تشمل المفاهيم الأساسية لتصميم الجهاز الطبي الميكانيكا الحيوية والتوافق الحيوي والوظائف الحيوية. سيقوم مختبرنا بمراجعة الاختبارات الميكانيكية الحيوية في EUROLAB ، والميكانيكا ، والاختبارات العظمية والميكانيكية لعينة من الأنسجة البيولوجية المستخدمة في تطوير الأجهزة والمعدات الطبية.

يتطلب تصميم الجهاز الطبي اختبارات مكثفة. تتطلب الميكانيكا الحيوية ، التي توضح الخواص الميكانيكية للأنسجة البيولوجية مثل العظام والأوتار والأربطة والعضلات ، إجراء أبحاث واختبار للأنسجة البيولوجية في ظل ظروف التحميل المختلفة. على الرغم من أن الميكانيكا الحيوية تطبق المبادئ الهندسية على النظم البيولوجية ، إلا أنها تتطلب أيضًا تحليلًا دقيقًا للأنسجة البيولوجية. لا يمكن التحقق من دقة الجهاز الطبي إلا إذا كانت خصائص الأنسجة التي تم تغييرها والأنسجة التي على اتصال بها معروفة.

• تختلف الخواص الميكانيكية للأنسجة مع تقدم العمر والظروف المختلفة بما في ذلك العوامل البيولوجية والبيئية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن معظم الأنسجة هي مواد مركبة ولزجة ، أي أن خواصها الميكانيكية تختلف من نقطة إلى أخرى.

العظام ، اللبنات الأساسية للنظام الهيكلي ، هي مواد مركبة تتكون من كل من المرحلتين السائلة والصلبة. تشكل المياه ، التي قد تكون موجودة في المصفوفة العضوية أو في القنوات والفراغات ، 25٪ من إجمالي وزن العظام. تمنح المراحل الصلبة العظام هيكلها الصلب وكذلك المرونة والمرونة.

يمكن للعظام إصلاح وإعادة تشكيل نفسها ، وتعتمد خواصها الميكانيكية على التغييرات التي يمر بها الجسم. من المهم أيضًا ملاحظة أن تكوينه ، ونتيجة لذلك ، تختلف بعض خصائص العظم حسب العمر والجنس وأنواع عظم وأنسجة العظام ، وعوامل أخرى.

هناك العديد من المصطلحات لتصنيف العظام. ستغطي هذه المقالة لفترة وجيزة أنسجة تتكون منها العظام: أنسجة عظمية قشرية أو مدمجة وأنسجة عظمية إسفنجية أو إسفنجية. النسيج العظمي القشري الكثيف مرن خطيًا ويشكل القشرة الخارجية للعظام والحجاب. تسمى الطبقة الليفية التي تغطي جميع العظام (باستثناء أسطح المفاصل) السمحاق. نسيج العظم الإسفنجي هو شبكة غير متجانسة محاطة بالعظام القشري.

يتم تعريف العظام على أنها قشرية أو إسفنجية اعتمادًا على درجة المسامية والتنظيم. على الرغم من أن درجة المسامية قد تختلف بمرور الوقت أو بسبب المرض وتحميلها ، فإن العظم الإسفنجي سيكون له مسامية أعلى من العظم القشري عند التمييز بين العظام الإسفنجية والعظام القشرية.

لتحليل الخصائص المادية للعظم بشكل صحيح ، من الضروري مناقشة المحتوى المعدني. عندما يكون للعظام تمعدن أعلى ، فإنها تظهر قوة شد نهائية أعلى (UTS) ووحدة مرونة. في المقابل ، فإن تمعدن عالية عموما يقلل من صلابة. تظهر العظام القشرية معاملًا أعلى من المرونة مقارنة بالعظام الملغاة ولديها أكثر الخصائص ملاءمة لعزم الدوران المقاوم. من ناحية أخرى ، فإن العظم الملغى لديه قدرة أكبر على تخزين الطاقة ، لذلك يمكنه الحفاظ على ضغوط أعلى بكثير من الفشل بالإضافة إلى مقاومة قوى الضغط العالي والقص.

الاختبارات الميكانيكية الحيوية

تشتمل التقييمات الميكانيكية الحيوية للأجهزة الطبية على قدرة الزرع على تحمل قوى الشد والضغط والقص ، والاختلافات ودرجات الحرية ، والخصائص الميكانيكية للجهاز ، مثل وحدة مرنة ، وقوة الإنتاجية ، واستطالة الفشل. يتم استخدام مواد مثل المعادن والسبائك والسيراميك والبوليمرات لتطوير الأجهزة الطبية.

تشتمل عمليات الزرع المعدنية على بنية بلورية 3D منتظمة وتستخدم أساسًا في حمل الأحمال (مثل زراعة الفخذ والكتف وأجهزة التثبيت). اعتمادًا على خصائص المعدن المحدد ، تتطلب الأسطح المعدنية شديدة التفاعل والمقاومة للأنسجة المحيطة عمليات معدنية إضافية أو استخدام مواد حيوية أخرى على السطح الخارجي ، حيثما أمكن ذلك. من ناحية أخرى ، تعتبر السيراميك غير معدنية وغير عضوية ، بأعلى قوة ضغط ، ولكنها تتميز بخصائص شد ضعيفة. الاستخدام الأكثر شيوعا للسيراميك هو زراعة الأسنان. البوليمرات هي مواد عضوية تتكون من وحدات مكررة. وتشمل المزايا معدلات التحلل التي تسيطر عليها وسهولة الإنتاج.

يمكنك العمل مع مختبرنا EUROLAB للاختبارات الميكانيكية الحيوية.