Bilgisayar ortamında olusturulan tibia diafiz modelinde transvers kırığın plak, vida modelleri ile tespitinde kemik, plak, vida üzerindeki gerilme sonuçlarının sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak değerlendirilmesi (Biyomekanik çalışma)
The stress assessment of transverse crack in tibia diafiz model with plate and bolt fixation created in the computer environment by using finite element model (Biomechanics Study)
Yazar: AHMET EMRE BAYRAMOĞLU
Danışman: PROF. DR. YILMAZ TOMAK
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Ortopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2010
Konu: Ortopedi ve Travmatoloji = Orthopedics and Traumatology
Dizin: Bilgisayar yazılımları = Computer softwares ; Biyomekanik = Biomechanics ; Kemik vidaları = Bone screws ; Kırık fiksasyonu = Fracture fixation ; Kırıklar-kemik = Fractures-bone ; Sonlu elemanlar analizi = Finite element analysis ; Tibia = Tibia

Özet:
Ortopedinin sık karşılaştığı kırıklar arasında tibia kırıkları önemli yer tutmaktadır. İnsan vücudunda görülen tüm kırıkların %15i tibia kırıklarıdır. Bu kadar sık karşılaştığımız bu kırıkların tedavisi son derece önemlidir. Tedavi benzer patolojiler gibi konservatif ve cerrahi olabilmektedir.Amaç:Cerrahi tedavi seçenekleri arasında plak vida osteosentezde yer almaktadır. Bu çalışmamızda plak vida osteosentezde kullanılan 4.5luk geniş DCP plakların ve vidaların gerilme analizlerini yaptık.Bu analiz sonucunda fiksasyon materyali olarak plak vida tercih edildiği zaman cerrahi öncesinde(hasta üzerinde hiçbir işlem uygulamadan sadece bilgisayar ortamında) hasta için en uygun (yaşina,kilosuna ve yaşam tarzına)implantın seçilmesinin önemini vurgulamayı amaçladık.Ayrıca kullanmaya karar verdiğimiz implantın ani ısı değişimlerine ne tür tepkiler verdiği bu ısı farklarında plak vidalar üzerindeki gerilme değerlerinin nasıl değiştiğinide çalışmamızda değerlendirmeyi amaçladık.Bunun yanında günümüzde özellikle batı dünyasında ortopedik cerrahi içinde kendine kabul ettiren ve önümüzdeki dönemlerde önemi dahada artacak olan biyomekanik konusunda uzman bir mühendisle ortak çalışma gerekliliğinede vurgu yapmaya çalıştık.Gereç Gerilme analizlerinin değerlendirmesinde sonlu elemanlar yöntemini kullandık.Bu konuda biyomekanik konusunda uzman bir mühendisten destek alındı.Günümüzde biyomedikal alanda sonlu elemanlar yöntemi diz ve kalça protezinin tasarlanmasından bir diş implantının ne kadar kuvvete dayanacağına kadar birçok alanda kullanılmaktadır.Analizimizde sonlu elemanlar yöntemi programını kullandık.Tibia diafizinde oluşturduğumuz transvers kırığa 8 delikli plakla tibia lateral kortekste plak yerleşecek şekilde fiksasyon uygulandı.Kullandığımız plak 13 cm uzunluğunda ve 0.4 cm kalınlığında 8 delikli geniş DCP plak.vidalarımız kortikal vidalar olup,plağın tam ortası kırık hattında olacak şekilde kırık hattının proksimal ve distalinde simetrik 4 plak deliği ve 4 adet vida bulunmaktadır.Plağa ve vidalara uygulanan aksiyel kuvvetide ortalama insan ağırlığı olan 80 kg olarak kabul ettik.Bulgular:Yaptığımız analiz sonucunda Tibia diafiz bölgesindeki tranvers kırıklara yapılan plak vida osteosentezde kırık hattına en yakın (proksimalde ve distaldeki) 2.delikte ve vida üzerindeki gerilme değerleri en fazla bulunmakta.Ayrıca vidaya gereğinden fazla kuvvet uygulayarak sıkma yapıldığı zaman vida çıkış noktasındaki gerilme değerinin ve plaktaki deformasyonun artmış olduğunu bulduk.Isı farklarını değerlendirdiğimiz zamanda soğuk ortamdaki plak ve vidalardaki gerilme değerlerinin normal ve sıcak ortamdaki gerilme değerlerine göre yüksek olduğunun farkına vardık. Elde edilen veriler ışığında;Sonuçlar:1)Günümüzde bilimsel çalışmalardaki amaç (tıp, mühendislik,vs.)insan kullanımına sunulan tüm malzemelerin dayanım sınırlarını yukarıya çekmek suretiyle kırılma riskini minimalize etmektir.2)Sonlu elemanlar yöntemi biyomekanik alanda yaygın olarak kullanılmaktadır.3)Sonlu elemanlar yöntemiyle hastaya kullanılabilecek en uygun plak vida belirlenebilir.Bu yöntemle hastaya plak vida uygulanmadan önce plak,vida ve kemik üzerindeki gerilme değerlerini bulmamızı sağlar.4)Ortam ısısı fiksasyonda kullanılan plak vidalar üzerindeki gerilmeyi etkilemektedir. Örneğin plak vida osteosentez yapılan bir hasta sıcak ortamdan soğuk ortama geçtiğinde plak vidalardaki gerilme kuvvetinde artış meydana gelmektedir.Buna bağlı plak vida kırılmaları soğuk ortamda daha fazla olabilmektedir.5)Fiksasyonda kullanılan çelik ve titanyum plaklar mobilizasyon sonrası toplam yükün yaklaşık%15 ini taşımaktadırlar.Kalan %85 yük kemik üzerinden taşınmaktadır.Anahtar Kelimeler: Tibia diafiz fraktürü, sonlu elemanlar yöntemi,biyomekanik analiz,plak vida osteosentez.

Abstract:
The fractures in tibia, which are responsible for the 15% of the whole fractures, are one of the most critical issues amongst the other fractures in the orthopedy. Therefore, the treatment of these fractures play an important role. Like similar pathologies, the treatment can be conservative or surgical. Plate-screw fixations are the methods amongst the surgical treatment options. In this study, we performed stress analysis for a 4.5mm-DCP-plate and screws by means of finite element method.A seniour finite element analyst supported met o run and postprocess the biomechenıc analysis. We also examined the stress flactuations as a result of thermal effects and compared these results with non-thermal results. The main outcomes of these studies are as follows;1-) The main target of today's scientific studies (medical sience and engineering) is to reduce the probability of fractures by incresing the strength of materials.2-) Finite element method is widely used in biomechanics3-) The most suitable plate-screw combination for a patient can be determined by performing finite element analysis. This enabled us to investigate the stress values in plate,screws and bone.4-) The environmental temperature has a great impact on the stress values. For example, if a patient suddenly exposes to a colder environment, then the stresses in screw increase, meaning that the failure probability of the screws will also incerase.5-) The steel/titanium plates used in the fixation carries the 85 % of the total load.Keywords: Tibia Fracture, Finite Element Methods, Biomechanics, Plate Screw Osteosentez