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本期直播將為大家?guī)?“MARC仿真助力醫(yī)學(xué)醫(yī)療研發(fā)創(chuàng)新”專題直播，通過對(duì)醫(yī)療行業(yè)痛點(diǎn)、技術(shù)難點(diǎn)及具體案例的深入解析，全面闡述Marc軟件在醫(yī)療行業(yè)中的應(yīng)用與價(jià)值。

同時(shí)，在脊髓腔內(nèi)使用時(shí)，能夠封閉硬脊膜損傷，有效避免了親水性醫(yī)用膠吸水膨脹壓迫損傷脊髓組織的風(fēng)險(xiǎn)，表現(xiàn)出在脊柱手術(shù)中的潛在應(yīng)用價(jià)值。 綜上所述，該水凝膠的研究在降低材料溶脹對(duì)周圍組織壓迫損傷風(fēng)險(xiǎn)方面具有重要意義。此外，該凝膠體系的主要成分屬于被批準(zhǔn)臨床使用的材料，降解時(shí)間可控，具有較好的臨床應(yīng)用前景。

1、醫(yī)學(xué)模型建立選用患者冠狀動(dòng)脈+主動(dòng)脈增強(qiáng)CT影像數(shù)據(jù)，通過圖像分割、建模以及模型優(yōu)化，獲得患者可用于仿真計(jì)算的冠狀動(dòng)脈及主動(dòng)脈模型，如下圖所示。圖3 從DICOM數(shù)據(jù)到醫(yī)學(xué)模型的建立2、參數(shù)定義本案例針對(duì)存在右冠狀動(dòng)脈彌漫重度狹窄病變的患者，模擬仿真大隱靜脈橋接在升主動(dòng)脈不同位置的血流動(dòng)力學(xué)情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)冠狀動(dòng)脈搭橋的血流動(dòng)力學(xué)手術(shù)規(guī)劃目的。

基于定制APP進(jìn)行血管血液流動(dòng)仿真，能夠&nbsp;極大降低醫(yī)學(xué)人員仿真應(yīng)用的門檻&nbsp;，使其精力更聚焦于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究。該APP目前已集成至<strong>SimForge?高性能仿真平臺(tái)</strong>，具體使用如下介紹。

圖4 Simulink仿真模型應(yīng)用于藥物代謝動(dòng)力學(xué)教學(xué)過程改革方案 3 教學(xué)改革評(píng)價(jià)與分析3.1 研究對(duì)象與方法選取2022年8—12月在沈陽醫(yī)學(xué)院學(xué)習(xí)藥理學(xué)課程的2020級(jí)麻醉醫(yī)學(xué)專業(yè)1班的學(xué)生為對(duì)照組(n=30),2020級(jí)麻醉醫(yī)學(xué)專業(yè)2班的學(xué)生為試驗(yàn)組(n=30)。

基于定制APP進(jìn)行血管血液流動(dòng)仿真，能夠 極大降低醫(yī)學(xué)人員仿真應(yīng)用的門檻 ，使其精力更聚焦于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究。該APP目前已集成至“神工坊“高性能仿真平臺(tái)，具體使用如下介紹。

該項(xiàng)目由歐盟委員會(huì)資助，旨在找到將計(jì)算機(jī)建模與仿真（CM&S）或計(jì)算機(jī)仿真醫(yī)學(xué)應(yīng)用于傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)成像的方法，以評(píng)估并治療兒童癌癥，特別是兩種罕見但死亡率較高的癌癥：神經(jīng)母細(xì)胞瘤以及彌漫性內(nèi)生性腦橋膠質(zhì)瘤（DIPG）。DIPG是一種發(fā)生在腦橋的腦腫瘤，腦橋是腦干的一部分，控制著身體的大部分無意識(shí)的重要功能，如呼吸、血壓、心率和睡眠周期等。

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生物模擬研究中的 CFD在以下兩種情況下，CFD 提高了生物模擬研究的結(jié)果： 使用 CFD了解藥代動(dòng)力學(xué)非醫(yī)學(xué)背景的人可能想知道什么是藥代動(dòng)力學(xué)。好吧，它是藥物研究的一個(gè)分支，研究我們體內(nèi)的藥物輸送。結(jié)合組織和器官的生物物理建模以形成器官系統(tǒng)，以及藥物的理化特性，可以更深入地了解藥物的治療效果和藥物遞送機(jī)制。

溝通是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵從小的成功到整個(gè)設(shè)施的氣流研究，仿真已成為 Regeneron 數(shù)字化轉(zhuǎn)型路線圖中的關(guān)鍵組成部分。Regeneron 由醫(yī)師科學(xué)家創(chuàng)立并領(lǐng)導(dǎo)了近 35 年，Regeneron 反復(fù)和始終如一地將科學(xué)轉(zhuǎn)化為醫(yī)學(xué)的獨(dú)特能力導(dǎo)致了眾多 FDA 批準(zhǔn)的治療方法和開發(fā)中的候選產(chǎn)品，幾乎所有這些都是在 Regeneron 的實(shí)驗(yàn)室本土開發(fā)的。

