erkeklerde kullanilan - teknikbelgeler.com · Şekil 1.12. otuzbir aylık takip i. hasta . 2. hasta...

53
T.C. PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLiĞİ BÖLÜMÜ ERKEKLERDE KULLANILAN FEMUR BAŞI PROTEZİNİN MODELLENMESİ VE ANALİZİ DİPLOMA ÇALIŞMASI Hazırlayan: Hasan ELİŞ 03223036 Çalışmayı (Projeyi) Yöneten: Yrd.Doç.Dr.Hasan ÇALLIOĞLU MAYIS,2008 DENİZLİ T.C. PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTEİ MAKİNA MÜHENDİSLiĞİ BÖLÜMÜ

Upload: others

Post on 15-Sep-2019

19 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

T.C.

PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

MAKİNA MÜHENDİSLiĞİ BÖLÜMÜ

ERKEKLERDE KULLANILAN

FEMUR BAŞI PROTEZİNİN MODELLENMESİ VE

ANALİZİ

DİPLOMA ÇALIŞMASI

Hazırlayan:

Hasan ELİŞ

03223036

Çalışmayı (Projeyi) Yöneten:

Yrd.Doç.Dr.Hasan ÇALLIOĞLU

MAYIS,2008

DENİZLİ

T.C.

PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ

MÜHENDİSLİK FAKÜLTEİ

MAKİNA MÜHENDİSLiĞİ BÖLÜMÜ

SINAV SONUÇ FORMU

Aşağıda belirtilen bu çalışma, ... / ... / 200... tarihinde toplanan jürimiz tarafından,

(DİPLOMA ÇALIŞMASI / MAKİNE PROJE I - II) olarak kabul edilmiştir /

edilmemiştir.

Çalışmanın Adı : Erkeklerde Kullanılan Femur Başı

Protezinin Modellenmesi ve Analizi

Öğrenci Adı,Soyadı : Hasan ELİŞ

Öğrenci No : 03223044

Danışmanın Ünvanı,Adı,Soyadı : Yrd.Doç.Dr. Hasan ÇALLIOĞLU

Başarı Notu(rakam ve yazı ile) :

Danışman Üye Üye

ONAY:

Yukarıdaki imzaların adı geçen öğretim üyelerine ait olduğunu onaylıyorum.

...... /....... / 200...

Prof.Dr.Muzaffer TOPÇU

Bölüm Başkanı

TEŞEKKÜRLER

Bu çalışmanın başlangıcından bitişine kadar her aşamada bana destek olan ve yol

gösteren sayın hocam Yrd. Doç.Dr.Hasan ÇALLIOĞLU’na ve arkadaşım Recep

KUŞ’a teşekkürü borç bilirim.

Denizli, 15.05.2008

Hasan ELİŞ

ÖZET

(Diploma Çalışması)

Erkeklerde Kullanılan Femur Başı Protezinin Modellenmesi ve Analizi

Hasan ELİŞ

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü, IV. Sınıf

Günümüzde hepimizin bildiği üzere kalça kemiği kırıldığı taktirde bu kemiğin alçıya

alınma veya geleneksel yöntemlerle tedavi edilmesi mümkün değildir. Bu nedenle şayet

çiviyle birleştirilebilecek şekilde bir kırık tesbit edilmişse bu yöntem kullanılmakta,

şayet kemik hem kırılmış hemde zedelenmiş ise femur başı kemiği çıkartılıp yerine bu

kemiğin protezi yerleştirilmektedir. Günümüzde yerleştirilen protezler tahmin edildiği

gibi insandan insana değişmekle birlikte, insanın kemik yapısı ve kilosuyla ilişkilidir.

Femur başı protezi üretilirken en önemli hususlar;malzeme seçimi,modellemenin kişiye

tam oturması ve vücuduyla doku - kültür ilişkisinin çok iyi sağlamasıdır. Bu nedenle

genel olarak protezlerin tasarımı ve geliştirilmesi için birçok mühendislik ve tıp bilim

dalları birlikte çalışmaktadır.

Erkekler için femur başı protezi düşünüldüğünde protezin kafa kısmının açısı genellikle

135° olduğu düşünülerek hareket edilmektedir. Bayanlarda bu açı 90° ’ye yakındır.

