髖關(guān)節(jié)假體設(shè)計(jì),CAE仿真幫大忙~

希臘“西方醫(yī)學(xué)之父” 希波克拉底曾將步行描述為“人類最好的藥”。我們經(jīng)常把我們的行走視為理所當(dāng)然。但閉上眼睛片刻想象一下，假如你是數(shù)百萬(wàn)受關(guān)節(jié)炎引起的髖關(guān)節(jié)嚴(yán)重衰弱影響的人之一，已經(jīng)無(wú)法正常行走。在這種糟糕的情況下，你現(xiàn)在認(rèn)為理所當(dāng)然的簡(jiǎn)單事情，如起床、爬樓梯、走向市場(chǎng)、跑步等將會(huì)變得復(fù)雜而又痛苦，你可能還會(huì)依賴拐杖或緩解疼痛的藥物。甚至在更嚴(yán)重的情況下，你將逐漸失去行走的能力，這對(duì)我們?nèi)魏稳藖?lái)說(shuō)都是一個(gè)可怕的場(chǎng)景。

髖關(guān)節(jié)為多軸性關(guān)節(jié)，能作屈曲、伸直、內(nèi)收、外展、內(nèi)旋、外旋等動(dòng)作，在支撐身體和下肢活動(dòng)的走、跑、跳躍等方面起著極其重要的作用。當(dāng)出現(xiàn)髖關(guān)節(jié)部位病變時(shí)，往往伴有髖關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍的改變，不同程度的活動(dòng)受限。幸運(yùn)的是，對(duì)于嚴(yán)重髖部衰弱的患者，才華橫溢且技術(shù)嫻熟的外科醫(yī)生設(shè)計(jì)用假肢代替髖關(guān)節(jié)。目前，全球每年共有超過60萬(wàn)個(gè)髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)，在美國(guó)大約進(jìn)行了18萬(wàn)次。在大多數(shù)情況下，這些手術(shù)是成功的，可以讓患者恢復(fù)活動(dòng)能力，獨(dú)立性和生活質(zhì)量。

設(shè)計(jì)假肢的生物醫(yī)學(xué)工程師使用許多工具作為他們工藝的一部分，他們使用的工具之一是CAE仿真軟件。CAE仿真軟件用于髖關(guān)節(jié)假體設(shè)計(jì)階段的測(cè)試，從而減少物理原型的數(shù)量以及成本和時(shí)間，以便將產(chǎn)品送到制造階段并最終進(jìn)入手術(shù)室，其中假肢可以植入患者體內(nèi)。

CAE仿真如何幫助設(shè)計(jì)？

每一個(gè)患者的體重都是不同的，他們有不同的身體比例，以及有不同的行走習(xí)慣。因此，必須通過CAE仿真來(lái)模擬各種各樣的壓力，包括它們的運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)幅度情況、運(yùn)動(dòng)受力情況、每天的運(yùn)動(dòng)重復(fù)次數(shù)以及假肢使用壽命分析（沒有人想重復(fù)髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)）。此外，由于行走是重復(fù)的活動(dòng)，因此必須考慮摩擦的影響。只有某些材料與組織和骨骼具有生物相容性，并且具有可靠的化學(xué)穩(wěn)定性和安全性，因此任何模擬都必須允許準(zhǔn)確的材料假設(shè)。

三維模型及網(wǎng)格化

模擬運(yùn)行

后處理

CAE仿真軟件通常很昂貴，同時(shí)一個(gè)專業(yè)的仿真工程師也是非常難培養(yǎng)的，因此對(duì)于許多生物醫(yī)學(xué)工程師和初創(chuàng)公司而言CAE仿真很難實(shí)現(xiàn)。然而，通過將CAE仿真分析外包，成本將會(huì)大大降低，幫助創(chuàng)意生物醫(yī)學(xué)工程師和資金短缺的創(chuàng)業(yè)公司能夠經(jīng)濟(jì)有效地測(cè)試新的醫(yī)療設(shè)備。元王作為國(guó)內(nèi)CAE應(yīng)用解決方案專家，為企業(yè)提供快速、精準(zhǔn)、全面的CAE應(yīng)用解決方案，涵蓋了CAE咨詢分析、CAE軟件培訓(xùn)、CAE軟件銷售、CAE軟件二次開發(fā)、元王行業(yè)性CAE軟件、仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等各個(gè)方面，十二年來(lái)成功為1000多家企業(yè)提供定制化CAE仿真解決方案。隨著科技的發(fā)展，工程仿真在生物醫(yī)療領(lǐng)域中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，元王期待與更多優(yōu)秀企業(yè)合作，為醫(yī)療行業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支持，并為人類生命健康提供更多幫助。