Uzun kemiklerde kullanılan yanal protezlerin kompozit malzemelerden imalinin nümerik olarak incelenmesi

Günümüzde, uzun kemik kırıklarının tedavisinde yaygın olarak kullanılan başta paslanmaz çelik, titanyum alaşımları gibi metal kemik plakları, metal uyumsuzluğu, korozyon, pil ve manyetik alan etkisi, vb. problemlere ve yükün büyük bölümü bu rijit plaklar üzerinden taşındığından (stres shielding effect/stres protection atrophy), kemik yok olmasına (osteopenia), gözeneklileşmeye (osteoporosis) ve kırık kaynamasının (callus formation, ossification) gecikmesine neden olmaktadır.[10, 26]. ayrıca kemik gelişimi yeterli olmadığından, protezin çıkarılması sonrasında tekrar kırık oluşumu da sıkça rastlanan bir durumdur. [26]. Kompozit malzemelerin kullanılmasıyla [2, 3, 5, 11, 13, 17, 20], implantlarda biyolojik uyumluluk (bio-compatibility), ya da diğer bir deyişle kemik özelliklerine yakınlık büyük ölçüde sağlanabilecek, yükün önemli bir bölümü kemik tarafından taşınacağından kırık kaynaması daha hızlı olabilecek, dolayısıyla tedavi süreleri azalacak, ayrıca kompozitlerin hafif ve ısı kayıplarının düşük oluşu da hastaları psikolojik olarak olumlu etkileyecektir. Çalışmada, tibia (kaval kemiği) kırıklarının tedavisinde kullanılan metal plaklar ile bunlara alternatif olarak düşünülen kompozit kemik plaklarının, hastanın ayakta durması sırasında meydana gelen bası zorlanması altındaki davranışları ve kemik ile kırık bölgesine etkileri, teorik olarak karşılaştırılmıştır.Problemin analizinde sonlu elemanlar yöntemi kullanılmış, geometrik model üç boyutlu sonlu elemanlara ayrılmıştır. Metal plak malzemesi olarak paslanmaz çelik ve Ti6Al4V titanyum alaşımı, kompozit plak malzemesi olarak karbon/epoksi, vida malzemesi olarak da paslanmaz çelik düşünülmüş, kemiğin ve kırık bölgesinin mekanik özelliklerinin belirlenmesinde ise tibia özelliklerinden yararlanılmıştır[14,23,24].Analiz sonuçlarının yorumlanmasında, şekil değişimi enerjisi yoğunluğu (strain energy density-SED) teoreminden yaralanılmıştır.Buna göre, şekli değişimi enerjisi yoğunluğu ile kemik yoğunluğu, yani kemik gelişimi arasında üssel bir ilişki vardır.[6, 25].Kırık bölgesindeki kesitler için elde edilen sonuçlar karşılaştırıldığında, kompozit plak halinde dağılımın metal plaklardakinde göre çok daha dengeli olduğu görülmüştür.Bu da kompozit plaklarda yükün kemik içinde daha düzgün dağıldığını, metal plaklarda olduğu gibi bölgesel yığılmalar olmadığını göstermekte, böylece kemik yok olmasının önüne geçmek mümkün görünmektedir.[3]. Ayrıca kırık bölgesi genelinde SED değerlerinin arttığı söylenebilir.Bu da, kemik yoğunluğunda bir artışı işaret etmekte, yani kemik gelişimi açısından daha uygun bir ortam söz konusu olmaktadır.Böylece kemik oluşumunun, yani kırık kaymasının hızlanacağı söylenebilir.