솔버 및 조직 모델

전자기학 풀 웨이브 솔버

전자기학 전파용 솔버(P-EM-FDTD)는 적응형 불균일 메시에서 가속화된 전파음파 모델링(10억 복셀 이상)과 최적의 로컬 메시 세분화를 위한 고유한 다중 해상도 서브그리딩 알고리즘을 제공합니다. 솔버는 분산 재료, 박층 모델, 컨포멀 보정, 덩어리 회로 요소 모델링, 다양한 경계 조건 및 소스 유형 세트를 지원합니다. 또한 밀리미터파 애플리케이션을 위한 정확하고 효율적인 피부 모델을 제공하며, 가상 인구 해부학 모델의 모든 복잡성을 처리할 수 있을 만큼 강력합니다.

적용 분야

  • EM 시스템 모델링 및 최적화
  • 생체 의료 기기 설계 및 최적화
  • 안테나 및 안테나 어레이 설계, 배치 최적화, 링크 예산 책정
  • 무선 전력 전송(WPT) 시스템
  • 무선 통신 디바이스 설계
  • 레이더
  • 임피던스, 크로스토크, 간섭
  • 인투인 및 온투인 바디 링크 최적화
  • 노출 평가(입사 E/H-필드, iPD, 유도 필드, SAR, APD, ΔT, ICNIRP 및 IEEE 노출 표준 메트릭)
  • MRI 시스템(pTx RF 코일, Rx RF 코일) 코일 설계
  • MR 노출 안전성(능동 및 수동 임플란트 포함)
  • RF/MW 온열요법
  • RF 종양 제거

준정적 전자기 솔버

Sim4Life의 구조화된 준정적 전자기 솔버(P-EM-QS)와 구조화되지 않은 솔버(P-EM-UQS)는 등급화된 복셀 기반 및 비정형 메시에서 유한 요소법을 적용하여 정적 및 준정적 전자기 영역을 효율적으로 모델링할 수 있습니다. 솔버는 메시지 전달 인터페이스(MPI) 병렬화를 지원하며 광범위한 EM 영역에 걸쳐 정확도와 속도 측면에서 최적화된 성능을 제공합니다. P-EM-QS 솔버 제품군은 이질적이고 복잡한 형상을 처리하는 데 이상적이며, P-EM-UQS 솔버 제품군은 CAD 기반 형상에서 미세한 피처의 뛰어난 디스크리트화를 제공합니다.

적용 분야

  • 저주파 및 정적 영역에서의 전자기 모델링 및 최적화
  • 생체 의료 기기 설계 및 최적화
  • 무선 전력 전송(WPT) 시스템
  • 임피던스, 크로스토크, 간섭
  • 인-투-인-바디 및 온-투-인-바디 링크 최적화
  • 노출 평가(노출 안전에 관한 국제 표준의 LF 노출 메트릭 지원)
  • 저주파 위험 평가(WPT, MRI 그라데이션 코일, 용접, 인덕션 쿠커 등)
  • 비침습적 신경자극 최적화(TMS, TES, 시간적 간섭 자극(TIS))
  • 이식형 신경자극 최적화(DBS, SCS, 심박조율기 등)
  • 신경 보철(망막, 달팽이관, 전정, 운동 보철)
  • 생체 전자 의학 및 '전기 의약'(장기 생리와 면역 체계를 회복/제어하기 위한 말초 신경계 조절)
  • 뇌-기계 인터페이스(BMI)
  • 뇌파/심전도
  • 폐쇄 루프 제어, 상태 동기화 치료 및 진단을 위한 신경 센싱
  • MRI 그라데이션 코일 설계
  • 저주파 온열요법(예: 나노 입자 사용)

열역학 솔버

열역학 솔버(P-THERMAL)는 고급 관류 및 체온 조절 모델을 사용하여 생체 조직의 열 전달을 모델링할 수 있습니다. 솔버에는 유한 차분 시간 영역(FDTD)과 정상 상태 유한 체적 솔버가 포함되어 있습니다. 구조화된 직선 복셀 이산화(이기종 시스템 및/또는 복잡한 지오메트리에 이상적)와 비정형 메시(미세 CAD 구조의 매우 정확한 표현에 적합)가 모두 지원됩니다. 독점적인 열 손상 및 효과 정량화 모델(예: T-CEM43 열 선량)이 포함되어 있습니다.

