1. SylabUZ
2. Wydział Mechaniczny
3. semestr zimowy 2017/2018
4. Inżynieria biomedyczna - pierwszego stopnia z tyt. inżyniera
5. Projektowanie implantow i narzędzi chirurgicznych

Wygeneruj PDF dla tej strony

Projektowanie implantow i narzędzi chirurgicznych - opis przedmiotu

Cel przedmiotu

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.

Wymagania wstępne

Zapisz zmiany

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.

Zakres tematyczny

Wykład:
Podstawy projektowania z wykorzystaniem oprogramowania inżynierskiego CAD/CAM/SolidWorks. Podstawy materiałoznawstwa – charakterystyka oraz przegląd biomateriałów wszczepiennych, materiałów metalowych oraz niemetalowych stosowanych na narzędzia chirurgiczne, podstawowe wymogi. Podstawy technik wytwarzania – przegląd technologii ubytkowych i bezubytkowych oraz podstawowych metod wykończenia powierzchni dla implantów oraz narzędzi chirurgicznych. Podstawy konstrukcji maszyn – tolerancja i pasowanie, połączenia rozłączne i nierozłączne w elementach wyrobów medycznych. Podstawy teorii maszyn i mechanizmów – łańcuchy kinematyczne, dźwignie biomechaniczne; budowanie układów równań z wykorzystaniem wektorów w parach kinematycznych. Charakterystyka układu kostno-mięśniowo-więzadłowego oraz krwionośnego z obszarami wspomaganymi przez wyrób medyczny. Najczęstsze dysfunkcje. Przegląd implantów stosowanych w chirurgii kostnej oraz kardiologii. Implanty w chirurgii rekonstrukcyjnej, protezy i endoprotezy stawów. Klasyfikacja narzędzi chirurgicznych, kinematyka narzędzi chirurgicznych, główne elementy narzędzi chirurgicznych. Charakterystyka funkcjonalno-konstrukcyjna narzędzi chirurgicznych. Zestawy narzędzi specjalistycznych. Metody dezynfekcji i sterylizacji wyrobów medycznych – implantów i narzędzi chirurgicznych.

Laboratorium:
Wykorzystanie oprogramowania inżynierskiego ze środowiska CAD/CAM/SolidWorks w projektowaniu i modelowaniu wytypowanych wyrobów medycznych. Identyfikacja wyrobów medycznych: implantu, narzędzia chirurgicznego. Budowanie modeli elementów wyrobów medycznych (implant, narzędzie chirurgiczne). Dobór materiału/biomateriału. Obliczenia wytrzymałościowe (rozciąganie, ściskanie i wyboczenie, zginanie, skręcanie i naciski powierzchniowe) dotyczące wytypowanych elementów konstrukcyjnych wyrobów medycznych. Obliczenia elementów konstrukcji. Analiza biomechaniki i kinematyki w połączeniu z biologią. Planowanie dostępu operacyjnego. Planowanie i przeprowadzenie doświadczeń układu biomechanicznego ze stabilizatorem kostnym. Modelowanie wytypowanego elementu układu kostnego/więzadłowego człowieka, symulacje stanu patologicznego (na przykład deformacyjnego) oraz wpływu określonej techniki leczenia na korektę/redukcję dysfunkcji.

Projekt:
Realizacja projektu wytypowanego urządzenia medycznego (implant/narzędzie chirurgiczne) z optymalizacją konstrukcji oraz analizą wytrzymałościową głównych podzespołów. Wykonanie dokumentacji konstrukcyjnej z doborem: biomateriału, technologii produkcji i wykończenia powierzchni. Skonstruowanie wyrobu medycznego z uwzględnieniem funkcji, obszaru anatomicznego, w którym będzie wykorzystywany (m.in. dostęp operacyjny, możliwości instalacyjne), sposobu sterylizacji

Metody kształcenia

Wykład konwencjonalny oraz z wykorzystaniem środków audiowizualnych. Praca z literaturą fachową. Indywidualna oraz zespołowa realizacja ćwiczeń laboratoryjnych. Wykonanie projektu.

Efekty uczenia się i metody weryfikacji osiągania efektów uczenia się

Opis efektu	Symbole efektów	Metody weryfikacji	Forma zajęć

Warunki zaliczenia

Wykład: Egzamin
Laboratorium: zaliczenie na ocenę
Projekt: zaliczenie na ocenę

Literatura podstawowa

• 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.

Literatura uzupełniająca

• 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.

Uwagi

Zmodyfikowane przez dr inż. Daniel Dębowski (ostatnia modyfikacja: 05-05-2017 13:05)