JP2014108328A - Orthopedic implant strength evaluation method - Google Patents

Orthopedic implant strength evaluation method Download PDF

Info

Publication number
JP2014108328A
JP2014108328A JP2012265680A JP2012265680A JP2014108328A JP 2014108328 A JP2014108328 A JP 2014108328A JP 2012265680 A JP2012265680 A JP 2012265680A JP 2012265680 A JP2012265680 A JP 2012265680A JP 2014108328 A JP2014108328 A JP 2014108328A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
load
inflection point
orthopedic implant
point
displacement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012265680A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5986495B2 (en
Inventor
Hiroichi Sakamoto
博一 坂本
Yuichi Masayama
祐一 正山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Medical Corp
Original Assignee
Kyocera Medical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Medical Corp filed Critical Kyocera Medical Corp
Priority to JP2012265680A priority Critical patent/JP5986495B2/en
Publication of JP2014108328A publication Critical patent/JP2014108328A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5986495B2 publication Critical patent/JP5986495B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30Joints
    • A61F2/46Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor
    • A61F2/468Testing instruments for artificial joints
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30Joints
    • A61F2002/30001Additional features of subject-matter classified in A61F2/28, A61F2/30 and subgroups thereof

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an orthopedic implant strength evaluation method capable of performing strength evaluation in which a clinical condition is reflected and the actual use environment of an orthopedic implant is assumed.SOLUTION: An orthopedic implant strength evaluation method includes a static load testing process, a load determination process, and a fatigue testing process. In the static load testing process, a load is applied in a constraint state in which a part of a body is considered to which gamma nail as an orthopedic implant is applied, and a displacement amount is measured. In the load determination process, a load-displacement amount curve is created from the measurement value, and an estimator sets a point of inflection, and a first approximate straight line is calculated for the load and the displacement amount from the starting point to the point of inflection, a second approximate line is calculated for the load and the displacement amount from the point of inflection to the end point, and the intersection between the approximate straight lines is calculated as a point of inflection. In the fatigue testing process, a load in the point of inflection is applied, and a fatigue testing is performed.

Description

本発明は、整形インプラント強度評価方法に関する。   The present invention relates to an orthopedic implant strength evaluation method.

整形外科インプラントのうち、股関節ステム、膝関節ステム、髄内固定材などのインプラントは、長期安定性を目的に骨の最狭部近くまで挿入し、固定する。しかし、同インプラントの挿入端部は、症例によってストレスシールディング、すなわち骨に伝わる荷重が少なくなることによって骨密度が低下して骨が委縮し、インプラントの緩みを生じる要因となる。その対策として、骨の応力集中によるストレスシールディングを防ぐために、ステムの形状や材料を変更する方法、およびステムの表面を処理する方法などが知られている。   Among orthopedic implants, implants such as hip stems, knee stems, and intramedullary fixation materials are inserted and fixed near the narrowest part of the bone for the purpose of long-term stability. However, the insertion end portion of the implant causes stress shielding, that is, the load transmitted to the bone is reduced depending on the case, so that the bone density is reduced and the bone is contracted to cause loosening of the implant. As countermeasures, there are known a method of changing the shape and material of the stem and a method of treating the surface of the stem in order to prevent stress shielding due to stress concentration in the bone.

しかし、現在のところステムの形状や材料を変更した場合の遠位部などインプラントの端部の強度を評価する適切な評価方法は、提案されていない。整形外科インプラントにおけるステムの機械的安全性の評価方法は、国際標準化機構ISO 7206−4、ASTM F 1264−03、JIS T0313の各規格等によって規定されている手法がある。   However, at present, an appropriate evaluation method for evaluating the strength of the end portion of the implant such as the distal portion when the shape or material of the stem is changed has not been proposed. As a method for evaluating the mechanical safety of the stem in the orthopedic implant, there are methods defined by standards of International Standardization Organization ISO 7206-4, ASTM F 1264-03, JIS T0313, and the like.

ASTM F 1264−03は、ステム本体材料の材料強度試験についての規定であり、図9に示すような4点曲げ試験などによって強度評価を行っている。   ASTM F 1264-03 is a regulation for the material strength test of the stem body material, and the strength is evaluated by a four-point bending test as shown in FIG.

また、ISO 7206−4およびJIS T0313は、ステムのうちモーメント負荷の大きいステム近位または骨幹部を評価することを目的としており、これらの手法では、ステム遠位部の強度を評価することはできない。   In addition, ISO 7206-4 and JIS T0313 are intended to evaluate the stem proximal portion or the diaphysis portion having a large moment load among the stems, and these methods cannot evaluate the strength of the distal portion of the stem. .

通常、ステムにおいては、ステム近位に大きな荷重やモーメントが負荷されるが、ステム近位から遠位に向かっても荷重やモーメントが分散されて伝達される。   Normally, in the stem, a large load or moment is applied to the proximal portion of the stem, but the load or moment is distributed and transmitted from the proximal portion of the stem to the distal portion.

しかし、上記の3つの規格ISO7206−4、ASTM F 1264−03、JIS T0313はそれぞれ、次のような問題点があり、臨床で生じるよりも小さい荷重やモーメントしか伝達できていない、または形状効果を評価できていない。   However, each of the above three standards ISO 7206-4, ASTM F 1264-03, and JIS T0313 has the following problems, and can transmit only a smaller load and moment than those that occur in clinical practice, or it has a shape effect. Not evaluated.

ISO 7206−4およびJIS T0313は、図10および図11に示すように、ステムSを完全固定しているため、ステムと骨との間に隙間がある臨床状態よりも荷重やモーメントが伝わりにくい試験系であり、遠位部に小さい荷重やモーメントしか伝達することができない。また、ASTM F 1264−03は、通常の4点曲げ試験であるため、単純な長尺形状のステム等の強度評価はできるが、複雑な形状のステム等の評価はできない。   As shown in FIGS. 10 and 11, ISO 7206-4 and JIS T0313 are tests in which loads and moments are less likely to be transmitted than in a clinical state where there is a gap between the stem and bone because the stem S is completely fixed. It is a system and can only transmit small loads and moments to the distal part. In addition, since ASTM F 1264-03 is a normal four-point bending test, it can evaluate the strength of a simple long-shaped stem or the like, but cannot evaluate a complicated-shaped stem or the like.

臨床上、整形インプラントに発生するモーメントについてガンマネイルを例として説明する。ガンマネイルは、転子部骨折や骨間部骨折などの骨折に適用される。その際に、ガンマネイルには、筋肉・体重の影響からモーメントが発生し、遠位部に負荷がかかる。   Clinically, the moment generated in the orthopedic implant will be described using gamma nail as an example. Gamma nail is applied to fractures such as trochanteric fractures and interosseous fractures. At that time, a moment is generated in the gamma nail due to the influence of muscles and weight, and a load is applied to the distal portion.

