INVESTIGATION OF THE EFFECT OF LATTİCE STRUCTURED FEMUR PLATES ON STRESS SHIELDING WITH FINITE ELEMENTS

Ömer Faruk Uzunyol; Erkan Bahçe

Makale detayları

INVESTIGATION OF THE EFFECT OF LATTİCE STRUCTURED FEMUR PLATES ON STRESS SHIELDING WITH FINITE ELEMENTS

Yazarlar:

Ömer Faruk Uzunyol | Erkan Bahçe

Yayıncı:

Dicle University

Ana Başlıklar:

Biyomekanik

Dergi:

Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi Vol.16 Issue 1, pp.167-176

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

3/2025

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2001343630

pISSN:

1309-8640

Anahtar kelimeler:

Özet:

 In recent years, the demand for lattice structures has risen to assure the long-term efficacy of implant design. Due to their high porosity, lattice structures diminish the elastic modulus of the implant and alleviate the stress shielding between the bone and the implant. The controlled mechanical features of the porous structure enhance load distribution and maintain the physiological loading capacity of the bone. This possesses significant potential for enhancing patient outcomes and decreasing medical costs. This work involved the production of a half-thickness porous plate to decrease the stress shielding in plates utilized for femur fracture therapy. The lower layer was built as solid to inhibit bone fusion with the lattice structure and facilitate the removal of the plate post-treatment, whilst the top layer of the plate was developed independently using Body Centered Cubic BCC, Diamond, and Octet Truss OT cage structures. Subsequently, finite element analysis was employed to compare the acquired plates with the customarily utilized Solid Plate KP. In the evaluations of deformation and stress values, lattice-structured plates exhibited less deformation and lower stress levels compared to KP. Among the lattice-structured plates, the Diamond-OT lattice-structured plate demonstrated superior performance.

 In recent years, the demand for lattice structures has risen to assure the long-term efficacy of implant design. Due to their high porosity, lattice structures diminish the elastic modulus of the implant and alleviate the stress shielding between the bone and the implant. The controlled mechanical features of the porous structure enhance load distribution and maintain the physiological loading capacity of the bone. This possesses significant potential for enhancing patient outcomes and decreasing medical costs. This work involved the production of a half-thickness porous plate to decrease the stress shielding in plates utilized for femur fracture therapy. The lower layer was built as solid to inhibit bone fusion with the lattice structure and facilitate the removal of the plate post-treatment, whilst the top layer of the plate was developed independently using Body Centered Cubic BCC, Diamond, and Octet Truss OT cage structures. Subsequently, finite element analysis was employed to compare the acquired plates with the customarily utilized Solid Plate KP. In the evaluations of deformation and stress values, lattice-structured plates exhibited less deformation and lower stress levels compared to KP. Among the lattice-structured plates, the Diamond-OT lattice-structured plate demonstrated superior performance.

 In recent years, the demand for lattice structures has risen to assure the long-term efficacy of implant design. Due to their high porosity, lattice structures diminish the elastic modulus of the implant and alleviate the stress shielding between the bone and the implant. The controlled mechanical features of the porous structure enhance load distribution and maintain the physiological loading capacity of the bone. This possesses significant potential for enhancing patient outcomes and decreasing medical costs. This work involved the production of a half-thickness porous plate to decrease the stress shielding in plates utilized for femur fracture therapy. The lower layer was built as solid to inhibit bone fusion with the lattice structure and facilitate the removal of the plate post-treatment, whilst the top layer of the plate was developed independently using Body Centered Cubic BCC, Diamond, and Octet Truss OT cage structures. Subsequently, finite element analysis was employed to compare the acquired plates with the customarily utilized Solid Plate KP. In the evaluations of deformation and stress values, lattice-structured plates exhibited less deformation and lower stress levels compared to KP. Among the lattice-structured plates, the Diamond-OT lattice-structured plate demonstrated superior performance.

 İmplant tasarımında uzun vadeli performansın sağlanabilmesi için son yıllarda kafes yapılara olan rağbet artmaktadır. Kafes yapılar sahip olduğu yüksek gözeneklilik özelliği sayesinde implantın elastisite modülünü düşürerek kemik ile implant arasında oluşan stres kalkanının azalmasını sağlar. Gözenekli yapı kontrollü mekanik özellikleri sayesinde, yük dağılımını optimize eder ve kemiğin fizyolojik yüklenme kapasitesini korur. Bu durum hem hasta sonuçlarını iyileştirme hem de sağlık hizmetleri maliyetlerini düşürme açısından büyük bir potansiyele sahiptir. Bu çalışmada da femur kırıklarının tedavisinde kullanılan plaklardaki stres kalkanını azaltmak için plağın yarı kalınlığı gözenekli olarak üretildi. Kemiğin kafes yapıya kaynaşmasını önlemek ve tedavi sonrası plağın rahatlıkla çıkarılması için alt katmanı katı olarak oluşturuldu, plağın üst katmanı ise Gövde Merkezli Kübik BCC, Elmas ve Octet Truss OT kafes yapıları ile ayrı ayrı tasarlandı. Daha sonra elde edilen plakların geleneksel olarak kullanılan Katı Plak KP ile karşılaştırılması için sonlu eleman analizi uygulandı. Deformasyon ve gerilme değerlerinin incelendiği analizlerde kafes yapılı plaklar KPa göre daha az deforme olarak daha düşük gerilme değerlerine sahip oldu. Kafes yapılı plaklar arasında ise Elmas-OT kafes yapılı plağın en iyi performansı sergilediği ortaya çıktı.

Makale detayları

INVESTIGATION OF THE EFFECT OF LATTİCE STRUCTURED FEMUR PLATES ON STRESS SHIELDING WITH FINITE ELEMENTS

Yazarlar:

Ömer Faruk Uzunyol | Erkan Bahçe

Yayıncı:

Dicle University

Ana Başlıklar:

Biyomekanik

Dergi:

Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi Vol.16 Issue 1, pp.167-176

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

3/2025

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2001343630

pISSN:

1309-8640

Plate

Stress Shield

Lattice Structure

Finite Element AnalysisPlak

Stres Kalkanı

Kafes Yapı

Sonlu Eleman Analizi.

Sayı

Makale detayları

Yazarlar: Ömer Faruk Uzunyol | Erkan Bahçe

Yayıncı: Dicle University

Ana Başlıklar: Biyomekanik

Dergi: Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi Vol.16 Issue 1, pp.167-176

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 3/2025

Belge Dili: Türkçe

Document ID (Org No.): 2001343630

pISSN: 1309-8640

Sayı

Yazarlar:

Ömer Faruk Uzunyol | Erkan Bahçe

Yayıncı:

Dicle University

Ana Başlıklar:

Biyomekanik

Dergi:

Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi Vol.16 Issue 1, pp.167-176

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

3/2025

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2001343630

pISSN:

1309-8640