Üç boyutlu femur modelinde sonlu eleman analizi yöntemi ile diz eklemine yük iletiminin değerlendirilmesi.

Abstract

Bu çalışmada amacımız , dizin dış ve iç osteoartriti gelişiminde kalça anatomisi kaynaklı biyomekanik nedenlerin rol oynamasını gösterebilmek idi. Bu nedenle iki aşamalı biyomekanik bir çalışma planlandı. Birinci aşamada üç yetişkin erkek kadavra femuru üç boyutlu olarak bilgisayar ortamına aktarıldı. Farklı 6 anteversiyon ve 7 boyun-gövde açısı olmak üzere, toplam 42 deney modeli bilgisayar ortamında oluştruldu. Sonlu eleman analiz yöntemi kullanılarak stres dağılımları incelendi. İkinci aşamada laboratuvar koşullarında gerçekleştirilecek deneyler ile sonlu eleman analizinin doğrulanması amaçlandı. Laboratuvar ortamında elde edilen ölçüm değerleri sanal ortam çalışmasındaki aynı açıların değerleri istatistiksel olarak Mann-Whitney U testi ile karşılaştırıldılar. Aralarında istatistiksel olarak fark olmadığı görüldü. Tepki kuvvetlerinin yapılan korelasyon analizinde iç ve dış bölümlerin kendi aralarında negatif korelasyon gösterdiği görülmüştür. Kalçadan dize aktarılan yükler orantısız olarak diz eklemine iletilmektedir. Femur boyun-cisim açısının ve anteversiyon açısının değiştirilmesi diz eklemine gelen yükün iç ve dış bölümüne dağılımını etkilemektedir. Femur boyun-cisim açısını ve femur anteversiyon açısını değiştirilmesinde dizin iç bölümünden daha çok dizin dış bölümü etkilenmektedir. Bizim bulgularımız henüz kesin dizin dış osteoartrit ile kalça biyomekaniği arasında ilişki kurmak için yeterli değildir. Dizin dış osteoartriti ile kalça anatomik ve biyomekanik özellikleri arasındaki ilişkiyi gösterecek bilgimizdeki artma bize tedavi ve tanıda yardımcı olacaktır. Gelecekteki çalışmalar ile bu ilişki gösterilebilir ise diz osteoartriti daha iyi anlaşılacaktır.

The aim of this study is to determine the cause of lateral and medial osteoarthritis of the knee is due to the anatomy of biomechanics of the hip. The planned study on biomechanics is conducted in two stages. In the first stage, three adult male cadavers were scanned using 3D model. Forty two different models were formed using six different femoral antiversion and seven different femoral shaft-neck angles. Finite Element Analysis Method is applied to assess the distribution of the stress on all models. In the second stage of the study solid models were formed and tested in an experimental environment to validate 3D models.Mann-Whitney U Test is applied to compare and contrast the results of eighteen solid models with matching 3D Models. There were no discrepancies between solid and 3D models. The analysis of the applied force revealed a negative correlation between medial and lateral compartment of the knee. The distribution of the load transmission from the hip to the knee is disproportional. The distribution of load on medial and lateral compartment of the knee is effected by the changes applied on angles in femoral neck-shaft angle and femoral ante version. The lateral compartment of the knee is found to be effected more than the medial compartment when the femoral neck-shaft and femoral anteversion is changed. The findings of the study have not found a significant relationship between biomechanics of hip and the lateral osteoarthritis of the knee. Further research is needed to support the findings of this study to prove the significance of the relationship between biomechanics of hip and the lateral osteoarthritis of the knee in order to have a better understanding in diagnosis and the treatment of knee osteoarthritis.