Computational Modelling of Biomechanics and Biotribology in the Musculoskeletal System. Biomaterials and Tissues

مدل‌سازی محاسباتی بیومکانیک و بیوتریبولوژی در سیستم اسکلتی عضلانی نحوه مدل‌سازی طیف وسیعی از مواد و نحوه استفاده از این مدل‌سازی را بررسی می‌کند. مدل‌سازی محاسباتی به طور فزاینده‌ای در طراحی و ساخت مواد زیست‌پزشکی اهمیت دارد، زیرا پیش‌بینی برخی واکنش‌های بافت ایمپلنت، تخریب و سایش را ممکن می‌سازد و امکان تنظیم دقیق‌تر خواص مواد را برای محیط in vivo فراهم می‌کند.

قسمت اول مدل‌سازی عمومی بیومکانیک و بیوتریبولوژی را با فصلی در مورد مبانی مدل‌سازی محاسباتی بیومکانیک در سیستم اسکلتی عضلانی و فصل دیگری در مورد مدل‌سازی اجزای محدود در سیستم اسکلتی عضلانی معرفی می‌کند. فصل‌های قسمت دوم بر مدل‌سازی محاسباتی سلول‌ها و بافت‌های اسکلتی عضلانی، از جمله مکانیک سلولی، بافت‌های نرم و رباط‌ها، بیومکانیک ماهیچه‌ها، غضروف مفصلی، بازسازی استخوان و استخوان، و فرآیندهای شکستگی در استخوان‌ها تمرکز دارند. بخش سوم مدل‌سازی محاسباتی بیومواد و رابط‌های ارتوپدی، از جمله خستگی سیمان استخوان، فرآیندهای شکستگی در ایمپلنت‌های ارتوپدی، و تثبیت فنجان بدون سیمان در آرتروپلاستی کامل هیپ (THA) را برجسته می‌کند. در نهایت، فصل‌های قسمت چهارم کاربردهای مدل‌سازی محاسباتی را برای جایگزینی مفصل و داربست‌های بافتی، به‌ویژه ایمپلنت‌های لگن، ایمپلنت‌های زانو، و ایمپلنت‌های ستون فقرات مورد بحث قرار می‌دهند. و طراحی به کمک کامپیوتر و مدل‌سازی اجزای محدود داربست‌های بافت استخوانی.

این کتاب منبعی جامع برای متخصصان در بازار زیست‌پزشکی، دانشمندان مواد و مهندسان مکانیک، و افراد دانشگاهی است.

• مدل سازی عمومی سلول ها و بافت ها را پوشش می دهد. مدل سازی بیومواد و رابط ها؛ بیومکانیک و بیوتریبولوژی
• درباره کاربردهای مدل‌سازی برای جایگزینی مفصل و کاربردهای مدل‌سازی محاسباتی در مهندسی بافت بحث می‌کند

Computational Modelling of Biomechanics and Biotribology in the Musculoskeletal System reviews how a wide range of materials are modelled and how this modelling is applied. Computational modelling is increasingly important in the design and manufacture of biomedical materials, as it makes it possible to predict certain implant-tissue reactions, degradation, and wear, and allows more accurate tailoring of materials' properties for the in vivo environment.

Part I introduces generic modelling of biomechanics and biotribology with a chapter on the fundamentals of computational modelling of biomechanics in the musculoskeletal system, and a further chapter on finite element modelling in the musculoskeletal system. Chapters in Part II focus on computational modelling of musculoskeletal cells and tissues, including cell mechanics, soft tissues and ligaments, muscle biomechanics, articular cartilage, bone and bone remodelling, and fracture processes in bones. Part III highlights computational modelling of orthopedic biomaterials and interfaces, including fatigue of bone cement, fracture processes in orthopedic implants, and cementless cup fixation in total hip arthroplasty (THA). Finally, chapters in Part IV discuss applications of computational modelling for joint replacements and tissue scaffolds, specifically hip implants, knee implants, and spinal implants; and computer aided design and finite element modelling of bone tissue scaffolds.

This book is a comprehensive resource for professionals in the biomedical market, materials scientists and mechanical engineers, and those in academia.

• Covers generic modelling of cells and tissues; modelling of biomaterials and interfaces; biomechanics and biotribology
• Discusses applications of modelling for joint replacements and applications of computational modelling in tissue engineering