Bunun sebebi bayanların gebelik durumunda çocuğun ağırlığıyla birlikte kalça kemiğine

çok fazla yük binmesinden dolayı daha dayanıklı olması gerekliliğidir.

Bu çalışmada Solidworks ve Ansys Workbench programları kullanılarak,erkekler için

femur başı protezinin tasarımı, modellenmesi ve analizi yapılmıştır.Bu modellemede

ortalama insan kütlesi 75kg alınmış olup bu nedenle proteze gelen kuvvetler 750N

olarak optimize edilmiştir. Burada amaç 750N kuvvet gelen protezin izin verdiğimiz

esneme payını aşarak kalıcı deformasyona uğrayıp uğramadığını değerlendirmek vede

oluşan gerilmeler sonucu kullanmış olduğumuz malzemenin akma sınırında kalıp

kalmadığını kontrol etmektir.

Yapılan çalışmalar sonucunda 750N ağırlığında bir kuvveti, modellemesini yaptığımız

proteze uyguladığımızda protezin gerilmelere karşı emniyetli olduğu ve esneme payının

belirlediğimiz aralıklarda kaldığı tespit edilmiştir. Bu nedenle gerçekçi bir yaklaşım

olarak optimum protezin elde edilebilmesi için protezin maruz kalıcağı kuvvete göre

modelleme yapılması gerektiğinin farkına varılmıştır. Buda kişiye özel bir tasarım ile

mümkündür. Bu proje kapsamında 3 ayrı modelleme yapılmış olup bunlar femurun baş

kısmının Z ekseninde 0, 15, 30 derece olduğu durumları kapsamaktadır.

Anahtar Kelimeler: Femur Başı, Protez, Malzeme

İÇİNDEKİLER

...................................................................................................................................Sayfa

İçindekiler ............................................................................................................... VI-VII

Şekiller Listesi ............................................................................................................ VIII

Şekiller Listesi ............................................................................................................... IX

Semboller Listesi ............................................................................................................ X

Bölüm I

GİRİŞ

1. Femur Başı Protezi ......................................................................................................2

1.1. Implantlar Dizayn Edilirken Gözönünde Bulundurulan Faktörler ........................2

1.2. Ortopedik İmplantların Kullanım Yerleri ..............................................................3

1.3. Total Kalça Protezi ................................................................................................4

1.4. Hasara Uğramış Femura Protezin Yerleştirilme Aşamaları ..................................5

1.5. Total Kalça Protezinde Kullanılan Malzemeler ....................................................6

1.6. Hasta Örnekleri ....................................................................................................10

1.7. Femur Protez ve Tarihçe ......................................................................................15

Bölüm II

TİTANYUM ALAŞIMLI HAMMADDE İLE İMAL EDİLMİŞ ERKEK

VÜCUDUNA UYGUN FEMUR BAŞI PROTEZİNİN SIFIR DERECE AÇI

ALTINDA MODELLENME VE ANALİZ AŞAMALARI

2.1. Kullanılan Malzeme ..........................................................................................16

2.2. Modelleme Aşamaları .......................................................................................17

2.3. Analiz Aşamaları ...............................................................................................25

Bölüm III

FARKLI AÇILARDA TASARLANAN FEMUR BAŞI PROTEZLERİNİN

ANALİZ SONUÇLARI VE KARŞILAŞTIRILMASI

....................................................................................................................................Sayfa

3.1. Karşılaştırma Diyagramı..........................................................................................43

ŞEKİLLER LİSTESİ

....................................................................................................................................Sayfa

Şekil 1.1. Uyluk Kemiği ................................................................................................. 4

Şekil 1.2. Hasar Görmüş Femura Protezin Yerleştirilmesi ............................................ 4

Şekil 1.3 Total Kalça Protezi Örneği .............................................................................. 5

Şekil 1.4. Total Kalça Protezinde Kullanılan Malzemeler ............................................. 6

Şekil 1.4. Total Kalça Protezinde Kullanılan Malzemeler II .......................................... 6

Şekil 1.6. Kalçası Kırık Hastanın Görünümü ................................................................. 8

