Eklemeli imalat ile üretilen gözenekli omurga implant tasarımı ve mekanik özelliklerinin incelenmesi

Amaç: Bu çalışmanın amacı, biyomimetik yaklaşım temel alınarak geliştirilen HMK, YMK ve elmas gözenek yapılı lomber interbody füzyon kafeslerinin mekanik ve biyomekanik performanslarını incelemek, parametrik ve genetik algoritma destekli polar latis tasarımlarının spinal implant uygulamalarındaki potansiyelini değerlendirmektir. Materyal ve Metot: Kafes yapılar parametrik modelleme ve genetik algoritma optimizasyonu kullanılarak tasarlanmıştır. İlk aşamada yapılar Eriyik filametli üretim yöntemi ile üretilmiş ve basma testleriyle mekanik performansları değerlendirilmiştir. Daha sonra aynı yapılar Stereolitografi tabanlı Anycubic Photon Mono M7 Pro yazıcı kullanılarak hidroksiapatit (HAp) katkılı denture pembe reçine ile yeniden üretilmiş ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Mekanik davranışlar sonlu elemanlar analizi ve deneysel testler ile incelenmiştir. Ayrıca üretilen malzemenin FTIR ve termal analizleri yapılmıştır. Bulgular: Deneysel sonuçlar, gözenekli yapıların gerilme dağılımını düzenlediğini, stres koruma etkisini azalttığını ve biyomekanik uyumluluğu artırdığını göstermiştir. YMK yapılar düşük deformasyon ve kontrollü gerilme dağılımı ile en dengeli mekanik performansı sergilemiştir. YMK-Core yapısı 168,1 MPa elastik modül, 13,41 MPa plato gerilimi ve 14,96 MJ/m³ enerji absorbsiyonu ile en yüksek performansı göstermiştir. YMK-Petal darbe emici davranış sergilerken, YMK-Leaf yüksek sünekliği sayesinde yumuşak doku geçiş bölgeleri için avantaj sağlamıştır. Stereolitografi üretim yöntemi, Eriyik filametli üretime kıyasla daha hassas geometri ve daha kararlı mekanik davranış sağlamıştır. %0.5–1 HAp katkılı numunelerde mekanik performans artarken, %3 HAp oranında kırılgan davranış gözlemlenmiştir. Malzemenin termal analizlerinde %0,5 ve %1 HAp katkılı numunelerde bozunma piki daha geniş bir karakter göstermekte, bu da termal ayrışmanın daha kontrollü gerçekleştiğini düşündürmektedir. Sonuç: Parametrik genetik algoritma destekli polar YMK latis yapılarının hafiflik, yüksek enerji absorbsiyonu, optimize gerilme dağılımı ve biyomekanik uyumluluk özellikleri sayesinde hasta-özel spinal ve ortopedik implant uygulamaları için yüksek potansiyele sahip olduğu belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Biyomimetik tasarım, Sonlu Elemanlar Analizi, YMK, Lomber interbody füzyon kafesi, Genetik algoritma optimizasyonu