Équipements médicaux – Médecine in silico – MATLAB et Simulink - MATLAB & Simulink

Médecine in silico

Utiliser la modélisation et la simulation computationnelles (CM&S) pour concevoir, tester et valider des équipements médicaux

La médecine in silico consiste à utiliser des modèles et des simulations computationnelles (CM&S) pour développer des équipements médicaux. Avec MATLAB et Simulink, lors de la recherche et du développement d'équipements médicaux, vous pouvez : 

  • Accélérer le développement et réduire les coûts en permettant le prototypage et les tests virtuels
  • Améliorer la sécurité et l'efficacité des équipements médicaux grâce à des études de faisabilité précoces avec simulations
  • Fournir des preuves réglementaires en support, issues d'études de modélisation et de simulation computationnelles, pour l'approbation d'équipements médicaux

« Assister au développement complet, du canevas vierge jusqu’à l’entité physique qui sera soumise à des essais cliniques, tout cela en l'espace de 40 jours, fut une expérience fantastique. »

Accélérer le développement des produits et réduire les coûts

La médecine in silico accélère considérablement le processus de design et réduit les coûts de recherche et développement des équipements médicaux, en permettant le prototypage et les tests virtuels via des modèles computationnels. Cette approche minimise le besoin de prototypes physiques coûteux et d'essais cliniques, à un stade précoce. Vous pouvez identifier les défaillances ou défauts de design potentiels tôt dans le processus de développement, ce qui permet des itérations plus rapides et des économies.

Améliorer la sécurité et l'efficacité des équipements médicaux

La médecine in silico améliore la sécurité et l'efficacité des équipements médicaux en permettant des tests de sécurité approfondis et une évaluation de l'efficacité via la modélisation et la simulation computationnelles. Ces simulations peuvent identifier les risques potentiels pour la sécurité ainsi que les effets indésirables, et donner des indications précoces sur l'efficacité avec laquelle un équipement médical diagnostique ou traite une affection. Vous pouvez ainsi affiner le design du produit tôt dans le processus de développement et vous concentrer sur les configurations les plus prometteuses pour les essais cliniques.

Fournir des preuves pour supporter l'approbation réglementaire

La médecine in silico peut soutenir les soumissions réglementaires pour l'approbation d'équipements médicaux en fournissant des validations complètes des performances des équipements, des évaluations des risques et des résultats des essais cliniques in silico. Les données basées sur la simulation complètent les données cliniques traditionnelles, mettant en évidence la sécurité et l'efficacité de l'équipement, en particulier dans des contextes de médecine personnalisée avec différentes populations de patients.

Exemples de modèles de médecine in silico

Démarrez avec MATLAB et Simulink pour la médecine in silico en utilisant les exemples de modèles ci-dessous.

Exemple de modèle de médecine in silico : respirateur artificiel et poumons.

Modèle de respirateur artificiel dans Simscape

Cet exemple montre un système de respirateur artificiel à pression positive (PAP) ainsi qu’un modèle de poumon. Il sert de point de départ pour les concepteurs qui travaillent sur les respirateurs artificiels et les équipements médicaux à pression positive.

Exemple de modèle de médecine in silico : machine ECMO/cœur-poumon et système cardiovasculaire.

Système cardiovasculaire dans Simscape avec machine ECMO

Le modèle cardiovasculaire vous permet de simuler les flux et les pressions du système cardiovasculaire humain. Vous pouvez utiliser le modèle pour le développement de machines ECMO et de machines cœur-poumon.

Exemple de modèle de médecine in silico : pancréas artificiel et patient diabétique.

Pancréas artificiel utilisant un contrôleur basé sur la logique floue

Cet exemple vous montre comment concevoir et optimiser un arbre pour un système d'inférence floue (FIS) afin de contrôler un pancréas artificiel. Vous pouvez utiliser le modèle lors du développement de systèmes de surveillance du glucose en continu (CGM, Continuous Glucose Monitoring) et de pompes à insuline.

Exemple de modèle de médecine in silico : générateur de dialyse et rein.

Générateur de dialyse dans Simulink

Ce modèle montre un système de contrôle d'ultrafiltration pour un générateur d'hémodialyse avec Simulink et Stateflow. Vous pouvez utiliser ce modèle pour le développement de générateurs de dialyse.

Exemple de modèle de médecine in silico : pompe à perfusion et flux sanguin.

Approche Model-Based Design et système de vérification pour une pompe à perfusion

Ce modèle montre une pompe à perfusion avec un système de contrôle du flux. Vous pouvez l'utiliser pour la vérification et la validation des pompes à perfusion ainsi que pour d'autres équipements médicaux critiques.

Exemple de modèle de médecine in silico : cœur électrophysiologique avec stimulateur cardiaque

Modèle de cœur électrophysiologique avec stimulateur cardiaque dans Simulink

Ce modèle montre un cœur électrophysiologique avec un stimulateur cardiaque dans Simulink. Vous pouvez utiliser le modèle dans le développement de stimulateurs cardiaques et d'autres dispositifs de gestion du rythme cardiaque (CRM) avec test en boucle fermée.