المواد، الميكانيكا الحيوية، والهندسة
يجمع هذا المجال الأسس الهندسية للأطراف الاصطناعية والجبائر التقويمية: المواد التي تُصنع منها الأجهزة، والميكانيكا الحيوية التي تحكم كيفية تفاعلها مع الجسم أثناء الوقوف والمشي، وإدارة الحمل الميكانيكي عند واجهة الجسم والجهاز، وطرق التصميم الرقمي والتصنيع التي تشكل عملية التصنيع بشكل متزايد. تشرح هذه الجوانب مجتمعة كيف يتم تصميم الطرف الاصطناعي أو الجبيرة التقويمية ليكون قويًا وخفيفًا ومريحًا ومتوافقًا وظيفيًا مع الحركة.
Definition
المواد والميكانيكا الحيوية والهندسة في الأطراف الاصطناعية والجبائر التقويمية هي مجموعة المعارف المتعلقة بالمواد الهيكلية، والسلوك الميكانيكي، وتحميل الواجهة، وعمليات التصميم والتصنيع التي من خلالها تُصنع الأجهزة المساعدة الخارجية وتُطابق مع حركة الشخص.
Scope
يوجه هذا المجال القارئ عبر أربعة مواضيع: المواد المستخدمة في بناء الأطراف الاصطناعية والجبائر التقويمية؛ التحليل الميكانيكي الحيوي وميكانيكا المشي؛ توزيع الحمل وإدارة الضغط عند واجهة الطرف والجهاز؛ والتصميم بمساعدة الحاسوب والطباعة ثلاثية الأبعاد. يتعامل مع هذه المواضيع كخريطة مرجعية للمعرفة الهندسية التي تكمن وراء تصميم الأجهزة، وليس كتعليمات تصنيع أو وصفات سريرية.
Sub-topics
Core questions
- ما هي خصائص المواد التي تجعل مكون الطرف الاصطناعي أو الجبيرة التقويمية قويًا وخفيفًا ومتينًا ومتوافقًا حيويًا؟
- كيف تغير الأطراف الاصطناعية والجبائر التقويمية ميكانيكا الوقوف والمشي؟
- كيف يتم توزيع الحمل الميكانيكي عند الواجهة بين الجهاز والجسم، ولماذا يهم ذلك؟
- كيف يغير التصميم الرقمي والتصنيع الإضافي طريقة إنتاج الأجهزة؟
Key concepts
- المواد الهيكلية والمتوافقة حيوياً
- دورة المشي وتحليل المشي
- ضغط الواجهة وقصها
- تخزين الطاقة وإعادتها
- المحاذاة
- التصميم والتصنيع بمساعدة الحاسوب
- التصنيع الإضافي
Clinical relevance
يساعد فهم الأساس الهندسي للأجهزة الأطباء والمهندسين على فهم سبب أداء الجهاز بالطريقة التي يعمل بها، وكيف تؤثر خيارات التصميم على الراحة والوظيفة، وكيفية تقييم الأدلة التي تقارن المكونات. هذا المجال هو مادة مرجعية وصفية حول كيفية تصميم وتقييم الأجهزة؛ ولا يقدم إرشادات لوصف الأجهزة أو تصنيعها للمرضى الأفراد.
Evidence & guidelines
تتراوح الأدلة في هذا المجال من الدراسات الأولية للميكانيكا الحيوية لإجهاد الواجهة والمشي إلى المراجعات المنهجية لكيفية تأثير مكونات الأطراف الاصطناعية على الوظيفة. توضح مراجعة منهجية أجراها فان دير ليندي وزملاؤه (2004) صعوبة استخلاص استنتاجات قوية على مستوى المكونات من الدراسات الميكانيكية الحيوية غير المتجانسة، بينما تتبع المراجعات الهندسية التبني السريع للتصنيع الإضافي القائم على البوليمرات في هذا المجال.
History
انتقلت هندسة الأطراف الاصطناعية والجبائر التقويمية من البناء الحرفي بالخشب والجلد نحو المكونات المعيارية الموحدة والمواد المركبة خفيفة الوزن على مدار القرن العشرين. نضجت الميكانيكا الحيوية الكمية وقياس المشي والواجهة بالأجهزة من الثمانينيات والتسعينيات، وقد أعاد التصميم الرقمي مع التصنيع بمساعدة الحاسوب، ومؤخرًا التصنيع الإضافي، تشكيل كيفية تصميم وإنتاج الأجهزة بشكل تدريجي.
Related topics
Seminal works
- sanders-1993
- van-der-linde-2004
Frequently asked questions
- ماذا يغطي مجال المواد والميكانيكا الحيوية والهندسة؟
- يغطي المواد التي تُصنع منها الأجهزة، والميكانيكا الحيوية لكيفية تفاعل الأجهزة مع الحركة، وإدارة الحمل الميكانيكي عند واجهة الجسم والجهاز، وطرق التصميم الرقمي والطباعة ثلاثية الأبعاد المستخدمة في التصنيع.
- هل هذا المجال يتعلق بكيفية بناء أو وصف جهاز؟
- لا. إنه نظرة عامة مرجعية للمعرفة الهندسية وراء الأطراف الاصطناعية والجبائر التقويمية، وليس دليلاً للتصنيع أو أساسًا للوصفات السريرية.