Alper ERKEN. Her kişinin kendi vücut yapısına uyumlu, fonksiyonel organ kurtarma sistemleri tasarım ve imalatı

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Alper ERKEN. Her kişinin kendi vücut yapısına uyumlu, fonksiyonel organ kurtarma sistemleri tasarım ve imalatı"

Ece Sökmen
8 yıl önce
İzleme sayısı:

1 Her kişinin kendi vücut yapısına uyumlu, fonksiyonel organ kurtarma sistemleri tasarım ve imalatı Alper ERKEN Proje Yöneticisi Biyoteknika Mühendislik, Medikal San.Tic.Ltd.Şti.

2 İşimiz hakkında İnsan vücudunda bulunan ve çeşitli nedenlerle (kanser, kaza yaralanmaları, hastalık nedeni ile organın gelişmemesi ), işlevini yerine getiremeyen, kayıp yaşanan veya onarılamayacak kadar hasar gören organların kurtarılması için suni sistemler tasarlamakta ve üretmekteyiz. İnsan vücudunun çeşitli yerlerinde çalışan hareketli veya sabit sistemlerin (diz, omur, eklem, kafatası ) incelenmesi, yaratılıştan gelen mükemmel özelliklerin göz önünde bulundurularak, doğru tasarımlar, uygun biyo uyumlu malzemelerin seçimi ve en iyi şekilde üretilmesi şeklindedir.

3 Giriş Günümüzde bilgisayar destekli tasarımda yaşanan teknolojik yeniliklerle, insan vücudunda bulunan ve çeşitli nedenlerle işlevini yerine getiremeyen, kayıp yaşanan veya onarılamayacak kadar hasar gören kemikler için, 3B görüntüleme, ameliyat planlama, kemik yerini alacak implantın tasarımı, mühendislik analizleri, biyomekanik simülasyonları ve imalatı yapılabilmektedir. Özellikle her insanın kemik yapısı yaşı, cinsiyeti, ırk gibi nedenlere bağlı olarak, farklılık gösterir, bu farklılık değişik kıta insanları için tasarlanan ve imal edilen standart implantların uygulamalarında sorunlara yol açabilmektedir. Yaşanan sorunlar kişinin kemik yapısı, doku yoğunluğu gibi parametreler göz önünde bulundurularak, özel tasarlanmış ve imal edilmiş implantlarla aşılabilmektedir. Harici durumlarda yaşanan problemler,ameliyat sürelerinin uzunluğu, ameliyat hazırlıklarının uzun sürmesi, ameliyat sırasında sürprizlerle karşılaşılması, takılan implantın bulunduğu yerde gevşemesi, yer değiştirmesi hatta kırılması riskinin artması şeklinde arttırılarak sıralanabilir

Özellikle her insanın kemik yapısı yaşı, cinsiyeti, ırk gibi nedenlere bağlı olarak, farklılık gösterir, bu farklılık değişik kıta insanları için tasarlanan ve imal edilen standart implantların

4 İskelet Sistemi ve kemik hakkında İnsan iskelet sistemi, kemiklerden oluşan ve iç organları koruyan, sağlam bir link oluşturan, kaslara tutunma yeri sağlayan ve bu yapı sayesinde vücudun biyomekanik hareketlerini destekleyen bir yapıdadır. Kemiğin biyomekaniği de bu kompleks görevleri yapabilmesi için özelleşmiştir. Kemik kendini tamir edebilen, yapısını ve konfigürasyonunu değişen mekanik ihtiyaçlara göre ayarlayabilen bir dokudur.biyolojik uyum gösteren malzemelerden yapılmış destek ve tamamlayıcı unsurlarla bağ oluşturabilir.

Kemiğin biyomekaniği de bu kompleks görevleri yapabilmesi için özelleşmiştir.