圖6 仿真準(zhǔn)BIC時(shí)表面電流分布情況。左圖為論文結(jié)果，右圖為復(fù)現(xiàn)結(jié)果。 最后，為了研究所提出的超表面的光學(xué)傳感性能，采用具有一定厚度的分析物進(jìn)行模擬。為了涵蓋太赫茲傳感研究中使用的生物醫(yī)學(xué)材料，我們調(diào)節(jié)分析物的介電常數(shù)對(duì)光譜進(jìn)行分析，如圖7所示，來比較準(zhǔn)BIC模式和本征模式的傳感性能。

點(diǎn)擊立即報(bào)名 11/6 | 從醫(yī)學(xué)影像到仿真建模：基于 Synopsys 與 Ansys 的 AI 驅(qū)動(dòng)的個(gè)體化心臟仿真工作流講師簡(jiǎn)介：葉文峰 | Ansys 首席研發(fā)工程師主題簡(jiǎn)介：在精準(zhǔn)醫(yī)療和數(shù)字孿生快速發(fā)展的背景下，如何高效地將醫(yī)學(xué)影像轉(zhuǎn)化為高保真、可用于多物理場(chǎng)仿真的心臟模型，已成為心血管研究和醫(yī)療器械開發(fā)中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

嘉賓簡(jiǎn)介：日本早稻田大學(xué)綜合生命科學(xué)及生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)博士，現(xiàn)任上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬上海兒童醫(yī)學(xué)中心副研究員，碩士研究生導(dǎo)師；上海市小兒先天性心臟病研究所虛擬仿真與輔助循環(huán)研究室主任；上海結(jié)構(gòu)性心臟病虛擬現(xiàn)實(shí)工程技術(shù)研究中心技術(shù)委員會(huì)主任。

主動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)仿真APP用于描述主動(dòng)脈里的血流動(dòng)力學(xué)情況。血液在主動(dòng)脈里流動(dòng)過程中，會(huì)根據(jù)血管形態(tài)改變流速與壓力，沿途會(huì)有部分血液進(jìn)入分支血管。主動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)仿真APP可計(jì)算主動(dòng)脈里的血流速度、壓力和壁面剪切力分布，適于對(duì)腹主動(dòng)脈瘤患者病情分析與管理。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和醫(yī)學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，仿真技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

<p><span style="color: rgb(5, 7, 59);">設(shè)計(jì)與仿真在多個(gè)領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用，例如工程、自然科學(xué)、國防軍事、汽車、機(jī)械、電力電子、醫(yī)學(xué)、城市交通、建筑和教育等。在這些領(lǐng)域中，設(shè)計(jì)與仿真主要用于優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、預(yù)測(cè)系統(tǒng)性能、評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)等方面。

近年來，從航空航天和汽車到生物醫(yī)學(xué)和消費(fèi)品，CAE 已成為廣泛行業(yè)中越來越重要的工具，以下是CAE 在幾個(gè)不同行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用例子： 航空航天和國防：航空航天業(yè)也從 CAE 中受益匪淺，仿真在飛機(jī)和航天器的設(shè)計(jì)和分析中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。CAE 仿真可用于分析航空航天系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完整性、空氣動(dòng)力學(xué)和熱管理，幫助工程師在設(shè)計(jì)過程的早期識(shí)別和解決問題。

MeDiTATe 的大型研究人員聯(lián)盟正在使用醫(yī)學(xué)成像分割軟件與 Ansys 合作。研究人員將患者的圖像與 Twin Builder 中生成的降階模型 (ROM) 進(jìn)行比較，以實(shí)時(shí)查看病理學(xué)的演變。使用這種醫(yī)學(xué)數(shù)字孿生模型，他們可以用模擬結(jié)果增強(qiáng)圖像，使他們能夠提取索引/生物標(biāo)記并進(jìn)一步了解醫(yī)學(xué)上正在發(fā)生的事情。 數(shù)字孿生和實(shí)時(shí)仿真。

這些改進(jìn)將有助于提高圖像重建的準(zhǔn)確性和效率，為醫(yī)學(xué)影像學(xué)等領(lǐng)域提供更好的支持。 圖3 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)做抗噪聲能力測(cè)試進(jìn)行對(duì)比，給出不同信噪比的高斯白噪聲加入測(cè)試集中進(jìn)行成像噪的圖像重建結(jié)果及評(píng)價(jià)指標(biāo)：圖像相對(duì)誤差和圖像相關(guān)系數(shù)，重建圖像與原始圖像對(duì)比圖。

兩家公司共同通過Microsoft Azure NC A100v4系列虛擬機(jī)，將Ansys Lumerical FDTD光子仿真的速度提升了10倍以上，該虛擬機(jī)由基于Azure AI基礎(chǔ)架構(gòu)運(yùn)行的NVIDIA加速計(jì)算提供支持。PIC是各個(gè)行業(yè)應(yīng)用不可或缺的重要組成部分，其應(yīng)用涵蓋數(shù)據(jù)通信、生物醫(yī)學(xué)工具、汽車激光雷達(dá)系統(tǒng)、人工智能等領(lǐng)域。