Математики помогают проектировать новое поколение костных имплантатов

математик

Математики помогают проектировать новое поколение костных имплантатов, структурно походящих на более человеческую кость имог уменьшить хирургию и время восстановления, плюс дают пациентам, для которых текущие ортопедические имплантаты не подходят, некоторыеновые варианты.Доктор Вивьен Чаллис из Школы Математики и Физики в университете Квинсленда, Австралия, и коллег, имеетразработанный прототип для пористых лесов костного имплантата, которые могут быть настроены, чтобы соответствовать свойствам человеческой кости по мере необходимостипациентами. Работа на их работе была опубликована в журнале Advanced Engineering Materials in November

2010.Прототип является примером того, что может быть достигнуто путем соединения вычислительного дизайна с конфабуляцией точности, чтобы произвести тканьлеса с настраиваемыми свойствами как стандартные блоки для нового поколения костных имплантатов.

Путем щипания физических доступных переменных такие леса могут быть скроены, чтобы сделать костные имплантаты, соответствующие пациентампотребности.Текущие имплантаты сделаны из полностью плотного и плотного титана, который может быть слишком жестким для окружающей кости, основной причиныиз ослабления имплантата.

Кроме того, они могут быть неподходящими для пациентов, болевших обширной травмой, инфекцией, опухолями илидеформации.Чаллис сказал прессу что:«Настроенные, пористые имплантаты могут быть в состоянии облегчить эти проблемы путем соответствия и геометрии и свойствамокружающая кость."В их статье исследователи описали, как они использовали новый математический метод, названный «оптимизация топологии», чтобы оптимизироватьрасположение материала в определенном космосе, и таким образом производит трехмерные леса с жесткостью, подобной человеческой кости,одновременно имея пористую структуру для транспортировки существенных питательных веществ посредством имплантата.Они соответствовали жесткости лесов к той из человеческой кости путем выбора подходящей пористости лесов и показали что шаблоныможет быть измерен, чтобы дать желаемые размеры поры, не теряя их упругие или распространяющиеся свойства.

Они видели два главных преимущества в структурах, которые они проектировали. Каждый был, у них нет «направлений низкой жесткости», которая может бытьпроблема с обычной «слоистой сеткой проектирует», чья жесткость является переменной, в зависимости от которого пути груз на нихвыровненный.

Другое преимущество было то, что материал лесов распределяется эффективно через структуру вместо того, чтобы формировать «скопления»в не имеющие груз области.Исследователи проверили эти теоретические модели при помощи отборного лазера, тающего, чтобы сделать физические прототипы и затем проверяющий ихэластичность.Отборное лазерное таяние использует мощный лазер, чтобы расплавить металлический порошок в требуемую форму лесов, слой слоем.

«Превосходное соглашение между теорией и экспериментом» подтвердило что этот метод проектирования и производства новогопоколение костных имплантатов было жизнеспособно, завершил авторов.Чаллис сказал что:«Наш проект является ярким примером пути, которым математика может стимулировать междисциплинарное, ультрасовременное исследование».

«Особенностью нашего исследования является постоянное взаимодействие между теорией, экспериментом и числовым моделированием», онадобавленный.Она и ее мультидисциплинарная команда надеются, что их исследование поможет разработчикам проектировать и сделать лучше ортопедические имплантаты дляСтареющее население Австралии.Они работали над проектом, финансирующимся Австралийским научным советом (ARC) с 2008.

Это установлено впродолжайте под новым фондом КОМПЛЕКСА покрывать 2011-2013.«Прототипы для Лесов Костного имплантата, Разработанных через Оптимизацию Топологии и Произведенных Твердым FreeformКонфабуляция."Вивьен Дж.

Чаллис, Энтони П. Робертс, Джозеф Ф. Гротовский, Лай-Чан Чжан, Тимоти Б. Серкомб.ПродвинутыйТехнические Материалы, Том 12, Проблема 11, страницы 1106-1110, ноябрь 2010.Статья сначала издала онлайн: 13 сентября 2010; DOI: 10.1002/adem.201000154

Дополнительный источник: университет Квинсленда (пресс-релиз, 3 февраля 2011).


9 комментариев

  1. Войну ведет правящая группа против своих подданных, и цель войны – не избежать захвата своей территории, а сохранить общественный строй. Поэтому само слово «война» вводит в заблуждение. Мы, вероятно, не погрешим против истины, если скажем, что, сделавшись постоянной, война перестала быть войной.

Добавить комментарий