25
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
X ışınlarından korunmada yeni bir kompozit materyalin geliştirilmesi
Tıbbi veya diğer amaçlarla kullanılan X ışınlarından korunmak için günümüzde pek çok yöntem ve kompozit materyal kullanılmaktadır. Bu ışınlardan korunmak için genellikle kurşun malzemeler kullanılmaktadır. Bu çalışmada X ışınlarından korunmak için yeni bir malzemenin geliştirilmesi amaçlandırılmıştır.Bu çalışmada deneyler iki farklı aşamada yapılmıştır. Birinci aşamada toz halinde olan malzemeler kompozit haline getirilip plaka şeklinde yapılandırılmıştır. İkinci aşamada malzemeler sıvı kompozit haline dönüştürülüp tekstil malzemesi üzerine kaplanmıştır. Çalışmada kullanılan elementler stronsiyum, magnezyum, kitin, kitosan, bor, baryum, flor ve kemiktir. Aynı zamanda bu elementlerin farklı karışımlarıyla oluşturulan bileşen grupları da deneyde kullanılmıştır. Deneyde 66kV- 102kV ve 150kV `de 15,5 ms, 17,6ms sureyle ve 4mAs,2,5mAs ve 2mAs `lik değerlerde 100cm uzaklıktan kompozit numunelere X ışını uygulanmıştır.Sonuç olarak; birinci aşamada 66kV'de; grup A, grup B, grup D ve grup E'nin X ışınına karşı %100 koruma sağlandığı ölçülmüştür. İkinci aşamada ise 50 kV de en iyi koruma; 1. kaplamanın yapıldığı durumdur. 60 kV de yapılan radyasyon dozlamada ise 1. ve 2. kaplamaların aynı anda yapıldığı ölçümdür. Bu araştırmada kullanılan kompozit materyal, X ışınlarından korunmak için kullanılan kurşun gömlekler yerine yeni bir kompozit materyal olarak gelecekte medikal ve diğer amaçlar için geliştirilmiştir. Geliştirilen bu kompozit materyal kurşun elementinden çok daha hafif ve biyouyumlu olma özelliklerine sahiptir. Bu bağlamda sağlık çalışanları ve cerrahlar, geliştirilen bu kompozit materyalden yapılan gömlekleri güvenli ve çok daha rahat bir şekilde kullanabileceklerdir.
Omurga cerrahisinde elektromekanik kılavuz sisteminin geliştirilmesi
İnsan vücudunda, doğuştan veya sonradan meydana gelen kemik deformiteleri çoğunlukla implant ile tedavi edilmektedir. Yapılan cerrahi müdahaleye göre bazı implantların, kemiğe tespit edilmesi gerekmektedir. Bu tespit işlemi hali hazırda kullanılan implant aparatları ile çok sağlıklı ve rahat bir şekilde yapılamamaktadır. Bu yüzden sıklıkla skopi altında yapılan ameliyat; cerrah, ameliyat personeli ve hasta için risk teşkil etmektedir. Bu çalışmada, omurga cerrahisinde omur cisimlerine cerrahi olarak yapılacak işlemlerin minimal invaziv operasyon ve kılavuzlama sistemi ile daha hassas uygulanmasına imkan verebilecek kılavuz sistemlerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır.Bu amaçla; motor ve el tahrikli elektromekanik sistem, minimal radyasyonla ve maksimum hassasiyetle çalışacak şekilde polietilen bir omurga kılavuz sistemi tasarlanmış ve üretimi gerçekleştirilmiştir. Omurga kılavuz sisteminin polimer bazlı prototipi ve polietilen prototipinin imalatı laboratuarımız bünyesinde bulunan 3 boyutlu yazıcı, torna ve freze tezgâhlarda gerçekleştirilmiştir. Mukavemet testleride Solidworks 2010 programı kullanılarak sonlu elamanlar yöntemiyle analiz edilmiştir.Sonuç olarak, geliştirdiğimiz omurga navigasyon sistemi için yapılan gerilme-deplasman testi sonucu sistem kapalı haldeyken gerilme değeri 19.50 N/mm2 (MPa), deplasman değeri 5,17223 mm olarak ölçülmüştür. Sistem açık haldeyken yapılan gerilme-deplasman testi sonucu gerilme değeri 35.04 N/mm^2 (MPa), deplasman değeri 15.4786 mm olarak hesaplanmıştır.
316 L implant malzeme yüzeyinin biyouyumluluk özelliklerinin geliştirilmesi
Bu çalışmada 316L paslanmaz çelik yüzeyi, Mikro ark oksidasyon (MAO) sürecini gerçekleştirebilmek için ince bir titanyum tabaka ile kaplanmıştır. İnce film titanyum kaplama işlemi Plazma Püskürtme, Sol-Jel ve Katodik Ark Fiziksel Buhar Biriktirme (CAPVD) yöntemleri kullanılarak uygulanmıştır. Bu işlem, 316L paslanmaz çelik malzemenin korozyon ve aşınma direnci ile yüzey biyouyumluluğun geliştirilmesi için amaçlanmıştır. İnce film titanyum kaplama ve MAO yöntemleri ile paslanmaz çeliklerin vücut içinde aşınma ve korozyon direncinin geliştirilmesinin yanısıra erken osseointegrasyon ile yüzeyin biyoaktivitesinin geliştirilmesi de bu çalışmanın ana amacıdır. Bu şekilde üretilen iki aşamalı kaplamanın yapısal ve morfolojik karakterizasyonu X-ışını kırınımı ve SEM çalışmaları kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Element analizi ve kaplamanın aşınma direnci EDS ve sürtünme test cihazı kullanılarak yapılmıştır. 316L paslanmaz çelik üzerinde MAO ile yüzey aktivitesini geliştirebilmek için plazma püskürtme, sol-jel veya katodik ark biriktirme metodunun uygulanabilirliği araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde paslanmaz çelik üzerine MAO uygulama işlemi plazma püskürtme ve sol-jel ile kaplanan numuneler için olumlu sonuçlar vermemiş, katodik ark fiziksel buhar biriktirme ile kaplanan numuneler için ise umut verici olmuştur.