筋肉による負荷は、腸腰筋の働きによって、大腿骨近位骨Aが図12に示すように屈曲すると、ガンマネイルは大腿骨と一緒に動こうとするが、大腿骨遠位骨Bは動かないため、ガンマネイルの遠位部と大腿骨との間に負荷が発生する。   When the proximal femur A is bent as shown in FIG. 12 by the action of the iliopsoas muscle, the gamma nail tries to move with the femur while the distal femur B moves. As a result, a load is generated between the distal portion of the gamma nail and the femur.

また、体重による負荷は、ガンマネイルとスクリューとが完全に固定されているため、体重が負荷されることによって、ガンマネイルには、図13において、左斜め下方の力Fが伝達される。この力Fが負荷される近位部が力点、骨折部位が支点となり、遠位部に力FによるモーメントMが発生するため、遠位部に負荷が作用する。   Further, since the gamma nail and the screw are completely fixed to the load due to the body weight, a force F on the lower left in FIG. 13 is transmitted to the gamma nail when the body weight is loaded. The proximal portion to which this force F is loaded serves as a force point and the fracture site serves as a fulcrum, and a moment M due to the force F is generated at the distal portion, so that a load acts on the distal portion.

具体的には、矢状面においては、筋肉による負荷が発生し、前額面においては、体重による負荷が発生する。ここで、矢状面とは、人体を左右に分ける位置に想定される平面と、この平面に平行な平面である。また、前額面とは、人体を前後に分け、かつ矢状面に垂直な平面である。このように、整形インプラントには、筋肉および体重によって、負荷がかかる部分とは反対側の端部付近にモーメントが発生し、たとえばガンマネイルの遠位部に負荷が作用することになる。   Specifically, a load due to muscle is generated in the sagittal plane, and a load due to weight is generated in the frontal plane. Here, the sagittal plane is a plane assumed to be a position where the human body is divided into left and right, and a plane parallel to this plane. The frontal plane is a plane that divides the human body into front and rear and is perpendicular to the sagittal plane. In this way, a moment is generated in the orthopedic implant near the end opposite to the portion where the load is applied due to the muscle and the weight, and the load acts on the distal portion of the gamma nail, for example.

このような問題は、上記のガンマネイルに限らず、股関節ステム、膝関節ステムなどのインプラントについても同様に、負荷がかかる部分とは反対側の端部にモーメントが発生する。   Such a problem is not limited to the above-mentioned gamma nail, but a moment is also generated at the end opposite to the portion to which the load is applied in the implant such as the hip joint stem and the knee joint stem.

上記のような各規格によって規定されている評価方法は、臨床での状態が再現されておらず、適切に整形インプラントの強度評価が成されているとはいえない。   The evaluation methods defined by the standards as described above do not reproduce the clinical state, and it cannot be said that the strength evaluation of the orthopedic implant is appropriately performed.

本発明の目的は、臨床状態が反映され、整形インプラントの実際の使用環境が想定された強度評価を行うことができる整形インプラント強度評価方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide an orthopedic implant strength evaluation method capable of performing strength evaluation reflecting the clinical state and assuming the actual use environment of the orthopedic implant.

本発明は、整形インプラント強度評価方法であって、
検査対象物である整形インプラントの被検体を、整形インプラントが施される身体の部位が考慮された拘束状態で、被検体に、次第に増加する荷重を付加して、荷重に対する被検体の変位量を測定する第1工程と、
第1工程で被検体への荷重の付加を開始した開始点から被検体への荷重の付加を終了した終了点までの荷重−変位量曲線を作成し、作成した荷重−変位量曲線における変曲点を評価者が設定する第2工程と、
開始点から変曲点までの荷重および変位量に対して第1近似直線を算出する第3工程と、
変曲点から終了点までの荷重および変位量に対して第2近似直線を算出する第4工程と、
第1近似直線と第2近似直線との交点を算出する第5工程と、
第5工程で算出された交点の荷重を、被検体に付加したときの被検体の強度評価試験を実施する第6工程と、を含むことを特徴とする整形インプラント強度評価方法である。
The present invention is an orthopedic implant strength evaluation method,
The subject of the orthopedic implant that is the object to be examined is in a restrained state that takes into account the body part to which the orthopedic implant is applied, and a load that increases gradually is added to the subject to determine the amount of displacement of the subject relative to the load. A first step to measure,
A load-displacement curve is created from the start point at which the load is applied to the subject in the first step to the end point at which the load is added to the subject, and the inflection in the created load-displacement curve A second step in which the evaluator sets the points;
A third step of calculating a first approximate straight line with respect to the load and displacement from the start point to the inflection point;
A fourth step of calculating a second approximate straight line for the load and displacement amount from the inflection point to the end point;
A fifth step of calculating an intersection of the first approximate line and the second approximate line;
And a sixth step of performing a strength evaluation test of the subject when the load at the intersection calculated in the fifth step is added to the subject.

また本発明は、第3工程における第1近似直線は、荷重と変位量とが直線性に関して予め定める相関を有するように算出され、
第4工程における第2近似直線は、荷重と変位量とが直線性に関して予め定める相関を有するように算出されることを特徴とする。
In the present invention, the first approximate straight line in the third step is calculated so that the load and the displacement amount have a predetermined correlation with respect to linearity,
The second approximate line in the fourth step is calculated so that the load and the displacement amount have a predetermined correlation with respect to linearity.

また本発明は、第1近似直線が変曲点を通るとき、変位量が大きい側に変曲点を移動させ、移動後の変曲点を用いて第3工程を再度、実行し、
第2近似直線が変曲点を通るとき、変位量が小さい側に変曲点を移動させ、移動後の変曲点を用いて第4工程を再度、実行することを特徴とする。
In the present invention, when the first approximate straight line passes through the inflection point, the inflection point is moved to the larger displacement side, and the third step is executed again using the inflection point after the movement.
When the second approximate line passes through the inflection point, the inflection point is moved to the side where the amount of displacement is small, and the fourth step is executed again using the inflection point after the movement.

また本発明は、強度評価試験は、疲労試験であることを特徴とする。   In the present invention, the strength evaluation test is a fatigue test.

また本発明は、整形インプラントは、骨折に適用されるガンマネイルまたは人工関節用ステムであることを特徴とする。   According to the present invention, the orthopedic implant is a gamma nail or artificial joint stem applied to a fracture.

本発明によれば、第1工程で、検査対象物である整形インプラントの被検体を、整形インプラントが施される身体の部位が考慮された拘束状態で、被検体に、次第に増加する荷重を付加して、荷重に対する被検体の変位量を測定する。第2工程では、第1工程で被検体への荷重の付加を開始した開始点から被検体への荷重の付加を終了した終了点までの荷重−変位量曲線を作成し、作成した荷重−変位量曲線における変曲点を評価者が設定する。   According to the present invention, in the first step, the subject of the orthopedic implant that is the object to be inspected is subjected to a load that gradually increases in the restraint state in consideration of the body part to which the orthopedic implant is applied. Then, the amount of displacement of the subject with respect to the load is measured. In the second step, a load-displacement amount curve is created from the start point at which load addition to the subject was started in the first step to the end point at which load addition to the subject was completed, and the created load-displacement The evaluator sets the inflection point in the quantity curve.

