Geri Dön

Dynamic wear simulations of hip implants for daily life activities

Günlük aktiviteler için kalça implantlarının dinamik aşınma simülasyonları

  1. Tez No: 871919
  2. Yazar: ALİCAN TUNCAY ALPKAYA
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ŞENAY MİHÇİN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 125

Özet

Kalça eklemi hareket kabiliyetini kaybeden hastalarda total kalça protezi dünya çapında yaygın olarak kullanılmaktadır. Geniş kullanım alanı ve özellikle son yıllardaki teknolojik gelişmelere rağmen hala mükemmele yakın bir sonuç vermemektedir. Protezi takılan hastalarda hareket kısıtlılığı sıklıkla görülmektedir. Batı toplumlarında günlük yaşamdaki hareket profillerini kapsayan literatür bulunmasına rağmen Ortadoğu toplumlarına uygun oturma, ibadet ve yaşam tarzını içeren kapsamlı bir aktivite veri tabanının bulunmadığı gözlemlenmiştir. Bu nedenle özellikle bu toplumlarda kullanılan implantların ömrünün belirlenmesi ve aşınma oranlarının doğrulukla belirlenmesi zordur. Bu tezde, İYTE Biyomekanik ve Hareket Yakalama Laboratuvarı'nda en son hareket yakalama (MOCAP) teknolojileri kullanılarak oluşturulan, Türk nüfusunun günlük aktivitelerine ilişkin ilk kapsamlı veri tabanından yararlanıldı. Hareket aralığı ve reaksiyon kuvveti verileri daha önce ters kinematik ve kinetik yöntemler kullanılarak hesaplandı. Önceden hesaplanan bu sınır koşulları, on farklı günlük yaşam aktivitesini simüle etmek için kalça implantlarının sonlu eleman modellerine beslenir. Bu aktiviteler Asya tarzı oturma, normal yürüyüş döngüsü, engel geçme, eğilerek kaldırma, çömelerek kaldırma, Ruku' ve İ'tıdal, Ruku'dan Secdeye, Secde, Merdivenleri tırmanma ve Merdivenlerden inme şeklindedir. Bu tezde, bu sınır koşulları altında hip implantların dinamik simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Bu tezde, kalça yatak yüzeylerin bu sınır koşulları altında aşınma performansını hesaplamak için yeni bir hesaplamalı aşınma metodolojisi kullanılmıştır. Beş milyon döngüden fazla bu günlük yaşam aktivitelerinin her birinin kapsamlı hesaplamalı aşınma simülasyonları, yatak çiftinin aşınma performansını değerlendirmek amacıyla aşınma oranlarına ilişkin hesaplamalı kanıt sağlamak için gerçekleştirilir. Aşınma tahmin modeli, kalça implantlarının ömrünü uzatmak amacıyla tasarım parametrelerine rehberlik sağlamak için kullanılabilir.

Özet (Çeviri)

Total hip replacement is widely used around the world for patients whose hip joints lost their functionality. Despite its wide applications and technological developments taking place in the recent years, it still does not produce near-perfect results. It has been observed that many patients with implants have their range of motion often restricted. Although there has been literature covering the daily life motion profiles in Western societies, , it has been observed that a through database of activities including sitting, worship, and lifestyles suitable for Middle Eastern societies is non-existent.Therefore, it is difficult to determine the lifespan of implants used especially in these societies and to determine their wear rates with accuracy. In this thesis, I have utilized the first comprehensive database of daily activities of Turkish population, which was formed using the state-of-the-art motion capture (MOCAP) technologies at Biomechanics and Motion Capture Laboratory of IZTECH. The range of motion and reaction force data were calculated using the inverse kinematics and kinetics methods previously. This previously calculated boundary conditions are fed into the finite element models of hip implants to simulate ten distinct daily life activities Asian style sitting, normal walking cycle, obstacle crossing, Stoop lifting, Squat lifting, Ruku' and I'tıdal, Ruku to Sujud, Sujud, Ascending stairs, and Descending Stairs. The dynamic simulations of hip implants under these boundary conditions are performed in this thesis. In this thesis, a computational wear methodology is utilized to assess the wear performance of hip bearing surfaces under these boundary conditions. Each comprehensive computational wear simulations of each of these daily life activities over five million cycles is performed to provide omputational evidence on the wear rates to assess the wear performance of the bearing couple. The wear prediction model could be utilized to provide guidance on the design parameters with the aim of prolonging the life span of hip implants.

Benzer Tezler

  1. Design and control of a soaking station and associated accessories for hip implant wear test simulator

    Kalça implantı aşınma test simülatörü için ıslatma istasyonunun ve ilgili aksesuarların tasarımı ve kontrolü

    DORUK SEVÜK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Endüstri Ürünleri Tasarımıİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ŞENAY MİHÇİN

  2. Modüler kalça protezinin statik ve dinamik etkiler altında sonlu elemanlar yöntemi ile analizi ve optimizasyonu

    Analysis and optimization of modular hip prosthesis under static and dynamic effects by finite element method

    FATİH KAYA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    BiyomühendislikBurdur Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi

    Malzeme Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLHAN İNCE

  3. Maden transfer ekipmanlarının ayrık elemanlar yöntemi ile aşınma analizi

    Wear analysis of mining transfer equipments by discrete element method

    İBRAHİM CAN DUMAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Maden Mühendisliği ve MadencilikKaradeniz Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHMET İTİK

  4. Demiryolu araçları için yeniden tutunma kontrolünün ve kararlılık analizlerinin yapılması

    Re-adhesion control and stability analysis for a railway vehicle

    ÇAĞLAR UYULAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. METİN GÖKAŞAN

  5. Ağır ticari taşıtlarda direksiyon sisteminin taşıt dinamiğine etkilerinin incelenmesi

    Investigation of the effects of the steering system on vehicle dynamic in heavy commercial vehicles

    İBRAHİM ENGİN ERBİL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    ÖĞR. GÖR. ORHAN ATABAY