Development of limb lengthening mechanisms used in orthopedic surgery
Shortness of an extremity due to different causes is an issue that may adversely affect human life functional and psychologically. There are many methods used in orthopedic surgery for such patients in order to have a functional and aesthetic limb. Until recently, intramedullary nails could not be used alone and limb lengthening was being performed with the help of an external fixator. However, due to the presence of various complications in the use of external fixators, alot of studies have been performed on the development of intramedullary nail which can provide extension without the need of external fixators. In this study, in the light of previous studies, it is aimed to develop a new expandable intramedullary system, providing lengthening in order to remove previous problems and complications and to annihilate leg length discrepancies at present and future without second surgical intervention as far as possibble by lenghtening the intramedullary nail. To this end, a new electromechanically active intramedullary nail has been designed and generated. The intramedullary nail system was designed to perform extremity lengthening both mechanically and electronically according to the requirement. The function status can be changed at any time depending on the clinical conditions. This also provides an advantage that if any one (mechanic or electronic) fails, the lengthening process can continue with the other. Consequently, it is evident that the system we developed have advantages in respect of the present leg lengthening systems, like operation princible, easiness of application, controlled lengthening, patient mobility and shortness of treatment duration. The success of the system at practice will be examined with in-vivo animal experiments and according to the results, it will be ready for use on human by performing necessary restorations.
Vücut içinde ekstraskeletal olarak kullanılabilen uzayan plak sisteminin geliştirilmesi
Ekstremitede, tümör rezeksiyonu sonrası ve kırık tedavisinin yetersizliği gibi doğuştan ve sonradan edinsel nedenlerle eşitsizlik görülebilmektedir. Boy eşitsizliklerini tedavi etmek amacıyla yapılan birçok ekstremite uzatma cihazı ve çalışması vardır. Bu methodların ve cihazların avantajları olduğu gibi dezavantajları da vardır. Bu çalışmada, boy eşitsizliklerinin giderilmesi amacı ile geliştirilmiş vücut içinde ekstraskeletal olarak kullanılan uzayabilen plak sisteminin kemik anatomisine uygun olacak şekilde tasarımının ve metal prototipinin üretimini yapmak ve optimizasyonunu sağlamak amaçlanmıştır.Bu amaçla; motor-kart-pil mekanizması ile günde 1mm distraksiyon sağlayacak şekilde çalışmasını sağlayan yeni bir uzayabilen plak sistemi tasarlanmış ve üretimi gerçekleştirilmiştir. Plak sisteminin plastik prototipi ve metal prototipinin imalatı laboratuarımız bünyesinde bulunan 3 boyutlu yazıcı, torna ve freze tezgâhlarda gerçekleştirilmiştir. Biyomekanik testler Shimadzu test cihazında testleri yapılmıştır.Sonuç olarak, geliştirdimiz sistem, hali hazırda kullanılan boy uzatma sistemlerinden, uygulama yöntemi bakımından farklılık göstermektedir. Ayrıca her yaştan hastaya uygulanabilir olması, uygulama kolaylığı ve uzatma sistemlerinde karşılaşılan kompliksyonları en aza indirebileceği düşünülmektedir. Sistemin uygulamadaki başarısı, yapılması planlanan in-vivo hayvan deneylerinde irdelenecek ve alınacak sonuçlara göre gerekli iyileştirmeler yapılarak klinik çalışmalar için hazır hale getirilecektir.
Osteokondral kemik defektlerinin tedavisinde çok katlı (plla/ selüloz/ chitin) yapı iskelelerinin geliştirilmesi
Son yıllarda, dünyada doku kayıpları ve organların iflas etmesi gibi sağlık sorunları artmaktadır. Bu gibi sağlık sorunları olan hastalar, organ transplantasyonu, cerrahi yöntemler veya medikal cihazlarla tedavi edilmeye çalışılmaktadır. Son gelişmeler araştırmacıları hücre bazında, biyoloji ve mühendisliğin birleştiği, in vitro koşullarda yaptıkları çalışmalarla, doku fonksiyonlarını onarmak, korumak ve geliştirmeyi amaçlayan bir alan olan `doku mühendisliği' ne yöneltmiştir.Bu hücresel tedavi yaklaşımı, izole edilmiş hücrelerin (genellikle kök hücrelerin) ex vivo şartlarda üç boyutlu hücre dışı matriks molekülleriyle benzerlik taşıyan yapı iskeleleri (scaffold) üzerinde özel düzenleyici şartlar altında yeniden farklılaştırılarak çoğaltılmaları ve organoid adı verilen yeni doku benzeri hibrit oluşumların hastaya geri nakledilmesi prensibine dayanmaktadır. Bu özelliklere sahip yapı iskelelerinin (scaffoldların) kullanımıyla, deri, kıkırdak, bağ ve tendon, kemik, küçük çaplı vasküler greftler, mesane ve cerrahi yamalar gibi çeşitli dokuların geliştirilmesine yönelik uygulamalar ve kapsamlı denemeler yapılmaktadır. Yapı iskelesi mimarisinde yeni hibrit modellemelerinin geliştirilmesiyle özellikle ortopedi alanında ihtiyaç duyulan doku modelleri oluşturulmuştur.Ortopedi alanında travma ve eklem hasarları, subkondral kemikte ve kıkırdak eklem yüzeyinde sık sık yapısal hasarlara yol açmaktadır. Bu bölgede oluşan doku hasarlarının tamiri için de, bu geçiş safhasını taklit edebilen yapı iskeleleri oluşturulmalıdır.