第3工程で、開始点から変曲点までの荷重および変位量に対して第1近似直線を算出し、第4工程で、変曲点から終了点までの荷重および変位量に対して第2近似直線を算出して、第5工程で、第1近似直線と第2近似直線との交点を算出する。   In the third step, a first approximate line is calculated for the load and displacement amount from the start point to the inflection point, and in the fourth step, the second approximation line for the load and displacement amount from the inflection point to the end point is calculated. An approximate straight line is calculated, and the intersection of the first approximate straight line and the second approximate straight line is calculated in the fifth step.

第6工程では、第5工程で算出された交点の荷重を、被検体に付加したときの被検体の強度評価試験を実施する。   In the sixth step, a strength evaluation test is performed on the subject when the load at the intersection calculated in the fifth step is added to the subject.

整形インプラントが施される身体の部位が考慮された拘束状態で測定した測定値に基づいて疲労試験で加える負荷荷重を決定し、決定された負荷荷重を試験条件として、強度評価試験、たとえば疲労試験を行うので、強度評価試験において、整形インプラントの実際の使用環境が想定された強度評価試験を行うことができる。   The load applied in the fatigue test is determined based on the measurement value measured in a restraint state in which the body part to which the orthopedic implant is applied is considered, and the strength evaluation test, for example, the fatigue test, is performed using the determined load load as a test condition. Therefore, in the strength evaluation test, the strength evaluation test assuming the actual use environment of the orthopedic implant can be performed.

これにより、整形インプラントの強度評価について、より精度の高い評価を行うことができる。   Thereby, more accurate evaluation can be performed about the strength evaluation of the orthopedic implant.

また本発明によれば、第3工程における第1近似直線は、荷重と変位量とが直線性に関して予め定める相関を有するように算出され、第4工程における第2近似直線は、荷重と変位量とが直線性に関して予め定める相関を有するように算出される。   According to the present invention, the first approximate line in the third step is calculated so that the load and the displacement amount have a predetermined correlation with respect to linearity, and the second approximate line in the fourth step is the load and displacement amount. Are calculated so as to have a predetermined correlation with respect to linearity.

これにより、第1近似直線および第2近似直線は、一定の直線性を有する近似直線として算出される。   Thus, the first approximate line and the second approximate line are calculated as approximate lines having a certain linearity.

また本発明によれば、第1近似直線が変曲点を通るとき、変位量が小さい側に変曲点を移動させ、移動後の変曲点を用いて第3工程を再度、実行し、第2近似直線が変曲点を通るとき、変位量が大きい側に変曲点を移動させ、移動後の変曲点を用いて第4工程を再度、実行する。   According to the invention, when the first approximate straight line passes through the inflection point, the inflection point is moved to the side where the displacement is small, and the third step is performed again using the inflection point after the movement, When the second approximate line passes through the inflection point, the inflection point is moved to the side with the larger displacement, and the fourth step is executed again using the inflection point after the movement.

算出された近似直線が変曲点を通る場合、実際の変曲点は、その算出に用いた変曲点よりも、第1近似直線の場合は変位量が大きい側に、第2近似直線の場合は変位量の小さい側に存在する可能性が高い。近似直線が変曲点を通る場合には、変曲点を移動させて再度近似直線を算出することで、より正確な第1、第2近似直線を算出することができる。   When the calculated approximate straight line passes through the inflection point, the actual inflection point is larger than the inflection point used for the calculation, in the case of the first approximate line, the displacement amount is larger. In the case, there is a high possibility that it exists on the side where the displacement is small. When the approximate straight line passes through the inflection point, the first and second approximate straight lines can be calculated more accurately by moving the inflection point and calculating the approximate straight line again.

また本発明によれば、強度評価試験として疲労試験を行い、疲労試験の結果によって整形インプラントの強度を評価することができる。   According to the present invention, a fatigue test can be performed as a strength evaluation test, and the strength of the orthopedic implant can be evaluated based on the result of the fatigue test.

また本発明によれば、骨折に適用されるガンマネイルまたは人工関節用ステムなどの整形インプラントについて精度の高い強度評価を行うことができる。   Further, according to the present invention, it is possible to perform strength evaluation with high accuracy for orthopedic implants such as gamma nails or stems for artificial joints applied to fractures.

本発明の一実施形態の整形インプラント強度評価方法の実施に用いる測定の概要を示す正面図である。It is a front view which shows the outline | summary of the measurement used for implementation of the shaping implant strength evaluation method of one Embodiment of this invention. 整形インプラント強度評価方法に用いる測定の概要を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the outline | summary of the measurement used for the orthopedic implant intensity | strength evaluation method. 本実施形態の整形インプラント強度評価方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the shaping implant intensity | strength evaluation method of this embodiment. 荷重−変位量曲線の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of a load-displacement amount curve. 変曲点算出方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the inflection point calculation method. 第1近似直線の算出方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation method of a 1st approximate line. データの組合せを抽出する手順を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the procedure which extracts the combination of data. 荷重−変位量曲線の前部分を示すグラフである。It is a graph which shows the front part of a load-displacement amount curve. ASTM F 1264−03に規定された4点曲げ試験の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the 4-point bending test prescribed | regulated to ASTM F 1264-03. ISO 7206−4に規定された評価方法の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the evaluation method prescribed | regulated to ISO 7206-4. JIS T0313に規定された評価方法の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the evaluation method prescribed | regulated to JIST0313. 筋肉による負荷が加わったときにガンマネイルに発生するモーメントを説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the moment which generate | occur | produces in a gamma nail when the load by a muscle is added. 体重による負荷が加わったときにガンマネイルに発生するモーメントを説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the moment which generate | occur | produces in a gamma nail when the load by a weight is added.

図1は、本発明の一実施形態の整形インプラント強度評価方法の実施に用いる測定の概要を示す正面図であり、図2は、整形インプラント強度評価方法に用いる測定の概要を示す斜視図である。   FIG. 1 is a front view showing an outline of measurement used for implementing an orthopedic implant strength evaluation method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing an outline of measurement used for an orthopedic implant strength evaluation method. .

評価対象となる整形インプラントとしてガンマネイルGを例に説明する。ガンマネイルGは、髄腔内に埋入される側の先端部にスリットbが設けられており、さらにスリット近傍にねじ止めのためにねじを挿入する長孔eが設けられている。   A gamma nail G will be described as an example of an orthopedic implant to be evaluated. The gamma nail G is provided with a slit b at the tip portion on the side to be embedded in the medullary cavity, and further provided with a long hole e for inserting a screw for screwing in the vicinity of the slit.

