Tez No İndirme Tez Künye Durumu
431031
Simulation of a ring fixator system with patient-specific bone modeling / Hastaya özel kemik modellemesi ile bir halka fiksatör sisteminin simülasyonu
Yazar:ERCAN AVŞAR
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA KEREM ÜN
Yer Bilgisi: Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Konu:Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin:
Onaylandı
Doktora
İngilizce
2016
133 s.
Harici fiksatörler ortopedi alanında kırık tespiti, boy uzatma ve deformite düzeltme amaçları için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu fiksatörlerde tipik olarak klinisyen, fiksatör halkalarını birbirine bağlayan çubukların boylarını değiştirerek kemik parçalarını anatomik olarak istenen pozisyona getirir. Bu işlem klinisyen tarafından, onun tecrübe ve uzmanlığına dayanılarak gerçekleştirilir. Alternatif olarak, fiksatörün matematiksel hesaplarını yapan bir yazılım yardımıyla aynı işlemlerin otomatize edildiği ticari sistemler bulunmaktadır. Klinisyenin tedavinin sonucunu önceden görmesine olanak sağlayacak uygun görselleştirme araçları günümüzde kullanılan yazılım sistemlerinde mevcut değildir. Bu tezde kanonik model ismindeki sağlıklı kemik modelini hastaya özel patolojik (örneğin deforme) kemik modeline dönüştüren yöntemler geliştirdik. Hastaya özel kemik modellerini otomatik olarak oluşturan, görselleştirme ve simülasyon araçlarına sahip bir kullanıcı arayüzü programlanmıştır. Kemik modelleme algoritması 19 farklı kemik modeli üzerinde değerlendirilmiştir ve algoritmanın efektif olduğu sonucuna varılmıştır. Buna ek olarak, görselleştirme aracı dört ortopedik uygulamanın simülasyonu şeklinde test edilmiştir. Örneklerin tamamında görselleştirme aracı kemik-fiksatör sistemini ve tedavi sürecini gerçekçi olarak göstermiştir. Klinisyenin uygulanan tedaviyi görselleştirmesi ve farklı tedavi senaryolarını önceden değerlendirmesine olanak saplayan görselleştirme aracı işle donatılmış bir arayüzün klinik olarak faydalı bir araç olacağına inanmaktayız.
External ring fixators are widely used in orthopaedics for the purposes of fracture fixation, bone lengthening and deformity correction. In these fixators, the clinician typically brings the bone fragments to an anatomically desired position by changing the lengths of the rods connecting the fixator rings. This task is accomplished by the clinician based on experience and expertise. As an alternative, commercial systems exist where the same task is automatized with the help of an accompanying software that implements a mathematical model of the fixator. Proper visualization tools, that will allow the clinician to foresee the outcome of the treatment, are not present in the currently available software systems. In this thesis, we have developed methods to convert the model of a healthy bone, called the canonical model, to the patient-specific pathological (such as deformed) bone model. A graphical user interface (GUI) has been programmed with an advanced visualization and simulation tool that can automatically create the patient-specific bone model based on this approach. The bone modeling algorithm has been evaluated on a total of 19 different tibia and femur models and found to be effective. Furthermore, the visualization tool has been tested in the simulation of four orthopaedic procedures. In all examples, the visualization tool has provided a realistic depiction of the bone-fixator system and the treatment procedure. We believe that the developed GUI equipped with the visualization module could be a useful clinical tool where the clinician can visualize the applied treatment or evaluate different treatment scenarios a priori per patient.