Boyun omur kırıklarının bilgisayar ortamında modellenmesi ve analizi

Abstract

Anatomide Cervical Vertebra olarak isimlendirilen boyun omurlarında meydana gelen kırıkların, yapıda meydana getirdikleri mukavemet değişimlerinin incelenmesi için C2 koyun boyun omurunun sağlam ve kırık hali bilgisayar ortamında sonle elemanlar modeli oluşturularak, statik analizi yapılmıştır. Sonuçlar modelin oluşturulmasında kullanılan gerçek omurdan, straingaugeler kullanılarak alınan gerilme değerleri ile kıyaslanmıştır. Üç boyutlu geometrik modelin oluşturulması için numune omurun tomografi çıktıları bir dizi işlemden geçirilmiştir. İlk olarak tomografi çıktıları tarayıcıda taranarak dijital ortama alınmıştır. Ardından Microsoft Photo Editor ve Paint Brush yazılımları ile 2 boyutlu resimlerin sınırları tam olarak belirlenmiş ve Kvec yazılımı ile vektörize edilmişlerdir. Design CAD yazılımı ile üç boyutlu modellemeye hazır hale getirilen iki boyutlu modeller, ANSYS yazılımı ortamında ard arda dizilimi ile üç boyutlu hale getirilmişlerdir. ANSYS ortamında sağlam ve kırık durumları için üç boyutlu sonlu elemanlar modeli (SEA) oluşturulan modelin sınır şartları belirlendikten sonra statik analize tabi tutulmuştur. Böylece, sağlam ve kırık durumlar için sonuçların kıyaslanmasının yanısıra, gerçek modeli strain gauge ile yapılan ölçüm sonuçları ile kıyaslanmıştır. Bu sayede yapılan çalışmada, oluşturulan matematik modelin ne derece gerçeği yansıttığı ortaya konulmuştur.

To investigate how a crack occured in the neck vertebra called Cervical Vertebra in the anathomy, affects the resistance, the FEA model of the C2 sheep Cervical Vertebra were established and a static analysis was performed. Results obtained from the above mentioned model were experimentally verified by using strain gauges. Sample vertebra data were proceeded with consecutive studies to create a 3D-geometric model. First, tomography data are scanned to settle in to digital environment. The boundaries of 2D photos are exactly spesified by using Microsoft Photo Editor and Paint Brush software, and vectorized by using Kvec software. In ANSYS FEA software, 2D models prepared for 3D modeling by Design CAD were converted to 3D model. In ANSYS environment, two different FEA models and their associated boundary conditions were created for the cases of cracked and undamaged vertebra. Consequently, in addition to the comparison of the results for cracked and undamaged model, the results were compared by realistic C2 model which was tested by straingauge. Thus the study shows how mathematical model expose the real model.