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인공관절

 

 1. 인공관절에 사용되는 생체재료

 

  1) 금속성 생체재료

① 스테인리스 스틸(Stainless steel)

 - 1938년 처음으로 사용하였다.

 - 부식에 대한 저항이나 강도면에서 많이 떨어지기 때문에 최근에 잘 사용하지 않는다.

② 코발트 크롬 합금(Co-Cr-Mo)

 - 1930년대 치과재료로 처음 사용되었다.

 - 1970년대까지 인공관절의 주재료가 되었다.

 - 마모에 대한 저항이 매우 높아 인공관절의 관절 표면에 사용된다.

③티타늄 합금

 - 생체에 적합성이 높고 물성이 강하며 높은 피로 저항성을 가지고 있어 인체에 사용하기 시작하였다.

 - 탄성력이 낮아 삽입물에서 골로 많은 응력이 옮겨지게 되어 응력을 받지 않아 뼈가 약해지는 효과나 골 흡수를 최소화하는 데 도움을 준다.

 

  2) 비금속성 생체재료

① 폴리에틸렌((Polyethylene)

 - 처음에는 인체 내에서 화학적으로 안전하고 마찰 계수가 낮은 중합체를 사용하였지만 마모가 잘 발생하여 실패하였다.

 - 인공관절의 새로운 베어링 물질로 초고밀도 중합체가 자리 잡았다.

 - 초고밀도 중합체도 장시간 사용하면서 골용해가 발생하여 가장 큰 문제점으로 대두되었다. 최근에는 폴리에틸렌을 만드는 방법을 개선하고, 폴리에틸렌의 물성을 변화시키는 방법을 개선시켰다.

② 세라믹(Ceramic)

 - 경도와 녹는점이 높고 전기와 열에 대한 전도가 낮다.

 - 유연성이 없고 상온에서 점진적인 변형이 거의 일어나지 않으며 미세한 부스러짐에 매우 예민하여 변형이 일어나는 대신에 골절파괴가 발생한다는 단점이 있다.

 - 골과의 부착력이나 융합이 아주 좋으며 마모를 감소 시킬 수 있고 골용해가 훨씬 적게 일어난다는 장점이 있다.

③ 골시멘트(Polymethylmethacrylate)

 - 한 부분은 분말형으로 49gm, 다른 한 부분은 용액으로 20cc를 혼합하여 시간이 지나면 단단한 고형체가 된다.

 - 고형체가 되는 시간은 온도와 밀접한 관련이 있으므로 고형체 형성시간을 연장시키고 싶을 때는 실온을 낮추든지 골시멘트를 냉장고에 넣어 차게해서 사용해야 한다.

 - 중합체 형성 시에는 상당한 열이 발생하는데 표면 온도가 60도, 내부온도는 115도이다.

 - 수술 시에는 피와 다른 세척액과 섞여 들어가 골시멘트 자체 내 흠을 만들고 골과의 접촉을 약화시켜 그 강도를 감소시킨다.

 

 

 2. 인공관절의 문제점

 

  1) 수술 후 탈구

 

  2) 심부 상처부위의 감염증으로 인한 기능 상실

 

  3) 인공관절면의 마모 현상

 - 생체재료에서 미립자가 떨어져 나와 생체반응을 일으킴으로써 점차 뼈가 녹아내리고 고정면이 느슨해지는 해리 현상이 발생하여 가장 큰 문제점으로 대두되고 있다.

 

 

 3.  최근 인공고관절 치환술 시 사용되는 첨단 관절의 조합

 

  1) Cross-linked 폴리에틸렌의 사용

 - 고농도의 방사선 투과나 전자강관을 쪼이면 폴리에틸렌 내부에서 가교상태를 형성하여 마모가 적은 폴리에틸렌을 만들 수 있다. 마모에 있어서 상당한 감소를 보이지만 보다 장기간의 주시가 필요하다.

 

  2) 금속 대 금속(metal to metal) 관절

 - 마모의 양이나 마모의 미립자 수가 적어 조직반응이 경미하게 되고 골용해 또한 감소하게 되는 장점이 있다. 최근에 많이 사용하며 결과도 양호하다.

 

  3) 세라믹 대 세라믹(ceramic to ceramic)

 - 세라믹의 표면경도가 높고 표면이 아주 매끄러워 마모의 발생이 적고 긁힘에 대한 저항도 매우 높을 뿐 아니라 마찰계수가 낮고 오랜 기간 인체 내에 있어도 표면이 안정된다는 장점이 있다.

 - 제작이 어려우며 미세한 선이나 흠이 발생하면 바로 부서지고 탄성계소가 커서 충격흡수능력이 낮다.