Sinüsodial formda kalça protezinin geliştirilmesi ve sonlu elemanlar yöntemi ile analizi

Abstract

Çimentolu kalça protezinin operasyon sonrası sorunlarından biri aseptik gevşemedir. Bu durum kemik çimentosundaki gerilme ile ilişkilendirilmiştir. Bu çalışmada protez, kemik çimentosu ve kemiğin katmanları olan kortikal kemik ve trabeküler kemik parametrik olarak modellenmiştir. Geçmişteki protezlerden farklı olarak sinüzoidal formda protez modellenmiş ve değişik sinüs formlarında analizler yapılmıştır. Protez sapının sinüs formuna bağlı olarak, kemik çimentosu, kortikal kemik ve protezdeki gerilme değişimleri sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmiştir. Yapılan analizler sonucu cevap yüzeyi metodu kullanılarak en iyi protez sapı şekli ve kemik çimentosu kalınlığına ulaşılması amaçlanmıştır. Üç boyutlu modelleme için; UNİGRAPHICS NX, sonlu elemanlar analizi için; ANSYS WORKBENCH ve cevap yüzeyi metodu için; MINITAB programları kullanılmıştır. Yapılan analizler neticesinde uygun protez malzemesi ve en iyi protez sapı şekli bulunmuştur.

One of the problems of cemented hip prosthesis after operation is aseptic loosening. This situation is associated with the stress at bone cement. In this study, parametric models for prosthesis, bone cement, cortical bone and trabecular bone, which are the layers of bone, are modeled. Unlike the former prosthesis, a sinusoidal form prosthesis is modeled and analyses are executed in different sinusoidal forms. In connection with the sinusoidal form of prosthesis steam, stress changes in bone cement, cortical bone and prosthesis are inspected by finite element method. With the results obtained from the analyses performed by using response surface method, it is intended to achieve to reach the best prosthesis steam shape and bone cement thickness. For three dimensional modeling, UNIGRAPHICS NX for finite element analysis ANSYS WORKBENCH and for response surface method MATLAB are used. Suitable prosthesis material and the best prosthesis steam shape are found as the results of the analyses made.