Computer simulation of bone remodeling
Kemik adaptasyonunun bilgisayar ortamında simüle edilmesi
- Tez No: 332879
- Danışmanlar: DR. ERGÜN BOZDAĞ, DR. EMİN SÜNBÜLOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Anatomi, Mechanical Engineering, Anatomy
- Anahtar Kelimeler: Sonlu elemanlar yöntemi, Finite element method
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Katı Cisimlerin Mekaniği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kemikler; herkesçe bilinen özelliklerinin yanı sıra büyüyen, gelişen, hasar durumunda kendini onaran ve bulunduğu ortama iç yapısını ve dış şeklini değiştirerek adapte olabilme özelliğine sahip canlı dokulardır. Yaşam boyunca devam eden bir süreç olan iç yapının adaptasyonu; kişinin bünyesel özelliklerine ve maruz kaldığı mekanik yüklere bağlıdır. Bu parametrelerden kemik adaptasyonunu en çok etkileyeni Wolff Yasaları olarakta bilinen kemiğin maruz kaldığı mekanik etkilere karşı gösterdiği davranıştır ve yalnızca bu davranışı içeren bir algoritmanın oluşturulması çoğu durumu açıklamak için yeterli olmaktadır. Bu çalışmada adaptasyon sürecini simüle ederken adaptif elastisite teorisinden yararlanılmıştır. Teoriye göre yüklemelerde veya sistemde anormal bir değişiklik olduğunda kemik uyarılacak ve yeniden denge durumuna gelebilmek için kendi iç yapısını yani trabeküler kemiğin dağılımını değiştirecektir. Bu teori esas alınarak geliştirilen adaptasyon algoritması sonlu elemanlar programına uygun şekilde monte edilmiştir. Bu algoritmanın şu ana kadar incelenenlere göre en büyük avantajı yükleme gibi saniyeler bazında gerçekleşen bir olay ile adaptasyon gibi günler bazında gerçekleşen bir sürecin iki ayrı fazda ele alınmasını sağlayan yapısıdır. Validasyon için femur kemiğinin yürüme sırasında, diş implantının çevresindeki çene kemiğinin ise çiğneme etkisinde yoğunluk dağılımının zaman içindeki değişimine bakılmış, literatür ile uyuşan sonuçlar gözlemlenmiştir. Gerekli validasyonlardan sonra, L3 segmentini içeren lumbar modeli hazırlanmış ve vida çevresinde bulunan kortikal ve trabeküler yapıdaki kemiklerde günlük yüklemeler sırasında oluşabilecek yapım ve yıkım süreci incelenmiştir. Klinikle örtüşen sonuçlara ulaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
Beside the well known functions, bones are capable of growing, repairing itself in a case of fracture and changing its internal structure and external shape constantly to adapt the environment. The lifelong remodeling process modified by a lot of parameter such as; sex, age, race, hormonal, physilogical conditions and mechanical activities. The most influental one is the response of bone to mechanical loading conditions which is also known as Wolff's Law and developing an algorithm based on mechanical activities is sufficient enough for most of the cases. In this study, a model that based on adaptive elasticity theory is proposed which claims that when a change of load or abnormal state occurs, bone is stimulated to adapt its mass to regain the equilibrium state. So driving force of remodeling is the difference between homeostatic state and actual state. The developed remodeling algorithm is implemented to a finite element program properly. The most important advantage of the algorithm is the separation of loading and remodeling processes into two different phases. Algorithm has been validated against density distribution of proximal femur during gait cycle and density distribution of implant induced mandibula during mastication. Good agreement has been observed with the results available in the literature. After validations, new method is applied to investigate bone remodeling around lumbar pedicle screw and results are found to be consistent with clinical observations.
Benzer Tezler
- Hava kirliliği konusunda çevre bilgi sistemi tasarımı ve gerçekleştirilmesi pilot projesi
Design of an information system about air pollution
HARUN İYİDİKER
- Asenkron motorlar için algılayıcısız akı gözlemleyicisi ve kontrolü
Sensorless flux observer and controller for asynchronous motors
COŞKUN ŞAHİN
Doktora
Türkçe
1997
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. METİN GÖKAŞAN
- Topolojik optimizasyon yöntemiyle tasarlanan yeni bir mandibular distraktörün teorik ve deneysel olarak değerlendirilmesi
Theoretical and experimental evaluation of a novel mandibular distractor designed using topological optimization
ABDULLAH TAHİR ŞENSOY
Doktora
Türkçe
2019
BiyomühendislikAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İRFAN KAYMAZ
PROF. DR. ÜMİT ERTAŞ
- Rastgele alanların ar modellemesi için dik kafes süzgeci ve spektrum kestirimine uygulanması
Two-dimensional orthogonal lattice structures for autoregressive modeling of random fields and its use in spectrum estimation
SEDAT TÜRE
Yüksek Lisans
Türkçe
1993
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ.DR. AHMET H. KAYRAN
- İmplant çerçevesindeki farklı kemik defektlerinde fonksiyonel kuvvetlerin oluşturduğu stres dağılımının sonlu elemanlar stres analiz yöntemi ile değerlendirilmesi
Evaluation of stresses with finite element analysis method around different types of bone defects related to dental implants
EMEL SOYKAN