本実施形態の評価方法では、載置台f上にガンマネイルGを、その長手方向が水平方向と平行になるように載置される。   In the evaluation method of this embodiment, the gamma nail G is mounted on the mounting table f so that the longitudinal direction thereof is parallel to the horizontal direction.

負荷は、ガンマネイルGのスリットbが設けられた端部とは反対側端部の力点dにおいて鉛直上向きに加えられる。骨折部位、すなわち支点となる部分には支持部材aが設けられる。支持部材aは、たとえば、円柱部材からなり、軸線がガンマネイルGの長手方向に対して垂直方向に延び、かつガンマネイルGの上方に配置される。さらに、ガンマネイルGが載置台fに載置されている状態では、ガンマネイルGと支持部材aとは接触せず、予め定める間隔が設けられる。上記のように臨床状態では、骨折部位において完全に固定されているのではなく、緩みがある。ガンマネイルGと支持部材aとの間に設けた間隔によって、臨床状態における緩みを再現している。   The load is applied vertically upward at the force point d at the end opposite to the end where the slit b of the gamma nail G is provided. A support member a is provided at a fracture site, that is, a portion serving as a fulcrum. The support member a is made of, for example, a cylindrical member, and its axis extends in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the gamma nail G and is disposed above the gamma nail G. Further, in a state where the gamma nail G is mounted on the mounting table f, the gamma nail G and the support member a are not in contact with each other, and a predetermined interval is provided. As described above, in the clinical state, the bone fracture is not completely fixed but loose. The looseness in the clinical state is reproduced by the distance provided between the gamma nail G and the support member a.

力点dに鉛直上向きの負荷が加わると、ガンマネイルGは、間隔分だけ浮き上がって支持部材aに当接する。さらに負荷が加わるとスリットb付近の遠位部cに対して鉛直下向きにモーメントMが発生する。このようにしてガンマネイルGの遠位部cには鉛直下向きのモーメントMが発生するが、ガンマネイルGは載置台f上に載置されているので、遠位部cの動きは制限され、遠位部cにも応力が発生する。   When a vertically upward load is applied to the force point d, the gamma nail G is lifted by an interval and comes into contact with the support member a. When a load is further applied, a moment M is generated vertically downward with respect to the distal portion c near the slit b. In this way, a vertically downward moment M is generated in the distal portion c of the gamma nail G. However, since the gamma nail G is placed on the mounting table f, the movement of the distal portion c is limited, Stress is also generated in the distal portion c.

従来の評価方法では、支持部材aによる固定力が大きく緩みもないので、負荷が加わったときの応力は支持部材a付近にのみ発生する状態となる。これに対して本発明は上記のように、臨床状態をより正確に再現するために、骨折部位での緩みをガンマネイルGと支持部材aとの間隔で再現し、負荷が加わる力点dとは反対側の端部に、比較的大きなモーメントMを発生させている。   In the conventional evaluation method, since the fixing force by the support member a is large and does not loosen, the stress when a load is applied is generated only in the vicinity of the support member a. On the other hand, as described above, the present invention reproduces the looseness at the fracture site at the interval between the gamma nail G and the support member a in order to reproduce the clinical state more accurately. A relatively large moment M is generated at the opposite end.

図3は、本実施形態の整形インプラント強度評価方法を示す工程図である。本実施形態の整形インプラント強度評価方法(以下では単に「強度評価方法」という)は、
・(ステップS1)静荷重試験工程
・(ステップS2)疲労試験の負荷荷重決定工程
・(ステップS3)疲労試験工程
の3つの工程からなる。
FIG. 3 is a process diagram showing the orthopedic implant strength evaluation method of the present embodiment. The orthopedic implant strength evaluation method of the present embodiment (hereinafter simply referred to as “strength evaluation method”)
(Step S1) Static load test process, (Step S2) Fatigue test load load determination process, (Step S3) Fatigue test process.

(ステップS1)静荷重試験工程
まず静荷重試験工程では、図1および図2で示した測定環境を用いて、整形インプラント、本実施形態ではガンマネイルGの、予め定める力点dに対して次第に増加する荷重を負荷として加え、加えた荷重に対するガンマネイルGの変位量を測定する。ガンマネイルGへの荷重の付加およびガンマネイルGの変位量の測定は、万能材料試験機によって行う。
(Step S1) Static load test process First, in the static load test process, using the measurement environment shown in FIGS. 1 and 2, the orthopedic implant, in this embodiment, the gamma nail G, gradually increases with respect to a predetermined force point d. A load to be applied is added as a load, and a displacement amount of the gamma nail G with respect to the applied load is measured. The load application to the gamma nail G and the measurement of the displacement amount of the gamma nail G are performed by a universal material testing machine.

万能材料試験機によって、ガンマネイルGに加えた荷重の大きさと、その荷重を加えたときの変位量とが1対1で測定されるので、ガンマネイルGに加える荷重を変化させると、一定の変化ごとに変位量が測定され、荷重の付加を開始した開始点から荷重の付加を終了した終了点までの荷重−変位量曲線を作成することができる。   The universal material testing machine measures the magnitude of the load applied to the gamma nail G and the amount of displacement when the load is applied on a one-to-one basis. A displacement amount is measured for each change, and a load-displacement amount curve from a start point at which load addition is started to an end point at which load addition is completed can be created.

静荷重試験工程は、万能材料試験機によって荷重−変位量曲線を作成すると終了し、作成した荷重−変位量曲線を次工程である疲労試験の負荷荷重決定工程に渡す。   The static load test process ends when a load-displacement curve is created by a universal material testing machine, and the created load-displacement curve is passed to the load determination process of the fatigue test which is the next process.

なお、図1および図2で示した概要の測定を行うのであれば、使用する試験機は万能材料試験機に限らず、荷重−変位量曲線を作成することができればどのような測定機、試験機であってもよい。   If the measurement shown in FIG. 1 and FIG. 2 is performed, the testing machine to be used is not limited to the universal material testing machine, and any measuring machine and test can be used as long as a load-displacement curve can be created. It may be a machine.

(ステップS2)疲労試験の負荷荷重決定工程
静荷重試験工程で作成された荷重−変位量曲線における変曲点を求め、求めた変曲点の荷重を、次工程の疲労試験工程における負荷荷重として決定する。
(Step S2) Load determination process of fatigue test The inflection point in the load-displacement curve created in the static load test process is obtained, and the load at the obtained inflection point is used as the load in the fatigue test process of the next process. decide.

