درس ایمپلنت های پزشکی

صفحه 1:
درس ایمپلنتهای پزشکی 

صفحه 2:
تاریخچه و برآوردهای بازار ارتباط ساختار و خواص مواد استریلیزاسیون بیومواد استانداردها و بسته بندی ایمپلنتها ایمپلنتهای قلبی - عروقی. جایگزینهای دریچه های قلبی. عروق مصنوعی مدلهای قلب مصنوعی (کمکی و کامل) هیدروژلها در ایمپلنتهای پزشکی کاربردهای چشم پزشکی- عدسیهای تماسی و داخل چشمی کاربردهای پزشکی سیلیکونها نخهای بخیه پوششهای زخم و سوختگی ‎be‏ جایگزینهای پوستی ایمپلنتهای سرامیکی. جایگزینهای استخوانی. ایمپلنتهای دندانی پروتز هیپ. زانو و مفاصل | در مهندسی بافت نسوج سخت و نرم در سامانه های نوین دارورسانی 

صفحه 3:
تکالیف دانشجویان در طول نیمسال: شرکت فعال در کلاس‌هاء (در طول نیمسال) شركت د رآزمون كوجك (012ا0) * انجام پروژه درسی شرکت د رآزمون پایان نیمسال 

صفحه 4:
* ارزیابی: چگونگی ارزیابی فعالیت‌های دانشجویان در طول نیمسال: * انجام پروژه درسی ۴ نمره * آزمون کوچک ۴ نمره * آزمون نهایی ۳ نمره ۰ نمره 

صفحه 5:
* Implant To insert or to graft (tissue, or inert or radioactive material) into intact tissues or a body cavity. * Implant An implant is a medical device manufactured to replace a missing biological structure, support a damaged biological structure, or enhance an existing biological structure. Medical implants are man-made devices, in contrast to a transplant, which is a transplanted biomedical tissue. 

صفحه 6:
‎eaten‏ زوس ‎ ‎MS support a damaged biological structure ——_— Ma Enhance an existing biological struture _——— ‎ ‎ ‎ ‎* Implant: ‎ ‎ 

صفحه 7:


صفحه 8:
Miata eons ADs HA ‘Dental acne gold S16, 8, CoCr TCP,HALPLA, Mugla 7h TAL TE TEALY, AkOs HA, Biogas THeart Goro, TEALN, poise Pacsmiker16L SS, PUR, اانا 10.1 ,مجهت له 9 Toad beating Onnopedle: ALO 0 7 ااانا سا خن ‎Tendon & Limenis PLAC‏ PLA = ‏تلا‎ hor ePTEES PET, LHAIWPE PEMC™paistnmethskenccarhonate ‏مهال اواج دا‎ [7 Pe tate ‏ات ها‎ [۳ ene | طیحم ‎PEt” poleth‏ موه ها ‎se‏ ی 

صفحه 9:
Medical Implants 

صفحه 10:
Skin/ Drug artilage Delivery ae Devices implants Orthopedic Bone screws/fixati replacement on Dental Implants Dental Implants Biosensors Implantable Microelectr odes 

صفحه 11:
عوامل موفقیت ایمپلنت خواص مواد * طراحی * زیست سازگاری * عوامل خارج از دسترس مهندسین تکنیک جراحی | سلامتی و شرایط بیمار فعالیتهای بیمار 

صفحه 12:
عوامل افزایش کاربرد ایمپلنتها افزایش جمعیت و طول عمر بشر * زوال بافت و استخوان با افزايش سن افزاییش اعتماد جراحان و بیماران فت مهارتها و تجهیزات جراحی یشرفت مواد- طراحی ها تدوین استانداردها و قوانین دولتی 

صفحه 13:
معالجات دوران باستان تمدن های قدیم مانند مصرء چین. هند. ایران و پونان شهر سوخته (۶۸۰۰ ۱ ۴۸۰۰ سال پیش) در ایران» کالبد زنی با چشم مصنوعی: آميخته ای از قیر و چربی به اضافه تارهای بسیار ظریف طلا (مویرگ) مومیایی های مصر نشانه هایی از انجام اعمال جراحی و استعمال قطعات غیر زنده سوشروتا حدود ۲۶۰۰ سال پیش ترمیم بینی با وصله ای از ناحیه صورت بقراط حدود ۲۵۰۰ سال پیش سیم طلا و نخ کتان برای ترمیم شکستگیهای استخوان (نخستین ترمیم بینی) قدیمی ترین پروتزهای دندانی» ساخته های طلایی متعلق به فینیقی هاء اتروسکانها ويس از آن يونانى ها و رومی ها چند صد سال پیش از میلاد طلا از قدیسی ترین مواذی بوده که در طول۲۵۰۰:سال برای.معالجات ذنذلنی به کار می رفته است و حتی احتمال دارد که کاربرد آن به زمان های پیش از تاریخ مکتوب برسد. 

