Kalça Protezlerinde Loft Tasarım Aracı Kesit Değişimlerinin Gerilme Miktarı Üzerine Etkilerinin İncelenmesi

Abstract

Kalça eklemlerinde ileri derecede hasar oluşmuş hastalarda, kalça protezleri hasarlı eklemin yapay bir eklem olarak değiştirilmesi sonucunda kullanılmaktadır. Kalça protezi, kobalt krom veya titanyumdan imal edilen ana parçalar ile bunların eklemleştiği yerde plastik, metal veya seramik ara parçalardan oluşmaktadır. Kalçaprotezleri ve uygulamaları ile ilgili birçok tasarımsal problemin olduğu bilinmektedir. Bu sorunların çözümü hedeflenerek, endüstriyel tasarıma sahip üç farklı tip tasarım geometrisi seçilmiş ve Catia V5 programı ile modellenmiştir. Bu protezlerin ve femurun montaj tasarımına etkiyen kuvvetler dikkate alınarak, emniyet katsayısı değerleri, sonlu elemanlar yönteminde, mühendislik gerilmeleri altında hesaplanmıştır. Bu hesaplamalar dikkate alındığında üç farklı endüstriyel tasarım içinden hacim oranı düşük olup gerilme miktarı diğer tasarımlara göre daha düşük olan tasarım tipi belirlenmiştir. Bu tasarımın 6 farklı kesiti içine alan bir loft tasarım aracı ile modellenebileceği gözlemlenmiştir. Bu kesitlerde yer alan profillerin ölçü değişimi ana tasarım geometrisinden 1 mm ofset yapılarak modellenmiştir. Bu modelleme yapılırken Taguchi L8 deney tasarımı kullanılmıştır. Böylece her bir kesitin mukavemet ve hacim özelliklerine etkisi istatiksel yöntemler kullanılarakincelenmiştir. Tersine mühendislik ile tasarlanan bu protezlerin hacim miktarı 31285 ile 18438 mm3 ölçüleri arasında değişkenlik göstermektedir. Minimum hacim ve maksimum emniyet katsayısı elde edilebilmesi için gerekli tasarım seçimleri bu sonuçlar dikkate alınarak yapılmıştır. Minimum tasarım için deney tasarımıparametreleri A2, B1, C1, D2, E1, F1 olarak belirlenmiştir. Bu sonuçlara göre hacim 17975mm3 ve gövde de oluşan maksimum gerilme 774 MPa olarak bulunmuştur. Böylece hacim miktarı %4 oranında azaltılırken emniyet katsayısı ise %8 oranında artırılmıştır. Bu sonuçlar dikkate alındığında maksimum emniyet minimum hacimmiktarı için elde edilmiştir.