Kalça protezlerinde fonksiyonel derecelendirilmiş iskele yapıların uygulanması ve özelliklerinin belirlenmesi

Abstract

Günümüzde gelişen eklemeli imalat teknolojisine bağlı olarak, geleneksel üretim yöntemlerinin dışında farklı tasarımlar oluşturularak kişiye özel, hafif ve biyouyumluluğu yüksek, insan kemiklerinin yapısına uygun gözenekli implantların üretilmesi mümkün hale gelmiştir. Kalça implantlarının elastik modülünün kemik dokusundan büyük olması mekanik uyumsuzluk ortaya çıkarmaktadır. Bu da implantlarda gevşeme, kırılma, deformasyon gibi problemlere sebep olmaktadır. Kalça eklem implantlarında oluşan problemleri minimize edebilmek ve implantın tutunma kabiliyetini arttırabilmek için imalat metodu değiştirilmiş ve yüksek gerilme gelen kısımlarda gözenekli yapı kullanılmıştır. Bu çalışmada 3D baskı yöntemiyle farklı gözenek yoğunluklarına ve farklı birim hücre modeline sahip ikili ve üçlü birim hücre modelli hibrit numuneler üretilmiş, CoCr alaşımının özelliklerine uygun olarak eksenel ve radyal yükler altında mekanik özellikleri incelenmiştir. İskele yapılarının gözeneklilik oranları, hücre modeli, hücre yoğunluğu, şekil geometrisi, baskı sonuçları karşılaştırılmıştır. İskele yapıların iç bölgelerinde oluşan toz yapışmalarını ve sarkmaları en aza indirmek için kimyasal temizleme yapılmış ve en iyi temizleme sonuçları hidroflorik asit kullanarak elde edilmiştir. Yapılan mekanik test sonucunda iskele yapılarda farklı porozite oranları ve birim hücreler kullanıldığı için hibrit yapılar birbirinden farklı mekanik özellikler göstermiştir. İkili hibrit iskele modellerde maksimum gerilme BDWN+TOL modeline ait olup 518.20 N olarak ölçülürken, üçlü hibrit iskele modellerde maksimum gerilme OT+BDWN+TOL modeline ait olup 475.25 N olarak ölçülmüştür.

Today, depending on the developing additive manufacturing technology, it has become possible to produce personalized, lightweight and highly biocompatible porous implants suitable for the structure of human bones by creating different designs apart from traditional production methods. The fact that the elastic modulus of hip implants is greater than that of bone tissue creates mechanical incompatibility. This causes problems such as loosening, breaking and deformation in implants. In order to minimize the problems in hip joint implants and to increase the adhesion ability of the implant, the manufacturing method was changed and a porous structure was used in the high stressed parts. In this study, hybrid samples with double and triple unit cell models with different pore densities and different unit cell models were produced by 3D printing method, and their mechanical properties were investigated in accordance with the properties of CoCr alloy under axial and radial loads. Porosity ratios, cell model, cell density, shape geometry, printing results of scaffold structures were compared. Chemical cleaning was carried out to minimize dust adhesion and sagging in the inner parts of the scaffolding structures, and the best cleaning results were obtained by using hydrofluoric acid. As a result of the mechanical test, hybrid structures showed different mechanical properties from each other because different porosity ratios and unit cells were used in the scaffold structures. In the double hybrid scaffold models, the maximum stress belongs to the BDWN+TOL model and is measured as 518.20 N, while in the triple hybrid scaffold models, the maximum stress belongs to the OT+BDWN+TOL model and is measured as 475.25 N.