5 Tasarım öncesi hazırlık Tasarım öncesi tanı konulan ve kemik uzvunun kaybedildiği anlaşılan hastanın detaylı tomogrofisi çekilir. Elde edilen kesit görüntülerinin bilgisayar destekli birleştirilmesi çalışması yapılarak, mevcut kemik kaybı, -hasta eğer kanser nedeniyle bu kaybı yaşamışsa operasyon süresine kadar geçen süredeki kayıplaroperasyon sırasında alınacak bölge gibi birtakım planlama ve operasyon bilgileri ilgili doktor ve mühendisler tarafından tespit edilir. Kemik yoğunluk ölçümleri, implantın ilişkide olacağı tüm kemikler için yapılır, Hastanın ağırlığı, yaşı ve biyomekanik hareketler göz önüne alınması gereken hususlardır. Görüntü üzerinde uzunluk,açı ve alan ölçümlerinin yapılması

süresine kadar geçen süredeki kayıplaroperasyon sırasında alınacak bölge gibi birtakım planlama ve operasyon bilgileri ilgili doktor ve mühendisler tarafından tespit edilir.

6 Tasarım Kemik yapısına ve kemik kaybı yaşanan yerlere uygun tasarımlar, elde edilen 3D datalar referans alınarak yapılır. Bu tasarımlar elde edilen nokta bulutu, yüzeyleri elde etme ve uygun yerlerden referans düzlemler ve eğriler geçirilerek yapılabileceği gibi, esnek çalışmaya izin veren sistemlerle de yapılabilir.

Bu tasarımlar elde edilen nokta bulutu, yüzeyleri elde etme ve uygun yerlerden

7 Tasarım Süreci

8 İmplantlar dizayn edilirken göz önünde bulundurulması gerekenler 1: Genel anatomi ve bundan sapmalar Cerrahi yaklaşım Cerrahi teknik Kırık bölgesinde yeterli yer Kırık tiplerinin çeşitliliği Yerel kemik miktarı Kemiklerdeki yerel iyileşme hızları Olası komplikasyonlar Fizyolojik ve biyomekanik koşullar Dinamik zorlanma ve ağırlık taşıma koşulları İmplanta kemiğin etkisi İmplant malzemesinin özellikleri

miktarı Kemiklerdeki yerel iyileşme hızları Olası komplikasyonlar Fizyolojik ve biyomekanik koşullar

9 İmplantlar dizayn edilirken göz önünde bulundurulması gerekenler 2 Scapula Custom Hemi Pelvis Bütün fizyolojik koşullara uyulmak kaydıyla, ideal implant dizaynı mühendislik bakış açısından her zaman mümkün olmayabilir. Birçok durumda olası en iyi çözüm ile yetinilmelidir. Biyolojik uyumluluğa ek olarak, implantın dayanıklı olması en önemli temel gerekliliktir. Etkenlerin tümü göz önüne alındığında, rijitlik açısından biyolojik limitleri aşan, olası tüm zorlanma koşullarını yüksek bir mekanik emniyetle karşılayabilecek implant tasarımı imkansızdır. Örneğin bir kemik implantının, yumuşak doku kalınlığının az olduğu kırık bölgelerinde, yumuşak dokuları kemikten fazla uzaklaştırması, bu dokularda hasara neden olabilir ve komplikasyonlar gelişebilir. İmplant, yüksek mekanik dayanım ve yorulma direnci sağlamak üzere tasarlanacak olursa, çok fazla rijit olabilir, bu da kemiğin fizyolojik yükleri yeterince karşılayamamasına neden olarak, kemiğin zayıf şekillenmesine neden olabilir. Sabitlemede kullanılacak vida ve implantın rijitlikleri birbirine göre ve kemiğe göre belli bir oran dahilinde değilse, vida dişleri kemikten sıyrılabilir veya vida kırılabilir

Etkenlerin tümü göz önüne alındığında, rijitlik açısından biyolojik limitleri aşan, olası tüm zorlanma koşullarını yüksek bir mekanik emniyetle karşılayabilecek implant tasarımı imkansızdır.

10 Bilgisayar destekli mühendislik doğrulamaları Yapılan tasarımların mühendislik doğrulamaları için gerilme analizleri (FEA) yapılarak, tasarımların kullanımda üzerlerine gelebilecek yüklere nasıl cevap verebilecekleri tespit edilerek, doğru tasarımlara yön verilir.