صفحه 14:
انقلاب صنعتی در اروپا *_در قرون ۱۸و ۱۹میلادی انواع سیم ها و میله های فلزی چون طلا نقره آهن و پلاتین برای تثبیت شکستگی ها * اولین ایمپلنت موفق بعد از ایجاد ضدعفونی در جراحی ها *_پلیت استخوانی در ۱۹۰۰ برای تثبیت شکستگی ها (طراحی نامناسب- جنس ماده (فولاد دارای وانادیم. خواص مکانیکی خوب) *_ در ۱۹۳۰ ورود فولاد ضد زنگ و آلیاژهای کروم کبالت اولین جراحی جایگذاری مفصل) *_با پیدایش مواد پلاستیکی از دهه ۱۹۳۰ ؛ تحول کاربرد پلیمرها در پزشکی به ویژه در جراحی ها * جراحت خلبان جنگ جهانی دوم ۳/۸۵( کاربرد در قرئیه و جمجمه *_دهه ۱۹۵۰ به بعد پروتزهای پارچه ای ساخته شده از کوپلیمر وینیون ان که کوپلیمری از وینیل کلراید و آکریلونیتریل * مواد دیگری مانند نایلون, ارلون, داکرون, تفلون و ایالون پارچه ها موجب می شود که در ‎AE,‏ بافت در روزنه ها یشان؛ پوششی سازگار با خون - تمرکز تدش درگوشه ها جایگزینی عروق خونی در ۱۹۵۰ و دریچه قلبی و سیمان استخوانی در ۱۹۶۰ متداول ترین زیستموادهای مورد مصرف در حال حاضر عبارتند از: ‎cle Ai‏ بخيه. توارهای جراحی, چسب های بافت 

صفحه 15:
Important dates 1860's: Lister develops aseptic surgical technique ~ early 1900's: Bone plates used to fix fractures = 1930's: Introduction of stainless steel, cobalt chromium alloys - 1938 : first total hip prosthesis (P. Wiles) = 1940's: Polymers in medicine: PMMA bone repair; cellulose for dialysis; nylon sutures — 1952: Mechanical heart valve = 1953: Dacron (polymer fiber) vascular grafts — 1958: Cemented (PMMA) joint replacement - 1960: first commercial heart valves - 1970's: PEO (polyethyleneoxide) protein resistant thin film coating - 1976: ‏ممع‎ ammendment governing testing & production of biomaterials /devices — 1976: Artificial heart (W. Kolff, Prof. University of Utah ) 

صفحه 16:
شصت پای چوبی مربوط به ۲۶۵۰ تا ۳۰۰۰ سال پیش 

صفحه 17:
Organ/Tissue Examples pacemaker, artifical valve, artifical contact lens, intraoaular lens bone plate, intramedullary rod, joint prosthesis, bone cement, bone defect dialysis machine catheter and stent subures, musde stimulator artificial blood vessels encapsulated pancreatic islet cells Fag 

صفحه 18:
Some Applications of Synthetic Materials and Natural in Medicine ‘Types of Materials Titanium, TUALY alloy, stainless stool, polyethylene ‘Stainless siel, cobalt chromium alloy Poly (methyl acrylate) Hydroxyapatite (HA) Teflen, Dacron “Titanium, T-ALY alloy stainless siel, alumina, CaP, polyethylene Dacron, Teflon, polyurethane Reprosessed tissue, stainless tel, carbon materiale Silicone rubber, Teflon, polyurethane ely wwehane Silicone — collagen compost Cellulose (modified), polyserylonitrile Silicone rubber Platinum eletrades, titanium Poly (mothylacrylas, silicone rubber, hydrops (varcty of) Silicone-acrylate, hydrogels Collagen, hydrogels Applications ‘Skeletal system Jain eplacements (hip, knee) Bone plate Fr fracture fixation Bone cement Bony detec repair ‏کنر‎ tendon and ligament Dental implant for tooth fixation Cardiovascular system Blood vent prosthesis Heart valve Caer ‘Organs Antica heat Skin repair temple Aificial Kidoey (hemodialyzer) Heart lung machine Senses Cochlear replacement Intraocular lens ‘Contact ens ‘Comeal bandage 

