درس ایمپلنت های پزشکی

درس ایمپلنت های پزشکی

اسلاید 1: درس ایمپلنتهای پزشکی

اسلاید 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 ها، جایگزینهای پوستی ایمپلنتهای سرامیکی، جایگزینهای استخوانی، ایمپلنتهای دندانی پروتز هیپ، زانو و مفاصل  ایمپلنتها در مهندسی بافت نسوج سخت و نرم  ایمپلنتها در سامانه های نوین دارورسانی

اسلاید 3: تكاليف‌ دانشجويان در طول نيمسال:شركت فعال در كلاس‌ها، (در طول نيمسال)شركت در آزمون كوچك(quiz)انجام پروژه درسیشركت در آزمون پايان نيمسال

اسلاید 4: ارزيابي:چگونگي ارزيابي فعاليت‌هاي دانشجويان در طول نيمسال:انجام پروژه درسی 4 نمرهآزمون‌ كوچك 4 نمرهآزمون‌ نهايي 12 نمره------------------------------------------------ جمع 20 نمره

اسلاید 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. 5

اسلاید 6: Implant: Man-made Medical Devices

اسلاید 7: Applications

اسلاید 8:

اسلاید 9: 9Medical ImplantsArtificial heartCochlear implantBileaflet Heart ValvesDental ImplantsIntraocular LensesHip-Replacements

اسلاید 10: MetalsSemiconductor MaterialsCeramicsPolymersSynthetic BIOMATERIALSOrthopedic screws/fixationDental ImplantsDental ImplantsHeart valvesBone replacementsBiosensorsImplantable MicroelectrodesSkin/cartilageDrug Delivery DevicesOcular implants

اسلاید 11: عوامل موفقیت ایمپلنتخواص موادطراحیزیست سازگاریعوامل خارج از دسترس مهندسینتکنیک جراحیسلامتی و شرایط بیمارفعالیتهای بیمار

اسلاید 12: عوامل افزایش کاربرد ایمپلنتهاافزایش جمعیت و طول عمر بشرزوال بافت و استخوان با افزایش سنافزایش اعتماد جراحان و بیمارانپیشرفت مهارتها و تجهیزات جراحیپیشرفت مواد- طراحی هاتدوین استانداردها و قوانین دولتی

اسلاید 13: معالجات دوران باستان تمدن هاي قديم مانند مصر، چين، هند، ايران و يونان شهر سوخته (6800 تا 4800 سال پيش) در ايران، كالبد زني با چشم مصنوعي: آميخته اي از قير و چربي به اضافه تارهاي بسيار ظريف طلا (مويرگ) موميايي هاي مصر نشانه هايي از انجام اعمال جراحي و استعمال قطعات غير زنده سوشروتا حدود 2600 سال پيش، ترمیم بيني با وصله اي از ناحيه صورتبقراط حدود 2500 سال پيش، سيم طلا و نخ كتان براي ترميم شكستگيهاي استخوان (نخستين ترميم بيني)قديمي ترين پروتزهاي دنداني، ساخته هاي طلايي متعلق به فينيقي ها، اتروسكانها وپس از آن يوناني ها و رومي ها چند صد سال پيش از ميلاد طلا از قديمي ترين موادي بوده كه در طول2500 سال براي معالجات دنداني به كار مي رفته است و حتي احتمال دارد كه كاربرد آن به زمان هاي پيش از تاريخ مكتوب برسد.

اسلاید 14: انقلاب صنعتي در اروپا در قرون 18و 19ميلادي انواع سيم ها و ميله هاي فلزي چون طلا نقره آهن و پلاتين براي تثبيت شكستگي هااولین ایمپلنت موفق بعد از ایجاد ضدعفونی در جراحی ها پلیت استخوانی در 1900 برای تثبیت شکستگی ها (طراحی نامناسب- نازک- تمرکز تنش درگوشه ها)جنس ماده (فولاد دارای وانادیم، خواص مکانیکی خوب)در 1930 ورود فولاد ضد زنگ و آلیاژهای کروم کبالت اولین جراحی جایگذاری مفصل)با پيدايش مواد پلاستيكي از دهه 1930 ، تحول كاربرد پليمرها در پزشكي به ويژه در جراحي هاجراحت خلبان جنگ جهانی دوم PMMA کاربرد در قرنیه و جمجمهدهه 1950 به بعد پروتزهاي پارچه اي ساخته شده از كوپليمر وينيون ان كه كوپليمري از وينيل كلرايد و آكريلونيتريلمواد ديگري مانند نايلون، ارلون، داكرون، تفلون و ايوالون پارچه ها موجب مي شود كه در اثر رشد بافت در روزنه ها يشان، پوششي سازگار با خونجایگزینی عروق خونی در 1950 و دریچه قلبی و سیمان استخوانی در 1960متداول ترين زيستموادهاي مورد مصرف در حال حاضر عبارتند از: نخ هاي بخيه، نوارهاي جراحي، چسب هاي بافت