Doku sertliği ölçümünde klinik aygıt modellemeleri
Bu çalışmada, doku sertliğini belirlemek için yeni bir sertlik ölçüm cihazının tasarlanması ve üretilmesi amaçlanmıştır.Günümüzde sayısal biyomedikal ve biyomekanik aygıtların yeterince var olmaması nedeni ile sayısal doku sertlik değerlendirmeleri yapılamamaktadır. Serviks, prostat ve benzer yumuşak dokuların sertlik tayini palpasyon metodu ile yapılmaktadır. Palpasyon metodu, uygulayan kişilere göre farklı sonuçlar verdiğinden daha özel ve kolay uygulanabilir klinik cihazlara ihtiyaç duyulmaktadır. Bu ihtiyaç göz önünde bulundurularak doku sertliğini objektif ölçebilecek bir cihaz tasarlanmış ve üretilmiştir.Deneyler dokuya benzer Agoroz jel ve Slikon zarlar üzerinde durometre ve üretilen prototip ile yapılmıştır. Bu ölçüm değerleri arasında karşılaştırma yapılarak kuvvet?sertlik grafiği oluşturulmuştur. Ölçüm sonuçlarından elde edilen kuvvet-sertlik grafiği lineer bulunmuştur. Ayrıca bu üretilen prototip ile yapılan ölçümler sonucu standart sapma değeri ile ortalama değeri arasındaki oran %2,66`dır. Bu oran durometre için %2,22'dır. Bu sonuçlar, prototipin durometre kadar hassas ölçüler alabildiğini göstermektedir, ve prototip gerekli modifikasyonlar ile çok daha hassas bir hale getirilebilir.Sonuç olarak; etik kuruldan gerekli izinler alındıktan sonra hayvan ve insan deneyleri planlanıp yapılmalıdır. Elde edilecek olumlu sonuçlar doğrultusunda bu protip, yumuşak doku sertlikleri ve rahatsızlıkları ile ilgili tanılarda ilgili kliniklerde kullanılmaya başlanabilir. Bu sayede subjektif uygulamalar aradan çıkararak yumuşak doku sertlik tanımlamalarında palpasyon yöntemi yerine nesnel değerlendirme yapılmış olacaktır.
Kemik defektlerinde ve ekstremite uzatmalarında kullanılan intramedular çivilerin geliştirilmesi ve yeni bir uzayabilen intramedular çivi tasarımı
Bu çalışmada, daha önce yapılan çalışmalar doğrultusunda mevcut sorunların ve komplikasyonların ortadan kaldırılması ve mümkün olduğu müddetçe , ikinci bir cerrahi müdahale yapılmadan, söz konusu ekstremitede kullanılan intramedüller çivinin boyu uzatılarak, mevcut olan ve daha sonra da ortaya çıkacak boy farkının ortadan kaldırılması amacıyla, uzamayı sağlayacak yeni bir uzayabilen intramedüller sistemin geliştirilmesi amaçlanmıştır.Bu amaçla mekanik olarak çalışan yeni bir intramedüller çivi tasarlanmış ve üretimi gerçekleştirilmiştir.Üretilen intramedüller çivi prototipi sentetik femur ( Saw-bone) içerisine yerleştirilerek Schimadzu AG-10 test cihazı ile siklik yüklemeye tabi tutulmuş, böylece sistemin çalışması ve her bir yüklenmede ne kadar uzama kaydettiği test edilmiştir.Yapılan ölçümler sonucunda intramedüller çivi her bir yüklenme sonucunda 0,1 mm uzama kaydetmiştir.Sonuç olarak, geliştirdiğimiz sistemin, halen kullanılmakta olan boy uzatma sitemlerine göre, çalışma prensibi, uygulama kolaylığı, kontrollü uzama, hasta mobilitesi ve tedavi süresinin kısalığı gibi avantajları olduğu görülmektedir. Sistemin uygulamadaki başarısı, yapılması planlanan in-vivo hayvan deneylerinde irdelenecek ve alınacak sonuçlara göre gerekli iyileştirmeler yapılarak insan üzerinde uygulamaya hazır hale getirilecektir
Kollagen tip-1 kaplamalı hidroksiapatid hücre kültüründe osteoblast hücrelerinin mekanik yanıtı
Kemik hücresi biyolojik ve mekanik birçok etken altındadır. Hücrenin mekanik etkiye cevabı belli değildir. Hücre kültürleri invivodakine yakın ortamlar içine ekilmelidir. Üç boyutlu, ağsı bir yapıda olan ve mekanik uyarım yapılabilen kollagen uygun bir ortam gösterir.Hücrenin invivo ortamına benzer hidroksiapatid kaplı kollagen jel yapı iskeleti içine osteoblast hücreleri ekilip gelişen hücrelerin; hücre morfolojisi, hücre sayısına, yapı iskeletindeki dağılımına ve oluşabilecek diğer değişikliklerin saptanması amaçlanmıştır. Ticari satılan kollagen jel bir çok kimyasal işlemden sonra hidroksiapatid kaplanarak çeşitli yeni üç biyomalzeme üretilmiştir.HA kaplı üç farklı kollagen jelden oluşan biyomalzemelerin içine İnsan kemik iliğinden elde edilmiş osteoblast hücreleri yapı iskeletine ekildikten sonra Alkalen fosfataz (ALP) düzeyleri hücrenin matriks aktivitesini ve hücre sayısını belirlemek için ölçüm yapıldı. TEM ve SEM görüntüleri çekildi. Yapı iskeleti içine eklenmiş hücrelerin gözenek içindeki yerleşimi taramalı elektron mikroskopisine bakılarak değerlendirildi.
Bilgisayar kontrollü uzun kemik eksternal fiksatörü
Mevcut klinik uygulamalarda eksternal fiksatörle uzun kemik redüksiyonu deneme-yanılma metodu ile yapıldığı kabul edilmektedir. İki boyutlu görüntülerin eşliğinde, cerrah kırığın distal ve proksimal uçlarını uç uca getirmeye çalışır. Bu uygulama tekrar tekrar fiksatörün kilit mekanizmasının gevşetilip sıkılması ile ve iki boyutlu floroskopik görüntü ile denenerek yapılır. Kırığın doğası gereği üç boyutlu olması nedeniyle üç boyutlu redüksiyonun iki boyutlu görüntü eşliğinde tespit edilmesinin ne kadar zor olduğu tahmin edilebilir.Bu çalışmada elle redüksiyon yapılmasının zorluklarına karşın bilgisayar kontrollü bir redüksiyon yapabilmek için kırık kemiğe redüksiyon kalıbı oluşturulması planlanmıştır. Bu amaçla simetrik bir uzun kemik ele alınmış ve çalışma tibia üzerinde yürütülmüştür. Tibia simetrik pozisyonda yer alan sağ ve sol olmak üzere birbirinin ayna görüntüsü kabul edilen bir çift kemiktir. Kırık tibia için sağlam olanını kalıp olarak kullanmak bu sayede mümkün olacaktır. Oluşturulacak bu kalıbın deneysel olarak işlevselliği gösterilerek bilgisayar kontrollü fiksasyonun ilk ve ön şartlarından biri gerçekleştirilmiş olacaktır.
