Vật liệu, Cơ sinh học và Kỹ thuật
Lĩnh vực này tập hợp các nền tảng kỹ thuật của bộ phận giả và chỉnh hình: các vật liệu cấu tạo nên thiết bị, cơ sinh học chi phối cách chúng tương tác với cơ thể trong quá trình đứng và đi bộ, việc quản lý tải trọng cơ học tại giao diện cơ thể-thiết bị, và các phương pháp thiết kế và sản xuất kỹ thuật số ngày càng định hình quá trình chế tạo. Cùng với nhau, những khía cạnh này giải thích cách một bộ phận giả hoặc chỉnh hình được thiết kế để chắc chắn, nhẹ, thoải mái và phù hợp chức năng với chuyển động.
Definition
Vật liệu, cơ sinh học và kỹ thuật trong bộ phận giả và chỉnh hình là tập hợp kiến thức liên quan đến các vật liệu cấu trúc, hành vi cơ học, tải trọng giao diện, và các quy trình thiết kế và sản xuất mà qua đó các thiết bị hỗ trợ bên ngoài được tạo ra và phù hợp với chuyển động của một người.
Scope
Lĩnh vực này định hướng người đọc qua bốn chủ đề: các vật liệu được sử dụng trong chế tạo bộ phận giả và chỉnh hình; phân tích cơ sinh học và cơ học dáng đi; phân bố tải trọng và quản lý áp lực tại giao diện chi-thiết bị; và thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính và in 3D. Nó coi đây là một bản đồ tham chiếu về kiến thức kỹ thuật làm nền tảng cho thiết kế thiết bị, chứ không phải là hướng dẫn chế tạo hay chỉ định lâm sàng.
Sub-topics
Core questions
- Những đặc tính vật liệu nào làm cho một thành phần bộ phận giả hoặc chỉnh hình chắc chắn, nhẹ, bền và tương thích sinh học?
- Các thiết bị bộ phận giả và chỉnh hình làm thay đổi cơ học của việc đứng và đi bộ như thế nào?
- Tải trọng cơ học được phân bố tại giao diện giữa thiết bị và cơ thể như thế nào, và tại sao điều đó lại quan trọng?
- Thiết kế kỹ thuật số và sản xuất bồi đắp thay đổi cách sản xuất thiết bị như thế nào?
Key concepts
- Vật liệu cấu trúc và tương thích sinh học
- Chu kỳ dáng đi và phân tích dáng đi
- Áp lực và lực cắt giao diện
- Lưu trữ và trả lại năng lượng
- Căn chỉnh
- Thiết kế và sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính
- Sản xuất bồi đắp
Clinical relevance
Hiểu biết về cơ sở kỹ thuật của thiết bị giúp các bác sĩ lâm sàng và kỹ sư lý giải tại sao một thiết bị hoạt động như vậy, các lựa chọn thiết kế ảnh hưởng đến sự thoải mái và chức năng như thế nào, và cách đánh giá bằng chứng so sánh các thành phần. Lĩnh vực này là tài liệu tham khảo mô tả về cách các thiết bị được thiết kế và đánh giá; nó không cung cấp hướng dẫn chỉ định hoặc chế tạo thiết bị cho từng bệnh nhân cụ thể.
Evidence & guidelines
Bằng chứng trong lĩnh vực này bao gồm từ các nghiên cứu cơ sinh học ban đầu về ứng suất giao diện và dáng đi đến các đánh giá hệ thống về cách các thành phần bộ phận giả ảnh hưởng đến chức năng. Một đánh giá hệ thống của van der Linde và cộng sự (2004) minh họa khó khăn trong việc đưa ra kết luận mạnh mẽ ở cấp độ thành phần từ các nghiên cứu cơ sinh học không đồng nhất, trong khi các đánh giá kỹ thuật theo dõi sự chấp nhận nhanh chóng của sản xuất bồi đắp dựa trên polymer trong lĩnh vực này.
History
Kỹ thuật bộ phận giả và chỉnh hình đã chuyển từ chế tạo thủ công bằng gỗ và da sang các thành phần mô-đun tiêu chuẩn hóa và vật liệu composite nhẹ trong suốt thế kỷ XX. Cơ sinh học định lượng và đo lường dáng đi và giao diện bằng thiết bị đã phát triển từ những năm 1980 và 1990, và thiết kế kỹ thuật số với sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính và, gần đây hơn, sản xuất bồi đắp đã dần định hình lại cách các thiết bị được thiết kế và sản xuất.
Related topics
Seminal works
- sanders-1993
- van-der-linde-2004
Frequently asked questions
- Lĩnh vực vật liệu, cơ sinh học và kỹ thuật bao gồm những gì?
- Nó bao gồm các vật liệu cấu tạo nên thiết bị, cơ sinh học về cách thiết bị tương tác với chuyển động, việc quản lý tải trọng cơ học tại giao diện cơ thể-thiết bị, và các phương pháp thiết kế kỹ thuật số và in 3D được sử dụng trong chế tạo.
- Lĩnh vực này có phải là về cách chế tạo hoặc chỉ định một thiết bị không?
- Không. Đây là một cái nhìn tổng quan tham khảo về kiến thức kỹ thuật đằng sau các thiết bị bộ phận giả và chỉnh hình, không phải là một hướng dẫn chế tạo hay cơ sở để chỉ định lâm sàng.