Inžinierske výzvy v odvetví medicína a biotechnológia
Optika preniká modernou medicínou na každej úrovni — od jednoduchého pulzného oxymetra na prst, cez pokročilé endoskopické a laparoskopické systémy, až po zariadenia na fotodynamickú terapiu, laserovú chirurgiu a diagnostiku OCT (optická koherentná tomografia). Každé z týchto zariadení predstavuje jedinečné návrhové požiadavky a vyžaduje pochopenie toho, ako sa svetlo šíri biologickým tkanivom.
Biologické tkanivo je opticky nehomogénne rozptylové médium — modelovanie šírenia svetla v koži, krvi alebo nádorovom tkanive vyžaduje nástroje založené na Monte Carlo simuláciách, ktoré zohľadňujú viacnásobný rozptyl. TracePro ponúka špecializované možnosti modelovania optiky tkanív, čo z neho robí nástroj voľby pre biomedicínske projekty.
Zároveň presné diagnostické prístroje — spektrometre, fluorescenčné mikroskopy, systémy OCT — vyžadujú pokročilý návrh zobrazovacej optiky s analýzou aberácií, MTF a výpočtom tolerancií. OSLO je štandardným nástrojom pre návrhárov takýchto systémov.
Ako náš softvér podporuje návrh?
| Produkt | Rola v tejto oblasti |
|---|---|
 | Optika tkanív, endoskopy, pulzné oxymetre, fotodynamická terapia, UV dezinfekcia |
 | Zobrazovacie prístroje, mikroskopy, OCT, oftalmologické diagnostické šošovky |
 | Systémy OCT (optická koherentná tomografia) — simulácia interferometrie a detekcie signálu |
 | Medicínske vlákna v endoskopoch a fototerminátoroch — modálna a útlmová analýza |
Príklad aplikácie: modelovanie šírenia svetla v tkanive pre fototerapiu
Návrhové predpoklady
Projekt zahŕňa analýzu šírenia svetla s vlnovou dĺžkou 630 nm, používaného pri fotodynamickej terapii (PDT), na určenie distribúcie svetelnej energie v tkanive a optimalizáciu parametrov ožiarenia.
Model tkaniva
V simulačnom prostredí bol vytvorený viacvrstvový model tkaniva pokrývajúci epidermis, dermis a cieľové tkanivo. Každej vrstve boli priradené zodpovedajúce koeficienty absorpcie, rozptylu a anizotropie, ako aj indexy lomu, so zohľadnením vlastností krvi a chorého tkaniva.
Monte Carlo simulácia
Metódou Monte Carlo bola vykonaná simulácia šírenia desiatok miliónov fotónov, ktorá určila distribúciu fluencie, absorpciu energie a hĺbku prieniku svetla v každej vrstve tkaniva.
Optimalizácia parametrov terapie
Analýza mapy fluencie umožnila výber parametrov svetelného zdroja — ako sú výkon, priemer lúča a čas expozície — na dosiahnutie primeranej dávky v cieľovej oblasti pri obmedzení ožiarenia zdravého tkaniva.
Overený model
Výsledky simulácie umožnili posúdiť účinnosť rôznych konfigurácií ožiarenia pred experimentálnymi štúdiami, čo podporuje návrh bezpečnejších a účinnejších fototerapeutických postupov.
Často kladené otázky
Medicína a biotechnológia
Podporuje TracePro modely optických vlastností biologického tkaniva?
Áno. TracePro podporuje modely optiky tkanív s parametrami absorpcie a rozptylu tkaniva — používatelia môžu importovať údaje z literatúry alebo vlastných meraní a vytvárať viacvrstvové modely, ktoré reprodukujú skutočnú štruktúru tkaniva.
Môže byť softvér použitý pri certifikácii medicínskych zariadení (IEC 60601)?
Simulácie TracePro a OSLO môžu podporiť technickú dokumentáciu medicínskeho zariadenia a overenie optického návrhu. Výber metodiky validácie zosúladenej s IEC 60601-2 by mal byť urobený spolu s inžinierom kvality — náš inžinier vám môže poradiť s používaním simulácie v tomto procese.
Je OSLO vhodné na návrh vnútroočných šošoviek (IOL)?
Áno. OSLO sa široko používa na návrh a analýzu vnútroočných šošoviek, vrátane asférických, torických a multifokálnych šošoviek, so zohľadnením modelov oka (napr. model Navarro alebo Liou-Brennan).
Máte špecifickú výzvu v tejto oblasti?
Náš inžinier odpovie do 1 pracovného dňa a poradí s nástrojmi a licenčnými možnosťami.
Poslať otázku inžinieroviHľadáte softvér TracePro?
Získajte 14-30 dňovú skúšobnú verziu na vyskúšanie TracePro s plnou technickou podporou počas vášho aktuálneho projektu.
Získať skúšobnú verziu TracePro