Şekil 1.7. Femurun Mekanik Doğrultusuna Yakın Yerleşen İmplantlar

Üzerinde Bükülme Etkisi ............................................................................... 8

Şekil 1.8. Kayıcı Kalça Vidası Sistemi ve Uygulama Seti ............................................. 9

Şekil 1.9. Leinbach Hemiprotez Seti .............................................................................. 9

Şekil 1.10. Ameliyat Öncesi I. Hasta ............................................................................ 11

Şekil 1.11. Ameliyat Sonrası I. Hasta ........................................................................... 11

Şekil 1.12. Otuzbir Aylık Takip I. Hasta ...................................................................... 12

Şekil 1.13. Ameliyat Öncesi II. Hasta .......................................................................... 13

Şekil 1.14. Ameliyat Sonrası II. Hasta ......................................................................... 13

Şekil 1.15. Yirmi Ay Takip II. Hasta ........................................................................... 14

Şekil 2.1. Femur Başı Protezin Analiz Yapılmış Hali .................................................. 16

Şekil 2.2. Baş Kısmının Modellenmesi ........................................................................ 17

Şekil 2.3. Baş Kısmının Modellenmesi ........................................................................ 18

Şekil 2.4. Gövdenin Modellenmesi .............................................................................. 19

Şekil 2.5. Gövdenin Modellenmesi .............................................................................. 20

Şekil 2.6. Gövdenin Modellenmesi .............................................................................. 21

Şekil 2.7. Gövdenin Modellenmesi .............................................................................. 22

Şekil 2.8. Montaj Yapılması ......................................................................................... 23

Şekil 2.9. Analize Geçiş ............................................................................................... 24

Şekil 2.10. Geometrinin Düzenlemesi .......................................................................... 25

Şekil 2.11. Geometrinin Düzenlemesi .......................................................................... 26

Şekil 2.12. Analiz İşlemleri .......................................................................................... 27

Şekil 2.13. Analiz İşlemleri .......................................................................................... 28

Şekil 2.14. Analiz İşlemleri .......................................................................................... 29

Şekil 2.15. Analiz İşlemleri .......................................................................................... 30

Şekil 2.16. Analiz İşlemleri .......................................................................................... 31

Şekil 2.17. Analiz Sonuçları ......................................................................................... 32

Şekil 2.18. Analiz Sonuçları ......................................................................................... 33

Şekil 2.19. Analiz Sonuçları ......................................................................................... 34

Şekil 2.20. Analiz Sonuçları ......................................................................................... 35

Şekil 3.1. Model I ......................................................................................................... 37

Şekil 3.2. Model II ........................................................................................................ 38

Şekil 3.3. Model III ....................................................................................................... 39

Şekil 3.4. Model I Eşdeğer Gerilme ............................................................................. 40

Şekil 3.5. Model II Eşdeğer Gerilme ............................................................................ 41

Şekil 3.6. Model III Eşdeğer Gerilme ........................................................................... 42

Şekil 3.7. Analizlerin Karşılaştırılması ......................................................................... 43

SEMBOLLER LİSTESİ

Gerilme

N Newton kuvvet birimi

Kg Kütle birimi

° Derece

V Malzemenin Poission oranı

E Malzemenin Elastisite modülü

Pa Basınç Birimi

BÖLÜM 1

GİRİŞ

Tıp alanının çeşitli dallarında; deneysel yaklaşımla cihaz yapımı ve muvcudatının

geliştirilmesi, yeni protezlerin malzeme ve tasarımları, kullanılan protezlerin kontrol ve

iyileştirilmesi, vücut içinde gerçekleştirilmesi olanaksız veya çok zor analizlerin

laboratuar şartlarında veya sanal ortamda yapılabilmesi, karmaşık yapıların

modellenmesi için teorik yaklaşım, görüntüleme ve sinyal işleme proseslerinin

geliştirilmesi konularında mühendislik dallarına ihtiyaç duyulmaktadır.

