株式会社プラトンジャパン

ソフィアテック事業部

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TITANIUM

チタン製整形外科インプラントの ” メリット ”
3点曲げ試験による「チタンプレート」と「ステンレスプレート」の強度比較
引っ張り強さ(N/m2)による " 材料 " の強度比較
  • ステンレスと比較しヤング率(剛性)が低い。つまり、ステンレスよりも撓り(しなり)のある材質なので、 骨に荷重 が伝わりやすい。(ストレスシールディングが生じ難い・・・過度なプレート厚みは注意が必要)

チタン製整形外科インプラントの ” デメリット ”
  • 純チタンプレートはステンレスプレートと比較しヤング率(剛性)が低いため、初期固定強度が劣る。そのため、2~3週間の外固定が必要。(動物の術後経過によりますので、定期的な経過観察を行ってください。)

材料は引っ張り荷重を与えていくといずれ破断します。その破断するときの応力を「引っ張り強さ」と言います。

この「引っ張り強さ」は、材料の強度を表す最も基本的な指標のひとつとなります。

曲げ荷重(N)

200

150

100

50

0

2

4

6

純チタン JIS2種

塑性変形領域

弾性変形領域

変位(mm) 

  • 塑性変形 : 力を解除しても変形状態から元に戻らなくなる領域

  • 弾性変形 : 力を加えると変形するが力を除くと元に戻る領域

3点曲げ試験とはJIS規格(T0312)に基づいた金属製骨接合用品の曲げ試験方法で、プレートの中心に力を加えて曲がるまでの力を比較する試験です。

  • 熱膨張係数が小さい。つまり、温度差による伸び縮みが小さい。(ステンレスの約50%)

  • ステンレスと比較し感染抵抗性が高いと言われている。

  • インプラント抜去を前提としていないため、インプラント抜去後の再骨折を防ぐ。

  • 純チタンのプレート中央部に1穴のエンプティープレートホールを設けると応力が集中し、破折する可能性が高まる。

図は、純チタン(JIS2種)とステンレスの曲げ強度を示しています。弾性変形領域内では、純チタンとステンレスに強度の差は見られません。

塑性変形領域内では、純チタン(JIS2種)の方がステンレスよりも伸び、柔軟性のある材質であると言えます。

柔軟性がある材質であると言うことは、ステンレスより撓り(しなり)が期待できます。

ステンレス

  • 比重が低いので軽い。(ステンレスの約56%)

【チタン合金】

【純チタン2種】

【純チタン4種】

異種金属との併用について

チタンと異種金属を組み合わせると異種金属間に電位差が生じます。この電位差により電気化学的腐食反応が生じ、治癒過程において腐食による不具合を生じる危険性があります。そのため、ステンレスのような異種金属間でのインプラントの使用は禁忌です。

  • ステンレスと比較しX線吸収率が非常に少なく、CT撮影時にアーチファクトがほとんど生じない。

  • X線吸収率が少ないので、X写真において、透過したチタンプレートから骨折ラインを観察することができる。(CRなどを使用し、濃淡調整が必要な場合もある。)

t:1.2mmプレート 

t:1.5mmプレート 

※ 上記のグラフは、材料その物の強さを表しています。

  整形外科インプラントは、加工硬化等の影響により上記の限りではありません。

【 引っ張り強さ 】