응용 분야

  • 열 관리
  • MRI Tx RF 코일 설계 및 안전성 평가
  • 능동 및 수동 임플란트의 MRI 안전
  • RF 열 치료(예: 온열 종양학)
  • 초음파 치료 기기의 안전성 및 유효성 평가
  • RF/MW 종양 절제, RF 수술
  • 냉동 수술, 뇌 냉각
  • MRgFUS 신경외과 응용 분야(종양 제거, 신경병증성 통증 치료, 운동 장애)
  • 저체온증 및 열사병
  • 온도에 따른 신경세포 역학
  • 대형 혈관 및 관류에 의한 국소 냉각

어쿠스틱 솔버

전파음향 솔버(P-ACOUSTICS)는 선형 및 비선형 압력파(분산 특성, 주파수 믹싱)를 처리합니다. 인체와 같은 복잡한 환경이나 두개골과 같이 매우 이질적인 매체를 통한 압력파의 전파를 계산하는 데 최적화되어 있습니다. 또한 음향 솔버는 CT 기반 뼈 속성 맵을 지원하여 개인화된 초음파 집중 타겟팅을 가능하게 합니다.

적용 분야

  • 음향 노출
  • 고강도 및 저강도 집속 초음파(HI/LIFUS)
  • 진단 및 치료용 초음파 기기의 설계 및 최적화
  • 초음파 기기의 안전성 및 유효성 평가
  • 활성제 전달의 표적 향상을 위한 FUS 기반 가역적 혈액-뇌 장벽 파괴
  • 초음파 매개 약물 방출
  • 음향 신경조절
  • MRgFUS 신경외과(종양 제거, 신경병증성 통증 치료, 운동 장애 등)

신경 조직 모델

신경 조직 모델(T-NEURO)은 다중 구획 표현 또는 일반 모델을 사용하여 활성화에서 억제에 이르는 EM 유도 신경 생리학의 동적 모델링을 가능하게 합니다. Sim4Life는 현장-신경세포 상호작용 연구, 신경자극 장치 최적화, 노출 안전성 평가에 이상적인 예일대학교의 NEURON 시뮬레이션 환경을 통합합니다. 확장된 상호성 정리의 고유한 구현을 통해 실제 신경원, 불균일 유전체 환경 및 다양한 기록 장치 형상을 수용하여 자기/뇌파 검사(MEG/EEG)와 같은 전뇌 생체 신호를 시뮬레이션 및 분석할 수 있는 T-NEURO는 개별 축삭 반응의 예측을 넘어선다.

응용 분야

  • EM 신경 자극(척수 자극(SCS), 심부 뇌 자극(DBS) 등)
  • 경두개 뇌 자극(전기: 경두개 교류/직류 자극(TACS/TDCS), 측두간섭 자극(TIS), 자기: 경두개 자기 자극(TMS))
  • 신경 감지(복합 활동 전위(CAP), 뇌전도(EEG) 및 심전도(ECoG) 기록, 국소 전위(LFP) 등)
  • 카테터 기반 자극 및 감지
  • 신경 보철(망막, 달팽이관, 전정, 운동 보철)
  • 생체 전자 의학('전기 의약')
  • 자기공명 유도 집속 초음파(MRgFUS) 신경외과(종양 제거, 신경병증성 통증 치료, 운동 장애 등)
  • 저주파 전자기 노출 안전성 평가(무선 전력 전송, MR 그라데이션 코일 등)
  • 온도에 따른 신경세포 역학
  • 신경 운동 무력화
  • 신경 인터페이스 설계 및 최적화
  • 뇌-기계 인터페이스(BMI)

열 조직 손상 모델

열 조직 손상 모델

Sim4Life의 열 선량 및 조직 손상 모델을 사용하면 가열이 생체 조직의 생리학에 미치는 영향을 평가할 수 있습니다. CEM43 조직 가열 모델은 직접적인 세포 독성 효과를 기반으로 일시적인 가열의 영향을 정량화하기 위해 널리 적용되는 기술입니다. CEM43은 시간 변화에 따른 열 노출을 43°C에서 동등한 노출 시간(분 단위)으로 변환합니다. 이 접근 방식을 사용하면 다양한 과도 열 노출 시나리오(예: 고온에서의 짧은 가열과 장시간의 중간 정도의 가열)를 정해진 손상 임계값과 연관시켜 정량적으로 비교할 수 있습니다. 또한 Sim4Life는 Arrhenius 조직 손상 모델을 통해 조직 손상에 대한 직접적인 평가를 제공합니다.

