2. Biyomekanik
• Mekaniğin, özellikle insan vücudundaki biyolojik malzemelere ve
sistemlere uygulanması ve mühendislik mekaniğini biyoloji, tıp ve
fizyoloji alanlarıyla buluşturan bilim dalı.
01.082.2016 2
3. Biyomekaniğin kısa tarihçesi
• Leonardo Da Vinci (1452-1519) Yürüme, zıplama, ayakta durma, oturma
vb. aktivitelerin biyomekaniği.
• Galileo (1564-1643) Fizyolojik işlevlerin matematiksel analizi.
• William Harvey (1578-1657) Biyolojik akışkanların (sıvıların) mekaniği.
• Alfonso Borelli (1608-1679) Biyolojik katı cisimlerin mekaniği, kas
gerilmesi.
• Weber (1830) Kadavralarda insan yürüyüşünün zamanlaması.
• Marey (1873) In-vivo yürüyüş analizi.....
3
4. Biyomekanik uygulamaları
• Yürüme, koşma, durma, yük kaldırma, tırmanma, fırlatma gibi fiziksel aktivitelerin
modellenme ve simülasyonu biyomekaniği
• İnsan-hayvanların kas iskelet sistemlerinin modellenmesi (ayak bileği, diz, dirsek,
kalça, omurga, omuz vb.)
• Organlarda, tendonlarda ve bağlarda kuvvet-hareket ilişkisi
• Protez, ortez ve implantlar
• Yumuşak dokular ile ilgili araştırmalar (Malzeme özelliklerinin belirlenmesi -
modellenmesi, protezlerle etkileşim, yatalak hastalar, diyabetik hastalar için özel
ayakkabılar)
• Tanı tedavi için yöntem ve cihaz geliştirilmesi
• Vücuttaki akışların modellenmesi (Akciğerde hava akımı, kan akışı vb.)
• Nanokanallardaki nanoparçacıkların incelenmesi
01.08.2016 4
6. Sert Dokular
01.08.2016 6
• Kemik
•Kırılgan bir malzemedir.
•Viskoelatiktir.
•Yapısındaki kollajen proteini ile yüksek gerilme dayanımına sahiptir.
•Yaşlanma ile daha sert ve daha az sünek olur.
•Kesmede zayıf basmada güçlüdür.
•Vüvudun en sert yapılarından olmasına rağmen belli bir değerden sonra kırılabilir.
• Diş
7. Yumuşak Dokular ile yapılan çalışmalar
01.08.2016 7
•Diz altı amputasyon ameliyatı
geçirmiş bireyler için protez soketi ve
amputasyon güdüğü mekanik
etkileşiminin araştırılması
•Malzeme deneyleri
8. Sert Dokular ile yapılan çalışmalar
01.08.2016 8
Fiksatörler (Sabitleyiciler): Kemiğin içinden geçirilen tel veya çivilerin, kırık kemik
dışında rijit bir desteğe bağlanması ile elde edilen sistemlerdir. Biyouyumlu olmaları
gerekmektedir.
Femur çivisi Dirsek sabitleyici Ayak bileği sabitleyici
9. Diz eklemleri
01.08.2016 9
Kıkırdak;
Eklemlerin sürtünme yüzeylerinde
bulunarak sürtürmeyi azaltır.
Hasara uğradığında eklem yüzeyi
düz ve kaygan olma özelliğini
kaybeder.
Menisküs Yırtığı,
Diz kemiklerinin arasındaki
kıkırdak dokulu menisküsün
yırtılmasıdır. Yırtılan menisküs
kemik arasında sıkışır ve ağrıya
sebeb olur.
10. Diz eklemleri üzerine yapılan çalışmalar
01.08.2016 10
•Tıbbi Görüntülerden Üç Boyutlu Bilgisayar
Modellemesi
•Sonlu Elemanlar Modellemesi
•Malzeme Deneyleri
13. Kalça Protezi Çalışmaları
01.08.2016 13
• Bağlayıcılı Kalça Protezi
• Bağlayıcısız Kalça Protezi
Kemik çimentosu kullanılır
Malzeme :
PMMA (Polymethyl Methacrylate)
Kemik çimentosu kullanılmaz.
