Celem kształcenia jest nabycie przez studentów umiejętności projektowania i opisu funkcjonalno-konstrukcyjnego wytypowanych wyrobów medycznych: implantów, w tym protez/endoprotez oraz narzędzi chirurgicznych wykorzystywanych w procedurze przygotowania dostępu operacyjnego oraz wszczepiania.
Prerequisites
Podstawowa znajomość zagadnień z mechaniki i wytrzymałości materiałów, biomechaniki inżynierskiej podstaw projektowania inżynierskiego, metrologii długości i kąta. Wiedza z zarysu anatomii i fizjologii człowieka, umiejętność projektowania z wykorzystywaniem podstawowego oprogramowania inżynierskiego.
Scope
Wykład:
Podstawy projektowania z wykorzystaniem oprogramowania inżynierskiego CAD/CAM/SolidWorks (4h).
Podstawy materiałoznawstwa – charakterystyka oraz przegląd biomateriałów wszczepiennych, materiałów metalowych oraz niemetalowych stosowanych na narzędzia chirurgiczne, podstawowe wymogi (2h).
Podstawy technik wytwarzania – przegląd technologii ubytkowych i bezubytkowych oraz podstawowych metod wykończenia powierzchni dla implantów oraz narzędzi chirurgicznych (2h).
Podstawy konstrukcji maszyn – tolerancja i pasowanie, połączenia rozłączne i nierozłączne w elementach wyrobów medycznych (4h).
Podstawy teorii maszyn i mechanizmów – łańcuchy kinematyczne, dźwignie biomechaniczne; budowanie układów równań z wykorzystaniem wektorów w parach kinematycznych (4h).
Charakterystyka układu kostno-mięśniowo-więzadłowego oraz krwionośnego z obszarami wspomaganymi przez wyrób medyczny (4h).
Najczęstsze dysfunkcje. Przegląd implantów i elementów instrumentarium stosowanych w chirurgii kostnej oraz kardiologii (4h).
Implanty w chirurgii rekonstrukcyjnej, protezy i endoprotezy stawów (2h).
Klasyfikacja narzędzi chirurgicznych, kinematyka narzędzi chirurgicznych, główne elementy narzędzi chirurgicznych (2h).
Wykorzystanie oprogramowania inżynierskiego ze środowiska CAD/CAM/SolidWorks w projektowaniu i modelowaniu wytypowanych wyrobów medycznych (6h).
Modelowanie układu kardiologicznego z wykorzystaniem metody elementów skończonych (2h).
Badanie wytrzymałościowe tkanki biologicznej w celu wyznaczenia modelu materiałowego (4h).
Dobór materiału/biomateriału (2h).
Obliczenia wytrzymałościowe (rozciąganie, ściskanie i wyboczenie, zginanie, skręcanie i naciski powierzchniowe) dotyczące wytypowanych elementów konstrukcyjnych wyrobów medycznych. Obliczenia elementów konstrukcji (4h).
Modelowanie osteotomii podkolanowej z wykorzystaniem analizy MES (4h)
Planowanie i przeprowadzenie doświadczeń układu biomechanicznego ze stabilizatorem kostnym (4h).
Modelowanie wytypowanego elementu układu kostnego/więzadłowego człowieka, symulacje stanu patologicznego (na przykład deformacyjnego) oraz wpływu określonej techniki leczenia na korektę/redukcję dysfunkcji (4h).
Projekt:
Realizacja projektu wytypowanego urządzenia medycznego (implant/narzędzie chirurgiczne) z optymalizacją konstrukcji oraz analizą wytrzymałościową głównych podzespołów:
Wybór i omówienie poszczególnych części projektu (1h)
Odtworzenie geometrii układu kostno-stawowego z uwzględnieniem opisu anatomii praz przeglądu traumatologii i procesu chorobowego (2h)
Opracowanie konstrukcji implantu/protezy oraz oprzyrządowania chirurgicznego w tym przegląd istniejących rozwiązań konstrukcyjnych (4h)
Skonstruowanie oprzyrządowania chirurgicznego oraz opracowanie wytycznych koniecznych do wprowadzenia implantu/protezy dostęp operacyjny, możliwości instalacyjne), sposobu sterylizacji (4h)
Wykonanie dokumentacji konstrukcyjnej z doborem: biomateriału, technologii produkcji i wykończenia powierzchni (2h).
