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定制护理:在骨科中使用Altair HyperWorks™进行生物力学模拟

体育损伤,背部疼痛,脊柱狭窄,磁盘破裂,手损伤和骨科创伤。这些是任何年龄可能发生的最常见的肌肉骨骼条件。与肌肉骨骼条件相关的疼痛和不适可能阻止我们的轨道 - 强烈影响生活质量。在严重创伤和骨骼或关节结构的病变的情况下实践骨科手术。这些手术的一定比例随后需要一个或多个其他手术的并发症,称为修订。在美国,2012年,膝关节置换修订手术的成本估计为27亿美元(来源:PMID 23239930)。以个性化的方式分析人体的生物力学和骨植入相互作用,在减少机械原因的并发症(植入物的数量或植入物的数量,手术的长度,骨切除水平等)至关重要。数字仿真是一种最先进的技术,可以在受到外力时理解和预测生物组织的畸形和断裂风险。这项技术正在进行食品和药物管理局(FDA)的认可和监督医疗设备的设计和批准。

手术技术目前正在进行重大转型,因为个性化药物成为护理标准。对于骨科手术,这意味着骨植入物的形状和特征为每个患者。使用验证模型和经过认证过程的生物力学模拟在使个性化植入物能够改善患者结果方面具有重要作用。

提供适用于多个行业的设计,CAD和仿真服务,加拿大初创公司Philomec专门从事机械工程服务,帮助公司使用机械和生物力学的FEM模拟设计和优化其产品。他们在世界级的生物力学模拟中汇集了研究工程师的专业知识。Philomec开发了一系列人类骨质验证模型,用于减少成本和加速整形外科植入物的设计。

他们创建定制,验证的生物力学模型以及专家仿真结果的分析允许外科医生选择植入物的模型,并将手术机动调节到特定患者,从而减少使用的植入物的数量,以及并发症的风险。植入式设计人员还可以更快地优化其产品的几何形状,而不是传统的设计技术更加经济。
“Altair的客户支持有助于使用控制材料法,以便我们对我们的肌肉骨骼模型的有效性和稳定性充满信心。他们一直非常有助于寻找非典型问题的解决方案。我们赞赏Altair产品的2级使用,效率和易用性Altair Inspire™以及Altair HyperWorks™软件套件的技术深入控制功能。“

- LéoFradet博士
Philomec总经理

生物力学模型的验证

生物力学建模中的主要挑战与接触条件的复杂性和可以是非均匀的,各向异性,非线性,应变率的材料等。因此,由于实验性的稀缺性,因此很难验证生物力学模型数据和缺乏可变性的表示。此外,所研究的现象是高度多因素,具有影响机械行为的生物学和化学参数。

使用显式多物理仿真工具的生物力学仿真

Philomec总经理LéoFradet博士认为,该公司在模拟中的专业知识将它们与他们区分开来,因为一系列咨询公司仅提供隐含的有限元素模拟。"Altair offers us the credibility we need to be relevant for our clients. Having explicit dynamic non-linear simulation tools allows us to answer to some of our clients’ most advanced problems. Also, Altair tools give us the opportunity to handle all aspects of the design and evaluation of a technological product.”

具有生物力学模拟中的主要专业知识,Philomec工程师的主要焦点之一包括校准和验证对生物组织非常特异的材料特性。可用的本构模型并不总是适用于此类应用。bob电竞官方FRADET博士指出,Altair的实践,可定制和高度通用的工具是解决这种性质的复杂和特定问题所需的。

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