図4は、荷重−変位量曲線Cの一例を示すグラフである。横軸が変位量を示し、縦軸が負荷荷重を示す。荷重−変位量曲線Cでは、ガンマネイルGに付加される荷重が増加するにつれて、変位量も大きくなっているが、曲線の前部分と後部分とでは傾きが変化しており、変曲点が存在する。   FIG. 4 is a graph showing an example of the load-displacement amount curve C. As shown in FIG. The horizontal axis indicates the amount of displacement, and the vertical axis indicates the load. In the load-displacement curve C, the displacement increases as the load applied to the gamma nail G increases. However, the slope changes between the front part and the rear part of the curve, and the inflection point is Exists.

ここで、予め行ったFEM解析(有限要素解析)により、ガンマネイルGの遠位部cに発生する応力は、力点dに加えられる荷重が一定値を超えると変化しないことが分かった。荷重−変位量曲線Cの変曲点は、遠位部cに発生する応力が変化しなくなる点、すなわち整形インプラントの遠位部に最大の応力が発生するときの力点dに加えられる荷重を表している。   Here, it was found from the FEM analysis (finite element analysis) performed in advance that the stress generated in the distal portion c of the gamma nail G does not change when the load applied to the force point d exceeds a certain value. The inflection point of the load-displacement curve C represents the load applied to the force point d when the stress generated at the distal portion c does not change, that is, when the maximum stress is generated at the distal portion of the orthopedic implant. ing.

したがって、荷重−変位量曲線Cの変曲点を求めれば、求めた変曲点の荷重を、疲労試験を行うときに負荷すべき荷重として決定することができる。
以下では変曲点を求める手順について詳細に説明する。
Therefore, if the inflection point of the load-displacement amount curve C is obtained, the load at the obtained inflection point can be determined as a load to be applied when performing the fatigue test.
Hereinafter, the procedure for obtaining the inflection point will be described in detail.

図5は、変曲点算出方法を示す工程図である。本実施形態の変曲点算出方法では、まずステップA1において、試験を実施しようとする者(評価者)が、静荷重試験工程で作成された荷重−変位量曲線において、目視により暫定の変曲点(点D)を指定する。この変曲点Dは、次工程以下の工程で、近似直線を算出するときに使用するデータ範囲を定めることが必要であるので、暫定的に1つの点を変曲点として指定する必要がある。   FIG. 5 is a process diagram showing an inflection point calculation method. In the inflection point calculation method of the present embodiment, first, in step A1, a person (evaluator) who intends to perform the test visually observes the provisional inflection on the load-displacement amount curve created in the static load test process. Specify a point (Point D). Since this inflection point D needs to determine the data range used when calculating the approximate straight line in the following steps, it is necessary to tentatively designate one point as the inflection point. .

変曲点の指定は、荷重−変位量曲線をディスプレイなどに表示し、評価者が曲線上の点のうち、変曲点Dであろう点を1つ指定する。評価者によって暫定的な変曲点Dが指定されると、ステップA2に進む。   The inflection point is designated by displaying a load-displacement amount curve on a display or the like, and the evaluator designates one point on the curve that will be the inflection point D. When the temporary inflection point D is designated by the evaluator, the process proceeds to step A2.

ステップA2では、荷重−変位量曲線において、負荷を開始した開始点から指定された変曲点Dまでの間のデータを用いて第1近似直線を算出する。   In step A2, a first approximate straight line is calculated using data between the start point at which the load is started and the specified inflection point D in the load-displacement amount curve.

以下に、一例として、100以上のデータを用いる場合について説明する。図6は、第1近似直線の算出方法を示すフローチャートである。ステップB1では、データ数が100以上となるようなデータを使用して算出できる近似直線を全て算出する。データ数が100以上となるようなデータとは、近似直線の算出に使用するデータ数が100以上となるようなデータの組合せを抽出して得られたデータである。   Below, the case where 100 or more data is used is demonstrated as an example. FIG. 6 is a flowchart showing a method for calculating the first approximate straight line. In step B1, all approximate straight lines that can be calculated using data such that the number of data is 100 or more are calculated. The data whose number of data is 100 or more is data obtained by extracting a combination of data whose number of data used for calculating the approximate straight line is 100 or more.

図7は、データの組合せを抽出する手順を示す模式図である。ここに示す例では、開始点から変曲点Dまでの全データ数が102であった場合を想定している。全データのうち、両端からそれぞれ2つのデータを取り除いた98のデータと、開始点側の端から2つのデータと、変曲点D側の端から2つのデータとに分割する(図7(A))。98のデータ(中央データ)を必須のデータとして、データ数が100以上となるデータの組合せを抽出すると、中央データと、開始点側の2つのデータとの組合せa(データ数100)、中央データと、開始点側の1つのデータと、変曲点側の1つのデータの組合せb(データ数100)、中央データと、変曲点側の2つのデータとの組合せc(データ数100)、中央データと、開始点側の2つのデータと、変曲点側の1つのデータとの組合せd(データ数101)、中央データと、開始点側の1つのデータと、変曲点側の2つのデータとの組合せe(データ数101)および中央データと、開始点側の2つのデータと、変曲点側の2つのデータとの組合せf(データ数102)の6つの組合せとなる。   FIG. 7 is a schematic diagram showing a procedure for extracting a combination of data. In the example shown here, it is assumed that the total number of data from the start point to the inflection point D is 102. The total data is divided into 98 data obtained by removing two data from both ends, two data from the end on the start point side, and two data from the end on the inflection point D side (FIG. 7A )). When 98 data (central data) is essential data, and a combination of data having the number of data of 100 or more is extracted, a combination a (data number 100) of the central data and the two data on the start point side, the central data A combination b (data number 100) of one data on the start point side and one data on the inflection point side, a combination c (data number 100) of the central data and the two data on the inflection point side, Combination d (data number 101) of the central data, the two data on the starting point side, and the one data on the inflection point side, the central data, one data on the starting point side, and 2 on the inflection point side There are six combinations, ie, a combination e (data number 101) and central data, two data on the start point side, and two data on the inflection point side (data number 102).

抽出したこれら6つの組合せのデータについて、全て近似直線を算出する。なお、データ数を100以上としたのは、一例であり、作成された荷重−変位量曲線のデータ数によっては、100より少なくてもよく、300以上や500以上またはそれ以上のデータ数であってもよい。   An approximate straight line is calculated for all the extracted data of these six combinations. The number of data is 100 or more is an example, and depending on the number of data of the created load-displacement curve, the number may be less than 100, and the number of data may be 300 or more, 500 or more, or more. May be.

複数のデータから近似直線を算出する方法は、公知の方法を用いればよく、たとえば最小二乗法によって算出することができる。   As a method for calculating an approximate straight line from a plurality of data, a known method may be used, and for example, it can be calculated by a least square method.

図6のフローチャートに戻って、ステップB2では、決定係数限界値を0.9999とする。決定係数は、近似直線の直線性を表す係数であり、近似直線の算出が最小二乗法によるものであれば、決定係数は相関係数の二乗で算出される。   Returning to the flowchart of FIG. 6, in step B2, the determination coefficient limit value is set to 0.9999. The determination coefficient is a coefficient representing the linearity of the approximate line. If the approximate line is calculated by the least square method, the determination coefficient is calculated by the square of the correlation coefficient.