Kırık kalça kemiği tedavisinde geleneksel yöntemlerin yerine, insan vücuduna uyum

sağlayan protezler kullanılmaktadır. İnsanın kilosuna ve kemik yapısına göre farklı

protezler istenilen şekillerde üretilebilmektedir. Bu protezlerin elde edilebilmesi için

bilgisayar ortamında tasarım ve analizler yapılmaktadır. Protez tasarımı ve geliştirilmesi

için birçok mühendislik ve tıp alanı birlikte çalışmak zorundadır.

Bu çalışmada Solidworks 2008 ve Ansys Workbench 11 programı ile femur başı

protezinin modellenmesi ve analizi anlatılmaktadır.

1.Femur Başı Protezi

Femur Başı protezleri, kişinin kalçasına uygun şekilde üretilen protezlerin vücuda

yerleştirilmesiyle elde edilen sistemlerdir. Kullanılan implantların, korozyona karşı

dirençli ve vücut dokuları tarafından iyi bir şekilde kabul edilen (biocompatible) yapıda

olması istediğimiz temel iki şarttır. Yorulmaya karşı direnç implantlar için diğer önemli

gerek şart olmaktadır. Implantlardan beklenen yeterli mekanik dayanım özellikleri,

implantların şekli ve uygulamaya bağlı olarak değişmektedir.

Genel çeşitlilikte bio malzemeler protez için tercih edilmektedir. Bu malzemeler içinde

porselen, seramikler, bioçimentolar, silika camlar, silika fosfatlar, silika jeller,

polimerler, amalgamlar, altın ve alaşımlar, gümüş ve alaşımlar, tantalyum, kobalt krom

alaşımları, titanyum ve paslanmaz çelikler yer almaktadır. Özellikle son birkaç yıldır

tantalyum biouyumluluk bakımından oldukça önem kazanmıştır. Ancak üretim

ekonomikliliği bakımından tam elde edilemediği için bu element ile ilgili bio malzeme

geliştirme çalışmaları henüz yapılmamıştır.

Bu malzemeler için temel zorunluluklar korozyon direnci, mekanik ve biokimyasal

özellikler ile ilişkilendirilmiştir. Esas metal alaşımları günümüzde ciddi anlamda hem

biomedikal hem de metalurjik olarak önem kazanmıştır. Bunun sebebi metalik

malzemelerin mükemmel dayanım, tokluk ve aşınma dayanımı sağlamalarıdır.

1.1 İmplantlar Dizayn Edilirken Gözönünde Bulundurulan Faktörler

Genel anatomi ve bundan sapmalar

Cerrahi yaklaşım

Kemiklerde yerel iyileşme hızları

Olası komplikasyonlar

Fizyolojik ve biomekanik koşullar

Dinamik zorlama ve ağırlık taşıma koşulları

Implanta kemiğin tepkisi

Implant malzemesinin özellikleri

1.2. Ortopedik İmplantların Kullanım Yerleri

Günümüzde implant malzemeler ortopedik uygulamalarda oldukça önemli bir yere

sahiptir. Ortopedik implant malzemeler;

1. Kırık ve çatlaklara yerleştirmede:

·Omurilikle ilgili kırıklarında

·Takma diş uygulamalarında

·Biyomedikal tel, iğne, vida kullanımında

·Yapay bağ dokusu uygulamalarında

2. Eklem yenilemelerinde:

·Kalça artroplastisi

·Diz artroplastisi

·Ayak bileği artroplastisi

·Omuz artroplastisi

·Dirsek artroplastisi

·Kol bileği artroplastisi

·Parmak artroplastisinde kullanılırlar.

1.3. Total Kalça Protezi

Şekil 1.1. Uyluk Kemiği Şekil 1.2. Hasar Görmüş Femura Protezin Yerleştirilmesi

Total kalça protezi, kalça ekleminin baş ve yuvasının protez materyali ile değiştirilmesi

operasyonudur. Kalça eklemi top ve yuva şeklinde oluşmuş eklem kapsülü ve

etrafındaki kuvvetli bağlar vasıtasıyla stabilitesi sağlanan bir eklemdir.

Bu protezler iki kısımdan oluşur. Bunlar femur kemiği başının kalçaya eklemlendiği

çukurun yerini alan astebulum protezi ile femur başı protezidir. Bu protezler, femur başı

kırıklarında hastanın çabuk ayağa kalkmasını sağlar veya hastalık sebebiyle bozulmuş

kemik dokusunun yerini alır.

