Total kalça protezinde değiştirilmiş yüzey geometrili femoral başın lubrikasyon ve yüzey aşınmasına etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of the modified surface geometric femoral head on lubrication and surface wear in total hip prosthesis
Yazar: ORKUN HALAÇ
Danışman: DOÇ. DR. AHMET KARAKAŞLI
Dokuz Eylül Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Ortopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2020
Konu: Ortopedi ve Travmatoloji = Orthopedics and Traumatology
Dizin: Femur başı = Femur head ; Kalça = Hip ; Kalça eklemi = Hip joint ; Kalça protezi = Hip prosthesis ; Polietilen = Polyethylene ; Yağlama = Lubrication ; Yüzey aşınması = Surface wear

Özet:
Total kalça artroplastisinde polietilen linerın aşınmayla oluşturduğu debris materyali osteolizin en önemli nedenidir. Osteoliz total kalça protezinin kullanım süresini azalmasına neden olur. Total kalça protezinde kullanılan femoral başın geometrisindeki değişikliğin aşınmaya etkisi bilinmemektedir. Bu çalışmamızda geometrisi değiştirilmiş femoral başın polietilen aşınması üzerine olan etkisini biyomekanik deney ile araştırmayı amaçladık.
Çalışmamızda kullanımda olan standart femoral baş ve yine standart femoral başı işleyerek elde ettiğimiz 5 mm radiuslu küre yüzeyinde birbirini dik olarak kesecek şekilde 2 adet oluk ve kürenin merkezine paralel olacak şekilde 1 adet olukla femoral başın geometrisi değiştirildi. Standart femoral baş ve oluklu femoral başın kullanıldığı iki grup oluşturuldu. Her deney grubunda 6 adet polietilen liner ile toplamda 12 deney yapıldı.1 adet polietilen liner ise deneye tabi tutulmadan karşılaştırma için değerlendirildi.	Oluşturulan kalça eklem hareketlerini simüle eden düzenekle maksimum 1000 N minimum 500 N yük uygulanarak 1.25hz frekansta 10.000 siklus hareket yaptırıldı. Yağlayıcı sıvı olarak %0.9 NaCl 500 ml kullanıldı. Deneyde kullanılan polietilen asetabuler linerlar deney öncesi ve sonrası tartıldı. Deney sonrası polietilen liner çıkartılıp yüklenme alanından 8 mm punchlanarak örnekler alındı. Punchlanarak alınan örnekler yüzey profilometre ve taramalı elektron mikroskopu ile incelendi. Deneyde kullanılan yağlayıcı sıvı spektrofotometreyle farklı dalga boylarında absorbans değerleri karşılaştırıldı. Elde edilen veriler istatistiksel olarak karşılaştırıldı.
Deney grupları arasında deney öncesi ve sonrası ağrılık farkları arasında istatistiksel anlamlı fark bulunmadı.(p=0.229) Profilometrik incelemede Ra değerinde gruplar arası anlamlı fark bulunmadı.(p=0.062) Rq, Rt ve Rz değerlerinde gruplar arası anlamlı fark bulundu.(p=0.014, p=0.013, p=0.044) Spektrofotometrik ölçümlerde OB grubunda her dört dalga boyunda da ışık geçirgenliğinin daha az olduğu görüldü. Spektrofotometrik ölçümlerde her iki grup arasında anlamlı fark bulunmadı.(p=0.109, p=0.259, p=0.631, p=0.337) Polietilen deney öncesi deney sonrası ağırlık farkları ile spektrofotometrik absorbans değerleri arasında dalga boyu arttıkça artan korelasyon olduğu görüldü.
Bu çalışmada yeni geliştirilen femoral baş ile standart femoral başın polietilen karşı yüzeyle olan aşınma deneyinin sonuçlarında deney öncesi deney sonrası ağrılık farkı, Ra değeri ve spektrofotometrik absorbans değerlerinde anlamlı fark bulunmamıştır. Rq, Rt, ve Rz değerlerinde oluklu femoral başın aşınmayı arttırdığı yönde istatistiksel bulgular bulunmuştur. Deney öncesi ve sonrası ağırlık farkı ile 595nm ve 650 nm dalga boyundaki  spektrofotometrik absorbans değerleri arasında orta düzey korelasyon aşınmanın tespitinde spektrofotometrenin kullanılabileceğini göstermektedir.

Abstract:
Polyethylene liner wear and the result debris material is the most important cause of osteolysis, in the practice of  total hip arthroplasty. Osteolysis reduces the lifespan of the total hip replacement. The effect of the modification of the geometry of the femoral head used in THA, is not known. In this study, we aimed to investigate the effect of geometrically modified femoral head on polyethylene wear by biomechanical experiment.
The geometry of the standard femoral head was changed with a groove, which has a radius of 5 mms, parallel to the center of the sphere and 2 grooves perpendicular to each other on the surface of the sphere. In this study standard femoral head and modified femoral head were used in two different groups. A total of 12 experiments were performed with six polyethylene liners in each experimental group. One polyethylene liner was evaluated for comparison without testing. The device simulated the hip joint movements by creating and applying a maximum load of 1000 N and a minimum load of 500 N.  10,000 cycles were performed. Saline solution was used as lubricant. The polyethylene acetabular liners used in the experiment were weighed before and after the experiment. After the experiment, polyethylene liner was removed and samples were obtained 8 mm from the loading area using a punch. Punched samples were examined by surface profilometer and scanning electron microscope. The absorbance values of different wavelengths were compared with the lubricating liquid spectrophotometer used in the experiment. The obtained data were compared statistically.
There was no statistically significant difference between the experimental groups before and after the experiment (p = 0.229). There was no significant difference between the groups in Ra value on the profilometric examination (p = 0.062). Rq, Rt and Rz values were significantly different between the groups (p = 0.014, p = 0.013, p = 0.044). Spectrophotometric measurements showed that the light transmittance was lower in all four wavelengths in the OB group. There was no significant difference between the two groups in spectrophotometric measurements (p = 0.109, p = 0.259, p = 0.631, p = 0.337, respectively). It was observed that there was an increasing correlation between the weight differences and the spectrophotometric absorbance values before the polyethylene experiment as the wavelength increased.
In this study, no significant difference was found in the post-test weight difference, Ra value and spectrophotometric absorbance values of the newly developed femoral head and standard femoral head. Rq, Rt, and Rz values showed that modified femoral head increases the wear rate of the implant. The correlation between weight difference before and after the experiment and spectrophotometric absorbance values at wavelength of 595nm and 650 nm shows that spectrophotometer can be used to determine the wear of the implant.