Mini ve nano robot motorlarının geliştirilmesi ve ortopedik cerrahide uygulanması
Ortopedik cerrahide ektremite uzatma alanından kullanılan cihaz ve implantların, hastanın iyileşme süreçlerinde daha konforlu ve sağlıklı sonuçlar vererek oluşan komplikasyonları en aza indirmek amacıyla gelişen teknoloji ile mühendislik yaklaşımlar kullanılarak çözüm yolları aranmaktadır. Boy eşitsizliklerini tedavi etmek amacıyla kullanılan birçok ektremite uzatma cihazı ve çalışması vardır. Bu çalışmada, kullanılan mevcut boy uzatma cihazlarında kullanılan mini motorlar sistemleri geliştirilerek ortopedik cerrahide uygulanması amaçlanmaktadır. Kullanılan mevcut boy uzatma sistemlerinden farklı çalışma prensibine olan yeni bir elektromekanik boy uzatma sisteminin fizibilite, tasarım, analiz, üretim çalışmaları yapılarak ortopedik implant üretim süreçleri izlenmiş ve mevcut konvansiyonel implantlarla deneysel olarak karşılaştırılmıştır. Yeni geliştirilen boy uzatma sistemi ekstremite uzatma mekanizması için gerekli olan distraksiyon kuvvetlerini sağlayabilecek şekilde geliştirilmiş. Programlanabilir bir kontrol ünitesiyle dışarıdan harici bir güç kaynağına gerek duymadan boy uzatma işlemini yapabilmektedir. Üretilen elektromekanik boy uzatma sistemi biyomekanik açıdan anatomik yükler altında intramedüller çivilerle arasında istatistiksel olarak anlamlı bir farklılık bulunmamaktadır. Boy uzatma cerahisinde kullanılan sistemlerin çeşitliliği ve sınırlılıkları göz önüne alındığında yeni implantların klinik ve mühendislik araştırmaların yapılması gerekmekterdir.
Poly-3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate (PHBV) ve lif kabağı temelli hidrojel menisküs doku iskelelerinin histoloji, biyokimyasal ve biyomekanik analizleri
Son yıllarda kişilerin günlük aktivitelerinin değişmesi sebebiyle menisküs yaralanmaları ortopedi cerrahisinin dolayısıyla da kas-iskelet doku mühendisliği uygulamalarının ilgi noktası olmuştur. Bu çalışmada da menisküs yaralanmalarının tedavisine yönelik kompozit yapıda bir doku iskelesi üretilmesi amaçlanmıştır. Çalışmada kitosan, kitosan/lif kabağı ve kitosan/lif kabağı/PHBV içerikli üç farklı doku iskelesi üretilerek bu iskelelerin farklı genipin oranlarında özellikleri araştırılmıştır. Doku iskelelerinin oluşturulması için ıslak elektro eğirme ve liyofilizasyon yöntemlerinden yararlanılmıştır. Doku iskelelerinin kimyasal yapısının incelenebilmesi için Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopi (FTIR), morfolojik incelemeleri için Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), bası yüklenmelerine dayanımının ölçülebilmesi için basma testi gibi analizlerinin yanısıra Termal Gravimetrik Analiz (TGA), Dinamik Mekanik Analiz (DMA) ve şişme testleri gerçekleştirilmiştir. Amaçlandığı gibi doğal malzemeler kullanılarak kompozit yapıda yeni bir doku iskelesi üretimi yapılmıştır. Genipin ile çapraz bağlanan doku iskelelerinin diğerlerinden daha iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. Doğal bir selüloz kaynağı olan lif kabağının doku iskelelerine eklenmesi, hem dayanıklılık hem de şişme özellikleri üzerinde olumlu sonuçlar vermektedir. Ancak, çalışmanın başında PHBV katkısının doku iskelelerini güçlendireceği ve diğer gruplar ile arasında yüksek oranda fark olacağı düşünülmekteydi. Sonuçlar ise aralarında anlamlı bir fark olduğunu düşündürmemektedir. Anahtar Sözcükler: Kıkırdak Doku Mühendisliği, Lif Kabağı, Kitosan, PHBV
Kayma gerilmelerinin (shear stress) endotel hücre tabakasının permeabilitesine olan etkilerinin akım odacığında incelenmesi
Kayma gerilmeleri (shear stress), endotel hücre tabakas n n bariyer i.levlerini yerine getirmesi aç s ndan önemli kabul edilmektedir. Bu çal .mada kültür ortam nda kollajen jel üzerinde yay lm . olan bovin aortik endotel hücre tabakas üzerine belirli bir de erde kayma gerilmeleri uyguland . Bu çal .man n amac ; kayma gerilmelerinin uygulanmas yla endotel tabaka geçirgenli inin artt yönünde olan ve birçok çal .ma taraf ndan da desteklenmi. olan görü. vas tas yla yeni olu.turulan in vitro kayma gerilmesi uygulama modelinin denenmesidir. Bunun için 1 saat süresince ak m odac nda (flow chamber) endotel hücre tabakas na 5 dyne/cm2 de erinde kayma gerilmesi uyguland . Daha sonra permeabilite ölçümü konfokal mikroskop ile yap ld . Sonuç olarak; 1 saat boyunca s v ak m uygulanan hücre tabakas nda, s v ak m uygulanmayan kontrol grubuna oranla fluoresan boya ile i.aretlenmi. dextran n (FITC-dextran, molekül a rl : 77000 dalton) endotel tabakadan geçerek kollajen jel içinde daha derinlere ula.t gözlendi. Bu sonuçlar ile kayma gerilmesi uygulanmas yla geçirgenli in artt yönündeki görü. aras nda paralellik oldu u görüldü ve olu.turulan yeni in vitro kayma gerilmesi uygulama modelinin geçerlili i kan tland . Anahtar Kelimeler: Kayma gerilmesi; ak m odac ; endotel permeabilite; kollajen jel
Kafesli Kalça plağının geliştirilmesi
