Diz altı protezinde astar malzeme seçiminin güdük üzerindeki basınç dağılımına etkisinin sonlu elemanlar analizi ile incelenmesi
Investigation of the effect of liner material selection on pressure distribution on residual limb in a below-knee prosthesis by finite element analysis
Yazar: ÖZNUR GÜR
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA ÜNAL
Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Astar = Lining ; Diz protezi = Knee prosthesis ; Protezler ve implantlar = Prostheses and implants ; Sonlu elemanlar analizi = Finite element analysis

Özet:
Alt ekstremite protez kullanıcıları, günlük rutin aktiviteler sırasında bile güdük ve soket arasında ortaya çıkan basınca maruz kalırlar. Bu sebeple güdük ve soket arasındaki arayüz basıncının dağılımı, hem soket tasarımı ve uyumunda hem de kullanıcıların cilt problemlerinin önlenmesinde çok önemli bir faktördür.Özellikle güdük üzerinde ortaya çıkan basınç dağılımı güdük ve soket arasında kullanılan astar malzeme ile yakından ilişkilidir. Diz altı ve diz üstü protezlerde çoğunlukla astar malzemesi olarak silikon elastomer, poliüretan ve termoplastik elastomer (TPE) malzemeleri kullanılmaktadır. Son yıllarda biyomedikal uygulamalarda sıklıkla kullanılmaya başlanılan hidrojel malzemesinin diz altı protezlerde bir astar malzemesi olarak kullanılma potansiyelini araştırmak için, bu tez çalışmasında hidrojel malzemesinin güdük üzerinde ortaya çıkan gerilme/basınç değerleri ve dağılımı açısından mevcut astar malzemeleri ile sonlu elemanlar analizi (SEA) ile karşılaştırılması hedeflendi. Bu bağlamda, bu tezin amacı, dört farklı astar malzemesinin (silikon elastomer, poliüretan, TPE ve hidrojel) aynı geometrik özelliklere sahip basitleştirilmiş bir katı model üzerinde güdük üzerindeki gerilme/basınç değerini ve dağılımını nasıl değiştirdiğini FEA ile karşılaştırmaktır. Sonuçlar, hidrojel malzemenin daha düşük kesme gerilimi ve daha dengeli stres dağılımı sağladığını göstermektedir.

Abstract:
Even during daily routine activities, the users of the lower extremity prosthesis are frequently exposed to a considerable amount of interface pressure between the stump and socket. For this reason, the distribution of the interface pressure between the stump and the socket is a crucial factor for both designing and fitting a socket as well as for preventing skin problems of the users. Especially the pressure distribution on the stump is closely related to the liner material used between the stump and the socket. Silicone elastomer, polyurethane, and thermoplastic elastomer (TPE) materials are often used as liner materials in below-knee and above-knee prostheses. In order to investigate the potential of utilizing hydrogel material, which has been used frequently in biomedical applications in recent years, as a liner material in below-knee prostheses, in this thesis, it was aimed to compare the hydrogel material with existing liner materials in terms of stress/pressure values and distribution on the stump by finite element analysis (FEA). In this context, the aim of this thesis was to compare how four different liner materials (silicone elastomer, polyurethane, TPE, and hydrogel) alter the stress/pressure value and distribution on the stump on a simplified solid model with identical geometrical properties through FEA. The outcomes suggest that the hydrogel material provides lower shear stress and a more balanced stress distribution.