Şekil 1.3 Total Kalça Protezi Örneği

1.4. Hasara Uğramış Femura Porotezin Yerleştirilme Aşamaları

1. Femur kalça masfalından çıkarıldıktan sonra, harap olmuş femur başı kesilerek alınır.

2. Astebulumdaki kıkırdak ve kemik temizlenir.

3. Metal implant astebuluma konulur. Bazen ilave tesbit için kemik çimentosu veya vida

kullanılır.

4. Metal implantın içine plastik (polietilen) kısım yerleştirilir. Bazı cerrahlar metal yada

seramik olanı tercih ederler.

5. Femur kemiğinin içine protezin gireceği bir kanal açılır.

6. Hazırlanan kanal içine metal femoral kök yerleştirilir.

7. Daha sonra femur başı yerleştirilir. Eğer astebulumda seramik kullanıldıysa femur

başında da seramik kullanılmalı.

1.5. Total Kalça Protezinde Kullanılan Malzemeler

Şekil 1.4. Total Kalça Protezinde Kullanılan Malzemeler

Şekil 1.5. Total Kalça Protezinde Kullanılan Malzemeler II

·Astebulum kap kısmı ve femur başı kısmında: Alumina, zirkonya ve moleküler ağırlığı

oldukça yüksek polietilen (ultra high molecular weight polyethylene UHMP)

·Femur kök kısmında: Paslanmaz çelik, titanyum, kobalt-krom alaşımı

·Kemik ve metli birleştirme kısmında: Çimento (akrilik).

Total kalça protezi operasyonunda eklemin her iki yüzeyi plastik ve metal

komponentlerle değiştirilir. Konulan parçaları yerinde tutmak üzere 2 yol mevcuttur.

Bunlardan biri polimetimetakrilat adı verilen çimento ile tespittir. Diğeri ise özel

hazırlanan ve kemiğin gelişimine uygun olarak kemikle bütünleşen parçalardan oluşan

çimentosuz protezlerdir. Bazı çimentosuz implantların yüzeylerinde yeni kemik

oluşumunu sağlayabilecek biolojik olarak aktif olan maddeler de bulunmaktadır. İleri

yaş ve ileri osteoporozu olanlar dışında günümüzde çimentosuz protezler tercih

edilmektedir. Çimentosuz protez sonrası belli süre koltuk değneği kullanılması

gerekebilir.

Şekil 1.6. Kalçası Kırık Hastanın Görünümü

Şekil 1.7. Femurun Mekanik Doğrultusuna Yakın Yerleşen İmplantlar

Üzerinde Bükülme Etkisi

Şekil 1.8. Kayıcı Kalça Vidası Sistemi ve Uygulama Seti

Şekil 1.9. Leinbach Hemiprotez Seti

1.6. Hasta Örnekleri

1.Hasta

Şekil 1.10. Ameliyat Öncesi I. Hasta

Şekil 1.11. Ameliyat Sonrası I. Hasta

Şekil 1.12. Otuzbir Aylık Takip I. Hasta

2. Hasta

Şekil 1.13. Ameliyat Öncesi II. Hasta

Şekil 1.14. Ameliyat Sonrası II. Hasta

Şekil 1.15. Yirmi Ay Takip II. Hasta

1.7. FEMUR PROTEZ VE TARİHÇE

Femur proksimal uç kırıkları için konservatif tedavi ve ateller hipokrat döneminden beri

kullanılmaktadır. 1860 yılında Phillips femur boyun kırıklarını traksiyonla tedavi

etmiştir. 1902 yılında Whitman traksiyon ile kırığı redükte ederek pelvipedalik alçı

uygulamıştır. 1907 yılında Steinmann ve Kirshner kendi adları ile anılan telleri ile

iskelet traksiyonu uygulamışlardır. 1878 ve 1897 yılında Langenbeck ve Nikolaysen

tarafından kullanılan çivi ile tespit yöntemi, femur proksimal kırıklarında, özellikle

femur boyun kırıkları için internal fiksasyona ait ilk uygulamalardır. Ancak, Smith ve

Petersen’in kendi ismlerini taşıyan üç kanatlı çivi ile femur boyun kırıklarında internal

tespit yöntemini 1931 yılında yayınlaması ile yeni bir dönem başlamıştır. 1934 de

Jewett, plaklı ve içi kanallı civilerini geliştirerek trokanterik kırıklarda internal

fiksasyon yöntemini ortaya koymuştur.

