Evaluation of Hip Prosthesis Stability via Harmonic Response Analysis

Abstract

The most common problem in implants and prosthesis used in the field of orthopedics and dentistry is the loosening. Implants and prosthesis are unable to function due to this problem. Postoperative follow-up and early detection of this loosening problem is very important. Since the methods used in the orthopedics are already having a low success in identifying relaxation, an alternative method has to be developed. In this study, the determination of postoperative loosening using vibration method was evaluated via finite element method. Modeling of femoral bone and hip prosthesis were evaluated by harmonic response analysis. The effect of the changing properties of the material in the femoral bone was also included in the analysis. As a result of this study, the frequency and amplitude values decreased as the degree of loosening decreased. Thus, it was observed that the vibration method could be successful despite the change in bone density in the postoperative follow-up.

Özet

Ortopedi ve diş hekimliği alanında kullanılan implant ve protezlerde en sık karşılaşılan problem gevşeme problemidir. Bu sorun sebebi ile implantlar ve protezler işlevlerini yerine getiremez hale gelir. Bu gevşeme sorunun ameliyat sonrası takibi ve erken tespiti çok önemlidir. Ortopedi alanında kullanılan yöntemlerin halihazırda gevşemeyi tespit etme başarısı düşük olduğundan alternatif bir yöntem geliştirilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada da alternatif kullanılabilecek yöntem olan titreşim yönteminin ameliyat sonrası gevşemeyi tespiti sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak değerlendirilmiştir. Modellemesi yapılan femur kemiği ve kalça protezinin harmonik cevap analizi ile değerlendirilmesi yapılmıştır. Ameliyat sonrası femur kemiğinin malzeme özelliklerindeki değişimin etkisi de analize katılmıştır. Sonuç olarak gevşeme derecesi azaldıkça elde edilen frekans ve genlik değerlerinin de azaldığı görülmüştür. Bu sayede titreşim yönteminin ameliyat sonrası takipte kemik yoğunluğundaki değişime rağmen başarılı olabileceği görülmüştür.