CAD로 인공 심장 개발: 인공 심장 3D 모델링

인공 심장과 3D 설계

PLS 인공 심장3D 모델링이 자동차 부품에서 가정용품과 의료 기기에 이르는 광범위한 제품 개발에 활용되고 있다는 것은 전혀 놀라운 일이 아닙니다. 3D 모델링의 활용 사례 중에서 특히나 흥미로운 것이 인공 심장 설계인데, Creo CAD 3D 모델링 소프트웨어는 이 최첨단 기술의 선봉에 서 있습니다.

인공 심장에 대한 수요

심장 이식 및 인공 심장 수요 증가에 관한 몇 가지 간단한 통계:

  • 세계보건기구(World Health Organization)에 따르면 심장병은 전 세계에서 매년 740만 명의 목숨을 앗아가는 주요 사망 원인입니다.
  • 필요한 심장 기증자 수는 치솟는데 사용할 수 있는 심장은 현저히 부족합니다.
  • 현재 미국에서 4,000명, 유럽 연합에서 3,000명이 넘는 사람들이 심장 기증자를 기다리고 있습니다(미국 보건복지부(U.S. Department of Health & Human Services) 및 유럽 보건위원회(European Commission Department of Health)의 예상치).
  • 지금까지 인공 심장은 사람의 심장을 사용할 수 있게 될 때까지 환자를 살리기 위한 대체 수단으로 사용되었습니다. 45년 전에 최초로 사용 가능한 인공 심장이 발명된 이후 1,413명만이 이식을 받았습니다(연간 약 30명).

의사들은 다음과 같은 이슈 때문에 완전한 인공 심장보다는 환자 자신의 심장 혈액 펌프를 도울 수 있는 심실보조장치를 선호하게 되었습니다.

  • 종종 환자의 몸에서 거부 반응이 나타난다.
  • 혈액 흐름을 방해하고 뇌졸중을 일으킬 수 있다.
  • 비싸다(약 250,000달러).
  • 일반적으로 사람의 심장보다 2배나 크다.
  • 감염의 위험이 높으며 이식된 요소가 많을수록 그 위험이 높아진다.

3D 모델링 및 인공 심장 설계

이러한 문제를 해결할 차세대 인공 심장 개발에 착수한 도쿄 대학 대학원의 다카시 이소야마(Takashi Isoyama)와 그 연구진은 심장을 모델링하고 혈액이 심장을 통과하는 방법을 보여 주는 애니메이션을 만들기 위해 3D CAD 소프트웨어를 사용하고 있습니다. 3D 모델을 사용하면 2D CAD를 사용할 때보다 터보 펌프용 블레이드의 설계 공정이 단축됩니다.

도쿄 대학 팀은 Creo 소프트웨어를 사용하여 샤프트와 베어링으로 구성된 비접촉 로터리 펌프를 설계했습니다. 이소야마(Isoyama)에 따르면 3D 모델을 사용하면 공정이 단축되며 다음 단계인 부품 정밀 가공을 위해 ANSYS와 같은 CAD 엔지니어링 소프트웨어로 계획을 더 쉽게 내보낼 수 있습니다.

이소야마(Isoyama)의 인공 심장 설계인 Helical Flow Total Artificial Heart는 이미 염소(100일 동안 생존함)에 이식된 적이 있습니다. 동물용 최종 모델은 2016년에 사용이 가능하고 인체용 모델은 5년 이상 더 걸릴 예정입니다.

PTC는 3D 모델링 및 시뮬레이션 분야의 앞선 기술로 인공 심장 기술의 발전에 일조했다는 데 큰 자부심을 느끼며 이러한 기술은 미래에 수많은 생명을 구하는 데 이용될 것입니다.

사진 제공: 도쿄 대학