Kemik dokusundaki farklı yapıların mekanik davranışlara etkisinin deneysel ve istatistiksel olarak araştırılması
Experimental and statistical investigation of the effect of different structures in bone tissue on mechanical behaviors
Yazar: YASİN ERDOĞAN
Danışman: PROF. DR. AKİL BİRKAN SELÇUK ; DOÇ. DR. KADİR GÖK
İZMİR BAKIRÇAY ÜNİVERSİTESİ / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Elastisite modülü = Modulus of elasticity ; Eğilme = Bending ; Kemik dokusu = Bone tissue

Özet:
Günlük hayatımızda kemik dokuları, istemli veya istemsiz davranışlar sebebi ile çok çeşitli mekanik etkilere maruz kalmaktadır. Malzemelere etki eden kuvvetler farklı eksenlerde uygulandığında farklı mekanik özellikler gösteriyorsa bu tip malzemeler anizotropik özellik göstermektedirler. Kemik dokusu organik ve inorganik bileşiminden dolayı kompozit bir malzeme özelliği göstermektedir. Birçok kemik dokusu vücutta bulunduğu bölgeye göre bileşimindeki organik ve inorganik maddelerin dağılımından dolayı anizotropik özellik sergiler yani elastisite modülü uygulanan kuvvetin yönüne bağlı olarak farklılık gösterir. Literatürde genellikle hesaplamaların kolay yapılabilmesi için kemik doku izotropik kabul edilerek simüle edilmektedir. Kortikal kemik yapısı, kemiğe sertlik ve dayanım sağlarken, trabeküler kemik gözenekli yapısı sayesinde kemiğe esneklik ve üzerine gelen enerjiyi absorbe etme yeteneği kazandırmaktadır. Kemik dokularının mekanik etkilere karşı davranışı üzerinde gerçekleştirilen bazı testler, kemiklerin ve yumuşak dokuların özelliklerini tespit etmeye yöneliktir. Bu tez çalışmasında malzemelerin mekanik özelliklerini tespit etmede yaygın olarak kullanılan eğilme deneyi kemik numunelerine uygulanmıştır. Bununla birlikte, çene ilerleme hızı, destekler arası mesafe ve kuvvet uygulama noktası olmak üzere belirlenen üç parametrenin elastisite modülü değerleri üzerine etkisi deneysel ve istatistiksel olarak araştırılmıştır. Sonuç olarak hem deneysel hem istatistiksel analizler, destekler arası mesafenin elastisite modülü üzerinde en etkili parametre olduğunu desteklemiştir.

Abstract:
In our daily life, bone tissues are exposed to a wide variety of mechanical effects due to voluntary or involuntary behaviors. If the forces acting on the materials show different mechanical properties when applied in different axes, these types of materials show anisotropic properties. Bone tissue is a composite material due to its organic and inorganic composition. Many bone tissues exhibit anisotropic properties due to the distribution of organic and inorganic substances in their composition according to the region in the body, that is, the modulus of elasticity differs depending on the direction of the applied force. In the literature, bone tissue is usually simulated as isotropic for easy calculations. While the cortical bone structure provides hardness and strength to the bone, the trabecular bone structure gives the bone flexibility and the ability to absorb the energy coming on it. Some tests on the behaviour of bone tissues against mechanical effects are intended to determine the properties of bones and soft tissues. In this thesis, the bending test, which is widely used to determine the mechanical properties of materials, was applied to bone samples. In addition, the effects of three parameters, namely jaw progression speed, distance between supports and force application point, on the modulus of elasticity values were investigated experimentally and statistically. As a result, both experimental and statistical analyzes supported that the distance between supports was the most effective parameter on the modulus of elasticity.