صفحه 19:
The number of medical devices used each year is very large. The chart below estimates usage for Device Usage Estimate Contact lens 100.000 Hip and knee prostheses 1.000.000 Catheter 300,000,000 Heart valve 200,000 Vascular graft 400.000 Breast implant 300.000 Dental implant 500,000 Pace maker 200,000 Renal dialyzer 25,000,000 Cardiovascular 2.000.000 Intraocular lens 7.000.000 | 22 ‏قع1‎ ventricular assist devices| 100,000 

صفحه 20:
MEDICAL DEVICE EXAMPLES ANNUAL # (U.S.)* Sutures (temporary or bioresorbable) 250 M** Catheters (fluid transport tubes) 200 M Blood Bags 40M Contact Lenses 30M Intraocular Lenses 25M Coronary Stents 1.2 M*** Knee and Hip Prostheses 0.5 ۲ Breast Prostheses (cancer or cosmetic) 0.25M Dental Implants 09M Renal Dialyzers (patients) 03M Oxygenators/CPB’s (cardiopulmonary bypass system— 0.3 M facilitates open heart surgery) Vascular Grafts 0.3M Pacemakers (pulse generators) 04M “from Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine, ed, B.D. Ratner eta eds, Elsevier NY 2004 ‘strom Biomaterials Scence” An Introduction to Matenals a MediciseIsted, B.D Ratner etal, eds, Elsevier. NY 1996 ***fiom Tatoducton to Biomedical Engineering 2 ed. Endese et al, ets. Elsevies, N¥ 2005, 

صفحه 21:
Anterior Cervical Plate Systems Sales, By Country, 2012 ‘Australia/New Zealand India | Rest of World 

صفحه 22:
Anterior Cervical Plate Systems Global Market, 2010-2020 “== Procedure Volume Average Selling Price 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Procedure Volume 

صفحه 23:
Medical Health Care in US Cardiovascular Diseases and Strokes - $475 Billion per year (2009) + American Heart Association — $508 Billion - including health care and lost productivity + CDC (Center for Disease Control & Prevention) Report Coronary Heart Disease — $120.6 Billion per year (2008) + The Silverbook Report (QUALITY STANDARDS FOR THE CARE OF ER PEOPLE WITH URGENT & EMERGENCY CARE NEED: CVD (Cardiovascular disease) Mortality — 958,775 lives per year (1/33 sec) NIH Budget for NHLBI (2008. — $29.2 Billion - $9.8 Million (Grants ONLY) Source: American Heart Association Web page 

صفحه 24:
11 and Heattheare Market — Facts and Figures (US# — plonalt are typically 2.3 umes the US $31.490,000.000.000 '582,000.000.000 0.000) 13.000 '$77.000,000.000 348.600.000.000 '9,000,000.000 + 0 0 '4,700,000.000 $3,700,000.000 310.000.000.000 2.500.000 30.000.000) 300.060 100.000 400,000 -40.000,000 250.000 200,000.00 30.000) 500.000 320,000 250.000 250,000 910,000 ‘Total US health care expenditures (2000) Tolal US health research and development (2001) Numberof employees in the medical device industry (2003) Registered US medical device manufactures (2003) ‘Total US medical device market (20422) US market for disposable medical supplics (2002) US market for biomaterials 2000) Individual medical device sales: Diabetes managemient products (1999) Cardiovascular devices (2002) (Orthopaedic Musculosceletal Surgery (US, 1998) ‘Wound care US market (1998) In Vitro diagnostics (1998) Numbers of Deviees (US) Intraocular lenses (2003) Contact lenses (2000) Vascular grafis Hear valves Pacemakers Bicod bugs Breast presttesis Catheters Heart-lung (oxygenators) Coronary stents Ronal dialysis, number of patients (2001) Hip prosthesis (2002) Kace prosthesis (2002) Dental implants (2000) 

صفحه 25:
* Improve quality of life... $$$ Biomaterials is a $100 billion + market, increasing at 5-7% / yr — Consider diabetes, which afflicts over 15 million Americans (5.9% of population) + An artificial pancreas, if it existed, and were given to 10% of diabetics would generate over 2.3 billion/yr 

صفحه 26:
‎vP Diowaterial‏ هسام مان ‎1- Toxicology ‎2- Biocompatibility ‎3- Functional Tissue Structure and Pathobiology 4- Healing ‎5- Dependence on Specific Anatomical Sites of Implantation ‎6- Mechanical and Performance Requirements 7- Industrial Involvement ‎8- Ethics ‎9- Regulation 

