Ortopedik implantların hasta vücudundaki korozyon davranışı ve bıraktığı atıklar
Corrosion behavior of orthopedic implants in the patient body and its debris
Yazar: MOHAMMAD GHAITH ALMASRY
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLŞEN AKDOĞAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Ortopedi ve Travmatoloji = Orthopedics and Traumatology

Özet:
Teknolojideki bunca ilerlemeye rağmen, ortopedik implantların vücuttaki korozyonu, halen engellenebilmiş değildir. Bu nedenle biyouyumlu ve korozyona dirençli malzemelerin seçilmiş olması çok önemlidir. Korozyon; implantı zayıflatıp, kullanım ömrünü kısaltmakta ve aynı zamanda oluşan korozyon debrisleri hastanın bağışıklık sistemini de etkilemektedir. Tüm bu gelişmeler sonucu; başarısız implant, hastayı ardışık revizyon ameliyatlarına zorunlu kılmaktadır. Literatüre göre; önümüzdeki yıllarda, ortopedik implant kullananların sayısında çok büyük bir artışla karşılaşılacağından söz edilmektedir. Söz edilen nedenlerle; ortopedik implantlardaki korozyonun sebebini ve debrislerin oluşumunu anlamak oldukça önemlidir. Çalışmamızda; korozyon testine tabi tutulacak deney numuneleri öncelikle uygun geometri ve ölçülerde şekillendirilmiştir. Numunelerin elementel analizleri X Işınlı Floresan (XRF) cihazı kullanılarak yapılmıştır. Numune yüzeylerinin korozyona uğramadan önceki görüntülerini elde edebilmek için gerekli parlatma işlemleri; önce ardışık zımpara kâğıtlarının kullanıldığı parlatma cihazı ile ardından da elmas süspansiyonu kullanılarak tamamlanmıştır. Daha sonra metal mikroskobu ile numune yüzeyleri incelenmiştir. Yüzey parlatma işlemleri tamamlanan numunelerin, korozyon hücresine yerleştirilmeden önce, on dakika boyunca ultrasonik yıkama cihazında yüzey temizliği tamamlanmış, ardından, aseton ve distile su ile yıkanıp kuru hava ile kurutulmuştur. Çeşitli metalik ortopedik implantlara ait, deney numunelerinin hazırlıkları tamamlandıktan sonra potansiyostatik korozyon test ünitesi kullanılarak elektro-korozyon cevabı elde edilmiştir. Deneylerin sonunda; farklı metallerin debris oluşumuna neden olan korozyonu tartışılmış ve yıllık korozyon oranı hesaplanmıştır. Korozyonun numunenin yüzeyindeki etkileri metal mikroskobu görüntüleri ele alınarak tartışılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre; implant bileşenleri debris oluşumunda çok büyük bir rol oynamaktadır. İmplant yüzeyindeki çukurcuk ve çatlak korozyonlarının varlığı, yüzeyden kopmuş debrislerin varlığının da bir belirtisidir. Farklı metal çiftlerinin elektroliz sıvısı içerisinde bir arada bulunduğu durumlarda elektro-korozyon hızının daha da arttığı tespit edilmiştir. Vücut koşullarını simüle ederek yaptığımız deneysel çalışmalarımızda; deney hücresindeki farklı metallerin aynı ortamda bulunmasının, korozyon hızını artırmasında rol oynadığı gibi, korozyon artığı debrislerin oluşumunda da rol oynayacağı kaçınılmaz bir gerçek olarak görülmektedir.

Abstract:
Despite all the advances in technology, the corrosion of orthopedic implants in the body has still not been prevented. For this reason, it is very important to choose biocompatible and corrosion resistant materials. Corrosion; it weakens the implant and shortens its service life and at the same time, the corrosion debris that occurs affects the immune system of the patient. As a result of all these developments; the failed implant obliges the patient to undergo successive revision surgeries. According to the literature; it is mentioned that there will be a huge increase in the number of orthopedic implant users in the coming years. For the reasons mentioned; it is very important to understand the cause of corrosion and the formation of debris in orthopedic implants. In our study; the test specimens to be subjected to corrosion test are first shaped in suitable geometries and dimensions. Elemental analysis of the samples were made using X-Ray Fluorescent (XRF) device. Polishing operations required to obtain the images of the sample surfaces before they are exposed to corrosion; it was finished first with a polishing device using sequential sandpaper and then using a diamond suspension. Then, the sample surfaces were examined with a metal microscope. The samples, whose surface polishing processes were completed, were cleaned in the ultrasonic washing device for ten minutes before being placed in the corrosion cell, after which they were washed with acetone and distilled water and dried with dry air. Electro-corrosion response was obtained by using a potentiostatic corrosion test unit after the preparations of the test samples of various metallic orthopedic implants were completed. At the end of the experiments; the corrosion of different metals causing debris was discussed and annual corrosion rate was calculated. The effects of corrosion on the surface of the specimen are discussed by taking metal microscope images. According to the results obtained; implant components play an enormous role in debris formation. The presence of pitting and crevice corrosion on the implant surface is also an indication of the presence of debris detached from the surface. It has been determined that the electro-corrosion rate increases even more when different metal pairs are found together in the electrolysis liquid. In our experimental studies that we do by simulating body conditions; it is seen as an inevitable fact that the presence of different metals in the test cell in the same environment plays a role in increasing the corrosion rate as well as in the formation of corrosion residual debris.