Essais de fatigue des implants biomécaniques

Laboratoire d'essais de fatigue des implants biomécaniques

Les concepts clés pour la conception de dispositifs médicaux incluent la biomécanique, la biocompatibilité et la biofonctionnalité. Notre laboratoire examinera les tests biomécaniques chez EUROLAB, la mécanique, les os et les tests mécaniques d'un échantillon de tissu biologique utilisé dans le développement de dispositifs et d'équipements médicaux.

La conception des dispositifs médicaux nécessite des tests approfondis. La biomécanique, qui met en évidence les propriétés mécaniques de tissus biologiques tels que les os, les tendons, les ligaments et les muscles, nécessite de rechercher et de tester des tissus biologiques dans diverses conditions de charge. Bien que la biomécanique applique les principes d'ingénierie aux systèmes biologiques, elle nécessite également une analyse minutieuse des tissus biologiques. Un dispositif médical ne peut être vérifié avec précision que si les propriétés du tissu avec lequel il est altéré et le tissu avec lequel il est en contact sont connus.

  • Les propriétés mécaniques des tissus varient avec l'âge et les conditions, notamment les facteurs biologiques et environnementaux. De plus, la plupart des tissus sont des matériaux composites et viscoélastiques, c'est-à-dire que leurs propriétés mécaniques varient d'un point à un autre.

Les os, éléments constitutifs du système squelettique, sont des matériaux composites composés de phases tant liquide que solide. L'eau, qui peut être présente dans la matrice organique ou dans les canaux et les vides, constitue 25% du poids total de l'os. Les phases solides donnent aux os leur structure rigide ainsi que la flexibilité et la flexibilité.

Les os peuvent se réparer et se remodeler, et leurs propriétés mécaniques dépendent des changements subis par le corps. Il est également important de noter que la composition et, par conséquent, certaines caractéristiques des os varient en fonction de l'âge, du sexe, des types de tissus osseux et osseux et d'autres facteurs.

Il existe de nombreux termes pour classer les os. Cet article couvrira brièvement deux tissus qui constituent les os: le tissu osseux cortical ou compact et le tissu osseux spongieux ou spongieux. Le tissu osseux cortical dense est linéairement élastique et forme le cortex externe des os et de la diaphyse. La couche fibreuse recouvrant tous les os (à l'exception des surfaces articulaires) s'appelle le périoste. Le tissu osseux spongieux est un réseau non homogène entouré par l'os cortical.

Les os sont définis comme corticaux ou spongieux en fonction du degré de porosité et d'organisation. Bien que le degré de porosité puisse varier avec le temps ou en fonction de la maladie et de la charge modifiée, l'os spongieux aura une porosité supérieure à celle de l'os cortical lors de la distinction entre os spongieux et os corticaux.

Pour analyser correctement les propriétés matérielles de l'os, il est nécessaire de discuter du contenu en minéraux. Lorsque les os ont une minéralisation plus élevée, ils présentent un module de résistance à la traction finale (UTS) et d'élasticité plus élevé. En revanche, une forte minéralisation réduira généralement la dureté. L'os cortical présente un module d'élasticité plus élevé que l'os spongieux et possède les propriétés les plus appropriées pour le couple résistant. D'autre part, l'os spongieux a une plus grande capacité de stockage d'énergie et peut donc maintenir des contraintes beaucoup plus élevées que les défaillances, en plus de résister aux forces de compression et de cisaillement élevées.

Tests biomécaniques

Les évaluations biomécaniques des dispositifs médicaux incluent la capacité d'un implant à résister aux forces de traction, de compression et de cisaillement, aux variations et degrés de liberté, ainsi que les propriétés mécaniques du dispositif, telles que le module élastique, la limite d'élasticité et l'allongement à la rupture. Des matériaux tels que les métaux et alliages, la céramique et les polymères sont utilisés pour développer des dispositifs médicaux.

Les implants métalliques ont une structure cristalline 3D régulière et sont principalement utilisés pour supporter des charges (par exemple, implants de hanche et d'épaule, dispositifs de fixation). En fonction des propriétés du métal sélectionné, les surfaces métalliques hautement réactives et résistantes aux tissus environnants nécessitent généralement des processus métalliques supplémentaires ou, dans la mesure du possible, l'utilisation d'autres biomatériaux sur la surface externe. D'autre part, les céramiques sont non métalliques et non organiques, avec la plus grande résistance à la compression, mais présentent de mauvaises propriétés de traction. Les implants dentaires sont l’utilisation la plus courante de la céramique. Les polymères sont des matériaux organiques constitués d'unités répétitives. Les avantages comprennent des taux de dégradation contrôlés et une production facile.

Vous pouvez travailler avec notre laboratoire EUROLAB pour des tests biomécaniques.