Kalça kırıklarından sonra morbidite ve mortalite oranları yüksektir. Femur boyun kırıklarında tedavi metodlarının geliştirilmesi en etkili tedavi paradigması artarak önem kazanıyor. Birçok kırık artroplasti veya internal plak ile tedavi edilmektedir. Artroplasti ve internal plaklarla tedavide başarısızlıklar vardır. Kalça kırıklarında en çok kullanılan implant dinamik veya kayıcı kalça çivisidir. Femur boyun kırıklarında birçok olgu tedavisinde DHS tercih edilmekle birlikte femur boyun kırıklarının tedavisinde postoperatif komplikasyonlar halen yüksek risklidir. Dinamik kalça çivisi sıklıkla çivinin kırılması ile başarısız olmaktadır. Femur boyun kırıklarında ana kırık fiksasyonunda rolü olan tek kalça çivisi rotasyonal stabilitede yetersiz olabilmektedir. AMAÇ: DHS yi geliştirmeye çalıştık ve femoral çiviye yüzük şeklinde ilave parça ekledik. Bu çalışmada yeni yüzük eklenmiş DHS sistemi(RACP),yüzüksüz DHS sistemi ile karşılaştırılmıştır (DHS). METHOD: Femur boyun kırıklarında yeni yüzük eklenmiş kompresyon plağı (RACP), ile osteosentez yapılmış ve dinamik kalça plağı (DHS) standart osteosentez yapılmış grublar karşılaştırıldı. 7 sentetik femur hiçbir osteotomi yapılmadan DHS ile tesbit edilmiş olan birinci grub,7 sentetik femur ile osteotomi yapılmış olan DHS ile tesbit yapılmış olan ikinci grub ve 7 sentetik femur ile osteotomi ile femur boynu RACP ile tesbit edilmiş olan üçüncü grup. Her bir grup RACP veya DHS ile tesbit edilmiştir. Tüm femur başları 2000 Newton'a kadar basma-çekme makinesi ve videoekstansiyometre ile kırık fragmanları yerdeğiştirmesinin kaydı yapıldı. BULGULAR: RACH li 3. grup, sadece DHS li grubundan daha az kırık uçlarında yerdeğiştirme görülmüştür. Bu sonuçlar yüzük eklenmiş dinamik kalça plağının RACH (3.grup ),DHS li grubdan daha stabil bir sistem olduğu görülmüştür. SONUÇLAR: İnvitro bulgulardaki RACP nin DHS den daha stabil olduğunun klinik prospektif çalışmalarla onaylanmasına ihtiyaç vardır.
Osteoblast hücre kültürlerinin ses dalgaları ile mekanik uyarımı
Bu çalışmada geliştirilen kemik doku yapı iskeleti üzerindeki osteoblast hücrelerinin ses dalgası ile mekanik uyarım karşısında in vivo ortamdaki çoğalımının araştırılması amaçlanmıştır. Mekanik uyarımın tam olarak osteoblast hücresine olan etkileri in vivo ortamda bilinmese de hücreler üzerindeki gerilme etkisi olduğuna inanılmaktadır. Bir mekanik uyarım çeşidi olan ses dalgaları ile uyarım karşısında osteoblast hücrelerin kemik doku yapı iskeleti üzerinde optimal koşullarda çoğaldığı düşünülmektedir. Bu çalışmada kemik iliğinden alınan mezanşimal hücreler kültür ortamında farklılaştırılarak kimyasal olarak üretilen Poly-l-laktik asit (PLLA) ve kollajen yapı iskeletine ekilmiştir. Osteoblast kemik hücrelerine farklılaşma elde edildikten sonra üç gün süreyle 30 mW/cm2 şiddetinde yirmi dakika boyunca hücreler ultrason (US) çevirici aygıt ile uyarılmıştır. Yapı iskeleti üzerinde osteoblast kemik hücresinin gözenekler içindeki yerleşiminin araştırılması taramalı elektron mikroskobunda (SEM) incelenmiştir.
Osteoblast hücrelerinin çeşitli mekanik uyarılara yanıtının araştırılması
Kemik hücresine biyolojik etkenlerin yanında mekanik etkenlerin etkisi olduğu bilinmektedir. Ancak mekanik etkiye hücresel tepkinin mekanizması tam olarak belirlenememiştir. Daha tabii bir yapıda in vivo da oluşan durumun taklit edilmesi için hücre kültürleri kollajen jel içine ekilir. Çünkü kollajenli yapay birleşim mekanik olarak uyarım yapılabilen, üç boyutlu, ağsı bir yapıda oluşur. İn vivo ortamı taklit edecek polilaktik asit kaplı (PLLA) kollajen jel yapı iskeleti içine ekilmiş hücrelere tek yönlü ve devirli mekanik germe uygulayarak hücrelerin uyarım sonucunda hücre morfolojisi, hücre sayısı, hücrelerin yapı iskeleti içinde uyarıma karşı dağılımı ve biyolojik etkenlerin değişikliğini saptamak amaçlanmıştır. Ticari olarak satılan kollajen jel yapı iskeletine bir dizi kimyasal işlem sonrası PLLA ile kaplanarak yeni bir biyomalzeme üretildi. Hücre ekilmiş kollajen jel yapı iskeletine uyarım yapabilmek için tek yönlü ve devirli germe uygulayan bir mekanik hücre uyarım aygıtı geliştirildi. Aygıtın donanımında bir adım motoru ve motorun miline doğrudan bağlanmış bir kramayer dişli doğrusal hareketi sağlamaktadır. Dişliye dikey yerleştirilmiş çubukların uçlarındaki iğnelere yapı iskeletimiz bağlanarak uyarım motor aracılığı ile uygulanabilir. İnsan kemik iliğinden elde edilmiş osteoblast hücreleri yapı iskeletine ekildikten sonra 1,5 Hz frekansında 1 gün boyunca 10,000 mikro-strain devirli germe uygulandı. DNA, protein, alkalin fosfataz (ALP) düzeyleri hücrelerin matriks sentez aktivitesini ve hücre sayısını belirlemek için ölçüldü. Yapı iskeleti üzerinde osteoblast kemik hücresinin uyarım sonrası kontrol grupları ile karşılaştırılması gözenekler içindeki yerleşimi değerlendirilerek taramalı elektron mikroskop ile gerçekleştirildi.