ステップB3では、決定係数が、ステップB2で定められた決定係数限界値である0.9999以上であった近似直線を全て抽出する。各近似直線の決定係数と限界値である0.9999とを比較し、決定係数が0.9999以上となる近似直線を抽出すればよい。   In step B3, all approximate straight lines whose determination coefficients are 0.9999 or more, which is the determination coefficient limit value determined in step B2, are extracted. What is necessary is just to compare the determination coefficient of each approximate line with 0.9999 which is a limit value, and extract the approximate line with a determination coefficient of 0.9999 or more.

ステップB4では、決定係数が0.9999以上の条件に該当する近似直線が抽出されたかどうかを判断する。抽出されていればステップB5に進み、抽出されていなければステップB6に進む。   In step B4, it is determined whether or not an approximate straight line corresponding to a condition having a determination coefficient of 0.9999 or more has been extracted. If it has been extracted, the process proceeds to step B5. If it has not been extracted, the process proceeds to step B6.

近似直線が1つも抽出されていなければ、以降の処理を実行することができなくなるので、ステップB6では、決定係数限界値を0,0001下げて、0,9998に変更し、ステップB3に戻って再度近似直線を抽出する。   If no approximate straight line has been extracted, the subsequent processing cannot be executed. Therefore, in step B6, the determination coefficient limit value is reduced by 0,0001 to 0,9998, and the process returns to step B3. Extract the approximate line again.

ステップB5では、抽出された近似直線のうち、算出に使用したデータ数が最大となる近似直線を、暫定的に仮の第1近似直線とする。ステップB7では、ステップB5で抽出された近似直線が、算出のためのデータとして変曲点Dのデータを使用したかどうかを判断する。変曲点Dのデータを使用していればステップB8に進み、使用していなければステップB9に進む。変曲点Dのデータを使用していたということは、暫定的に決定した第1近似直線が変曲点Dを通るということであり、この場合、変曲点となるべき点は、さらに変位量が大きい側に存在する可能性が高いことを示している。したがって、ステップB8では、変曲点Dを変位量が大きい側に60データ分シフトさせて新たな変曲点Dとし、ステップB1に戻って、再度第1近似直線の算出を行う。なお、シフトさせるデータ数を60としているのは一例に過ぎず、全体のデータ数などに応じて、シフトさせるデータ数を適宜決定すればよい。   In Step B5, an approximate straight line that maximizes the number of data used for calculation among the extracted approximate straight lines is temporarily set as a temporary first approximate straight line. In step B7, it is determined whether or not the approximate straight line extracted in step B5 uses the data of the inflection point D as data for calculation. If the data of the inflection point D is used, the process proceeds to step B8, and if not, the process proceeds to step B9. The fact that the data of the inflection point D was used means that the tentatively determined first approximate line passes through the inflection point D. In this case, the point to be the inflection point is further displaced. This indicates that there is a high possibility that the amount is on the larger side. Therefore, in step B8, the inflection point D is shifted by 60 data to the side where the displacement is larger to obtain a new inflection point D, and the process returns to step B1 to calculate the first approximate line again. Note that the number of data to be shifted is set to 60 is merely an example, and the number of data to be shifted may be appropriately determined according to the total number of data.

ステップB9では、算出された第1近似直線が変曲点Dのデータを算出に使用していないことを確認し、ステップB10でシフトさせた変曲点Dを、暫定的に指定された最初の変曲点Dに戻して第1近似直線の算出を終了する。   In Step B9, it is confirmed that the calculated first approximate straight line does not use the data of the inflection point D for the calculation, and the inflection point D shifted in Step B10 is the first temporarily specified. Returning to the inflection point D, the calculation of the first approximate straight line is completed.

図5の工程図に戻って、ステップA3では、荷重−変位量曲線において、変曲点Dから負荷を終了した終了点までの間のデータを用いて第2近似直線を算出する。近似直線の算出方法は、図6に示したフローチャートと同じ方法で第2近似直線を算出することができる。   Returning to the process diagram of FIG. 5, in Step A3, a second approximate straight line is calculated using data from the inflection point D to the end point at which the load is terminated in the load-displacement amount curve. As the method of calculating the approximate line, the second approximate line can be calculated by the same method as the flowchart shown in FIG.

第1近似直線の算出が終了すると、図6のステップB10で変曲点が暫定的に指定された最初の変曲点Dに戻っているので、第2近似直線も、図6のステップB1から処理を開始して第1近似直線と同様に算出することができる。第2近似直線の場合は、ステップB9で、変曲点Dを使用していないことを確認した時点で終了すればよい。   When the calculation of the first approximate straight line is completed, the inflection point has returned to the first inflection point D temporarily specified in step B10 in FIG. 6, so that the second approximate straight line is also changed from step B1 in FIG. The processing can be started and calculated in the same manner as the first approximate line. In the case of the second approximate straight line, the process may be terminated when it is confirmed in step B9 that the inflection point D is not used.

ステップA4では、ステップA2およびステップA3でそれぞれ算出された第1近似直線と第2近似直線との交点を算出して変曲点Dを求める。   In step A4, the inflection point D is obtained by calculating the intersection of the first approximate line and the second approximate line calculated in step A2 and step A3, respectively.

図4のグラフに示すように、荷重−変位量曲線Cの前部分のデータから第1近似直線L1を算出し、荷重−変位量曲線Cの後部分のデータから第2近似直線L2を算出することによって、これら2本の近似直線の交点として変曲点Dを求めることができる。   As shown in the graph of FIG. 4, the first approximate straight line L1 is calculated from the data of the front part of the load-displacement amount curve C, and the second approximate straight line L2 is calculated from the data of the rear part of the load-displacement amount curve C. Thus, the inflection point D can be obtained as the intersection of these two approximate lines.

求まった変曲点Dの座標をD(X,Y)とすると、変曲点Dにおける負荷荷重は縦軸座標のYであり、このYの値が荷重−変位量曲線Cの測定対象となったガンマネイルGの強度評価を行うに際して負荷すべき荷重値となる。   Assuming that the obtained inflection point D has coordinates D (X, Y), the load at the inflection point D is Y on the ordinate, and this Y value becomes the measurement target of the load-displacement amount curve C. It is a load value to be applied when evaluating the strength of the gamma nail G.

以上のようにして、疲労試験の負荷荷重決定工程では、次工程の疲労試験工程で疲労試験を行う際の試験条件の1つである負荷荷重を決定することができる。   As described above, in the load determination process of the fatigue test, it is possible to determine the load that is one of the test conditions when performing the fatigue test in the next fatigue test process.

