2023 Fiscal Year Final Research Report
A novel proposal for validating the durability of ceramic-composite artificial hip joints and improving its prediction accuracy
| Project/Area Number |
20K12721
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 90140:Medical technology assessment-related
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Medical University |
|---|
Principal Investigator |
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
立岩 俊之 東京医科大学, 医学部, 准教授 (00424630)
宍戸 孝明 東京医科大学, 医学部, 教授 (70266500)
正岡 利紀 東京医科大学, 医学部, 准教授 (70256270)
山本 謙吾 東京医科大学, 医学部, 主任教授 (10246316)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 人工股関節 / 複合セラミックス / 加速エージング / 相変態 / 残留応力 |
|---|
| Outline of Final Research Achievements |
Alumina-toughened zirconia (ATZ) and zirconia-toughened alumina (ZTA) artificial hip joints are known to undergo low-temperature degradation (LTD) due to the aging of zirconia. Our accelerated aging results revealed nucleation and growth of zirconia monoclinic crystals in ATZ, leading to faster LTD progression compared to ZTA; however, ATZ showed better crack shielding capability due to greater compression generated during crack-induced transformation. On the other hand, ZTA exhibited slower LTD progression due to the absence of crystal growth, suggesting long-term structural stability; however, it is inferior to ATZ in crack-shielding capability, necessitating caution in ceramic-on-ceramic sliding surface configuration. Furthermore, accelerated aging with introduced microcracks under stress concentration provided data closer to clinical scenarios than current standardization tests.
|
| Free Research Field |
生体材料学
|
| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
現行の標準規格化された耐用予測試験は生体内条件をごく単純化した画一的試験であるため、実際の臨床データと大きな誤差が生じ得ることを本研究で示した。この解決策の一つとして、ジルコニア含有セラミック製インプラントの経年的なLTDシミュレーションにおいては、応力集中下に加速エージングを実施することの有用性を提示した。またジルコニア含有量を減らすとLTD（単斜晶核成長）を抑制できるが、亀裂遮蔽能が低下するという一長一短があることを示し、この知見に基づき臨床での機種選択における留意点についても提案した。
|