적용 분야

  • 온열 종양학(효능 평가 및 최적화)
  • 고주파, 마이크로파 및 집속 초음파 절제
  • 이식된 장치의 유무에 따른 MR 안전성
  • 전자기 및 열 노출 안전성
  • 피부 화상 정량화

조직 속성데이터베이스

재료 매개변수 데이터베이스는 다음에서 시작하고 유지 관리하는 IT'IS 재단에서 운영하는 이 데이터베이스는 점점 더 많은 생물학적 조직 특성에 대한 권장 값과 관련 변수를 계산 생명과학 커뮤니티에 제공합니다. 이 데이터베이스는 무료로 온라인에서 액세스할 수 있으며, 사용 가능한 최고 품질의 측정값을 반영하도록 지속적으로 업데이트됩니다. Sim4Life를 사용하면 재료 특성 데이터베이스에서 조직 파라미터 값을 가상 모집단(ViP) 모델에 자동으로 쉽게 할당할 수 있습니다. 또한 Sim4Life는 이질적인 조직 특성 맵(이방성 뇌 조직 전도도, 관류, 뼈의 음향 전파)의 이미지 기반 할당을 지원하여 사실성과 정확성을 향상시킵니다.

속성 목록

  • 주파수 의존적 유전체 특성
  • 밀도
  • 열 용량
  • 열 전도성
  • 열 전달률
  • 열 발생률
  • 점도
  • 음향 속성(음속, 감쇠 상수, 비선형성)
  • 조직 중량 분율
  • MR 파라미터(종방향 및 횡방향 이완 시간)

퍼퓨전 모델

관류는 종종 생체 내 가열에 영향을 미치는(그리고 제한하는) 주요 요인입니다. 따라서 유니티의 열 해석기는 관류 속도에 영향을 미치는 것으로 알려진 활성 체온 조절 프로세스를 포함하여 관류 및 혈관 구조에 대한 고급 모델을 제공합니다.

엔지니어링 도구

IMAnalytics

IMAnalytics는 이식형 디바이스의 종합적인 안전성 평가를 위한 새로운 소프트웨어 플랫폼 솔루션입니다. 이 모듈은 ISO 10974에 정의된 계층 3 접근법을 사용하여 이식형 디바이스의 원위 전극에서 RF 유도 전력 증착 및 가열과 펄스 발생기의 리드 단자에서 전압을 특성화합니다. 또한 ISO 10974의 계층 2 접근 방식에 사용하거나 ASTM F2182 팬텀 측정을 보정하기 위해 관심 영역에서 RF 유도 전기장을 추출합니다. IMAnalytics와 IT'IS MRIxViP1.5T/3.0T 필드 라이브러리는 FDA의 승인을 받은 최초의 전산 모델링 기반 의료 기기 개발 도구(MDDT)입니다 의 승인을 받은.

 

위상 배열 안테나 도구

Sim4Life 위상 배열 안테나 툴킷은 5G mmWave 안테나 어레이의 설계, 분석 및 최적화를 위한 시중에서 가장 효율적인 솔루션을 제공합니다. 이를 통해 엔지니어는 위상 배열 안테나를 신속하게 개발하고 연구하여 규정 준수를 비롯한 까다로운 성능 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 전력 밀도 알고리즘은 평평한 표면과 곡면 모두에서 IEC/IEEE 63195 표준을 완벽하게 준수합니다.

파라미터화된 MRI 볼륨 코일 디자이너

MRI 볼륨 코일 디자이너는 물리적 치수, 작동 주파수, 피딩, 코일 토폴로지 등 사용자가 지정한 설계 파라미터에 따라 새장형 볼륨 코일을 생성하는 대화형 도구입니다.

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