Hastaya özel implant seçiminde olasılık esaslı sonlu elemanlar yönteminin kullanılması
Selection of patient specific implant using probabilistic finite element analysis
Yazar: FATİH MEDETALİBEYOĞLU
Danışman: PROF. DR. İRFAN KAYMAZ
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Diş Hekimliği = Dentistry ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Vücudun kayba uğrayan herhangi bir kısmını suni olarak tamamlamak veya iyileşmesine yardımcı olmak amacıyla doku içerisine yerleştirilen implantların seçimi, tecrübelere ve bu tecrübelerden elde edilen bilgiler ile yapılan tahminlere dayanmaktadır. Bu yaklaşım daha önceki vakalar dikkate alınarak, parametrelerin ortalama değerleri üzerinden yapılmaktadır. Ayrıca implantta ve çevreleyen kemiklerde gerilme dağılımının düzgün olmaması hem ameliyat sonrası ağrılar yaşanmasına hem de kemiğin yeniden şekillenmesinde (bone remodelling) fizyolojik bozukluğa neden olabilmektedir. Bu tür sıkıntılar nedeniyle, vücuda yerleştirilen implantın tekrar vücuttan çıkartılması gerekebilir. Son yıllarda bu sakıncaları ortadan kaldırmak ve tedavi sonrası başarıyı artırmak için ?hastaya özel implant (patient-specific implant)? yaklaşımı kullanılmaya başlanmıştır. Bu çalışmada, hastaya ait bilgisayar tomografi görüntüsü kullanılarak hastaya özel olarak kemik modeli elde edilmiştir. Kortikal ve trabeküler dağılımı, literatürde yapılan sabit bir kalınlık yerine,  gerçeğe uygun bir şekilde elde edilmiştir. Ayrıca, seçilen implantın ve kemiğin etki edecek kuvvetler altında davranışı sonlu elemanlar programı yardımıyla belirlenmiştir. Böylece ameliyat sonrası implantın davranışı ile ilgili bilgiler de ameliyat öncesi elde edilmiştir. Vücutta kullanılan implantların özelliği, implantın maruz kaldığı yükler ve kemiğin özelliği gibi parametreler doğaları gereği belirli bir istatistiksel dağılıma sahip rastgele değişkenlerdir. Bu çalışma kapsamında, kemik malzeme özelliği ve yüklemelerdeki varyasyonlar dikkate alınarak gerilme, şekil değiştirme gibi implantın davranışını gösteren sonuçlar rastgele değişkenler olarak elde edilerek değerlendirilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Hastaya Özel İmplant, Biyomekanik, Sonlu Elemanlar, Olasılık Esaslı Analiz

Abstract:
Selection of proper implants, which are planted into tissue in order to heal or artificially to complete any part of a body incurring losses, is depending on experiences and predictions made using the knowledge gained from these experiences. Considering previous cases, this approach is utilized on the mean values of parameters. In addition, uneven stress distributions on both the implant and surrounding bones may not only make the patient suffer from the pain but also causes physiological anomalies due to bone remodelling. Owing to these problems, it may be necessary to pull out the implant from the body. In recent years, ?patient-specific implant? approaches have been come into use in order to eliminate these disadvantageous. In this study, a realistic patient-specific computer model was obtained  from the patient-specific computerized tomography, in which dispersion of cortical and trabecular bone was modelled according to the real structure, contrary to the model in the literature in which the interface between cortical and trabecular bone is smoothly modelled. In addition, the behaviour of the bone and implant subjected to loading was determined using a finite element software. Thus, the behaviour of the implant after the operation was predicted before the operation. The parameters such as the properties of the implants used in the body, the forces acting on the implants and bone properties do not take a single value, rather they are random variables having a statistical distribution. Therefore, within the scope of this study, the results such as stresses and displacements that indicate the performance of the implant were obtained as random variables by considering the variations of the bone material properties as well as the load acting on the implant.
Keywords: Patient-Specific Implant, Biomechanics, Finite Element, Probabilistic Analysis