Obliczenia wytrzymałościowe z uwzględnieniem modelowania (2h)
Teaching methods
Wykład konwencjonalny oraz z wykorzystaniem środków audiowizualnych. Praca z literaturą fachową. Indywidualna oraz zespołowa realizacja ćwiczeń laboratoryjnych. Wykonanie projektu.
Learning outcomes and methods of theirs verification
Outcome description
Outcome symbols
Methods of verification
The class form
Assignment conditions
Wykład: Warunkiem zaliczenia części wykładowej jest uzyskanie pozytywnej oceny z pisemnych odpowiedzi na pytania egzaminacyjne dotyczące teoretycznych zagadnień przedmiotu. Laboratorium: Na ocenę z laboratorium składa się weryfikacja wstępnego przygotowania studenta do zajęć z materiałów udostępnionych przez prowadzącego, realizacja zdanych zagadnień oraz sprawozdań/raportów będących efektem wykonania wszystkich przewidzianych ćwiczeń (średnia arytmetyczna z ocen cząstkowych) Projekt: Ocena z projektu jest określana na podstawie średnie arytmetycznej z ocen cząstkowych z poszczególnych etapów wykonanego przez studenta projektu. Oceniana jest również trafności doboru użytych technik i metod oraz jakości wykonania projektu całościowo.
Ocena końcowa jest średnią ważoną: 40% - ocena z wykładu, 25% ocena z laboratorium, 35% ocena z projektu
Recommended reading
A. Gronowicz: Podstawy analizy układów kinematycznych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 2003.
Z. Osiński (pod red.): Podstawy konstrukcji maszyn, PWN 2003.
E. Mazanek (pod red.): Przykłady obliczeń z podstaw konstrukcji maszyn, t.1,2, WNT 2005.
Z. Paszenda, J. Tyrlik-Held: Instrumentarium chirurgiczne, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2003.
J. Marciniak: Biomateriały. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2002.
R. Będziński: Biomechanika Inżynierska, Oficyna Wyd. Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1997.
Praca zbiorowa pod red. M. Nałęcza: Biomateriały oraz Biomechanika i Inżyniera Rehabilitacyjna, EXIT, Warszawa 2004.
J. Kubacki: Alloplastyka stawów, AWF, Katowice 2004.
A. Radek, A. Maciejczak: Stabilizacja kręgosłupa, Uczelniane Wyd. NaukowoDydaktyczne, Kraków 2006.
T. Bober., J. Zawadzki: Biomechanika układu ruchu człowieka, Wydawnictwo BK, Wrocław 2006.
J. W. Błaszczyk: Biomechanika kliniczna, PWWL, Warszawa, 2004.
C. Ross Ethier, Craig A. Simmons: Introductory Biomechanics, Cambridge University Press, 2008.
D.H. Kim, A.R. Vaccaro, R.G. Fessler: Spinal instrumentation, Thieme, New York 2005.
W. Chladek, G. Chladek, T. Lipski i inni: Biomechaniczne problemy w konstruowaniu implantologicznego systemu stabilizacji protez całkowitych, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2008.
Further reading
Normy branżowe
Czasopisma naukowe z zakresu implantologii i chirurgii (Elektroniczna Baza Czasopism UZ)
Bazy danych, aktualne katalogi implantów i instrumentariów chirurgicznych polskich i zagranicznych wytwórców
M. Babiuch: SolidWorks 2006 w praktyce, Helion, 2007.
Notes
Modified by dr inż. Agnieszka Mackiewicz (last modification: 12-04-2023 10:06)