Diz çevresi kemik tümörü sonrası uygulanan kişiye özel kemik protezinin alt ekstremite biyomekaniği üzerindeki etkileri
Son yıllarda 3B baskı teknolojisi tıp alanında artan şekilde uygulanmaktadır. Tümör rezeksiyonundan sonra kemik defektlerinin onarımı ve yeniden inşası için 3B baskı teknolojisinin yardımıyla kişiselleştirilmiş plaklar ve protezler tasarlanmaktadır. Uygulanan tedavinin vücut biyomekaniğine etkilerini ölçmek tedavinin etkinliğini belirlemekte ve daha iyi sonuçlar için yapılması gerekenlerin tespitinde önemli ve gereklidir. Belirlenen sonuçlar uygulama sonrası iyileşmede vücut biyomekaniğinin daha sağlıklı olması için yapılması gereken tedaviye de yol gösterici olacaktır. Ayrıca önce yapılan değerlendirmeler bu patolojinin ne gibi farklılıklara sebep olduğunu belirlemekte önemlidir. Çalışmanın amacı, bu farklılıkları verisel olarak ortaya koymak ve sonuçlar doğrultusunda yapılacak çözüm çalışmalarına bir istatistiksel veri sunabilmektir. Bu amaç ile cerrahi öncesi ve sonrası eklem hareket açıklığı ölçümü ve yürüyüş değerlendirmesi yapılmıştır. Eklem hareket ölçümü, alt ekstremite eklemlerine gonyometre ile uygulanmıştır. Yürüyüş değerlendirmesi kişinin belirlenen dört metre uzunluğunda yürüyüş parkurunda yürüyüşünün önden ve yandan video kaydına alınarak yapılmıştır. Alt ekstremitede; kalça eklem hareketleri, diz eklem hareketleri ve ayak bileği eklem hareketleri değerlendirilmiştir. Kalça fleksiyon ve ekstansiyon hareketlerinin, diz fleksiyon ve ekstansiyon hareketlerinin, ayak bileği dorsifleksiyon ve plantar fleksiyon hareketlerinin gonyometrik ölçümü yapılmıştır. Yürüyüş değerlendirmesinde; yürüyüş hızı, adım sayısı, salınım ve duruş fazları süreleri tespit edilmiştir. Cerrahi sonrası cerrahi öncesine göre patolojik ekstremitede kalça fleksiyonu, diz ekstansiyonu, ayak bileği plantar fleksiyonu ve kalça ekstansiyonu açılarında azalma meydana gelmiştir. Diz fleksiyonunda artış gözlemlenmiştir. Ayak bileği dorsifleksiyonunda bir değişim gözlemlenmemiştir. Cerrahi sonrası cerrahi öncesine göre patolojik olmayan ekstremitede kalça fleksiyonu, ayak bileği plantar fleksiyonu ve diz fleksiyon açıları artış gösterirken, kalça ekstansiyon açısı azalma göstermiştir. Diz ekstansiyonunda ve ayak bileği dorsifleksiyonunda bir değişim olmamıştır. Adım sayısında artış, yürüyüş hızında azalma gözlemlenmiştir. Cerrahi sonrası cerrahi öncesine göre tüm yürüyüş fazlarında artış meydana gelmiştir. Toplam salınım fazı duruş fazına göre daha fazla artış göstermiştir. Patolojik ekstremite duruş fazı salınım fazına göre daha fazla artış göstermiştir. Patolojik olmayan ekstremite salınım fazı duruş fazına göre daha fazla artış göstermiştir.
Omurga pedikül vida uygulamalarında vida kılavuz tasarımı
Omurga kırıkları ve deformite bozuklukları ortopedi cerrahisinde sık rastlanan durumlardandır. Omurga sisteminde oluşan rahatsızlıklarda konservatif tedaviler uygulanabilir. Bu tedavilerden yarar görülememesi veya bu tedavilerin uygulanamadığı hastalıklarda cerrahi girişimler gerekebilir. Omurga cerrahisinde enstürmantasyon adı verilen vidalama yöntemi çok sık olarak kullanılmaktadır. Omurgaya vida yerleştirme kırıklarda stabilizasyon için kullanılmaktadır. Deformitelerde ise korreksiyon başka bir değişle olması gereken hale getirmek için kullanılmaktadır. Vidalama ameliyatı ile desteğini ve dengesini kaybetmiş omurgaya yeniden stabil bir yapı kazandırmak amacı vardır. Omurlara sabitlenen her bir vidanın dikey ve yatay yönlerde belirlenmiş açısal ölçüleri bulunmaktadır. Bu açısal ölçülere uyulmadığı takdirde sinir dokusu zedelenmesi sorunu oluşabilmektedir ve hastada nörolojik komplikasyonlar meydana gelebilmektedir. Pedikül vidalarının uygulanması nörovasküler komplikasyonlar açısından risklidir. Vida açı ölçülerinde yapılacak en küçük yanılma bu komşu nöral ve vasküler yapılarda deformasyona neden olabilmektedir. Bu sebeple vidaların yerleştirilmesi doğru ve hassas bir şekilde yapılmalıdır. Bu çalışmada pedikül vidalarının daha doğru bir şekilde yerleştirilmesi için yeni bir kılavuz sistemi tasarlanmıştır. Tasarlanan kılavuz sistemi anatomik olarak omurga maketi üzerinde denenmiştir. Tasarladığımız kılavuz sisteminin, omurga ameliyatlarında vidalama yöntemi nedeniyle oluşabilecek riskleri azaltabileceği ve aynı zamanda hem hasta güvenliğini hem de cerrahi uygulama kolaylık sağlayabildiği gözlemlenmiştir. Anahtar Sözcükler: Pedikül vida uygulamaları, torakal yaralanmalar, kılavuz tasarım, omurga kılavuz
Ortopedik implantların gevşemesinde titreşimin etkisi
Vidalı sistemler günümüzde otomotiv, havacılık ve sağlık gibi çok farklı sektörlerde kullanılmaktadır. 1900'lı yıllardan sonra, vida gibi bağlantı elemanlarının kullanıldığı alanların artması ve karmaşıklaşmasının bir sonucun olarak bu sistemlerin zayıflıklarının ortaya çıkmaya başlamıştır. Bunlardan en önemlisi ise vidalı sistemlerin yükler altında kendiliğinden gevşemesidir. 1950'lerden günümüze kadar bu konu hakkında çok çeşitli çalışmalar yapılmıştır ve halen daha yapılmaktadır. Bu yapılan çalışmalar sonucunda kendi kendine gevşemenin 3 ana sebebi olduğu konusunda fikir birliği olduğu söylenebilir. Bunlar titreşim, darbe ve sıcaklık değişimidir. Literatür detaylı olarak incelendiğinde vidalı sistemlerin genellikle farklı yükler altında çalıştığından dolayı, gevşemenin en önemli sebebi olarak titreşim gösterilmektedir. Titreşimle gevşeme üzerine yapılan çalışmaların çoğu cıvata ve somun ikilisi üzerinde yapılmıştır. Ortopedi sektöründe de vidalı sistemler yaygın olarak kullanılmaktadır. Yapılan araştırmalar sonucunda ortopedi alanında kullanılan vidaların titreşimle gevşemesi üzerine bir çalışmanın olmaması ve stabilitenin ortopedide çok önemli olmasından yola çıkılarak, titreşmin ortopedik implantlarda kullanılan vidalar üzerindeki etkisini inceleyecek bir makinanın tasarlanması ve bu incelemelerin yapılması amaçlanmıştır. Literatürdeki çalışmalara paralel sonuçlar elde edeceğimizi düşündüğümüz bu çalışmada Junker test makinası sawbone ve kortikal vidalı bir sistemi test edebilecek şekilde tasarlanıp imal edilmiştir. Yapılan çalışma sonucunda ortopedideki vida sistemlerinin de tahmin edildiği gibi benzer davranışlar sergilediği, titreşimli yükler altında gevşeme eğiliminde oldukları ortaya çıkmıştır.
