COMSOL 主题日：生物医疗

从生物制药到个性化医疗设计，多物理场仿真技术愈发重要，正在深入生物医学工程领域的各类研究。精准的多物理场仿真为生物医学的虚拟测试提供了极大的便利，能够有效帮助企业减少实体原型制作，显著缩短产品开发周期。

在本环节中，您将了解 COMSOL® 多物理场仿真如何助力推动更安全、更具创新性的医疗技术发展，并通过一系列生物医疗领域中的应用案例，展现多物理场仿真在医疗技术研发中的实用价值。

计算流体力学（CFD）是生物医学研究及医疗技术开发中一项功能强大的工具，能够帮助工程师和研究人员实现虚拟原型设计，并深入理解决定设备性能的输运过程。COMSOL Multiphysics® 提供了全面的流体流动仿真功能，可用于模拟层流和湍流、聚合物流动、多孔介质流和微流体。软件的多样化功能非常适用于模拟各种生物医疗应用，包括血泵与血管、生化传感器与诊断测试、芯片实验室系统，以及药物递送技术等。

在本环节中，我们将介绍如何使用 COMSOL Multiphysics® 模拟涉及输运过程的医疗和生物医学设备，并演示基于 CFD 仿真进行设计和分析的相关流程。

医疗技术的发展越来越依赖于源自医学成像、3D 扫描和 CAD 设计的复杂三维几何模型。在许多情况下，需要将基于 STL 的解剖模型与基于 CAD 的设备或植入物组件进行结合，以构建可用于仿真分析的模型。

COMSOL Multiphysics® 软件支持导入 STL 和 CAD 文件，并提供了全面的修复和编辑面网格的功能，可以高效、便捷地识别和修复孔洞及相交单元等缺陷、重新定位和合并多个导入的部件、解决间隙和重叠问题，以及从修复后的面网格生成高质量的体网格，等等。软件还支持导入基于网格的解剖结构，并与参数化 CAD 模型或在 COMSOL 中创建的几何相结合，从而将植入物和医疗设备集成到针对特定患者的模型中进行研究和设计优化。

在本环节中，我们将介绍 COMSOL 软件中的 STL 及 CAD 模型导入、修复和组合的功能，及其在医疗技术中的应用。

在微创疗法和手术过程中，分析生物组织内的发热和温度分布至关重要。另一方面，预测并最大限度地降低植入设备附近由 MRI 引起的加热现象，亦是一项重要的安全考量。通过多物理场仿真建立热损伤模型，工程师和科学家能够快速评估 MRI 检查等临床操作的有效性和安全性，并更好地理解和应用脉冲场消融等新型治疗技术。

在本环节中，我们将介绍如何利用 COMSOL Multiphysics® 评估 MRI 检查期间植入物周围由射频引起的加热现象，以及脉冲消融技术开发中生物组织的电磁特性及细胞膜电穿孔分析等应用场景。

多物理场仿真技术可用于设计和优化涉及声学振动的医疗设备，提升新型医疗设备和治疗方法的有效性和安全性。对于生物医疗超声技术，COMSOL Multiphysics® 提供了全面的仿真功能，可用于研究实时成像、靶向给药和肿瘤消融在内的多种诊断和治疗技术。

在本环节中，我们将概述 COMSOL Multiphysics® 中的超声仿真功能。首先将介绍用于诊断成像的压电换能器阵列，随后探讨高强度聚焦超声（HIFU）在组织中的非线性传播和加热治疗方法，包括使用仿组织材料进行不确定性量化分析等。