Virtuelle Entwicklung

Von den Fortschritten schnellerer Hardware und effizienterer Lösungsalgorithmen für immer genauere und schnellere Simulationsmodelle profitieren sämtliche Forschungs- und Industriezweige. Auch in biomedizintechnischen Unternehmen gewinnt die virtuelle Produkt- und Prozessentwicklung an Relevanz. Die Gründe dafür liegen in den Vorteilen des Einsatzes von Modellen, die stets in Kombination mit Experimenten genutzt werden sollten.

Patientensicherheit
Die Hauptmotivation für den Einsatz von Simulation in der Biomedizintechnik-Entwicklung sind die Patienten. Mit Modellen können Ingenieure bessere Geräte und Behandlungsmethoden für Patienten entwickeln und herausfinden, welche Methoden unter bestimmten Anforderungen am sichersten sind. Simulation kann ermitteln, ob eine Behandlung oder ein Gerät unabsichtlichen Schaden am Patienten hervorrufen, wie beispielsweise die Energieaufnahme des Gewebes durch Schrittmacher oder Defibrillatoren oder die elektromagnetisch erzeugte Wärme während eines MRTs.

Weniger klinische Tests
Durch die Reduzierung vorklinischer Tests während der Prototyp-, Entwicklungs- und Genehmigungsphasen können mit Hilfe von Simulation entwickelte Produkte schneller auf den Markt gebracht werden. Um während des Entwicklungszyklus Kosten zu sparen, kann die Simulation einen Teil der Arbeit übernehmen, die normalerweise durch kostspielige experimentelle Tests und klinische Prüfungen erledigt wird. Optimierte Geräte, die kosteneffizienter entwickelt werden, könnten am Ende zu weniger kostspieligen Behandlungen für die Patienten führen.

Tieferes Verständnis
Physikalische Wechselwirkungen zwischen Ohr und Hörgerät, die Verteilung von Wirkstoffen im menschlichen Körper oder die Funktionsprinzipien von Ultraschall, MRT und anderen bildgebenden Verfahren – unzählige biomedizinische Prozesse sind im Experiment nicht räumlich und zeitlich aufgelöst erfassbar. Simulationen dagegen ermöglichen per se die Analyse beliebiger Variablen und abgeleiteter Größen an jedem Punkt der Modelle. Das größte Erkenntnispotential ergibt sich aus der Kombination von Experiment und Simulation.

Neue Wege gehen
Neben dem besseren Verstehen der vorhandenen Geräte und Prozesse ist Simulation vor allem dann spannend, wenn es um die Entwicklung völlig neuer Technologien geht. Das einfache, gefahrlose und vergleichsweise kostengünstige Umsetzen von Was wäre, wenn …?-Szenarien mittels virtueller Modelle eröffnet neue Möglichkeiten, einen Blick über den Tellerrand zu werfen. Hochwertige Visualisierungen von Simulationsergebnissen und spezielle Apps – nutzbar für auch unerfahrene Anwender – treiben die Demokratisierung der Simulation voran.

Gastbeitrag aus der aktuellen Medtech zwo – Mediztintechnik-Schwerpunkt in |transkript.