Suitability of nickel-titanium for creating distraction force in implantable devices used in the treatment of bone deformities

Simple item page
dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.advisorVuorinen, Vesa 
dc.contributor.authorOjala, Juho
dc.contributor.departmentElektroniikan, tietoliikenteen ja automaation tiedekuntafi
dc.contributor.schoolSähkötekniikan korkeakoulufi
dc.contributor.schoolSchool of Electrical Engineeringen
dc.contributor.supervisorPaulasto-Kröckel, Mervi 
dc.date.accessioned2020-12-23T13:16:31Z
dc.date.available2020-12-23T13:16:31Z
dc.date.issued2010 
dc.description.abstractDevices currently available for the treatment of bone deformities are either not fully implantable or do not provide sufficient mechanical performance to treat all patients. The main challenge in creating fully implantable devices is the contradicting requirements of small space available and high maximum force output. Nickel-titanium is biocompatible and produces both large strains and high stresses upon actuation, and is therefore a lucrative candidate for the production of distraction force in fully implantable devices. The suitability of nickel-titanium for that purpose was investigated in this study. The study was conducted in two parts. The first part focused on the mechanical performance that can be acquired from nickel-titanium when working in a temperature range possible in the human body. It was performed with an experimental setup built within this work. The second part of the study focused on selective heating of nickel-titanium inside an implantable device and the distribution of heat during a heating cycle. Both were studied in an environment mimicking an implantable device. The former investigation was done using an experimental setup built within this work, while the latter was done by means of finite element modeling. According to the results, nickel-titanium appears to be suitable for the production of distraction forces in fully implantable devices used for the treatment of cranial deformities. Treatment of limb length discrepancy, scoliosis and lower jaw deformities would require better actuation performance than what was obtained in this study.en
dc.description.abstractNykyiset luuston epämuodostumien korjaushoitoon saatavilla olevat laitteet eivät joko ole kokonaan implantoitavia tai tarjoa riittävää mekaanista suorituskykyä kaikkien potilaiden hoitamiseen. Vähäiseen käytettävissä olevaan tilaan nähden suuret vaatimukset laitteen voimantuotolle ovat keskeinen haaste kokonaan implantoitavan laitteen toteutuksessa. Nikkeli-titaani on bioyhteensopivaa ja pystyy tuottamaan samanaikaisesti suuria jännityksiä ja venymiä. Siitä syystä se on houkutteleva vaihtoehto distraktiovoiman tuottamiseen kokonaan implantoitavissa laitteissa. Tässä tutkimuksessa tutkittiin nikkeli-titaanin soveltuvuutta tuohon tarkoitukseen. Tutkimus suoritettiin kahdessa osassa. Ensimmäinen osa keskittyi suorituskykyyn, joka voidaan nikkeli-titaanista saada toimittaessa kehon sisäisessä laitteessa mahdollisella lämpötila-alueella. Kokeet suoritettiin tämän työn osana valmistetulla koeasetelmalla. Tutkimuksen toinen osa käsitteli nikkeli-titaanin selektiivistä lämmittämistä kehon sisäisessä laitteessa, ja lämmön leviämistä lämmityksen yhteydessä. Niitä tutkittiin implantoitavaa laitetta muistuttavassa asetelmassa. Ensimmäinen tehtiin tämän työn puitteissa valmistetussa koeasetelmassa, ja jälkimmäinen tehtiin soveltaen elementtimenetelmään perustuvaa mallinnusta. Tulosten mukaan nikkeli-titaani näyttää soveltuvan distraktiovoiman tuottamiseen kallon epämuodostumien korjaushoidossa käytettävissä laitteissa. Raajojen erimittaisuuden, skolioosin ja alaleukaluun epämuodostumien korjaushoidossa tarvittaisiin parempaa suorituskykyä, kuin mihin tässä tutkimuksessa päästiin.fi
dc.format.extent[7] + 79 
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/99096
dc.identifier.urnURN:NBN:fi:aalto-2020122357923
dc.language.isoenen
dc.programme.majorElektroniikan valmistustekniikkafi
dc.programme.mcodeS-113fi
dc.rights.accesslevelclosedAccess
dc.subject.keywordNiTien
dc.subject.keywordNiTifi
dc.subject.keywordTiNien
dc.subject.keywordTiNifi
dc.subject.keywordnickel-titaniumen
dc.subject.keywordnikkeli-titaanifi
dc.subject.keywordbone deformitiesen
dc.subject.keywordluuston epämuodostumatfi
dc.subject.keyworddistraction osteogenesisen
dc.subject.keyworddistraktio-osteogeneesifi
dc.subject.keywordimplantable devicesen
dc.subject.keywordimplantoitavat laitteetfi
dc.subject.keywordactuatorsen
dc.subject.keywordaktuaattoritfi
dc.subject.keywordinduction heatingen
dc.subject.keywordinduktiolämmitysfi
dc.subject.keywordradio-frequency heatingen
dc.subject.keywordinduktiokuumennusfi
dc.titleSuitability of nickel-titanium for creating distraction force in implantable devices used in the treatment of bone deformitiesen
dc.titleNikkeli-titaaninin soveltuvuus distraktiovoiman tuottamiseen luuston epämuodostumien korjaushoidossa käytettävissä aktiivisissa implanteissafi
dc.type.okmG2 Pro gradu, diplomityö 
dc.type.ontasotMaster's thesisen
dc.type.ontasotPro gradu -tutkielmafi
dc.type.publicationmasterThesis 
local.aalto.digiauthask
local.aalto.digifolderAalto_00192
local.aalto.idinssi41555
local.aalto.openaccessno
Files
Collections
[dipl] Sähkötekniikan korkeakoulu / ELEC