[재료설계] 인공관절(artificial joint)

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레포트 > 공학계열
2009.08.03
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소개글

[재료설계] 인공관절(artificial joint)에 대한 자료입니다.

1. Introduction
2. Materials for artificial Joints
3. History of the artificial joint
4. Trend
① 가교형태 폴리에틸렌 사용
② 금속-금속 관절
③ 세라믹-세라믹 관절
5. Requirements
6. Experiments
7. Conclusion
* References

본문내용

1. Introduction
현재 사용되고 있는 인공관절(artificial joint)는 관절염이나 골종양 등으로 인하여 관절 부위의 뼈가 파괴되거나 관절내부의 손상(연골 손실 등)을 입어 관절로서의 기능을 할 수 없게 된 경우에 기존의 관절을 대체하기 위해 제작되며, 다양한 방법으로 이식수술을 시술한다. 인공관절의 주요한 기능은 관절 부위의 통증해소와 운동 범위를 향상 시키는 것이다. 또한 기존관절의 불균형이 있는 경우 인공관절을 통해 이를 교정을 하기도 한다. 이를 통해 통증에서 해방된 삶을 살 수 있고 삶의 질을 높일 수 있게 된다. 현재가장 많이 시행하는 부위는 고관절(엉덩이관절) 및 무릎관절이다.
인공관절 제작시 고려되는 가장 중요한 요소는 제작한 인공관절이 생체에 적합한지 여부이다. 또한 관절인 만큼 내마모성 또한 중요한 요소 중 하나이다. 현재도 계속해서 인공관절의 소재 및 가공연구가 진행되고 있다.
2. Materials for artificial Joints
인간의 관절은 형상과 기능의 복잡성으로 인해 한 가지 종류의 재료만으로 만족스럽게 대체할 수 는 없다. 따라서 모든 부류의 재료, 즉 금속, 세라믹, 고분자 재료 등이 총 망라되어 사용되고 있다. 어느 재료나 생체용 대체 재료로서 장단점이 각각 있기 때문에 많은 경우 이들 재료가 서로 조합되어 사용된다.
금속재료는 가공성이 좋고 강도가 높으며 파괴인성도 좋다. 그러나 내식성과 생체적 합성이 타 재료들에 비해 떨어지는 단점이 있다. 세라믹 재료는 내열성과 생체적합성이 우수하나 파괴인성이 매우 낮다. 고분자 재료는 성형성과 생체 적합성은 그런대로 좋으나 내열성이 낮은 단점이 있다.
재료에 따른 적용부위를 요약하면, 인공고관절의 경우 금속재료는 대퇴골 스템, 헤드, 비구컵을 비롯하여 무릎관절의 대퇴골부와 경골부 등 큰 하중을 받는 거의 모든 부위에 사용되고 있으며 세라믹스재료는 주로 헤드에 사용되나 제품에 따라서는 비구컵을 세라믹으로 만들기도 한다. 고분자재료는 마모를 최소화 하기위한 라이너에 주로 적용되고 있다. 인공무릎관절의 경우 금소재료는 대퇴골부 경골부에 사용되고 있고 고분자재료는 경골 상단부와 슬개골부와 같은 윤활부위에 사용되고 있고 세라믹재료는 거의 사용되지 않는다. 따라서 인공무릎관절은 90%이상 금속재료로 구성된다. 인공관절용 재료로서 금속, 세라믹, 고분자재료는 구조물 뿐 아니라 일부 기능성 소재로도 사용되는데 금속과 세라믹은 코팅재로 고분자는 시멘트형 접착제로 사용된다.
생체내에 사용되는 금속재료에 요구되는 기본적인 물성은 내식성이 우수하여 혈액 체액등 체내의 금심한 부식분위기에 견뎌야 하고 생체친화성이 우

참고문헌

1. Wear of materials used for artificial joints in total hip replacements(19,6,2007) -L.V. Wilches, J.A. Uribe, A. Toro
2. 한림대학교 부속 한강성심병원 정형외과 http://www.hallym.or.kr/hospital/hangang
3. 전남대학병원 정형외과 http://www.cnuh.com
4. 인공관절 (人工關節, Artificial Joint) - 이승민(한국특허정보원)

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