Akademik Veri Yönetim Sistemi
Karaman D. (Yürütücü), Çuvalcı O.
TÜBİTAK Projesi, 2023 - 2024
Alt çene kemiği, kafa
iskeletinde tek hareketli kemik olup beslenme, nefes alma ve iletişim kurulması
açısından oldukça önemli göreve sahiptir. Kazalar ve çeşitli hastalıklar
nedeniyle alt çene kemiğinde oluşan kemik kayıpları, bu aktivitelerin olumsuz
etkilenmesine neden olmaktadır. Bu olumsuz durum, hastalarda aktivitelerinin
yerine getirilememesi yanında hastanın yüz görünümündeki endişeleri arttırarak
psikolojik travmaların yaşanmasına neden olmaktadır. Hastaların estetik
görünümlerini koruyarak yaşam fonksiyonlarını sağlıklı bir şekilde devam
ettirebilmeleri için bu kayıpların giderilmesi gerekmektedir. Bu amaçla, kemik
rejenerasyonunda, kemik yapılarının biyomekanik olarak yerini alabilecek ve
daha iyi bir sağkalıma sahip protezlerin veya cerrahi prosedürlerin
geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Son yıllarda hastaların
yaşadığı çeşitli kemik kayıpları için protezler geliştirilmekte ve bu protezler
için gözenekli yapıların yoğun olarak tercih edildiği görülmektedir. Gözenekli yapılar
kemikle yüksek osseointegrasyon sağlayarak kemik kayıplarının giderilmesine
önemli bir katkı vermektedir. Farklı geometrilerde ve
gözenekliliklerde tasarlanan gözenekli yapılar, kemiklerin yapısını simüle
ederek kemik ve protez arasındaki mekanik özellik farklılığını azaltarak kemik
yapısına uyumlu protezlerin oluşmasını sağlamaktadır. Bunlara ilaveten,
gözenekli yapılar kemik hücrelerinin gelişim potansiyellerini korumaya ve kemik
gelişimini sürdürerek kemik-protez bağlantısının hızlı ve etkili olmasını
sağlamaktadır. Belirtilen avantajları nedeniyle gözenekli yapıların alt çene
kemik kayıplarının giderilmesindeki protezlerde kullanımı hastaların yaşam kalitesinin
korunmasında büyük katkısı olacaktır. Bunun ön çalışmasını gerçekleştirmek için
bu çalışma alt çene kemiğinin biyomekanik özelliklerine ve geometrik
özelliklerini temsil edecek gözenek yapıların belirlenmesini amaçlamaktadır.
Birçok çeşidi bulunan gözenek hücre mimarileri içerisinde kemik gelişimini
etkileyen yüzey alanı avantajları nedeniyle öne çıkan üç yönlü periyodik
minimal yüzeyli yapılar ile çalışma gerçekleştirilecektir. Bu yapılar
içerisinde literatürde Diamond, Gyroid ve I-WP olarak isimlendirilen hücre
mimarilerin iki farklı formdaki yapıları farklı gözeneklilik oranlarında (%50- %90) modellenecektir. Her bir hücre mimarisine
ait 5x5x5 dizilimde iskeleler oluşturularak bunların
biyomekanik performanslarının belirlenmesi sayısal ve deneysel analizleri
gerçekleştirilecektir. Mekanik olarak iskele yapıların efektif elastik
modüllerinin belirlenmesi için sıkıştırma testleri sonlu elemanlar analizleri
ve deneysel olarak gerçekleştirilecektir. Biyolojik olarak iskele yapıların
geçirgenlikleri ve kemik hücre gelişimi için mekanik uyarıcı etkisinde
belirleyici olan duvar kayma gerilme değerleri hesaplamalı akışkanlar dinamiği
metodu ile belirlenecektir. Elde edilen veriler alt çene kemiğindeki kortikal
ve trabeküler kemik türlerine ait biyomekanik değerler ile karşılaştırılarak
kemik benzetiminin sağlayan hücre mimarileri belirlenecektir. Kortikal
ve trabeküler kemiğin sahip olduğu farklı geometrik özelliğin simüle edilmesi
için bu yapılara karşılık geçen değişken gözenekliliğe sahip olacak şekilde
gradyan yapılar modellenecek ve üretilecektir. Gradyan yapıların mekanik
performanslarının incelenmesi için sayısal ve deneysel analizler
gerçekleştirilecektir. Deneysel ve sayısal çalışmalardan
elde edilecek bütün veriler alt çene kemiklerinde görülen kemik kayıplarının
tedavi edilmesi için kemik hücrelerinin gelişmesi ile kemik büyümesini teşvik
edecek, hastanın estetik görünümünü koruyacak ve hasta morbiditesinin
azaltacak gözenekli protezlerin oluşturulmasında kullanılacaktır.