Geri Dön

Human tibial bone strength prediction by vibration analysis for diagnosing progressing osteoporosis

İnsan kemik mukavemetinin ilerleyen osteoporoz teşhisi amacıyla titreşim analizi kullanarak tahmin edilmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 255838
  2. Yazar: BEKİR BEDİZ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. FEZA KORKUSUZ, PROF. DR. H. NEVZAT ÖZGÜVEN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2009
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 122

Özet

Osteoporoz zamanında teşhis edilmesi gereken metabolik bir kemik hastalığıdır. Günümüzde osteoporozun teşhisinde kemik mineral yoğunluğunu saptayacak yöntemler kullanılmaktadır. Fakat bu yöntemlerin yetersizliğinden dolayı, invazif olmayan yeni yöntemler geliştirilmesi için araştırmalar yürütülmektedir. Örneğin, titreşim testlerinin osteoporozun teşhisi ya da kırık iyileşme sürecinin izlenmesi amacıyla kullanılmasının umut vaat eden bir yöntem olduğu görünmektedir. Bu çalışma süresince titreşim testlerinden elde edilen verilerden yararlanarak çıkarılan kemiğin yapısal dinamik özellikleri incelenmiş ve bu nedenle osteoporozun ya da ilerlemekte olan osteoporozun teşhisinde kullanılması amacıyla kemiğin yapısal dinamik özellikleri ve kemiğin mineral yoğunluğu arasında bir karşılaştırma yaparak yeni bir yaklaşım geliştirilmiştir. Bu çalışmanın en büyük üstünlüğü, kemiğin karakteristik bir özelliği olan sönüm faktörünün incelenmesidir. Çünkü daha önceki çalışmalarda genel olarak sadece osteoporozun durumuna bağlı olarak doğal frekansın değişimi incelenmiştir.Bu çalışma kapsamında, insan tibiası üzerinde hem in vivo hem de in vitro koşullarda titreşim deneyleri yapılmıştır. Bu deneylerden elde edilen frekans tepki fonksiyonları (FTP) incelenmiş ve modal analiz yöntemleri ile kemiğin yapısal dinamik özellikleri çıkarılmıştır. In vitro koşullarda yapılan deney sonuçları, sönüm faktörünün osteoporozun teşhisinde kullanılabilecek güçlü bir yöntem olabileceğini göstermiştir; fakat in vivo koşullarda yapılan deneyler bu belirteçlerin teşhis amacıyla kullanılmasını zorlaştırdığı gözlemlenmiştir. In vivo çalışmalar sonucunda ayrıca kemiğin doğal frekansı ile hastaların ölçülen kemik mineral yoğunlukları arasında zayıf bir ilişki olduğu saptanmıştır. Bu sebeple, kemiğin doğal frekanslarını etkileyen faktörleri incelemek üzere, insan tibiasının bir sonlu eleman modeli oluşturulmuştur. Bu model yardımıyla titreşim deneylerindeki sınır koşullarının ve kemiğin geometrisinin doğal frekans değerleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Bu analizler sonucunda, hem sınır koşullarının hem de kemiğin geometrisinin doğal frekans değerlerini çok fazla etkilediği görülmüştür. Bundan dolayı, gerekli koşullar sağlandığında kemiğin doğal frekans bilgisinin osteoporoz teşhisinde kullanılabilecek mümkün ve pratik bir metot olabileceği sonucuna varılmıştır. Ayrıca, tibianın sonlu eleman modelini kullanarak kemiğin elastisite modülü değişimiyle doğal frekansının nasıl değiştiği incelenmiştir

Özet (Çeviri)

Osteoporosis is a metabolic bone disease that needs to be properly diagnosed. The current diagnosing procedure of osteoporosis is based on the mineral density of bones measured by common methods such as dual energy X-ray absorptiometry (DXA). However, due to the deficiencies and limitations of these common methods, investigations on the utilization of other non-invasive diagnosing methods have been executed. For instance, using vibration measurements seems to be a promising technique in diagnosing metabolic bone diseases such as osteoporosis and also in monitoring fracture healing. Throughout this study, bone structural modal parameters obtained from vibrations experiments with decreasing mineral density are examined and therefore, it is aimed to find a new approach to detect osteoporosis or progressing osteoporosis by investigating a relation between structural dynamic properties and mineral density of bone. The main advantage of this study is that loss factor, which is an inherit property of bone, is investigated since in the previous studies mainly the changes in natural frequency of bones with the state of osteoporosis is examined.In this thesis, both in vitro and in vivo experiments are carried out on human tibia specimens. The measured frequency response functions (FRFs) are analyzed using modal identification techniques to extract the modal parameters of the human tibia. The results obtained from in vitro experiments show that loss factor may be a powerful tool in diagnosing osteoporosis, however due to the difficulties encountered in the case of in vivo experiments makes the use of this parameter as a diagnosing tool difficult. It is also seen from in vivo experiments that there is a weak correlation between the natural frequencies of tibia and BMD measurements of patients. Therefore, in order to investigate the parameters affecting the natural frequencies of tibia, finite element (FE) model of human tibial bone is constructed. Using this FE model tibia, the effect of boundary conditions of experiments and geometry of the bone on natural frequencies of bone is examined. These analyses show that the effect of both boundary conditions and geometry of tibia is very high. Therefore, it is concluded that if the necessary conditions are satisfied, the using natural frequency information of tibia seems to be a possible and practical method that can be used to detect progressing osteoporosis. Also, using the FE model of tibia, the changes of natural frequencies of tibia with the variation in elastic modulus are investigated.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    866868

    Total diz implantı kaval bileşenin latis gözenekli yapıda tasarımı ve analizi

    Desi̇gn and analysi̇s of total knee replacement's ti̇bi̇al component wi̇th latti̇ce porous structure

    BİRGÜL ŞAHAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    BiyomühendislikSakarya Üniversitesi

    Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AHMET ÇAĞATAY ÇİLİNGİR

  2. Tez No

    486570

    Hassas döküm yöntemiyle üretilen femoral diz komponentlerinde seramik maça kullanımı ile talaşlı imalat minimizasyonu

    Minimization of machining by using ceramic cores during the investment casting process of femoral knee components

    CEVAT YILMAZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. NECİP ÜNLÜ

  3. Tez No

    651755

    Artroplastı biyomühendislik malzemelerinde kırılma analizleri ve tasarım geometrilerinde optimizasyon

    Fracture analysis in artroplastic bioengineering materials and optimization in design geometries

    BURAK ÖZTÜRK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    BiyoteknolojiDüzce Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FEHMİ ERZİNCANLI

  4. Tez No

    865834

    Elit dövüş sporcularının antropometrik ve fiziksel performans özelliklerinin incelenmesi

    Investigation of anthropometric and physical performance characteristics of elite martial athletes

    GÜLNUR COŞKUN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Sporİstanbul Gedik Üniversitesi

    Beden Eğitimi ve Spor Bilimleri Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SEYED HOUTAN SHAHIDI

  5. Tez No

    803697

    Geometrik parametreler ve malzeme seçiminin total diz implantının stresi ve deformasyonu üzerindeki etkisininsonlu elemanlar analizi

    Finite elements analysis of the effect of geometric parameters and material selection on stress and deformation of total knee implant

    YUSUF ALİ AKAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    BiyomühendislikKarabük Üniversitesi

    Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DAVER ALİ

Geri Dön