ANSYS Discovery Live - Vị cứu tinh cho bệnh nhân hẹp động mạch

Theo Ansys Blog 13/7/2018 đăng bởi John Graham

Đầu năm nay, chúng tôi đã khởi động cuộc thi thiết kế kĩ thuật sử dụng ANSYS Discovery Live để hưởng ứng triển lãm công nghệ Discovery Live diễn ra trước đó. Đây là một thành công lớn xét theo số lượng và phản hồi của người tham gia. Nhiều người dùng đã chia sẻ những câu chuyện về sự sáng tạo và đột phá trong thiết kế được hỗ trợ bởi mô phỏng cũng như những kiến thức họ học được từ mô phỏng mà không cần tới siêu máy tính. Trong số các nhà vô địch, không thể không kể đến Michael Stadler của Ninsight.

Discovery Live Design Competition logo

YÊU CẦU VỀ TỐC ĐỘ

Ninsight là nhà phát triển stent mạch máu cho ngành công nghiệp y sinh. Stent thường được làm bằng thép không rỉ hoặc Nitinol, có chức năng giúp mở rộng lòng động mạch bị hẹp- kết quả của chế độ ăn uống không đảm bảo dẫn đến sự co lại của tiết diện động mạch. Khi sự sống của con người bị đe dọa, mô phỏng kĩ thuật đóng một vai trò quan trọng trong xác định thiết kế stent và đánh giá hiệu suất của chúng dưới các điều kiện hoạt động khác nhau. Mặc dù mang ý nghĩa sống còn, phải mất tới 2 tháng để thực hiện phân tích thiết kế bằng các công cụ như tính toán động lực học chất lưu(CFD) và phần mềm phân tích phần tử hữu hạn (FEA). Vì vậy, Ninsight tìm cách để hợp lý hóa quá trình phát triển bằng việc chỉ lọc ra các thiết kế tốt nhất.

Ninsight stent designs using Discovery Live

Stent được thiết kế bởi Discovery Live của ANSYS

Ninsight cần 1 công cụ thiết kế để giúp họ phá bỏ giới hạn tư duy. Họ phát hiện ra rằng không có sự thay đổi đáng kể về hiệu suất giữa các tỉ lệ khung kết cấu khác nhau, vì bản chất của thiết kế là như nhau. Ninsight muốn thực hiện lại từ đầu, lên ý tưởng và cho ra một thiết kế hoàn toàn khác. Mặc dù chủ đề thiết kế rất đơn giản nhưng quá trình thiết kế lại có thể tốn nhiều thời gian. Các kĩ sư thường xuyên nhận thấy mô hình của họ cần phải thay đổi nhiều,cũng là động lực thúc đẩy họ lặp đi lặp lại quá trình lên ý tưởng.

MICHAEL GẶP ĐƯỢC DISCOVERY LIVE

Michael không xa lạ gì với NVIDIA và các đơn vị xử lý đồ họa (GPU), giao diện lập trình CUDA và công nghệ mô phỏng. Trước đây anh đã từng tận dụng sức mạnh tính toán từ NVIDIA và lập CUDA để thực hiện các mô phỏng khí động học và mô hình hóa. Tuy nhiên, Discovery Live với công nghệ GPU tiên tiến nhất từ NVIDIA chắc chắn sẽ là một phát hiện đột phá với anh.

Geometry creation for Ninsight stent

Chỉnh sửa hình học nhanh chóng cho phép Ninsight có tư duy không giới hạn và kiểm nghiệm những khái niệm mới.

Discovery Live giúp Michael và các kĩ sư khác của Ninsight số hóa các ý tưởng thiết kế ngay khi họ có thể nhận thức chúng để có được các kết quả mô phỏng tức thời. Họ có thể chạy các mô hình 3D, hoặc sử dụng công nghệ mô hình hóa trực tiếp trong Discovery Live. Các kĩ sư có thể dễ dàng lọai bỏ, thay thế các bộ phận của mô hình trước khi kết hợp tất cả các bộ phận với nhau. Khi thực hiện các nghiên cứu FEA, các kĩ sư tìm cách cân bằng tính linh hoạt và độ cứng của stent. Một stent phải linh hoạt và có đường kính nhỏ nhất để hợp nhất với cử động của con người, đồng thời không được quá cứng, để tránh làm tổn thương thành động mạch.

Deflection studies on a stent in Discovery Live

Nghiên cứu về sự biến dạng của một stent cho thấy những phản hồi tích cực về hiệu suất.

Đối với tiêu chí tối ưu hóa thứ 2, (liên quan đến CFD), mục đích của các kĩ sư là giảm thiểu mọi sự rối loạn lưu lượng máu do stent gây ra để tránh dẫn đến các bệnh lý khác. Michael yêu thích việc sử dụng cùng một hình học để tiến hành cả 2 nghiên cứu FEA và CFD mà không có bất kì thay đổi gì: Chuyển từ nghiên cứu này sang nghiên cứu khác một cách trơn chu. Ông cũng nghiên cứu dòng chảy bên trong để quan sát sự hình thành các xoáy, có thể dẫn đến lắng đọng tiểu cầu và khiến động mạch thu hẹp lại. Bằng sức mạnh tính toán của hàng nghìn lõi trong GPU của NVIDIA, Michael đã có thể thực hiện nghiên cứu này nhờ Discovery Live và nhận được kết quả ngay lập tức.

Fluid visualizations for a stent in Discovery Live

Ninsight đã hiển thị hóa nhiều dòng chảy khác nhau để phân tích và giảm thiểu sự gián đoạn dòng chảy của máu.

Michael nói rằng Discovery Live chính là mảnh ghép cuối cùng để hoàn thiện hộp dụng cụ của anh. Trong giai đoạn phát triển thiết kế ban đầu, độ chân thực và chi tiết cao của các công cụ mô phỏng cổ điển thường không cần thiết. Trong khi đó, độ chi tiết của Discovery Live phụ thuộc vào công việc nó đang thực hiện. Nhờ Discovery Live, Michael có thể đánh giá sơ bộ nhiều khái niệm thiết kế hơn trước khi sử dụng các công cụ hàng đầu có độ chính xác cao như ANSYS Mechanical và ANSYS Fluent để có những điều chỉnh thiết kế cuối cùng. Sử dụng Discovery Live là một cải tiến lớn trong quá trình thiết kế của Ninsight, ước tính tiết kiệm được tới 50 lần thời gian.

 


Nguồn: ANSYS Advantage volume-xii-issue-1-2018

Lược dịch: Thanh Bình - Cộng tác viên tại Advantech - kỹ sư tại Advantech

Làm ơn ghi rõ "Nguồn Advantech, Jsc." hoặc "Theo www.advantech.vn" nếu bạn muốn phổ

TUYỂN DỤNG

LIÊN HỆ

VĂN PHÒNG GIAO DỊCH:
Tầng 8, số 1 Đỗ Hành, Q.Hai Bà Trưng, Hà Nội
Tel: (84-24)36 649 066 Fax: (84-24)39 727 464
Email: info@advantech.vn

HỖ TRỢ KỸ THUẬT:
Email: support@advantech.vn

Họ tên
E-Mail