Een ‘digital twin’ voor luchtstroom

De uitdaging

Aandoeningen van de luchtwegen zoals astma worden veroorzaakt door vernauwing van bepaalde delen van de menselijke luchtwegen. De medische behandeling van deze ziekten berust op het inademen van medicijndeeltjes door de patiënt. Sommige patiënten ervaren een ongelijke verdeling van de medicijndeeltjes waardoor de behandeling ondoeltreffend is, met een toename van bijwerkingen en verspilling van medicijnen tot gevolg.

Een CFD-studie kan een oplossing bieden, maar het uitvoeren van een CFD-studie voor elke patiënt is complex, tijdrovend en kostelijk vanwege de handmatige creatie van een 3D-model van een CT-scan. One Simulations wil een alternatief bieden door een gedetailleerde CFD-simulatie.

De oplossing

De DiTIAD-oplossing van One Simulations is een gebruiksvriendelijke Digital Twin (DT) die de deeltjesdepositie van ingeademde geneesmiddelen kan voorspellen. Het proces begint met het scannen van de luchtwegen van een patiënt waaruit belangrijke geometrische parameters worden gehaald die dienen als input voor de DT. De DT wordt vervolgens gebruikt om de deeltjesgrootte van de ingeademde geneesmiddelen te optimaliseren, zodat ze beter in de luchtwegen van de patiënt kunnen worden gepositioneerd. De DiTIAD wordt het digitale alternatief voor schadelijk stralingsonderzoek en tijdrovende en dure CFD-trajecten.

De gecreëerde DT is een waardevolle aanwinst voor One Simulations omdat het ziekenhuizen een alternatief kan bieden voor schadelijke stralingstesten en/of dure en tijdrovende CFD-simulaties.

Digital twins voor iedereen

Met CFD (Computational Fluid Dynamics) simulaties wordt het gedrag van gassen en vloeistoffen gemodelleerd. Binnen de gebouwde omgeving worden deze ingezet voor o.a. het simuleren van windbelasting, windhinder en geluidshinder, het dimensioneren van rook- en warmteafvoersystemen en het optimaliseren van ventilatiesystemen.

Gebouwsimulaties zijn een manier om gefundeerd te ramen hoe elementen van het gebouwontwerp zullen presteren in levensechte omstandigheden. Met deze computersimulaties kunnen architecten en ingenieurs de prestaties van de ontwerpen beoordelen. Ze helpen hen het onderlinge verband tussen ontwerp- en prestatieparameters te begrijpen, potentiële probleemgebieden op te sporen om zo passende ontwerpwijzigingen door te voeren en te testen.

Gebouwsimulaties spelen een essentiële rol in het oplossen van complexe vraagstukken en bewijzen hun toegevoegde waarde vooral in de conceptuele fase van een gebouw. Ze tonen aan hoe een gebouw aan vooropgestelde prestatiecriteria kan voldoen, eenmaal het in gebruik is. Met een digital twin monitoren, evalueren en volgen we de prestaties van alle activa, om ervoor te zorgen dat de oorspronkelijke ambities ook in dit stadium worden waargemaakt.

Daarnaast leveren de resultaten van die scan waardevolle inzichten op om het nog beter te doen bij het volgende project

Vreemde eend in de bijt?

Neen, totaal niet. Onze bijdrage aan dit onderzoek kadert binnen de Sweco missie ‘Transforming society together. Daarbij denken we ruimer dan onze gebouwen, energie en infrastructuur. ‘It takes a village to raise a child’. Wij bouwen graag mee aan het dorp, maar daarnaast zetten we onze expertise graag in voor het welzijn van onze kinderen van vandaag en morgen. Innovatie, digitalisatie zijn twee belangrijke katalysatoren voor een gezonde en duurzame toekomst.