Kişiye özel kraniyal implantlarda yapısal parametrelerin araştırılması: Sonlu elemanlar analizi uygulaması
Investigation of structural parameters in custom made cranial implants: Application of finite element analysis
Yazar: ERHAN MURAT ASLAN
Danışman: PROF. DR. HALİL MURAT AYDIN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Kraniyoplasti, kafatası defektlerinin onarımı için yapılan cerrahi işlemdir. Bu tür defektler, doğuştan gelen kusurlardan, hastalıklardan, kazalardan, enfeksiyonlardan veya tümörlerden kaynaklanabilir. Kraniyoplasti, kafatasının bütünlüğünü sağlayarak, hastanın dış görünüşünü düzeltmek ve buna bağlı olarak hastanın özgüvenini artırmakla kalmayıp, aynı zamanda kafa içi basıncı da dengeler ve beyni koruyarak defektin oluşturduğu olumsuz sonuçları azaltır. Bilgisayar destekli tasarım ve 3 Boyutlu yazıcı teknolojilerinin gelişmesi kişiye özel kraniyoplasti implantlarının tasarlanmasına ve üretilmesine olanak sağlamıştır. İntraoperatif kraniyoplasti cerrahisi ile kıyaslandığında, kişiye özel implantların birçok avantajı bulunmaktadır. Bunlar, ameliyat süresinin ve karmaşıklığının azalması, cerrahi doğruluğun artması, daha iyi kozmetik sonuç olarak özetlenebilir. Tez kapsamında, kişiye özel kraniyal implant tasarımı yapılmış, ve kafatası – implant montajı, sonlu elemanlar yöntemine dayanan hesaplama simülasyonları kullanılarak analiz edilmiştir. İmplant malzemesi ve implant üzerindeki delik çapının, implanttaki deformasyon ve gerilime olan etkisi araştırılarak, iki farklı defekt boyutu üzerinde, implantın mekanik performansına olan etkisi incelenmiştir. Yapılan çalışmada, implant üzerindeki delik çapı küçüldükçe, implanttaki deformasyon ve gerilim değerlerinin arttığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, defekt büyüklüğü arttıkça implantlardaki deformasyon değerinin arttığı ve implant malzemesinin elastisite modülü arttıkça implanttaki deformasyon değerlerinin azaldığı görülmüştür.

Abstract:
Cranioplasty is a surgical procedure for repairing skull defects. These defects can be caused by congenital defects, diseases, accidents, infections or tumors. Cranioplasty, ensuring the integrity of the skull, not only improves the patient's appearance and consequently improves the the patient's self-confidence, but also balances intracranial pressure and protects the brain, thereby reducing the negative consequences of the defect. The development of computer aided design and 3D printing technologies enabled the design and manufacture of custom-made cranioplasty implants. Compared to intraoperative cranioplasty surgery, custom-made implants have many advantages. These can be summarized as decreased operation time and complexity, increased surgical accuracy, better cosmetic results. Within the scope of the thesis, custom-made cranial implant was made, and the skull – implant assembly was analyzed using calculation simulations based on the finite element method. The effect of the implant material and the holes on the implant to deformation and stress, which effects the mechanical performance of the implants, were investigated on two different implant sizes. In this study, it was observed that as the hole diameter on the implant decreased, the deformation and stress values of the implant increased. In addition, it was observed that the deformation values of the implants increased as the defect size increased and the deformation values of the implant decreased as the elasticity modulus of the implant material increased.