1987 Fiscal Year Annual Research Report
アルミナ・セラミク骨頭を用いたBicentric型人工骨頭の開発
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62570690
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
島津 晃 大阪市立大学, 医学部, 教授 (10068968)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 研二郎 大阪市立大学, 医学部, 助手 (80145789)
浅田 莞爾 大阪市立大学, 医学部, 講師 (40117924)
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| Keywords | アルミナ骨頭 / バイポーラー / 強度試験 / セルフセンタリング / 有限要素法 |
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| Research Abstract |
アルミナ骨頭を有するバイセントリック型人工骨頭を設計試作した. アウターヘッドに多結晶アルミナを用いて, ベアリングインサートはHDPを22mmインナーヘッドがセルフセンターリング機構を持つように製作した. 使用するステムは, ムーア型である.
試作人工骨頭は強度試験を静的荷重, 衝撃荷重負荷および疲労試験により行なった. 静的荷重試験はインストロン万能試験機を用いてアルミナ製アウターヘッドが破壊するまで荷重負荷した. ホルマリン固定骨盤骨を用いた場合2200キロから2900キロの荷重で破壊した. 人工骨頭単体の強度は900-1400kgで骨頭の形にあわせたHDPソケットを介した解きの3100-3500kgに比べて低下した. 面接触状態の方が破壊強度は増加した. 衝撃負荷試験は重錘落下試験により行なった. 0.5メートルの高さから21.73kgの中錘の落下の衝撃にも破壊しなかった. 生理的食塩水環境化における650-550, 30ヘルツ, 10^7回の繰り返し荷重でも破壊しなかった.
試作骨頭の力学的検討として, 有限要素法による解析を行なった. 軸対象要素を用いた解析によっても精度の良い解析が可能であった. HDPインナーベアリングの介在荷より骨頭からの応力伝達を分散し, かつ硬いセラミックで囲まれていることによってプラスチックの変形が少なくなっていることが重要であることが分かった.
力学的に試作人工骨頭に設けたセルフセンタリング機構について各コンポーネントの摩擦係数と幾何学的形状をもちいて骨頭合力がアウターヘッドの求心製のトルクとして働くことを数学的に証明した.
アルミナセラミックの軟骨に対する有用性を検討するために犬股関節に挿入可能な動物用人工骨頭を設計試作した. 挿入実験は来年度予定としている.
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Research Products
(2 results)