صفحه 27:
Pwpery Oxsir ubles ®vvowpat bitty Orwer oye, wo pry, seston, woke ryedc, blo do pe wpatibl , wo-taPrwd tory © ‏به اتام اسع‎ Ont vip ed by typ ol ve ‏وا‎ ‏جع نوچ وم بط‎ sutovlw toy , dy heat, red oto o, eth ear ox de Pel thaws relies Greayk , eke tet py, durubily ‎Owk wable, wohl chk, et nado‏ از دوک وت ‎ 

صفحه 28:
selection of Biomedical Materials The process of material selection should ideally be for a logical sequence involving: 1- Analysis of the problem; 2- Consideration of requirement; 3- Consideration of available material and their properties leading to: 4- Choice of material. 

صفحه 29:
The choice of a specific biomedical material: 1- A proper specification of the desired function for the material; 2- An accurate characterization of the environment in which it must function, and the effects that environment will have on the properties of the material; 3- A delineation of the length of time the material must function; 4- A clear understanding of what is meant by safe for human use. 

صفحه 30:
Characteristics of Biomaterials * Physical Requirements — Hard Materials. — Flexible Material. - Chemical Requirements ٠ Must not react with any tissue in the body. » Must be non-toxic to the body. » Long-term replacement must not be biodegradable. 

صفحه 31:
Class I Devices 34General controls are sufficient to provide reasonable assurance of the safety and effectiveness 3€xamples: elastic bandages, examination gloves, and hand- held surgical instruments 

صفحه 32:
General Controls %& Prohibition against adulterated or misbranded devices #۴ Premarket notification 510(k) requirements %* Good Manufacturing Practices (GMPs) %& Labeling %& Registration of manufacturing facilities #۴ Listing of device types % Record keeping % Repair, replacement or refund 

صفحه 33:
Class II Devices %* General controls alone are insufficient to assure safety and effectiveness, and existing methods are available to provide such assurances. #۴ Also subject to special controls 2% Examples: powered wheelchairs, infusion pumps 

صفحه 34:
Special Controls 3% Performance standards (discretionary, voluntary national or international standard, recognized by rulemaking) #6 Post-market surveillance % Patient registries %* Development and dissemination of guidelines/guidances %* Design controls 3% Recommendations and other appropriate actions %& Tracking requirements 

صفحه 35:
Class Ill Devices %& Insufficient information exists to determine that general and special controls are sufficient to provide reasonable assurance of the safety and effectiveness of such devices #۴ Such devices are: 4# Life sustaining or life supporting % Substantial importance in reventing impairment of juman health; or 3#» Present unreasonable risk of illness or injury 

صفحه 36:
Classes of Biomaterials — Metals * stainless steel, cobalt alloys, titanium alloys — Ceramics * aluminum oxide, zirconia, calcium phosphates — Polymers + silicones, poly(ethylene), poly(vinyl chloride), polyurethanes, polylactides — Natural polymers * collagen, gelatin, elastin, silk, polysaccharides 

صفحه 37:
Classification of biomaterials First generation: INERT Do not trigger any reaction in the host: neither rejected nor recognition “do not bring any good result” Second generation: BIOACTIVE Ensure a more stable performance in a long time or for the period you want Third generation: BIODEGRADABLE It can be chemically degraded or decomposed by nature effectors (weather, soil bacteria, plants, animals 

صفحه 38:
Mechanical Properties of Metals load How do metals respond to external loads? Stress and Strain ٠ Tension * Compression + Shear + Torsion Elastic deformation Plastic Deformation Yield Strength Tensile Strength Ductility Toughness Hardness 

صفحه 39:
Materials for use in the body Materials Advantages Disedvantages | Examples ‏رن‎ (aplon, ‏عق‎ Notsaoag Blood veel, Resilient Rubber, polvester, Deforms with time | Sutures, ear, nese, Easy to Fabricate “TEE, etc) May degrade Soft issues Toinc replacement, etals CTL and its alloys Bone plaes and Strong Tough May corrode, dense, 0-Cr alloys, stainless Screws, dental root ductile Dificule to make eels) Implant, pacer, and [Ahuninum Oxide, alcium phosphates, | Very biocompatible | Dificuttomake | Dental coating ucluding Inert strong in| Buitle Orthopedic implants hydroxyapatite compression ‘Nor resilient Femoral head of hip arbon) Composites (Catbon-carbon, wire Compression Joint implants Or fiber reinforced Difficult to make strong Heart valves Bone cement)