Інженерні виклики в галузі медицина та біотехнології
Оптика пронизує сучасну медицину на кожному рівні — від простого пульсоксиметра для пальця, через передові ендоскопічні та лапароскопічні системи, до пристроїв фотодинамічної терапії, лазерної хірургії та діагностики OCT (оптична когерентна томографія). Кожен із цих пристроїв ставить унікальні вимоги до проєктування та вимагає розуміння того, як світло поширюється через біологічну тканину.
Біологічна тканина — це оптично неоднорідне розсіювальне середовище — моделювання поширення світла в шкірі, крові чи пухлинній тканині вимагає інструментів, заснованих на симуляціях Монте-Карло, що враховують багаторазове розсіювання. TracePro пропонує спеціальні можливості моделювання оптики тканин, що робить його інструментом вибору для біомедичних проєктів.
Водночас прецизійні діагностичні прилади — спектрометри, флуоресцентні мікроскопи, системи OCT — вимагають передового проєктування зображувальної оптики з аналізом аберацій, MTF та розрахунком допусків. OSLO — стандартний інструмент для проєктувальників таких систем.
Як наше програмне забезпечення підтримує проєктування?
| Продукт | Роль у цій сфері |
|---|---|
 | Оптика тканин, ендоскопи, пульсоксиметри, фотодинамічна терапія, УФ-дезінфекція |
 | Зображувальні прилади, мікроскопи, OCT, офтальмологічні діагностичні лінзи |
 | Системи OCT (оптична когерентна томографія) — симуляція інтерферометрії та детекції сигналу |
 | Медичні волокна в ендоскопах і фототермінаторах — модовий аналіз і аналіз затухання |
Приклад застосування: моделювання поширення світла в тканині для фототерапії
Проєктні припущення
Проєкт передбачає аналіз поширення світла 630 нм, що використовується у фотодинамічній терапії (ФДТ), для визначення розподілу енергії світла в тканині та оптимізації параметрів опромінення.
Модель тканини
У середовищі симуляції побудовано багатошарову модель тканини, що охоплює епідерміс, дерму та цільову тканину. Кожному шару призначено відповідні коефіцієнти поглинання, розсіювання та анізотропії разом з показниками заломлення, з урахуванням властивостей крові та ураженої тканини.
Симуляція Монте-Карло
Методом Монте-Карло виконано симуляцію поширення десятків мільйонів фотонів, що визначила розподіл флюенсу, поглинання енергії та глибину проникнення світла в кожному шарі тканини.
Оптимізація параметрів терапії
Аналіз карти флюенсу дозволив підібрати параметри джерела світла — такі як потужність, діаметр пучка та час експозиції — щоб досягти відповідної дози в цільовій зоні, обмежуючи опромінення здорової тканини.
Перевірена модель
Результати симуляції дозволили оцінити ефективність різних конфігурацій опромінення перед експериментальними дослідженнями, підтримуючи розробку безпечніших і ефективніших процедур фототерапії.
Часті запитання
Медицина та біотехнології
Чи підтримує TracePro моделі оптичних властивостей біологічної тканини?
Так. TracePro підтримує моделі оптики тканин з параметрами поглинання та розсіювання тканини — користувачі можуть імпортувати дані з літератури або власних вимірювань і будувати багатошарові моделі, що відтворюють реальну структуру тканини.
Чи можна використовувати програмне забезпечення для сертифікації медичних пристроїв (IEC 60601)?
Симуляції TracePro та OSLO можуть підтримувати технічну документацію медичного пристрою та перевірку оптичного проєкту. Вибір методології валідації, узгодженої з IEC 60601-2, слід робити разом з інженером з якості — наш інженер може порадити щодо використання симуляції в цьому процесі.
Чи підходить OSLO для проєктування інтраокулярних лінз (IOL)?
Так. OSLO широко використовується для проєктування та аналізу інтраокулярних лінз, включно з асферичними, торичними та мультифокальними лінзами, з урахуванням моделей ока (наприклад, модель Наварро чи Ліу-Бреннана).
Маєте специфічний виклик у цій сфері?
Наш інженер відповість протягом 1 робочого дня, порадить інструменти та варіанти ліцензування.
Надіслати запитання інженеруШукаєте програмне забезпечення TracePro?
Завантажте пробну версію на 14-30 днів, щоб випробувати TracePro з повною технічною підтримкою під час вашого поточного проєкту.
Завантажити пробну версію TracePro