ویژگی های بیومکانیکی از سطح ایمپلنت استخوان مهمترین شاخص ها برای پایداری ایمپلنت است همانطور که برای تکامل حالت ایمپلنت مورد استفاده قرار می گیرد.
در این بخش به توصیف تداخل استخوان ایمپلنت می پردازیم:
ویژگی های سطح ایمپلنت توسط کمیت ایمپلنت سطح معین می شود که در ارتباط با بافت استخوانی معدنی به خوبی کیفیت مکانیکی در اطراف فضای داخلی همراه است.
از دیدگاه بیومکانیکی مشکلات از این حقیقت که فضای داخلی ماهیت پیچیده ای دارد که منجر به سختی، این حقیقت که استخوان در اتصال نسبی ایمپلنت است و انسجام بین استخوان و ایمپلنت است قرار دارد و همچنین ویژگی های داخلی تکاملی سطوح است بستگی دارد.
مشکل در نظر گرفته شده می تواند از دیدگاهی مختلف مورد بررسی قرار گیرد. با در نظر گرفتن ساختار هندسی داخلی (فواصل استخوان ایمپلنت) پدیده ی مکانیکی پایدار (فشار در سطح) یا از حالت دینامیک (تکامل در طول زمان ) از این دیدگاه می باشد بنابراین در نظر گرفتن پدیده ی مدل سازی بافت استخوانی در سطح و اطراف آن می باشد.
2.1- توصیف هندسی : فواصل استخوان ایمپلنت و حرکت های ریز (حرکات کوچک)
زمانی که عمل جراحی اولیه بین استخوان و سطح ایمپلنت بعد از عمل جراحی اتفاق می افتد استخوان بین نابینی شکل خود را از دست می دهد و به تدریج با استخوان بالغ جایگزین می شود.
اما زمانی که بخش داخلی در منطقه جایی که استخوان و ایمپلنت اتصال اولیه را ندارد، بافت استخوانی سریع اتفاق می افتد و پایداری ایمپلنت طولانی مدت توسط شکل گیری استخوان شکل گرفته و فرآیندهای مدل سازی دوباره اتفاق می افتد.
زمانه که پایداری اولیه کافی نباشد جنبش های اولیه از این شرایط جلوگیری کرده و منجر به شکل گیری بافت تا نقایص جراحی می شود.
مطالعات حیوانات در جراحی های ارتوپدی انجام شده پیشنهاد می دهد که حرکت ریز نسبی بین ایمپلنت وبافت استخوانی بیشتر از µm150 نباید باشد که در بالای آن ها بافت فیبری رشد بافت استخوانی را دارا می باشد.
مطالعات دندانی نشان داد که در طول درمان استخوان حرکت های ریز در سطوح پایین ممکن است مسئولیت تحریک بیومکانیکی مدل های استخوانی را داشته باشد. اما بافت استخوانی ممکن است به جای سطح داخلی توسعه یابد که در آنجا حرکت های ریز بین صفحه ای اضافی بلافاصله بعد از عمل جراحی وجود دارد.
پارامترهای اصلی فقدان بارگیری را نشان نمی دهند اما فقدان حرکت های ریز اضافی را در سطح ایمپلنت استخوان نشان می دهد.
اما تعیین دقیق تکامل آستانه ی میکرو حرکت ها (که در بالای آن بافت ها توسعه یافته اند) به عنوان عملکرد زمان برای بررسی باقی مانده است.
2.2- توصیف مکانیکی : فشار در سطح
زمانی که عملکرد بارگیری از طریق ایمپلنت اضافی (فشار معین σ0) ایمپلنت به عنوان بار اضافی در نظر گرفته می شود که منجر به ساختارهای پیچیده ی ممکن از قبیل جذب استخوان ایمپلنت اولیه می شود. هر چند فشارها پایین تر از σ0 برای نتایج ایمپلنت ها سودمندتر بوده و پدیده ی تحریک مدل سازی استخوان تحریک می کند.
تعیین ارزش σ0 مبهم باقی می ماند چون بسیار مشکل است تا فشار کنترل شده ای در زمینه ی (Vivo) ایجاد کنیم.
