Gerinim Hızının Kortikal Kemiğin Mekanik Özellikleri Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2008
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Kenan Tüfekci
Eş Danışman: Ramazan KAYACAN
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Quasi-statik ve dinamik olmak üzere mekanik malzeme deneyleri içeren iki kısımdan oluşan bu tezde kemiğin mukavemetinde rol oynayan iki önemli etken çalışılmıştır: gerinim (şekil değiştirme oranı) hızının kortikal kemiğin mekanik özelliklerine etkisi ve gama radyasyonu ile sterilizasyonun kortikal allograft kemiğin mekanik özelliklerine etkisi.Kemik mukavemetinin gerinim (şekil değiştirme oranı) hızına bağlı olarak değiştiği bilinmektedir. Fizyolojik yükleme aralığında yer alan herhangi bir yükleme hızının rijitlik, akma gerilmesi, maksimum gerilme ve tokluk gibi malzeme özellikleri üzerindeki etkisi önemli oranlarda olmasa da gerinim hızının çok yüksek olduğu darbe durumlarında malzemenin mukavemeti ve rijitliğinde önemli oranlarda artış meydana gelebilmektedir. Bu çalışmanın birinci kısmında, yüksek gerinim hızının kortikal kemiğin mekanik özelliklerine etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Bu amaçla, atın ayak kemiklerinden hazırlanan numunelerin Ayrık Hopkinson Basınç Çubuğu (SHPB) deney sistemi kullanılarak dinamik basma deneyleri gerçekleştirilmiş ve numunelerin yüksek gerinme hızlarında gösterdikleri gerilme-gerinme davranışları benzer numuneler kullanılarak gerçekleştirilen quasi-statik basma ve çekme deneylerinden elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Yüksek gerinme hızında SHPB deney sistemi kullanılarak basma deneyi uygulanmış numunelerin maksimum gerilme ve elastisite modülü değerlerinde statik olarak yüklenmiş numunelerden elde edilen değerlere kıyasla büyük oranda artış meydana gelmiştir. Buna rağmen SHPB deneylerinde maksimum gerilme noktasına ulaşılır ulaşılmaz numunede ani hasar oluşmuş ve yük taşıma kapasitesini tamamen kaybetmiştir. Ayrıca gerilme maksimum değerine ulaştığında hızlı bir şekilde sıfıra düşmüştür. Quasi-statik olarak yüklenmiş numunelerde ise maksimum gerilmeye ulaşıldıktan sonra yükte bir miktar düşüş meydana gelmekte ve sonra uzun denilecek bir miktarda yükün yatay devamı söz konusudur.Kemik naklinde kullanılacak allograft kemiklerin viral ve bakteriyel bulaşmaya yol açmaması için gama radyasyonu ile sterilizasyon işlemine tabi tutulması yaygın olarak kullanılan yöntemlerden biridir. Buna rağmen gama radyasyonu ile sterilizasyon işlemi kemiğin malzeme özelliklerinde de istenmeyen düşüşlere yol açabilmekte ve bu düşüşler allograft kemiklerin yük taşıma görevlerinden dolayı klinik uygulamaların ana sorunlarından biri olmaktadır. Bu çalışmanın ikinci kısmında gama radyasyonu ile sterilizasyon işleminin kortikal allograft kemiğin mekanik özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Bunun için iki deney gurubu oluşturulmuştur : sterilize edilmemiş (kontrol) numuneler gurubu ve gama radyasyon ile sterilize edilmiş numuneler gurubu. Sterilizasyon işlemi 30 kGy dozunda yapılmıştır. Quasi-statik deneyler sonucunda sterilize edilmiş numunelerin akma gerilmesi, maksimum gerilme, maksimum gerinme ve tokluk değerlerinde önemli oranlarda düşüş görülmüştür. Buna rağmen elastisite modülü gibi akma öncesi özelliklerinde kayda değer değişme görülmemiştir. Dinamik SHPB basma deneyleri sonucunda ise elastisite modülü ve maksimum gerilme değerlerinde artış meydana geldiği görülmüş, buna rağmen maksimum gerinme değerinde değişme görülmemiştir.Elde edilen mekanik özellikler açısından bütün deney gurupları arasındaki istatistiksel karşılaştırmalar Mann-Whitney testi ile yapılmış ve anlamlı farklılık için P<0.05 seçilmiştir.