Protez üzerinde özel bir katman
bulunur. (Hydroxyapatite (HAP))
Gözenekli Yapı
15. Dış İskelet Tasarımları
01.08.2016 15
Dış iskeletler en genel ifadeyle giyilebilir robotlardır. Giyen kişiye ait alt ve/veya üst
uzuvların kaybolmuş veya azalmış hareket kabiliyetini geri kazandırmak amacıyla
kullanılabilecekleri gibi, sağlam uzuvların gücünü normalin ötesinde artırmak
amacıyla da kullanılabilirler.
• Kas aktivitesini tamamen kaybetmiş, bu sebeple tekerlekli sandalye kullanmak
zorunda olan insanları yürütebilmek (Bu durumda el ve kol desteği gerekecektir),
• Yaşlılık, travma, kas zayıflığı vb. sebeplerle, belden aşağısındaki kas aktivitesini
kısmen kaybetmiş ve bu yüzden yürüme bozukluğu çeken insanlara yürüyüş desteği
sağlamak (Bu durumda el ve kol desteği gerekebilecektir),
• Kaza, travma, ameliyat vb. sonucunda oluşan hareket kısıtlılığı hallerinin tedavi ve
rehabilitasyonunu sağlamak,
• Sağlıklı insanlara, yaptığı iş esnasında yorulmayı önleyici veya performans artırıcı
yürüyüş desteği sağlamak (Bu destek, iş, askerlik, endüstri, eğlence ile ilgili amaçlara
yöenlik olarak kullanılabilecektir).
16. Dış İskelet Tasarımları
01.08.2016 16
Yürüyüş hareketinin istenilen hız ve performansta gerçekleştirilmesi,
• Kullanıcının rahat bir yürüyüş gerçekleştirmesini sağlayacak uyum özelliklerine ve
ergonomik özelliklere sahip olması,
• Farklı vücut ölçülerindeki kullanıcılar tarafından giyilebilecek şekilde kolayca
ayarlanabilir olması,
• Hızlı ve kararlı davranan bir kontrolcüye sahip olması,
• Kullanıcıların zarar görmesini engelleyecek temel güvenlik özelliklerine sahip
olması.
17. Dış İskelet Tasarımları
01.08.2016 17
General Electric şirketi
tarafından geliştirilen
“HARDIMAN” (1970)
Kanagawa Teknoloji
Enstitüsü tarafından
geliştirilen “Güç Elbisesi”
Berkeley Üniversitesi
tarafından geliştirilen
“BLEEX”
19. İnsan Hareket Mekanizması (Gait) Analizi
01.08.2016 19
İnsan vücudunun bir hareket halindeyken (yürüme-merdiven inip çıkma, engelden kaçınma)
analizi
Önemli ÇÜNKÜ:
• Vücut alt-üst bölgesi için düzensizlikleri teşhis etmede
• Operasyondan önce karar vermede
• Operasyondan önce ve sonrasında yürüyüş parametrelerinin karşılaştırılmasında
• Bacak uzvu kesilmiş veya spor kazası geçirmiş kişiler üzerinde incelemeler
• Sporcularının performanslarının artırılmasında bacak kinematiğinin incelenmesi
• Protezli insanlardaki düşme risklerini azaltmak için ileri dinamik denge araştırmaları
• Asimetrik yürüyüş mekanizmaları
20. İnsan Hareket Mekanizması (Gait) Laboratuvarı
01.08.2016 20
• Donanım
-Kamera Sistemi
-Kuvvet Levhaları
-İşaretleyiciler
-EMG Unitesi
-Kalibrasyon Apparatları
• Yazılım
-Data edinme
-Yürüyüş parametrelerinin hesabı