(ステップS3)疲労試験工程
疲労試験工程では、ステップS2の疲労試験の負荷荷重決定工程で決定した負荷荷重を用いて整形インプラントの疲労試験を行う。疲労試験は、一般的な疲労試験機を用いて行うことができる。
(Step S3) Fatigue Test Process In the fatigue test process, the orthopedic implant fatigue test is performed using the load determined in the load determination process of the fatigue test in step S2. The fatigue test can be performed using a general fatigue tester.

疲労試験の負荷荷重決定工程で決定した負荷荷重を、整形インプラントに所定回数繰り返し加え、破壊されるまでに荷重を加えた回数を疲労試験の結果とする。あらかじめ設定した回数まで破壊されなければ、その整形インプラントを合格とし、設定した回数までに破壊された場合は、その整形インプラントを不合格とする。   The load determined in the load determination step of the fatigue test is repeatedly applied to the orthopedic implant a predetermined number of times, and the number of times the load is applied until it is broken is used as the result of the fatigue test. If it is not destroyed up to a preset number of times, the orthopedic implant is accepted, and if it is destroyed within the set number of times, the orthopedic implant is rejected.

上記のように、本発明は、負荷荷重決定工程において、整形インプラントが施される身体の部位が考慮された拘束状態で測定した測定値に基づいて疲労試験で加える負荷荷重を決定している。疲労試験工程では、決定された負荷荷重を試験条件としているので、疲労試験においても、整形インプラントの実際の使用環境が想定された疲労試験を行うことができる。このような疲労試験によって、整形インプラントの強度評価について、より精度の高い評価を行うことができる。   As described above, according to the present invention, the load applied in the fatigue test is determined based on the measurement value measured in the restraint state in which the body part to which the orthopedic implant is applied is considered in the load determination process. In the fatigue test process, the determined load load is used as a test condition. Therefore, even in the fatigue test, a fatigue test in which the actual use environment of the orthopedic implant is assumed can be performed. With such a fatigue test, a more accurate evaluation can be performed for the strength evaluation of the orthopedic implant.

本発明は、整形インプラントのうち、長尺形状であって、骨内への埋入状態で支点となる位置を挟んで、直接荷重が加わる部位(力点)とモーメントが発生する部位(作用点)が離れた位置にあり、作用点において、スリットや貫通孔など強度を低下させる加工が施されている整形インプラントの強度評価について、特に好適である。   The present invention is an orthopedic implant having a long shape and a portion where a load is applied directly (a point of action) and a portion where a moment is generated (a point of action) across a position serving as a fulcrum in an embedded state in a bone Is particularly suitable for the strength evaluation of orthopedic implants that are at remote positions and are processed at the point of action such as slits or through holes to reduce the strength.

上記の説明では、整形インプラントの例としてガンマネイルを検査対象物としているが、これに限らず、人工股関節、人工膝関節および人工肘関節などの人工関節に用いられるステムなどもガンマネイルと同様に検査対象物としてもよい。   In the above description, a gamma nail is an object to be examined as an example of an orthopedic implant. It may be an inspection object.

(実施例)
図1および図2に示した形状のガンマネイルGを用いて、ステップS1の静荷重試験を行い、荷重−変位量曲線作成し、変曲点を求めた。静荷重試験は、表1に示す条件で実施した。
(Example)
Using the gamma nail G having the shape shown in FIGS. 1 and 2, the static load test in step S1 was performed, a load-displacement amount curve was created, and an inflection point was obtained. The static load test was performed under the conditions shown in Table 1.

Figure 2014108328
Figure 2014108328

次に静荷重試験により得られた測定値に基づき荷重−変位量曲線を作成した。図8は、荷重−変位量曲線の前部分を示すグラフである。縦軸が負荷荷重(N)を示し、横軸が変位量(mm)を示す。なお、図8に示すグラフは、開始点から評価者が指定した変曲点Dまでの前部分を示している。   Next, a load-displacement amount curve was created based on the measured value obtained by the static load test. FIG. 8 is a graph showing the front part of the load-displacement amount curve. The vertical axis represents the load load (N), and the horizontal axis represents the displacement (mm). In addition, the graph shown in FIG. 8 has shown the front part from the starting point to the inflection point D designated by the evaluator.

このような荷重−変位量曲線に基づいて、ステップS2の2本の近似直線を作成し、その交点から変曲点Dを求め、変曲点Dの縦軸座標値を最大負荷荷重値とした。本実施例では、静荷重試験を複数回行い、それぞれについて荷重−変位量曲線から変曲点を求め、負荷荷重値を決定した。結果を表2に示す。   Based on such a load-displacement curve, two approximate straight lines in step S2 are created, the inflection point D is obtained from the intersection, and the vertical coordinate value of the inflection point D is set as the maximum load load value. . In this example, the static load test was performed a plurality of times, and the inflection point was obtained from the load-displacement amount curve for each, and the load load value was determined. The results are shown in Table 2.

Figure 2014108328
Figure 2014108328

最後に、ガンマネイルGに対する疲労試験を行った。なお、得られた複数の負荷荷重値のうちの最大値、本実施例では420(N)を疲労試験条件の試験条件における負荷荷重とした。その他の試験条件も含めて表3に示す。   Finally, a fatigue test for gamma nail G was performed. It should be noted that the maximum value among a plurality of obtained load values, that is, 420 (N) in this example, was set as the load under the test conditions of the fatigue test condition. Table 3 includes other test conditions.

Figure 2014108328
Figure 2014108328

表3に示す条件で疲労試験を行ったところ、最大繰り返し回数の達してもガンマネイルGの破壊は見られず、臨床状態を反映された試験でも十分な強度を有していることがわかった。   When the fatigue test was performed under the conditions shown in Table 3, the gamma nail G was not destroyed even when the maximum number of repetitions was reached, and it was found that the test reflected the clinical state had sufficient strength. .

Claims (5)