اسلاید 15: Important dates1860s: Lister develops aseptic surgical techniqueearly 1900s: Bone plates used to fix fractures1930s: Introduction of stainless steel, cobalt chromium alloys1938 : first total hip prosthesis (P. Wiles)1940s: Polymers in medicine: PMMA bone repair; cellulose for dialysis; nylon sutures1952: Mechanical heart valve1953: Dacron (polymer fiber) vascular grafts1958: Cemented (PMMA) joint replacement 1960: first commercial heart valves1970s: PEO (polyethyleneoxide) protein resistant thin film coating1976: FDA ammendment governing testing & production of biomaterials /devices1976: Artificial heart (W. Kolff, Prof. University of Utah )

اسلاید 16: شصت پاي چوبي مربوط به 2650 تا 3000 سال پيش

اسلاید 17:

اسلاید 18:

اسلاید 19: The number of medical devices used each year is very large. The chart below estimates usage for common devices.

اسلاید 20:

اسلاید 21:

اسلاید 22:

اسلاید 23: Medical Health Care in USCardiovascular Diseases and Strokes$475 Billion per year (2009)American Heart Association$508 Billion – including health care and lost productivityCDC (Center for Disease Control & Prevention) ReportCoronary Heart Disease$120.6 Billion per year (2008)The Silverbook Report (QUALITY STANDARDS FOR THE CARE OF OLDER PEOPLE WITH URGENT & EMERGENCY CARE NEEDS)CVD (Cardiovascular disease) Mortality958,775 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

اسلاید 24:

اسلاید 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

اسلاید 26: 1- Toxicology2- Biocompatibility3- Functional Tissue Structure and Pathobiology4- Healing5- Dependence on Specific Anatomical Sites of Implantation6- Mechanical and Performance Requirements7- Industrial Involvement8- Ethics9- RegulationCharacteristics of Biomaterial

اسلاید 27:

اسلاید 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.

اسلاید 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.

اسلاید 30: Characteristics of BiomaterialsPhysical RequirementsHard Materials.Flexible Material.Chemical RequirementsMust not react with any tissue in the body.Must be non-toxic to the body.Long-term replacement must not be biodegradable.

اسلاید 31: Class I DevicesGeneral controls are sufficient to provide reasonable assurance of the safety and effectivenessExamples: elastic bandages, examination gloves, and hand-held surgical instruments

اسلاید 32: General ControlsProhibition against adulterated or misbranded devicesPremarket notification 510(k) requirementsGood Manufacturing Practices (GMPs)LabelingRegistration of manufacturing facilitiesListing of device typesRecord keepingRepair, replacement or refund

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

اسلاید 34: Special ControlsPerformance standards (discretionary, voluntary national or international standard, recognized by rulemaking)Post-market surveillance Patient registries Development and dissemination of guidelines/guidancesDesign controlsRecommendations and other appropriate actionsTracking requirements

اسلاید 35: Class III DevicesInsufficient information exists to determine that general and special controls are sufficient to provide reasonable assurance of the safety and effectiveness of such devicesSuch devices are:Life sustaining or life supportingSubstantial importance in preventing impairment of human health; orPresent unreasonable risk of illness or injury

اسلاید 36: Classes of BiomaterialsMetalsstainless steel, cobalt alloys, titanium alloysCeramicsaluminum oxide, zirconia, calcium phosphatesPolymerssilicones, poly(ethylene), poly(vinyl chloride), polyurethanes, polylactidesNatural polymerscollagen, gelatin, elastin, silk, polysaccharides

اسلاید 37: Classification of biomaterialsFirst generation: INERTDo not trigger any reaction in the host: neither rejected nor recognition “do not bring any good result”Second generation: BIOACTIVEEnsure a more stable performance in a long time or for the period you wantThird generation: BIODEGRADABLEIt can be chemically degraded or decomposed by natural effectors (weather, soil bacteria, plants, animals)

اسلاید 38: Mechanical Properties of Metals How do metals respond to external loads? Stress and Strain Tension Compression Shear TorsionElastic deformationPlastic Deformation Yield Strength Tensile Strength Ductility Toughness Hardness

اسلاید 39: Materials for use in the body