Kalça protezi proksimal yüzey tasarımının, protezin kemiğe tutunumu açısından etkisinin araştırılması ve farklı tasarımların kemikte oluşturduğu stres dağılımının sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmesi
Investigation of the effect of hip prosthesis proximal surface design in terms of attachment of the prosthesis to the bone and investigation of the stress distribution created by different designs in the bone with the finite element method
Yazar: DERYA KOÇAK
Danışman: PROF. DR. FEVZİ BEDİR
Gebze Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, kalça protezi proksimal yüzey tasarımının protezin kemiğe tutunumu açısından etkisi ve farklı tasarımların kemikte oluşturduğu stres dağılımı, Sonlu Elemanlar Yöntemi (FEM) kullanılarak detaylı bir şekilde incelenmiştir. CAD yazılımı kullanılarak çeşitli proksimal yüzey geometrileri modellenmiş ve bu modeller Ansys programında analiz edilmiştir. Araştırmanın temel amacı, proksimal yüzey tasarımının kemik-protez entegrasyonu üzerindeki etkilerini belirlemek ve optimal yüzey geometrisini tespit etmektir. Bu kapsamda, farklı yüzey tasarımlarının stres dağılımı ve biyomekanik performansı ayrıntılı olarak değerlendirilmiştir.
Çalışmada, çeşitli proksimal yüzey geometrilerinin oluşturduğu stres dağılımı ve protezin kemikle olan tutunumu analiz edilmiştir. Sonuçlar, belirli yüzey tasarımlarının kemikte daha homojen bir stres dağılımı sağladığını ve protezin kemikle daha iyi bir biyomekanik entegrasyon gösterdiğini ortaya koymuştur. Özellikle, belirli geometrik tasarımların stres konsantrasyonlarını azaltmada ve biyomekanik stabiliteyi artırmada önemli rol oynadığı belirlenmiştir. Bu bulgular, kalça protezi tasarımında proksimal yüzey geometrisinin optimize edilmesi gerektiğini göstermektedir.
Analizler sonucunda, belirli yüzey tasarımlarının kemikte daha homojen stres dağılımı sağladığı ve protezin kemikle daha iyi bir tutunma gösterdiği tespit edilmiştir. Elde edilen bulgular, kalça protezi femoral bileşen tasarımında proksimal (üst uç) yüzey geometrisinin optimize edilmesi gerektiğini göstermektedir. Bu çalışma, kalça protezi femoral bileşeni tasarımı ve biyomekanik performans iyileştirmeleri konusunda önemli bilgiler sunmakta olup, gelecekteki araştırmalar için değerli bir temel oluşturmaktadır. Protez tasarımı ve biyomekanik performans iyileştirmeleri konusunda yeni perspektifler kazandıracağı düşünülmektedir. Bu bağlamda, araştırmanın bulguları ortopedik implantların tasarımı ve klinik uygulamaları için önemli katkılar sağlayabilir.

Abstract:
This study investigates the impact of proximal surface design of hip prosthesis on the fixation of the prosthesis to the bone and the stress distribution created by different designs in the bone, using the Finite Element Method (FEM). Various proximal surface geometries were modeled using CAD software, and these models were analyzed in the Ansys program. The primary aim of the research is to determine the effects of proximal surface design on bone-prosthesis integration and to identify the optimal surface geometry. In this context, the stress distribution and biomechanical performance of different surface designs were thoroughly evaluated.
The study analyzed the stress distribution created by various proximal surface geometries and the fixation of the prosthesis to the bone. The results revealed that certain surface designs provide a more homogeneous stress distribution in the bone and demonstrate better biomechanical integration with the bone. Specifically, it was determined that certain geometric designs play a significant role in reducing stress concentrations and increasing biomechanical stability. These findings indicate that the proximal surface geometry of the hip prosthesis should be optimized.
The analyses showed that certain surface designs provide a more homogeneous stress distribution in the bone and that the prosthesis achieves better fixation with the bone. The findings suggest that the proximal (upper end) surface geometry of the femoral component of the hip prosthesis should be optimized. This study provides significant insights into the design of the femoral component of hip prostheses and biomechanical performance improvements, laying a valuable foundation for future research. It is believed that it will provide new perspectives on prosthesis design and biomechanical performance improvements. In this regard, the findings of the research may contribute significantly to the design and clinical applications of orthopedic implants.