Salyangoz salgıları ve kitosan temelli kıkırdak doku iskelelerinin biyouyumluluk ve mekanik özelliklerinin analizi
Kıkırdak hasarları ortopedi alanında oldukça sık görülen klinik bir durumdur. Otogreft, allogreft olarak bilinen geleneksel tedavi yöntemleri olmasına rağmen, bu tedaviler donör morbiditesi, enfeksiyonlar ve immünojenik reaksiyonlar gibi risk faktörlerine sahiptir. Yapılan son araştırmalar cerrahi işlemlerin yerine geçebilecek yöntemler oluşturmaya yöneliktir. Bu durum araştırmacıları doku mühendisliği alanına yöneltmiştir. Bu çalışmada kitosan, kitosan-slime ve kitosan-mukus içerikli doku iskeleleri üretilmesi ve oluşturulan yapıların, kıkırdak doku için uyumluluğunun araştırılması amaçlanmıştır. Kitosan-slime ve kitosan-mukus doku iskeleleri farklı oranlarda (%0.5, %1 ve %3) salyangoz (Helix aspersa) salgıları eklenerek oluşturulmuştur. Doku iskeleleri liyofilizasyon yöntemi kullanılarak elde edilmiş ve doku iskelelerinin morfolojisi taramalı elektron mikroskobu (SEM), kimyasal kompozisyonu Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) ile belirlenmiştir. Ayrıca şişme oran testi, gözeneklilik deneyi, biyobozunurluk deneyi, biyomekanik (basma testi) analizler ve beş bakteri türü kullanılarak antimikrobiyal testler yapılmıştır. Amaçlandığı gibi salyangoz salgıları içeren doku iskeleleri üretimi gerçekleştirilmiştir. Polimere eklenen salgı oranları arttıkça mekanik dayanımın ve biyobozunurluğun arttığı, şişme oranının ise azaldığı gözlemlenmiştir. Elde edilen SEM görüntülerinde salgı oranının fazla olduğu yapıların gözenek çaplarında, kontrol grubuna göre azalma olduğu tespit edilmiştir. Ancak yapılan gözeneklilik deneyinde bütün grupların %80'in üzerinde gözenekliliğe sahip olduğu belirlenmiştir. Bununla birlikte yapılan antimikrobiyal testler sonucunda salgıların beş bakteri türünden, iki bakteri türüne etki ettiği görülmüştür. Anahtar Sözcükler: Kitosan, Helix aspersa, Mukus, Slime, Kıkırdak Doku Mühendisliği
Hastaya özgü diz modeli ile ameliyat öncesi ve sonrası simülasyonu ve analizi
In this study, we propose a multibody tibiofemoral dynamic model to simulate passive knee motion with the intention of predicting surgical interventions. The knee is a bi-articular joint containing two compartments, tibiofemoral and patellofemoral. Patellofemoral articulation has an important function during active loading of the quadriceps muscle, while tibiofemoral articulation is always involved during both active and passive knee movements. The study focuses on passive knee exion by proposing a multibody dynamic model of the tibiofemoral joint that incorporates ligaments and contact surfaces. The presence of well-established clinical procedures and publicly available data repositories involving passive knee exion enables model validation and supports clinical integration. An anatomical knee model is developed, including bones, cartilage, and fteen ligaments. The ligaments' tensions, the cartilage, and bone contact forces constitute the overall internal force interactions. Passive knee exion is induced in the form of a joint motion function. It repetitively induced in both the cadaver and the model, resulting in ve joint movements: two rotational and three translational. Pearson's correlation resulted in a positive and strong association between the experimental and simulated joint motions (r>0.89). The resulting pairwise linear regression analysis indicates the estimations are statistically signicant (p<0.05) for the clinically dened abduction-adduction, internal-external, medial-lateral, anterior- posterior, and superior-inferior motions. The similarity for internal-external rotation has the highest correlation with R2=0.994. Knee laxity assessment results are consistent with experimental data and literature. The simulated anterior drawer test showed >5mm tibial translation for ACL rupture and <5mm for an intact ACL.