(FEA) yapılarak, tasarımların kullanımda üzerlerine gelebilecek

11 Ameliyat planlama ve Cerrahi Simülasyon Kullanılan yazılımlarla, bilgisayar ortamında cerrahi simülasyonlar yapmak mümkündür. Kemiğin düzgün bir biçimde kesilmesi amacıyla yapılan cerrahi girişim olan osteotomi ve kullanılacak implantın cerrahi simülasyonu yapılır. Kesme, ayrıştırma, birleştirme, aynalama, sinirlerin belirlenmesi gibi uygulamaları içeren simülasyonla ameliyat öncesi planlama ve operasyonun bir nevi tatbikatı yapılmış olur. Bununla birlikte elde edilen 3D datalardan elde edilen medikal modellerle de bu işlemleri fiziksel olarak yapmak mümkündür

Kesme, ayrıştırma, birleştirme, aynalama, sinirlerin belirlenmesi gibi uygulamaları içeren simülasyonla ameliyat öncesi planlama ve

12 İmalat İmplant imalatında biyouyumlu malzeme seçimi ve bunun ileride problem çıkarmayacak şekilde şekillendirilmesi önem kazanmaktadır. Bu konuda tercih edilen malzemeler; CoCr alaşımı, Ti6 Al4 V alaşımı, Paslanmaz çelik gibi metal malzemeler olabileceği gibi PE (Poli etilen) PMMA(poli metil met akrilat), HEMA(hidroksi etil meta krilat) gibi medikal plastikler olabilir. Bu tercih implantın bulunduğu yer, etki eden yükler, çalışma koşulları gibi parameterelere bağlıdır, verilen karar FEA analizleri sırasında da kullanılmaktadır. Metal olan malzemelerin imalatında bloktan işleme, ve SLS (Seçici lazer sinterleme) veya EBM (Electron Beam Melting) yöntemlerinden biri implantın bulunacağı yere, duyulacak ihtiyacın aciliyetine göre seçilir.

etil meta krilat) gibi medikal plastikler olabilir.

13 SLS ile parça üretimi Toz halindeki ham katmanın istenilen noktalarda lazer veya elektron ışını gibi enerji kaynakları ile ısıtılıp eritilerek ve/veya sinterlenerek birbirine kaynaştırılması: Enerji kaynağı olarak lazer kullanıldığında bu teknik genellikle SLS (Selective Laser Sintering, seçmeli lazer sinterlemesi) ismiyle anılır. Teknolojisi sayesinde metal parça üretimi döküm yönteminde olduğu gibi dişi kalıp gerektirmez ve talaşlı işlemler gibi programlama ve malzeme sarfiyatı bulunmaz.

genellikle SLS (Selective Laser Sintering, seçmeli lazer sinterlemesi) ismiyle anılır.

14 Talaşlı imalat 5 eksen tezgahlarda Co Cr ve Titanyum alaşımları dahil işlenebilmektedir.

15 Biyomekanik Laboratuvar testleri

16 ISO Kuruluşta bir kalite sistemi kurarak, kalite bilincini yerleştirmek. Mevcut yasal mevzuatlara uyum sağlamak. Müşteri ihtiyaç ve beklentilerini karşılamak. Müşteri memnuniyetini arttırmak. Sistemin aksayan yönlerini tespit ederek, düzeltme olanağını sağlamak. Geri çağırmaları önlemek. Kârın, verimliliğin ve pazar payının arttırılması. Bitmiş üründen kaynaklanabilecek riskleri ortadan kaldırmak. Sistemin etkinliğinin sürekli olarak sağlanması. Ürünlerde CE işareti kullanabilmek için etkin bir yol izlemek. Ulusal ve uluslararası düzeyde uygulanabilir bir yönetim sistemine sahip olmak.

Geri çağırmaları önlemek. Kârın, verimliliğin ve pazar payının arttırılması. Bitmiş üründen kaynaklanabilecek riskleri ortadan kaldırmak.

Benzer belgeler

Biyomekatronik Sistemler. Kemik Uzatma Sistemleri. Erhan AKDOĞAN, Ph.D.

Biyomekatronik Sistemler. Kemik Uzatma Sistemleri. Erhan AKDOĞAN, Ph.D. Biyomekatronik Sistemler Kemik Uzatma Sistemleri Erhan AKDOĞAN, Ph.D. Erhan AKDOĞAN, Ph.D. Biyomekatronik Sistemler Mekatronik Mühendisliği Sunum İçeriği: Kemik Kanseri Risk Faktörleri Belirtileri Teşhis