Kemik cisim kırıklarında 3D yazıcı kullanılarak üretilmiş biyoçözünür implantların stabilite üzerine mekanik etkilerinin incelenmesi
Tezin Türü: Tıpta Uzmanlık
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Sağlık Bilimleri Üniversitesi, İSTANBUL PROF. DR. CEMİL TAŞÇIOĞLU ŞEHİR SAĞLIK UYGULAMA VE ARAŞTIRMA MERKEZİ, CERRAHİ TIP BİLİMLERİ BÖLÜMÜ, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: MUSTAFA BUĞRA AYAZ
Danışman: Ali Çağrı TEKİN
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Giriş: Biyoçözünür plaklar, kırık kemikleri stabilize etmek, kemik büyümesini desteklemek ve kemiklerin doğru şekilde iyileşmesini sağlayan hafif ve üstün mekanik özelliklere sahip malzemelerdir. Bu yöntemde plak çıkarılması için ikincil cerrahiden kaçınılabilir, malzeme üzerine yüklenecek ilaç ve maddelerin terapötik avantajlarından ve kemik segment kayıplarında kemik ikameleri dahil biyomühendislik uygulamalardan faydalanabilir. Ancak mekanik özellikleri titanyum implantlara göre düşüktür ve çoğu zaman yeterli dayanım sağlamaz. Amaç: Titanyum DCP ile benzer dayanım elde edilebilmesi için biyokompozit çözünebilir plak tasarımının hangi parametrelerden etkilendiğini belirlenmesi ve örnek modellerin analizi amaçlandı. Gereç ve Yöntem: Çalışmada 10 delikli 3,5 mm standart titanyum DCP ile eşit uzunlukta kompozit plak modelleri kıyaslanmıştır. Kullanılacak kompozit plak malzeme olarak PA6-nHAp seçilmiş ve malzemenin literatürden elde edilen verilerle elastikiyet modülü 3,52 GPa olarak belirlenmiştir. Ti4Al6V elastikiyet modülü ise 110 GPa olarak belirlendi. Buna göre 3,5 mm kalınlık ve 10 mm genişlikte titanyum plak için bükülme sertliği hesaplanarak kompozit plak modelin en az 8,5 mm kalınlık ve 16 mm genişlikte olması gerektiği saptanmıştır. Benzer durum vida boyutları için hesaplanarak 3,5 mm çaplı Ti4Al6V vidalar için en az 7,5 mm çaplı kompozit vidalar gerektiği görüldü. Buna göre 3 mm eninde titanyum plak ile 8,9 ve 10 mm eninde 3 adet düz kompozit plağın 3 boyutlu tasarımı yapıldı. Ardından merkezi genişliği arttırılmış ve kavisli olmak üzere iki faydalı model ve bu modellerden türetilmiş iyileştirilmiş modeller oluşturuldu. Sonlu eleman analiz yöntemi ile plak davranışlarının değerlendirilmesi için Ansys 2022 R2® yazılımı kullanıldı. 30 mm çaplı silindirik kemik modelleri üzerinde kırık hattı oluşturularak plak modelleri ile tespit sağlandı. Çalışmada alt ekstremite yükleri referans alınarak 800 N kompresyon, 300 N distraksiyon ve 100 N/m rotasyonel kuvvetler uygulanarak sonuçları incelendi. Bulgular: Buna göre düz kompozit modellerden 8 mm kalınlıktaki plağın en başarısız olduğu, 9 mm kalınlıktaki plağın titanyuma göre daha başarılı olamadığı ve 10 mm enindeki plağın tüm testlerde titanyum plaklara göre en başarılı model olduğu görüldü. İyileştirilmiş-geliştirilmiş tasarımlardan olan hibrit plak modelin kompresyon testlerinde en başarılı model olduğu ve 7,5 mm kalınlığa sahip olmasıyla malzemeden tasarruf sağlanabileceği ve cilt altı uygulamalarında sorunsuz kullanılabileceği gösterildi. Kavisli model başka bir çalışmadan referans alınarak geliştirilmiş ancak bu çalışmada aynı derecede performans sergilememiştir. Göbekli plak tasarımında yine malzemeden tasarruf prensipleri benimsenmiş ancak rotasyonel testler harici başarı görülmemiştir. Geliştirilmiş plak modelinin birçok analizde 10 mm kalınlıklı düz kompozit plak kadar ya da daha fazla başarı gösterdiği görülse de malzemeden tasarrufun beklenildiği derecede sağlanamamış olması ve cilt altına uygulamada oluşturacağı problemler göz önüne alındığında başarısız olarak değerlendirilmiştir. Sonuç: Biyokompozit plakların çalışma prensibi iyi bilindiğinde doğru morfolojik karakterizasyonu yapılarak ve tasarım ile özellikleri geliştirilerek yük taşıyan bölgelerin kırık tedavisinde kullanılabilir. Gelecek çalışmalarda daha iyi tasarımlar ile daha iyi malzeme işleme yöntemlerine odaklanarak bu malzemelerin biyolojik özelliklerinden faydalanılması amaçlanmalıdır.