Ключевые понятия для проектирования медицинского устройства включают биомеханику, биосовместимость и биофункциональность. Наша лаборатория проведет обзор биомеханических испытаний на EUROLAB, механических, костных и механических испытаний образца биологической ткани, используемой при разработке медицинских приборов и оборудования.

Конструкция медицинского устройства требует тщательного тестирования. Биомеханика, которая демонстрирует механические свойства биологических тканей, таких как кости, сухожилия, связки и мышцы, требует исследований и испытаний биологических тканей в различных условиях нагрузки. Хотя биомеханика применяет инженерные принципы к биологическим системам, она также требует тщательного анализа биологической ткани. Медицинское устройство может быть точно проверено только в том случае, если известны свойства ткани, на которой оно изменено, и ткани, с которой оно контактирует.

• Механические свойства тканей варьируются в зависимости от возраста и различных условий, включая биологические факторы и факторы окружающей среды. Кроме того, большинство тканей представляют собой композитные и вязкоупругие материалы, то есть их механические свойства варьируются от одной точки к другой.

Кости, строительные блоки скелетной системы, представляют собой композитные материалы, состоящие как из жидкой, так и твердой фаз. Вода, которая может присутствовать в органическом матриксе или в каналах и пустотах, составляет 25% от общего веса кости. Твердые фазы придают костям жесткую структуру, а также гибкость и гибкость.

Кости могут восстанавливать и изменять свою форму, и их механические свойства зависят от изменений, которые происходят в организме. Также важно отметить, что состав и, как следствие, определенные характеристики кости варьируются в зависимости от возраста, пола, типа кости и костной ткани и других факторов.

Есть множество терминов для классификации костей. В этой статье кратко рассматриваются две ткани, из которых состоят кости: кортикальная или компактная костная ткань и губчатая или губчатая костная ткань. Плотная кортикальная костная ткань является линейно-упругой и образует внешнюю кость костей и диафиз. Фиброзный слой, покрывающий все кости (кроме суставных поверхностей), называется надкостницей. Губчатая костная ткань представляет собой неоднородную сеть, заключенную в кортикальную кость.

Кости определяются как кортикальные или губчатые в зависимости от степени пористости и организации. Хотя степень пористости может изменяться с течением времени или в зависимости от заболевания и измененной нагрузки, губчатая кость будет иметь более высокую пористость, чем кортикальная, при различии губчатых и кортикальных костей.

Чтобы правильно проанализировать материальные свойства кости, необходимо обсудить содержание минеральных веществ. Когда кости имеют более высокую минерализацию, они демонстрируют более высокий предел прочности на разрыв (UTS) и модуль упругости. Напротив, высокая минерализация, как правило, снижает твердость. Кортикальная кость демонстрирует более высокий модуль упругости, чем губчатая кость, и обладает наиболее подходящими свойствами для стойкого крутящего момента. С другой стороны, губчатая кость обладает большей способностью накапливать энергию, поэтому она может поддерживать гораздо более высокие напряжения, чем разрушение, в дополнение к сопротивлению высоким силам сжатия и сдвига.

Биомеханическое тестирование

Биомеханические оценки медицинских устройств включают способность имплантата противостоять растягивающим, сжимающим и сдвиговым усилиям, изменениям и степеням свободы, а также механические свойства устройства, такие как эластичный модуль, предел текучести и удлинение при разрушении. Такие материалы, как металлы и сплавы, керамика и полимеры, используются для разработки медицинских устройств.

Металлические имплантаты имеют правильную кристаллическую структуру 3D и в основном используются для удержания нагрузки (например, имплантаты бедра и плеча, устройства фиксации). В зависимости от свойств выбранного металла, высокореактивные металлические поверхности, которые устойчивы к окружающим тканям, обычно требуют дополнительных металлических процессов или, где возможно, использования других биоматериалов на внешней поверхности. С другой стороны, керамика является неметаллической и неорганической, с самой высокой прочностью на сжатие, но демонстрирует плохие свойства при растяжении. Наиболее распространенное использование керамики - зубные имплантаты. Полимеры - это органические материалы, состоящие из повторяющихся звеньев. Преимущества включают контролируемую скорость разложения и простоту производства.

Вы можете работать с нашей лабораторией EUROLAB для биомеханических испытаний.