Eklem aşınma sümülatörü tasarımı, imalatı ve kalça eklemi uygulaması

Abstract

Bu çalışmanın amacı kalça, diz ve omurga eklemleri ve onların implantlarının aşınma davranışını incelemek için bir eklem aşınma simülatörü tasarlamak, imal etmektir. Ayrıca, imal edilen eklem aşınma simülatörünü test etmek amacıyla sığır eklem kıkırdağı numuneleri ve kuzu diz eklemi ile aşınma testleri gerçekleştirilmiştir. Öncelikle kalça, diz ve omurga eklemlerinin anatomic ve biyomekanik özellikleri incelenerek tasarımı yapılacak eklem simülayörünün tasarım parametreleri belirlenmiştir. Bu amaçla eklem simülatörü imal eden firmaların simülatörleri de incelenerek tasarım fikri oluşturulmuştur. Daha sonra bilgisayar destekli olarak simülayör tasarımı yapılmıştır. Tasarımı tamamlanan simülaörün imalatı gerçekleştirilmiştir. Simülatörün test edilmesi amacıyla üç farklı aşınma testi gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, kayma ve dönme sürtünmesi ile eklem kıkırdağının aşınmasını değerlendirilmiştir. İkinci aşınma deneyinde kuzu kalça ekleminde yağlayıcının sürtünme ve aşınmaya etkisi de incelenmiştir. Bovine serumu kullanılarak bu solüsyonun kıkırdak aşınmasındaki etkisi araştırılmıştır. Üçüncü teste ise kuzu diz eklemlerinde menisküsün, aşınmaya etkisini incelemek amacıyla menisküslü ve menüsküssüz kuzu diz eklemleri eklem simülatörüne bağlanarak aşınma testleri gerçekleştirilmiştir.

The aim of this study is to design, manufacture a joint wear simulator to examine the wear behavior of hip, knee and spine joints and their implants. In addition, cattle joint cartilage samples and lamb knee joint and wear tests were performed to test the manufactured joint wear simulator. Firstly, the design parameters of the joint simulator are determined by examining the anatomical and biomechanical properties of the hip, knee and backbone joints. For this purpose, the simulators of the companies that produce joint simulators were examined and the idea of design was formed. Then computer-aided simulation design was made. The design of the completed simulation machine was completed. Three different wear tests were carried out to test the simulator. First, the wear of the joint cartilage was evaluated by sliding and rotation friction. In the second abrasion experiment, the effect of lubricant on friction and wear on Lamb hip joint was also investigated. The effect of this solution on cartilage wear was investigated using bovine serum. In the third Test, wear tests were carried out by connecting meniscus and meniscus and meniscus and meniscus and meniscus and lamb knee joints to the joint simulator in order to examine the effect of meniscus on erosion in Lamb knee joints.