Menisküs dokusunun allogreft doğal yapı iskelesi kullanılarak biyo-uyumluluğunun geliştirilmesi
Menisküs dokusunun temel işlevi diz ekleminde yük dağılımını sağlamak ve gerilmeyi azaltmaktır. Menisküs dokusu, insan vücudundaki bu önemli işlevinden dolayı deneysel ve klinik çalışmalara konu olmaktadır. Total veya parsiyal menisektomi ile sonuçlanan menisküs yırtıkları artroskopik araştırmalar için sık görülen durumlardır. Allogreftler veya sentetik menisküs doku iskeleleri, menisküs yaralanmalarının erken dönemlerinde kullanılmaktadır. Fakat günümüzde uzun vadeli kararlılık sorunları ve immunolojik reaksiyonlar yaygın klinik kullanımı engellemektedir. Transplantasyon aşamasında, alıcıya başka bir donörün asellüler meniskus dokusunun implante edilmesi ve alıcının kök hücreleri ile hücrelendirilmesi dokunun kararlılığı ve immünolojik reaksiyonlarını aşmak açısından önemli bir yaklaşımdır. Tez çalışmasında geliştirilen bu yaklaşım ile menisküs transplantasyonunun önem kazanacağı ve menisküs onarımının sağlanacağı düşünülmektedir. Tez çalışmasındaki amaç; tavşan menisküs dokusu kullanılarak asellüler menisküs allogrefti geliştirmektir. Bu amaç doğrultusunda, tavşanlardan menisküs dokuları çıkartılmış ve çok aşamalı yöntemler ile sodyum dodesil sülfat (SDS) kullanılarak asellüler hale getirilmiştir. Asellülerizasyon işlemini takiben, menisküslere tavşan kemik iliğinden elde edilen mezenşimal kök hücreler (MKH) ekilmiştir. Çalışmalar sonucunda elde edilen doğal menisküs doku iskeleleri histolojik, immunohistokimyasal, biyokimyasal ve biyomekanik olarak incelenmiştir. Gerçekleştirilen işlemlerin sonucunda, mekanik gerilimi değişmeyen, ekstrasellüler matriksi korunan menisküs dokusunun hücresel bileşenleri dokudan uzaklaştırılmış ve MKH'ler korunan ekstrasellüler matrikse implante edilerek yeniden canlılık kazandırılmıştır. Böylelikle asellüler doğal biyo-uyumlu menisküs allogrefti geliştirilmiştir.
İnsan vücudundaki çeşitli kıkırdak dokuların mekanik özelliklerinin incelenmesi ve diğer memelilerdeki farklılıkların ortaya konulması
Doku mühendisliğinde yapay ve kısmi yapay dokuların temelini oluşturmak için insan vücudundaki çeşitli kıkırdak dokular (L. Menisküs, M. Menisküs, asetabular labrum) ve diğer memelilerdeki (koyun, dana) kıkırdak dokular mekanik testler ile incelenip mekanik özellikleri ortaya konulması amaçlanmıştır. Rejeneratif tıp ile beraber üretilen kıkırdak dokuların mekanik gereksinimleri belirlenmeye çalışılmıştır. Deneylerde insan kıkırdak doku numuneleri için rutin artroplasti ameliyatları esnasında çıkarılan materyaller kullanılmıştır. Diğer memeli kıkırdak dokuları entegre tesislerinden elde edilmiştir. Dokuların mekanik özelliklerini belirlemek için uygulanan mekanik testlerde, bası testi test cihazına takılmak üzere geliştirilmiş özel yapım 3 mm kalınlığında bir indenter kullanarak in situ girinti testi ile gerçekleştirilmiştir. Bu ölçüm değerleri arasında karşılaştırma yapılarak kuvvet – deplasman grafiği oluşturulmuştur. Testlerden elde edilen veriler insan ve diğer memeli kıkırdak dokuları ile karşılaştırılmıştır. Literatürde çeşitli test yöntemleri incelenerek yeni bir indentasyon testi oluşturulmuştur.
Yeni bir ayak bileği protezinin geliştirilerek biyomekanik özelliklerinin incelenmesi ve optimizasyonu
Bu çalışmada bugüne kadar kullanılan ayak bileği protezlerinin avantajlarını ve dezavantajlarını inceleyerek yeni bir ayak bileği protezi tasarımı planlanmıştır. Çalışmanın ilk bölümünde ayak-ayak bileği kompleksinin anatomisi ve biyomekanik özelikleri anlatılmıştır. Daha sonra günümüzde yaygın olarak kullanılan total ayak bileği protezleri ve protezlere ait çalışma sonuçları incelenmiştir. Bu sonuçları inceledikten sonra ayak bileği protezlerinin eksik yönleri görülüp buna göre yeni bir ayak bileği protezi dizaynı gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın nümerik araştırma bölümünde SOLIDWORKS programını kullanarak yeni bir ayak bileği protezi bileşenlerinin görüntüsü alınmıştır.
Kalça protezlerinde femoral ofset mesafesinin femur ve kaslar üzerine etkileri
Femur ofsetin kalça reaksiyon kuvvetine, kalça abdüktör kas kuvvetine ve femur üzerinde oluşan gerilmelere olan etkilerini araştırmak için modifiye edilmiş bir optimizasyon algoritması ile bir alt ekstremite kas-iskelet modeli oluşturulmuştur. Kinetik ve kinematik veriler, yürüme çevrimi boyunca -10 mm den +10 mm ye değişen ofsetlere sahip kalça protezlerinin bulunduğu durumlarda, kas kuvvetlerini ve kalça eklem reaksiyon kuvvetlerini değerlendirmek için uygulanmıştır. Elde edilen kas ve eklem reaksiyon kuvvetleri, femur üzerinde oluşan gerilmeleri değerlendirmek için sonlu elemanlar modeline aktarılmıştır. Ayrıca, değişen femoral ofsetlere (FO) sahip protezlerin total kalça artroplastisi (TKA) sonrası oluşan abdüktör kas zayıflığı durumunda eklem reaksiyon kuvvetlerine olan etkileri ve kompanse edebilme kapasitesi değerlendirilmiştir. Femur ofsetinin 5 mm artırılması veya azaltılması istatistiksel olarak anlamsız bulunurken, 10 mm artış ve azalış anlamlı fark oluşturmuştur. 10 mm içinde olan tüm ofset varyasyonları kalça abdüktör kas kuvvetlerini önemli derecede etkilediği gözlemlenmiştir. Femur üzerinde oluşan gerilme değerlerinde ise anlamlı farklılık gözlemlenmemiştir. Son olarak, abdüktör kas zayıflığının seviyesi arttıkça, FO mesafesinin eklem reaksiyon kuvvetlerine olan etkisinin arttığı sonucuna ulaşılmıştır.