Farklı üzengi kemik protezlerinin modellenerek ses iletim performanslarının mevcut ticari protezlere göre değerlendirilmesi
Evaluation of sound transmission performances according to existing commercial prostheses, by modeling different stabilizer bone prostheses
Yazar: FATMA UZUNDEMİR
Danışman: PROF. DR. İSMAİL ŞEN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ MEVLÜT YUNUS KAYACAN
Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: ANSYS = ANSYS ; Biyomalzemeler = Biomaterials ; Harmonik analiz = Harmonic analysis ; Orta kulak = Middle ear ; Protezler ve implantlar = Prostheses and implants

Özet:
İşitme kayıplarının bazıları, orta kulakta yer alan ve seslerin iç kulağa iletilmesini sağlayan çekiç, örs ve üzengi kemikçiklerinde meydana gelen sorunlar sonucu oluşmaktadır. Böyle durumlarda, çoğunlukla üzengi kemiği alınarak yerine bir protez yerleştirilmektedir. Bu çalışmada, farklı üzengi kemik protezlerinin modellenmesi ve ses iletim performanslarının sağlıklı insan orta kulak modeli ile mevcut ticari protezlere göre değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Çalışmada protez tasarımları, modellemeleri ve analizleri Solidworks ve Ansys programları kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında öncelikle ticari olarak üretilen üç adet piston tipi protez seçilmiş ve modellenmiştir. Bu protezler için dört farklı malzeme (teflon, titanyum, pet-g, nitinol), üç farklı çap (0.4, 0.5, 0.6 mm) ve üç farklı uzunluk (4.00, 4.75, 5.50 mm) belirlenerek her bir protez modelinde bu malzeme, çap ve uzunlukların değerlendirilmesi yapılmıştır. Tasarlanan protez modellerinin ve gerçek kulak modelinin harmonik titreşim analizleri gerçekleştirilmiştir. 100 ile 10000 Hz aralığındaki bir frekans için çalışma yapılmıştır. Analizde modellenen kulağın timpanik membran kısmından anlık ses basınç seviyesi 90 dB olan yaklaşık 0.632 Pa'lık bir basınç gönderilmiş ve analizler belirlenen sınır şartları altında gerçekleştirilmiştir. Üzengi tabanında titreşim sonucu oluşacak etkilerin frekans yanıtı ile sesin iletimindeki hız dağılımları incelenmiştir. Modellenen mevcut ticari protezlerin her biri harmonik analizdeki dağılımları açısından karşılaştırılmış ve sağlıklı insan orta kulak modeli ile kıyaslanarak işitme üzerindeki ses iletim performansları değerlendirilmiştir. Tez çalışması kapsamında analizi yapılan 108 protez modeli arasından sağlıklı insan orta kulak modeline en yakın sonuçları veren 0.6 mm çap, 5.50 mm uzunluğundaki titanyum malzeme ile üretilen Ticari 3 protez modeli, Çizelge 4.15'teki veriler ile karşılaştırılmış ve ses iletiminde 10 kat iyileşme görülmüştür.

Abstract:
Hearing losses occur as a result of problems in the hammer, anvil and stirrup ossicles, which provide the transmission of sounds to the inner ear in the middle ear. Often, a prosthesis is placed in place of the stirrup. In this study, it was aimed to model different stirrup bone prostheses and evaluate their sound transmission performance compared to the healthy human middle ear model and existing commercial prostheses. In the study, prosthesis designs, models and analyzes were carried out with Solidworks and Ansys programs. Three commercially produced piston type prostheses were modeled in the study. Four different materials, three different diameters and three different lengths were determined for these prostheses, and the materials, diameters and lengths of each prosthesis were evaluated. Harmonic analyzes of the designed prosthesis models and healthy ear models were carried out. At a frequency between 100 and 10000 Hz, a pressure of 90 dB, approximately 0.632 Pa, was sent from the tympanic membrane part of the modeled ear. Analyzes were carried out under specified boundary conditions. The frequency response resulting from vibration at the base of the stirrup and the velocity distribution of sound were compared with each of the commercially modeled prostheses, and their sound transmission performances were evaluated by comparing them with the healthy ear model. Among the 108 prostheses analyzed, one of the prostheses that gave the closest results to the healthy ear model was obtained in the Commercial 3 model and a 10-fold improvement in sound transmission was observed.