Bel bölgesi stabilite bozukluklarının biyomekanik açıdan incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada öncelikle gerçeğine uygun bir omur modeli elde edilmesi hedeflenmiştir. Bu omur modeli üzerinde bilgisayar ortamında yapılan analizlerle ve gerçek ortamda yapılan testlerle omurun biyomekanik davranışı tespit edilmeye çalışılmıştır. Omur modelinin elde edilmesi için gerçek bir koyun omurunun tomografisi çekilmiş, bu tomografi görüntüleri bilgisayar ortamına alınmış, elde edilen kesit eğrileri yardımıyla Catia programında katı model oluşturulmuştur. Üç ayrı omur bu yolla modellendikten sonra bir araya getirilip üçlü bir omur segmenti oluşturulmuştur. Bu model Catia'da sonlu elemanlarına ayrılmış daha sonra bu elemanlar Ansys'e aktarılmıştır. Burada uygun sınır şartları ile analizi yapılmış gerilme ve yerdeğiştirme değerleri tespit edilmiştir. Diğer taraftan bir basma cihazında 1 0 adet üçlü omur grubu basma testine tabi tutulmuştur. Boyutlar açısından standart bir modelin olmaması bir başka değişle omurun büyüklüğünün canlıdan canlıya değişmesi yapılan testlerde karşılaştırmayı güçleştirmektedir. Ayrıca gerçek sınır şartlarının bilgisayara tanıtılması, omur segmentinde bulunan yapıların malzeme özelliklerinin tespit edilmesi gibi güçlüklerde mevcuttur. Ancak bilgisayar ortamında yapılan testler gerilme dağılımları hakkında oldukça iyi fikir vermektedir. Gerilmenin büyüklüğü çok kesin olarak elde edilmese de doğal ortamda deney yapma güçlüğü dikkate alındığında sonuçlar tatmin edici olmaktadır. Gerçek ortamda yapılan basma testlerinde kırılma orta omurun gövde(korpus) kısmında meydana gelmektedir. Bilgisayar ortamında yapılan testlerde orta omurun korpus kısmında oldukça yoğun bir gerilme dağılımı olmaktadır. Alt ve üst omurlarda da korpus kısmında gerilme dağılımı olmaktadır ancak orta omurda gerilme bölgeleri birbirine oldukça yakındır. Bir başka deyişle gerilme yoğunluğu orta omurda daha fazladır.

In this study, a three-dimensional finite element (FE) model of sheep lumbar spine, consisted of L4-L5-L6 vertebras and two intervertebral disks was developed. The biomechanical characteristics of lumbar spine were determined by using this FE model and doing some real tensile tests. The solid model was developed in Catia by translating Tomography (CT) captures into drawing pictures. The finite elements were acquired also in Catia. Only finite elements were transferred to Ansys. The finite element analysis was done in Ansys by using only elements. This means, there had not been a solid model in Ansys. Not having a standard vertebra model makes hard to compare the real test results and FEM analysis results. Also, it is hard to apply boundary conditions properly. But the stress zones and approximate failure point can be determined. Considering the difficulties of doing realistic tests, the FEM model can be useful. The main point is to evaluate the FEM analysis results properly. It was determined in tensile tests that triple vertebra group fails near corpus of middle vertebra. In computer analysis there is a stress zone near corpus of middle vertebra. The results of FEM analysis are in accordance with the real test results. But FE model does not have lots of real parts of vertebra. For instance, ligaments were not used in model. Like all bones, a vertebra has two part of bone called Cortical Bone and Cancellous Bone. But only cortical bone part was used in model. These simplified conditions have to be born in mind during evaluating results.