Ülkemizde de Jewett çivisi ilk olarak Gülhane Askeri Tıp Akademisinde 1959 yılında

R.Ege tarafından kullanılmıştır. Ancak bu çivilerde kırık rezorpsiyonu sonrası ekleme

penetrasyon ve yırtma görülmekteydi. Bunun üzerine 1953 te Pugh ve 1958 de Massie

kayarak sıkıştırma sağlayan çiviler önerdiler. 1960’ların sonlarına doğru Richards

firması tarafından yaygınlaştırılan kayıcı kalça çivisi halen intertrokanterik kırık

tespitinde en çok kullanılan materyaldir.

1950 ve 51 yıllarında A.Moore un kendinden kilitli ve F.R.Thompson’un vitalyum

endoprotezleri ile esasen femur boyun kırıkları olmak üzere kalça bölgesi kırıklarında

artroplasti uygulaması başlamıştır. Ülkemizde de trokanterik bölge kırıklarına çivi ile

tespit 1950 de Derviş Manizade ve 1958 de Necmi Ayanoğlu tarafından yapılmıştır.

BÖLÜM 2

TİTANYUM ALAŞIMLI HAMMADDE İLE İMAL

EDİLMİŞ ERKEK VÜCUDUNA UYGUN FEMUR

BAŞI PROTEZİNİN SIFIR DERECE AÇI ALTINDA

MODELLENME VE ANALİZ AŞAMALARI

2.1. KULLANILAN MALZEME

Ti Alloy: E=114000

V=0.34

Şekil 2.1. Femur Başı Protezin Analiz Yapılmış Hali

2.2. Modelleme Aşamaları

Şekil 2.2. Baş Kısmının Modellenmesi

Solidworks 2008 programında femur başı ölçülerinin front plane düzleminde

girilmesi.

Şekil 2.3. Baş Kısmının Modellenmesi

Surface revolve komutu kullanılarak protezin baş kısmının katı model haline

getirilmesi.

Şekil 2.4. Gövdenin Modellenmesi

Gövdenin baş kısmının right planede çizilerek iki boyutlu modelin elde edilmesi.

Şekil 2.5. Gövdenin Modellenmesi

Right Planede çizmiş olduğumuz gövde modelinin extrude komutuyla katı cisim haline

getirilmesi.

Şekil 2.6. Gövdenin Modellenmesi

Gövdenin temas yüzeyine plane atanarak extrude işleminin gerçekleştirilmesi.

Şekil 2.7. Gövdenin Modellenmesi

Katı model haline getirilmiş olan gövdenin filletlarının yapılarak vücuda oturabilecek

şekle sokulması.

Şekil 2.8. Montaj Yapılması

Kafa ve gövde kısımlarının temas noktalarının eksenlerinin çakıştırılması ve kendi

ekseni etrafında dönme hareketi yapan femurun baş kısmının lock komutuyla

kilitlenerek katı modelin montajının bitirilip tek parça katı model haline getirilmesi.

Şekil 2.9. Analize Geçiş

Montajı tamamlanmış katı modelin solidworks 2008 utility bar üzerindeki ansys 11

tıklatılarak workbench ortamına aktarılması.

2.3. Analiz Aşamaları

Şekil

Şekil 2.10. Geometrinin Düzenlenmesi

Workbench ortamında açılan modelin import işlemi üzerinde operation komutu

kullanılarak add frozen yani dondurulmuş katı cizim haline getirilmesi.

Şekil 2.11. Geometrinin Düzenlemesi

Ardından body operation konumuyla surface – revolved yapılmış olan baş kısmının

sweep komutuyla süpürülerek workbench programının, modeli tek parça olarak

görmesinin sağlanması.

Şekil 2.12. Analiz İşlemleri

Programın üst kısmındaki project sekmesi tıklatılarak buradan new simulation

komutunun seçilmesi ve yapmış olduğumuz modelin simulasyon yani analiz ortamına

aktarılması.

