Sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak temporomandibular eklem protezinin tasarım kriterlerinin belirlenmesi: Pimli TME protezi
Determination of the design criteria of temporomandibuler joint prosthesis using finite element method: Self-pinned TMJ prosthesis
Yazar: SİNAN KÖSE
Danışman: PROF. DR. HASAN SOFUOĞLU
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Geçmişten günümüze kadar insan vücudunda kendisinden beklenen fonksiyonu yerine getiremeyen uzuvlar yerine bunların vazifesini görebilecek çeşitli yapay bileşenler geliştirilmektedir. Alt çene kemiği ve temporal kemiğin birleşim bölgesi olan temporomandibular eklem (TME) bölgesinde kullanılan protezler bu yapay bileşenlere iyi bir örnektir. Bu tez çalışmasında ülkemizde üretimi olmayan TME protezlerinin, literatür, saha ve anket çalışmalarıyla tasarım kriterleri ve uygulama riskleri değerlendirilmiştir.
Yapılan çalışmalarda öncelikle hasarsız alt çene kemiği modeli tasarlandı ve ardından optik tarama metodu kullanılarak ticari TME protezi tarandı. Elde edilen verilere uygun sağlam çene kemiği ve ticari TME protezli ana karşılaştırma modelleri elde edildi. Karşılaştırma modellerinin sonlu elemanlar yöntemi ile mekanik analizleri değerlendirilmiş ve daha az sabitleme cıvatasına sahip yekpare pimli yapısıyla, hem sert kemik dokularında hem de sabitleme cıvatalarında ticari protezli modellere kıyasla daha az gerilme değerlerinin ortaya çıktığı kendinden pimli yeni TME protezleri tasarlanmıştır. İdeal pim-cıvata yapılarının da araştırıldığı yeni TME protezlerinde, kanallı formlara yer verilerek protez sabitleme çalışmalarında cerrahlara alternatif cıvatalama alanları kazandırılmıştır. Yapılan bütün bu çalışmaların sonucunda ideal pim-cıvata yapısının elde edildiği PI2C/3 protez modeli tasarlandı ve prototip çıktıları üretildi.

Abstract:
From past to present, a variety of artificial organs which can have been developed in the human body, which can serve as a function of the organs that cannot fulfill their expected functions. The prostheses used in the temporomandibular joint (TMJ) region, the junction of the lower jaw and temporal bone, are optimal example for these artificial organs. In this thesis, design criteria and application risks of TMJ prostheses which are not produced in our country, were evaluated using the published data scientific articles, surgical operations and questionnaires.
Firstly, undamaged lower jaw model was designed and then commercial TMJ prosthesis CAD data was generated using optical scanning method. These CAD data were then used to obtain the main comparison models of undamaged lower jaw bone and commercial TMJ prostheses. Mechanical analysis of the comparison models based on the finite element method were evaluated and new TMJ prostheses with self-pinned and less fixing bolt structure having less stress on both cortical bone tissues and fixing bolts compared to commercial prosthetic models, were designed. In the prosthetic fixation studies, alternative slot bolting areas were provided to the surgeons in the TMJ prostheses in which ideal pin-bolt structures were also investigated. As a result of all these studies, PI2C/3 TMJ prosthesis was obtained to be an optimum design, and its prototypes were then produced.