Koyun Ön Çapraz Bağının Hiperelastik Malzeme Özelliklerinin In-vitro ve 3 Boyutlu Sonlu Elemanlar Analizi ile Değerlendirilmesi

Abstract

Biyomekanik alanındaki bilgisayar simülasyonlarında bağ dokularının modellenmesi simülasyonun anatomiyeuygun olarak başarılması için önemlidir. Bağ dokuları, bu tip çalışmalarda çoğunlukla hiperelastik malzeme olaraktanımlanırlar. Ancak hiperelastik malzeme olarak tanımlanması için çekme, basma, sürünme vb. gibi testlerden elde edilmişverilerle oluşturulan bir matematiksel malzeme modeline ihtiyaç vardır. Malzeme modeli olarak kullanılabilecek birçokfenomenolojik model bulunmaktadır. Bu çalışmada, bağ dokusunun simülasyonu, Neo-Hookean, Ogden 2. Derece ve Yeoh2. Derece hiperelastik malzeme modellerine göre oluşturulmuştur. Modellerin kullanacağı gerilme-birim şekil değiştirmeeğrisi verileri için koyun ön çapraz bağının in-vitro olarak tek eksenli çekme deneyi yapılmıştır. Deneyden elde edilenverilere göre malzeme modelleri için gerekli olan malzeme sabitleri hesaplanmıştır. Yapılan analizler sonucunda bağdokusunda, Ogden 2. Derece ve Yeoh 2. Derece modellerinin birbirine yakın, Neo-Hookean modelinin ise farklı gerilmedeğerlerine sahip sonuçlar verdiği belirlenmiştir. Üç modelden ve in-vitro testten elde edilen gerilme-birim şekil değiştirmeeğrilerinin uyumu Kök Ortalama Kare Hatası(RMSE) değerlerine göre değerlendirilmiştir. Neo-Hookean, Ogden 2. Dereceve Yeoh 2. Derece hiperelastik malzeme modellerinin RMSE değerleri sırasıyla 4.9597, 1.9704 ve 2.3644 olarak eldeedilmiştir. Sonuç olarak, malzeme sabiti sayısı fazla olan Ogden 2. Derece hiperelastik malzeme modeli hem normal ve von mises gerilme değerlerine hem de RMSE değerlerine göre in-vitro test sonuçlarına daha yakın sonuçlar üretmiştir. Bağdokusunu simülasyonları için analiz edilen üç model arasında bu malzeme modelinin kullanımının daha uygun olduğubelirlenmiştir.