам максимально повысить безопасность пациентов во время лечения.
Аневризмы - это выпуклость кровеносных сосудов, вызванная ослаблением стенки артерии. Их можно найти у двух процентов населения. Небольшая, но страшная доля этих аневризм может привести к сгусткам, инсульту и даже смерти. Как правило, операция на головном мозге является последним средством для лечения аневризм. Однако эндоваскулярная терапия является менее инвазивным вариантом, который связан с более низким риском. Имплантат вводится через катетер для поддержки поврежденных артерий и снижения давления на аневризму, вызванную нерегулярным кровотоком.
Digital twin помогает подобрать подходящие имплантаты для аневризмы
К сожалению, исследования Национального центра биотехнологической информации (NCBI) показывают, что до 65 процентов всех эндоваскулярных вмешательств не достигают своих целей. Например, кровь может заполнить промежутки и оказать дополнительное давление, если внутрисакулярный имплантат не расширяется до объема аневризмы.
Sim & Cure разработала клиническое программное обеспечение, которое можно использовать в операционной, чтобы помочь хирургам подобрать оптимальный имплантат, адаптированный к форме как поперечного сечения, так и длины аневризмы. Они даже получили одобрение регулирующего органа для цифрового близнеца, который помогает хирургам выбирать и вставлять эндоваскулярные имплантаты, которые оптимизируют терапию аневризмы.
После того, как пациент подготовлен к операции, программное обеспечение создает трехмерную модель аневризмы и окружающих кровеносных сосудов, создавая, таким образом, цифровой близнец (подробную компьютерную модель) специфической для пациента церебральной аневризмы. Программное обеспечение для определения размеров от Sim & Cure использует эту персонализированную модель, чтобы показать хирургам выбор подходящих и доступных имплантатов. После того, как хирург определил деталь, программное обеспечение использует встроенный инструмент инженерного моделирования Ansys Mechanical, чтобы отобразить введение имплантата в аневризму.
Затем хирург может выполнить моделирование в течение 10-20 секунд, а также повернуть и увеличить вставленный имплантат. Это помогает хирургу получить глубокое понимание интерактивных отношений между имплантатом и аневризмой. Многочисленные имплантаты могут быть оценены для оптимизации процедуры менее чем за пять минут. Предварительные тесты были уже впечатляющими. Хотя 10 процентов эндоваскулярной терапии требуют дополнительного лечения, никакого вмешательства с использованием программного обеспечения Sim & Cure до момента написания статьи не требовалось.
Сохранить дату: встреча пользователей для проектирования машин Учитывая растущую оцифровку и создание сетей машин и систем, возникает вопрос, актуальны ли классические технологии в эпоху Индустрии 4.0 и где можно найти новые концепции машин. Ответы и вспомогательные средства для принятия решений по выбору наиболее подходящих методов и компонентов можно найти на собрании пользователей по проектированию машин 21 мая 2019 года.
Дополнительная информация: собрание пользователей по проектированию машин
Более точное нацеливание на наркотики с помощью цифровых технологий
Цифровая двойная технология позволяет поставщикам медицинских решений и исследовательским лабораториям более точно ориентироваться на лекарства и тестировать различные операции, чтобы определить самый безопасный метод для пациентов. Этот подход «in silico» эффективно дополняет традиционные процедуры in vivo и in vitro, что может привести к более быстрому утверждению регулирующих органов. Все эти преимущества приводят к лучшему лечению людей во всем мире, более высоким показателям выздоровления, более короткому времени выздоровления и более эффективному лечению в сложных условиях. Это приводит к повышению уровня жизни и в то же время к более экономически эффективному медицинскому обслуживанию в странах. (Ага)
Цифровой близнец
ДНК цифрового близнеца
Цифровой близнец
Что может сделать цифровой близнец?
* Глобальный директор по промышленности, здравоохранение, потребительские товары, строительство в ANSYS