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ヤング率|ストレスシールディングはなぜ起こる?

May 22, 2015

 

骨折整復後のストレスシールディングに悩まれた先生もいらっしゃるのではないでしょうか。

生体よりも剛性の強いインプラントを使用することによって、生体に必要な負荷をインプラントが負担するようになり、その結果、組織の萎縮や骨吸収が生じてしまいます。つまり、材料と生体との弾性率の差が、ストレスシールディング問題とも言えます。

 

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● ヤング率とは

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材料が弾性変形したときの、伸びと力の関係から求められる定数のことを言います。
簡単にいうと、材料の剛性を表す値です。
骨と一般的に用いられる整形外科インプラントのヤング率を比較してみましょう。

  • 骨(皮質骨): 14GPa  

  • ステンレス:199GPa

  • 純チタン :106GPa

 ※GPa:ギガパスカル

このヤング率の違いが、ステンレスは硬い、純チタンは軟らかいといわれるゆえんです。


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● 骨とインプラントとヤング率
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骨のヤング率は、おおよそ14GPであるのに対し、一般的に動物に用いられるステンレスのヤング率は199GP。
ヤング率が低いといわれる純チタンでも106GPaです。

材料と生体とのヤング率の差が、ストレスシールディングに関係することから、適切な設計が施されたチタン製の整形外科インプラントを使うメリットがあると言えるでしょう。しかし、ヤング率が骨に近いとはいえ、ストレスシールディングが起きない訳ではありません。そのため、人医療ではもっと骨に近い金属材料を作るため、金属の含有量や熱処理による強度の研究が行われています。


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獣医療でも国内・海外、様々なチタン製の整形外科インプラントが使われはじめています。
ヤング率の観点から、骨折整復により有効な材料選択をしてみてはいかがでしょうか。

 

 

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