科学数据给力看计算机仿真在医疗器材开发

有一个学科学背景的工程师去应征工作，主管问他你能做什么，他回答：解决问题"Isolveproblems."一个工程人员须具有一个很重要的能力，就是解决（解答）问题的能力。解决问题的能力来自于预测因果关系，知道把以什么角度力道球抛向空中，它会落在那里，这种能力的延伸，让人类可以把人造卫星打到辽远的行星上。把多少放射性元素放在一起，连锁反应就可以持续不断产生核能。

骨板行不行,计算机仿真分析告诉您

骨板应用于治愈骨折创伤已成为主流，众多厂商也不断地投入开发，然而设计不良的骨板容易造成植入后发生断裂，异物感等问题[1，2],严重影响到病人的安全性及对医师和厂商的信任。

图一、临床上他牌骨板植入后发生断裂之案例，是否可以透过分析的方式，让骨板设计更优化。

计算机仿真分析（最先被称为基于变分原理的差分方法），是一种用于求解微分方程组或积分方程组数值解的数值技术。最初起源于土木工程和航空工程中的弹性和结构分析问题的研究。近年来，许多骨科植入物医材的开发纷纷导入计算机仿真分析。计算机仿真分析除了能够降低原本实验的成本、减少繁杂的手续之外，最重要的是能使分析的试件统一，在改变些许的参数或边界条件下便能重复地在电脑中模拟[3]，可评估骨板的受力行为及预测是否会发生断裂等问题，进而作为设计变更的重要依据之一。

看亚洲骨骼解剖曲率骨板与计算机仿真分析的结合

以最近解剖型跟骨锁定骨板(CalcaneusLockingPlate)发表在”ComputerMethodsinBiomechanicsandBiomedicalEngineering”期刊的文章为例，前置处理(Pre-processing)，包括分析模型的建构、网格分割及材料特性、边界条件输入等。透过解题(Solution)，即计算机仿真分析解题。最后在后置处理(Post-processing)，将计算结果透过图形表示出来以便可进行检查或较核，后置处理输出的图形可以包括变形、应力、应变、能量等。

图二、以解剖型跟骨锁定骨板(CalcaneusLockingPlate)为例，透过计算机仿真模拟分析求解骨板的结构应力和优化设计，做为临床使用提供跟骨术后的稳定度。

图三、解剖型跟骨锁定骨板(AnatomicalTOPUSlockingplate)在临床上处理跟骨骨折的完美应用。

在产品开发讨论阶段导入计算机仿真分析来评估骨板的受力行为及预测是否会发生断裂等问题，进而作为设计讨论的重要依据之一。因此，在产品开发过程中，我们可视有限元素法为一种效能性极高的研究方法，以台湾知名的骨科植入物大厂-爱湃斯(APlus)生技公司为例,导入这样仿真模拟的科学方法，巧妙借助科技力量，用数据为每一项创新产品背书加分。

(内容提供：台湾中原大学医疗器材科技转译中心)

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M.Schutz,NorbertP.Sudkamp,“Revolutioninplateosteosynthesis:newinternalfixatorsystems,JOrthopaedicscience,(8),-

HansK.Uhthoff,PhilippePoitras,DavidS.Backman,“Internalplatefixationoffractures:shorthistoryandrecentdevelopments”,JOrthopaedicscience,(11),-

ChengHY,LinCL,LinYHetal.Biomechanicalevaluationofthemodifieddouble-platingfixationforthedistalradiusfracture.ClinBiomech(Bristol,Avon),,22(5):-7.

BipinPatel,PeterA.Gustafson,JamesJastifer.StiffnessofLockingandConventionalPlatesinFixationofDistalFibulaFractures:AFiniteElementStudy.ASMEInternationalMechanicalEngineeringCongressandExposition..

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