Медицина – технологична. Здесь нашли применение лазер, роботы, интернет вещей, а искусственный интеллект недавно сдал экзамен на врача. Как создается оборудование, приборы, инструменты, различные устройства, которые помогают врачам и их ИИ-коллегам? Об этом нам рассказали разработчики и производители изделий для самых разных медицинских целей: от диагностики и лечения до реабилитации пациентов и обучения врачей. Все они используют в своей работе программное обеспечение АСКОН, а некоторые «подключают» продукты консорциума «Развитие».

Один из наиболее безопасных и распространенных методов инструментальной диагностики в медицине – ультразвуковое исследование (УЗИ).

НПО «СКАНЕР» занимается разработкой и производством медицинского ультразвукового диагностического оборудования под маркой «РуСкан». Аппараты РуСкан 65 и РуСкан 65М стали первыми российскими УЗ-сканерами экспертного класса. В линейку продукции входит также портативный УЗ-аппарат РуСкан 70П. Благодаря небольшим габаритам и батарее с увеличенным запасом емкости эта модель используется в службе скорой помощи, передвижных фельдшерских пунктах, мобильных госпиталях, операционных и отделениях реанимации и интенсивной терапии. Возможности оборудования позволяют закрыть потребности всех направлений ультразвуковой диагностики – акушерство и гинекология (включая перинатальный скрининг), общие исследования, онкология, сердечно-сосудистые заболевания, травматология и ортопедия и другие.

НПО «СКАНЕР» работает на базе отечественного программного обеспечения, зарегистрированного в Едином реестре российских программ для ЭВМ и БД. Кроме того, все модели зарегистрированы в Едином российском реестре радиоэлектронной продукции, Реестре российской промышленной продукции.

«Резать, не дожидаясь перитонитов», – в хирургии эти слова постепенно теряют свою актуальность, по крайней мере в части «резать»: операции с большими разрезами уступают место малоинвазивным вмешательствам, которые проводятся через естественные отверстия в организме или проколы диаметром до 2 см. Эти проколы и небольшие разрезы делаются с помощью специального инструментария, который производит МНПО «Эндомедиум». Российское предприятие выпускает более 30 видов приборов и более 600 видов инструментов и принадлежностей для проведения малоинвазивных эндохирургических операций.

«Эндомедиум» тоже применяет КОМПАС-3D, чтобы проектировать изделия в трехмерном виде и полностью видеть все компоненты сборки. У инженеров есть возможность сохранять 3D-модели в форматах, подходящих для 3D-печати. Это, как отмечает Лев Колесников, инженер-конструктор «Эндомедиум», помогает быстро создавать макеты новых изделий и проверять конструктив перед запуском в производство.

На «Медико-инструментальном заводе им. М. Горького» КОМПАС-3D внедрили в 2022 году. На сегодняшний день конструкторско-технологическая подготовка активно ведется для 10 групп медицинского инструмента, включая ножницы, зажимы, стерилизационные боксы и др.

Конструкторская подготовка на основе взаимосвязей 3D-моделей по технологическим операциям строится в порядке, обратном самому процессу производства.

1. Начальной, входной информацией, от которой создается вся цепочка конструирования, является 3D-модель готового изделия. Только таким образом можно правильно сформировать модели по всем технологическим операциям на основе понимания изменения геометрии изделия.

2. Далее технолог определяет все необходимые припуски на механообработку (фрезерование, сверление, зачистку, шлифовку и полировку) для получения готового изделия из конечной заготовки.

В результате инженеры получают ключевую модель для инструментального производства, а именно 3D-модель конечной заготовки – поковки, поступающей на чистовую механообработку. Модели готового изделия и конечной заготовки отличаются на величины припусков чистовой обработки.

3. На основе 3D-модели поковки получают контуры, 3D-модели и конструкторскую документацию (КД) обрезных штампов в случае облойной штамповки. Если используется безоблойная штамповка, данный шаг опускается.

4. Из модели поковки получают 3D-модели и КД верхних и нижних штампов. При этом производится пространственное моделирование и анализ деформируемого состояния заготовки на основе физики процесса горячей штамповки.

5. Далее создаются 3D-модели и КД электродов «верха и низа» для выжига штампов.

6. Затем получают все необходимые 3D-модели и КД контрольных шаблонов и калибров по технологическим операциям.

7. Полученная модель исходной заготовки вырезается из листа, поэтому предварительно выполняется раскрой листа для вырезки заготовок на лазерном станке.

Еще один образец по-настоящему высокотехнологичных операций – протезирование аортального клапана сердца с трансфеморальной системой доставки (прим.: через бедренную артерию). В 2022 году группа компаний «МедИнж» получила регистрационное удостоверение на первую отечественную систему доставки протеза аортального клапана. Ранее применялись только иностранные аналоги, чья высокая стоимость значительно ограничивала доступность подобных операций.

