Kalça protezleri için aşınma test cihazı tasarımı

Total kalça artroplastisi, kalça ekleminin dejeneratif bozukluklarında eklem fonksiyonunu düzeltmek için kullanılan cerrahi bir işlemdir. Kalça protezlerinde, klinik başarılar ve gelişen teknoloji ile birlikte kalça protezlerinin ömürleri 15 ile 20 yıl arasında değişmektedir. Gittikçe artan ortalama yaşam süresine bağlı olarak total kalça protezlerinin daha fazla kullanım süreleri talep edilmektedir. Bu talepler doğrultusunda 30 ile 40 yılları boyunca kullanılabilecek kalça protezlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Kalça protezlerinin kullanım ömürleri protez malzemeleri ve tasarımı ile hastanın kişisel özelliklerine bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Kullanım ömürlerinin artışı ve protez gelişimi için bu etkenler dikkate alınarak yapılan çalışmaların somut modelleri hastaya ulaşma aşamasında klinik öncesi testlere tabi tutulmaktadır. Klinik öncesi testler için hayvan denekleri yerine dünyada kullanımları gittikçe artan kalça simülatörleri kullanılmaktadır. Bu çalışmanın amacı imalatı yapılan ve kullanılan kalça protezlerinin aşınma-ömür ilişkilerinin tespit edilmesi amacıyla günlük yaşamı dikkate alarak standartlara uygun kalça simülatörünün tasarlanması ve imalatının gerçekleştirilmesidir. Dört serbestlik derecesine sahip olacak şekilde tasarlanan test cihazında kalça eklem benzetiminde kas ve bağ etkisini sağlanması amacıyla yay sistemleri kullanıldı. Talaşlı imalat tezgâhları ile tasarlanan parçaların üretiminden sonra montajlama işlemi yapılarak üç adet motor birbiri ile uyumlu şekilde hareket etmesi için programlandı. İlk testler 250.000 çevrimde bir aşınma değerlerine bakılacak şekilde bir milyon çevrimde gerçekleştirildi. Elde edilen veriler ile ISO 14242 standardındaki değerler karşılaştırıldığında %1,18'lik bir sapma görüldü. Bunun nedeni araştırıldığında motor performans özelliklerindeki verim kaybı olarak tespit edildi. Ayrıca test edilen numunelerin mikroskop görüntülerinde ve kütle kaybı değerlerine bakıldığında çevrim sayısının artması ile aşınma oranında ve yüzey kusurlarında artış meydana geldiği tespit edildi.