ارزش σ0 به عوامل مختلفی از قبیل ویژگی های استخوان، زمان درمان بستگی دارد (σ0 انتظار می رود در طول درمان افزایش یابد) و ارزش بی به ماهیت فشار بستگی دارد (سطح یا فشار) که در مسیر قرار دارد ( که استخوان به عنوان ایزوتروپ در تمامی مقیاس ها می باشد) شرایط بارگیری بهینه به طور قوی به بیمار بستگی دارد و در توانایی بافت استخوانی برای سازگاری با ساختار آن نسبت به محیط می باشد که از طریق مدل سازی پدیده می باشد.
تعادل مناسب بین فشارهای اولیه ی معقول (قابل قبول) و پایداری خوب اولیه عناصر اصلی برای موفقیت طولانی مدت پایداری ایمپلنت در سطوح می باشد.
که مهمترین منطقه در نظر گرفته شده در موفقیت ایمپلنت می باشد که منجر به بالاترین فشار می شود که در استخوان کورتیکول در اطراف ایمپلنت گردن وجود دارد.
2.3- توصیف دینامیکی : شکل گیری دوباره استخوان و بافت های آن
ایمپلنت پدیده ای است که توسط (Branemark) کشف شد شامل زمان تکامل ساختار استخوانی برای حصول اتصال ساختاری، عملی و مستقیم می باشد که بین استخوان زنده و سطوح بارگیری ایمپلنت می باشد.
ایمپلنت یک اتصال پیچیده است که زمانی که بافت استخوانی جدید شکل می گیرد که در تماس اولیه با سطح ایمپلنت می باشد به این منظور که در سطح میکروسکوپی هیچ تعاملی بین بافت ها اتفاق نمی افتد.
ارزیابی کارایی پدیده مشکل بسیار سختی می باشد چون نیازمند اندازه گیری های محلی در اطراف سطح از ویژگی های بیومکانیکی است که از بافت استخوانی می باشد که ماهیت پیچیده با خاصیت چسبندگی کشسانی و ویژگی های یکسان دارد. به علاوه بافت استخوانی با فشارهای مکانیکی ساختار خودسازگاری یافته که از طریق پدیده ی مدل سازی می باشد.
رشد هر دو تحت ایمپلنت چندین ماه طول می کشد که در طول آن تکامل نسبی و توزیع فضایی ویژگی استخوان به طور بالقوه ای مساوی و همگن است.
قوانین سلول های استخوانی اصلی ترین قدم ها برای استخوان است شکل گیری مجموعه ی سلول های اضافی، بافت غنی از کلاژن غیر معدنی، تولید هورمون های مسئول برای معدنی سازی با یون های کلسیم و فسفات برای ایجاد بافت استخوانی و شکل گیری بافت استخوانی به استخوان بالغ می باشد.
فرآیند شکل گیری استخوان با ویژگی های محلی (راه های شیمیایی و مایع و حالت فشار) می باشد.
معمولا فرض بر این است که فعالیت استخوانی کششی تحت یکنواختی اولیه قبل از شکل گیری استخوان جدید می باشد که از حرکات ریز ایمپلنت ها جلوگیری می کند.
خاطر نشان می کنیم که شکل دوباره ی استخوان مرتبط با بافت ها فعالیت زیادی در زمینه ی تحقیق ایجاد می کند که در این تحقیق با جزییات گفته نشده است.
اثرات بارگیری مکانیکی در سازگاری اولیه ی استخوان برای بافت واقع شده در اطراف ایمپلنت قابل کاربرد است.
ویژگی های بارگیری کنترل شده ی نیرو یا جابجایی در فراوانی کم ساختار استخوان را ارتقا داده که در اطراف ایمپلنت قرار دارد. فراوانی بالا کل بارگیری همچنین می تواند منجر به افزایش شکل گیری ساختار استخوانی در اطراف ایمپلنت اولیه شود و افزایش قابلیت آن شود.
پارامترهای بهینه ی بارگیری معین شده است که در ازای فراوانی می باشد و منجر به افزایش و ارتقای کیفی می شود.