За разработку конструкторской документации инновационных медицинских изделий и технологических процессов их изготовления в ГК «МедИнж» отвечает компания «МедИнтелл». В связи с необходимостью замещать иностранную продукцию за последний год в группе компаний в три раза увеличили производственные площади и нарастили номенклатуру. В свою очередь, в «МедИнтелл» для управления возросшим объемом работ с технической документацией приняли решение о внедрении комплексной информационной системы подготовки производства в составе системы управления нормативно-справочной информацией ПОЛИНОМ:MDM и системы управления инженерными данными ЛОЦМАН:PLM. Выбор в пользу АСКОН был сделан на основании положительного опыта применения системы проектирования КОМПАС-3D. Именно в КОМПАСе был разработан вышеупомянутый протез аортального клапана сердца. За счет гибкости комплекса компании удалось создать структуру данных таким образом, чтобы соответствовать ГОСТ ISO 13485-2017 Изделия медицинские.

Дополнительно в «МедИнтелл» применяют APM FEM от НТЦ «АПМ» и KompasFlow от Тесис (обе компании входят в консорциум «Развитие») для создания точной электронной модели и расчета параметров будущего изделия, что позволяет выпускать меньше экспериментальных образцов и заранее видеть пути оптимизации.

Уральский приборостроительный завод в PLM-системе ведет разработку аппаратов искусственной вентиляции легких: электронные структуры изделий заносятся в ЛОЦМАН:PLM, а в ПОЛИНОМ:MDM происходит наполнение различных справочников.

Нередко после основного лечения или перенесенных травм и заболеваний пациентам требуется реабилитация. В частности, больным с поражением опорно-двигательного аппарата часто не обойтись без дополнительной поддержки – тогда на помощь приходят медицинские экзоскелеты.

Компания «Мехатронные системы» исторически специализировалась на разработке высокоточных редукторов и не имела опыта в области электроники, однако несколько лет назад по заказу Волжского электромеханического завода взялась за разработку роботизированного экзоскелета медицинского назначения Remotion. С нуля опытно-конструкторские работы велись на протяжении трех лет. В результате в полном соответствии с ГОСТом были пройдены этапы разработки технического предложения, эскизного проекта, технического проекта, разработки рабочей конструкторской документацией, создания опытных образцов, проведения предварительных и приемочных испытаний.

Экзоскелет Remotion отличается от стационарных реабилитационных устройств тем, что пациент начинает передвигаться в нем практически самостоятельно, это улучшает его психоэмоциональное состояние, а значит, и ускоряет процесс восстановления. Было создано два вида экзоскелетов: взрослая и детская версии.

Наиболее полный пример комплексного использования ПО АСКОН и консорциума «Развитие» в создании медицинской продукции показала НПФ «Реабилитационные технологии» из Нижнего Новгорода (входит в группу компаний «Мадин») — она занимается реабилитационным оборудованием больше 15 лет. Конструкторы компании работают в САПР печатных плат Delta Design, КОМПАС-3D и CAE-приложении APM FEM, технологи — в САПР техпроцессов ВЕРТИКАЛЬ. Управление нормативно-справочной информацией доверено системе ПОЛИНОМ:MDM.

«E-Helper» может использоваться сам по себе, плюс предполагается терапия на тредмиле (медицинской реабилитационной дорожке) «Реатерра». Управляют экзоскелетом с помощью пульта на костылях или браслете, они идентичны. Но пульт будет удобнее пациенту, если он уже учится самостоятельно управлять своим телом в экзоскелете. Также предусмотрены две дополнительные кнопки, которые надеваются на пальцы и дублируют функции ручного пульта.

Чтобы уметь оказывать помощь, врачи и медицинский персонал не перестают учиться на протяжении всей жизни – и в этом им тоже помогают цифровые технологии. Компания «ЭЙДОС», основанная в 2012 году, разрабатывает и производит высокотехнологичное медицинское симуляционное оборудование.

За 12 лет работы «ЭЙДОС» произвела свыше 1000 единиц высокотехнологичного оборудования, которое в настоящее время установлено более чем в 60 медицинских вузах и НМИЦах Российской Федерации, а также в 45 вузах по всему миру, включая страны ЕС, страны Ближнего Востока и Африки, США, Японию, Таиланд, Вьетнам и Китай.

С помощью КОМПАС-3D в компании происходит основная часть разработки: создаются чертежи, 3D-модели и схемы производимого оборудования.

Программное обеспечение АСКОН используют и будущие врачи: в образовательных и научных целях ИТ-решения компании установлены в Сеченовском университете и Башкирском государственном медицинском университете.

Блогодарим предприятия за предоставленные изображения.