Şekil 2.13. Analiz İşlemleri

Analiz ortamındaki modelin malzemesinin seçilme işlemi gövde ve femur başı için ayrı

ayrı yapılabilmektedir. Bizde ayrı ayrı seçerek her ikisinede titanyum alaşımını tanıtmış

bulunmaktayız. Bu aşamada program otomatik olarak titanyum alaşımının elastisite

modülünü ve poisson oranını sisteme girecektir.

Şekil 2.14. Analiz İşlemleri

Mesh sekmesi üzerinde sağ click tıklatılarak generate mesh seçilerek parçayı sonsuz

sayıda sonlu elemana bölme işleminin gerçekleştirilmesi.

Şekil 2.15. Analiz İşlemleri

Meshlenmiş olan modelin desteklerinin tanımlanması işlemi. Burada fixed yani X,Y ve

Z ekseninde hiç hareket etmeyen mesneti seçiyoruz. Bunun sebebi kemiğin gövde

kısmının insan vücudunda hareketsiz olmasıdır.

Şekil 2.16. Analiz İşlemleri

Vücut tarafından kalça kemiğine gelen kuvvetin tanımlanması işlemi. Burada femurun

baş kısmına 750N luk kuvvet geldiği düşünülmektedir.

Şekil 2.17. Analiz Sonuçları

New analiz kısmından static structural yani yapısal analiz seçilerek solve tuşu tıklatılır.

Elde ettiğimiz sonuçlardan eşdeğer gerilme resimde gösterilmiştir.

Şekil 2.18 Analiz Sonuçları

Maximum kayma gerilmesi sonuçları.

Şekil 2.19. Analiz Sonuçları

Modele uygulanan kuvvet sonucu meydana gelen toplam deformasyon.

Şekil 2.20. Analiz Sonuçları

Görüldüğü üzere tasarladığımız model güvenli olup en az 10,463 kat emniyetlidir.

BÖLÜM 3

FARKLI AÇILARDA TASARLANAN FEMUR BAŞI PROTEZLERİNİN

ANALİZ SONUÇLARINI VE KARŞILAŞTIRILMASI

Modelleme aşamasında anlatılan süreçler takip edilerek 3 farklı femur başı protezi

tasarlanmıştır.

Femur başı açısının 0° olduğı durum (şekil 3.1)

Femur başı açısının 15° olduğı durum (Şekil 3.2)

Femur başı açısının 30° olduğı durum (Şekil 3.2)

Analiz sonuçları;

Şekil 3.4 = 0° açı altındaki femur başı analizi sonuçları

Şekil 3.5 = 15° açı altındaki femur başı analizi sonuçları

Şekil 3.6 = 30 ° açı altındaki femur başı analizi sonuçları

Şekil 3.7 = Analizlerin Karşılaştırılması

Yapılan analizler sonucunda en büyük gerilmenin 15° açı altında gerçekleştiği tesbit

edilmiştir. Elbetteki bu sadece bir kıyaslamadadır. Bu dereceler, modeli tasarlarken

isteğe göre değil, hastanın kemik yapısına göre verilmektedir.

Şekil 3.1. Model I

Şekil 3.2. Model II

Şekil 3.3. Model III

Şekil 3.4. Model I Eşdeğer Gerilme

Şekil 3.5. Model II Eşdeğer Gerilme

Şekil 3.6. Model III Eşdeğer Gerilme

3.1. Karşılaştırma Diyagramı

Şekil 3.7. Analizlerin Karşılaştırılması

0, 15, 30 derece altında yapılmış olan analizlerin karşılaştırılması

(Gerilme-Derece Diyagramı)

Yukarıdaki Diyagramda da görüldüğü üzere eşdeğer gelimle en fazla 15° açı altında

çıkmıştır. En düşük eşdeğer gerilme ise 0° derece açı altında çıkmıştır.

KAYNAKLAR

Dr.Arel Gereli, Osteoporotik, 4 Parçalı İntertrokanterik Femur Kırıklarında Leinbach Protez

Uygulamalarının Karşılaştırılması, İstanbul, 12.05.2008, www.makinecim.com