整形インプラント強度評価方法であって、
検査対象物である整形インプラントの被検体を、整形インプラントが施される身体の部位が考慮された拘束状態で、被検体に、次第に増加する荷重を付加して、荷重に対する被検体の変位量を測定する第1工程と、
第1工程で被検体への荷重の付加を開始した開始点から被検体への荷重の付加を終了した終了点までの荷重−変位量曲線を作成し、作成した荷重−変位量曲線における変曲点を評価者が設定する第2工程と、
開始点から変曲点までの荷重および変位量に対して第1近似直線を算出する第3工程と、
変曲点から終了点までの荷重および変位量に対して第2近似直線を算出する第4工程と、
第1近似直線と第2近似直線との交点を算出する第5工程と、
第5工程で算出された交点の荷重を、被検体に付加したときの被検体の強度評価試験を実施する第6工程と、を含むことを特徴とする整形インプラント強度評価方法。
An orthopedic implant strength evaluation method comprising:
The subject of the orthopedic implant that is the object to be examined is in a restrained state that takes into account the body part to which the orthopedic implant is applied, and a load that increases gradually is added to the subject to determine the amount of displacement of the subject relative to the load. A first step to measure,
A load-displacement curve is created from the start point at which the load is applied to the subject in the first step to the end point at which the load is added to the subject, and the inflection in the created load-displacement curve A second step in which the evaluator sets the points;
A third step of calculating a first approximate straight line with respect to the load and displacement from the start point to the inflection point;
A fourth step of calculating a second approximate straight line for the load and displacement amount from the inflection point to the end point;
A fifth step of calculating an intersection of the first approximate line and the second approximate line;
A sixth step of performing a strength evaluation test of the subject when the load at the intersection calculated in the fifth step is added to the subject.
第3工程における第1近似直線は、荷重と変位量とが直線性に関して予め定める相関を有するように算出され、
第4工程における第2近似直線は、荷重と変位量とが直線性に関して予め定める相関を有するように算出されることを特徴とする請求項1に記載の整形インプラント強度評価方法。
The first approximate straight line in the third step is calculated so that the load and the displacement amount have a predetermined correlation with respect to linearity,
The method according to claim 1, wherein the second approximate line in the fourth step is calculated so that the load and the displacement amount have a predetermined correlation with respect to linearity.
第1近似直線が変曲点を通るとき、変位量が大きい側に変曲点を移動させ、移動後の変曲点を用いて第3工程を再度、実行し、
第2近似直線が変曲点を通るとき、変位量が小さい側に変曲点を移動させ、移動後の変曲点を用いて第4工程を再度、実行することを特徴とする請求項1または2に記載の整形インプラント強度評価方法。
When the first approximate straight line passes through the inflection point, the inflection point is moved to the side with the larger displacement, and the third step is executed again using the inflection point after the movement,
2. When the second approximate line passes through the inflection point, the inflection point is moved to the side where the amount of displacement is small, and the fourth step is executed again using the inflection point after the movement. Or the orthopedic implant strength evaluation method of 2 or 2.
強度評価試験は、疲労試験であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の整形インプラント強度評価方法。   The method for evaluating the strength of an orthopedic implant according to any one of claims 1 to 3, wherein the strength evaluation test is a fatigue test. 整形インプラントは、骨折に適用されるガンマネイルまたは人工関節用ステムであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の整形インプラント強度評価方法。   The orthopedic implant strength evaluation method according to any one of claims 1 to 4, wherein the orthopedic implant is a gamma nail or an artificial joint stem applied to a fracture.
JP2012265680A 2012-12-04 2012-12-04 Orthopedic implant strength evaluation method Expired - Fee Related JP5986495B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012265680A JP5986495B2 (en) 2012-12-04 2012-12-04 Orthopedic implant strength evaluation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012265680A JP5986495B2 (en) 2012-12-04 2012-12-04 Orthopedic implant strength evaluation method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014108328A true JP2014108328A (en) 2014-06-12
JP5986495B2 JP5986495B2 (en) 2016-09-06

Family

ID=51029309

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012265680A Expired - Fee Related JP5986495B2 (en) 2012-12-04 2012-12-04 Orthopedic implant strength evaluation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5986495B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110296903A (en) * 2019-07-17 2019-10-01 山东省医疗器械产品质量检验中心 Special-shaped bone plate Mechanics Performance Testing harness and test method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6253346U (en) * 1985-09-24 1987-04-02
JPH02297361A (en) * 1989-02-23 1990-12-07 Kobe Steel Ltd Artificial articulation simulator
US6120466A (en) * 1996-12-27 2000-09-19 James C. Earthman System and method for quantitative measurements of energy damping capacity
US20100242620A1 (en) * 2006-08-22 2010-09-30 C. R. Bard, Inc. Fatigue test system and method of testing of tubular implant structures
WO2012144606A1 (en) * 2011-04-22 2012-10-26 公立大学法人首都大学東京 Strength guarantee test method and apparatus used therein

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6253346U (en) * 1985-09-24 1987-04-02
JPH02297361A (en) * 1989-02-23 1990-12-07 Kobe Steel Ltd Artificial articulation simulator
US6120466A (en) * 1996-12-27 2000-09-19 James C. Earthman System and method for quantitative measurements of energy damping capacity
US20100242620A1 (en) * 2006-08-22 2010-09-30 C. R. Bard, Inc. Fatigue test system and method of testing of tubular implant structures
WO2012144606A1 (en) * 2011-04-22 2012-10-26 公立大学法人首都大学東京 Strength guarantee test method and apparatus used therein

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110296903A (en) * 2019-07-17 2019-10-01 山东省医疗器械产品质量检验中心 Special-shaped bone plate Mechanics Performance Testing harness and test method

Also Published As

Publication number Publication date
JP5986495B2 (en) 2016-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mathieu et al. Variation of the impact duration during the in vitro insertion of acetabular cup implants
Torcasio et al. 3D characterization of bone strains in the rat tibia loading model
US9245069B2 (en) Methods for calculating bone fracture load
Michel et al. Ex vivo estimation of cementless acetabular cup stability using an impact hammer
Tribst et al. Biomechanical tools to study dental implants: a literature review
Jauch et al. Low torque levels can initiate a removal of the passivation layer and cause fretting in modular hip stems
Boemio et al. Assessment of dental implant stability by means of the electromechanical impedance method
Goossens et al. Development of an acoustic measurement protocol to monitor acetabular implant fixation in cementless total hip Arthroplasty: A preliminary study
Preutenborbeck et al. Quantitative characterisation of impaction events during femoral broaching in total hip arthroplasty
Doyle et al. Effect of impaction energy on dynamic bone strains, fixation strength, and seating of cementless acetabular cups
Doyle et al. An in vitro model of impaction during hip arthroplasty
Bosc et al. Influence of soft tissue in the assessment of the primary fixation of acetabular cup implants using impact analyses
Ong et al. Extending structural health monitoring concepts for bone healing assessment
JP5986495B2 (en) Orthopedic implant strength evaluation method
Khorshidparast et al. Measurement of bone damage caused by quasi-static compressive loading-unloading to explore dental implants stability: Simultaneous use of in-vitro tests, μ-CT images, and digital volume correlation
Henyš et al. Modal frequency and shape curvature as a measure of implant fixation: A computer study on the acetabular cup
Krull et al. Influence of the compliance of a patient's body on the head taper fixation strength of modular hip implants
Rankin et al. Digital image correlation for strain analysis of whole bones and implants
Zheng et al. Simultaneous estimation of Poisson's ratio and Young's modulus using a single indentation: a finite element study
Miller et al. Multi-axial loading micromechanics of the cement–bone interface in postmortem retrievals and lab-prepared specimens
Pawlikowski et al. Studies on constitutive equation that models bone tissue
Denis et al. Vibration analysis of the biomechanical stability of total hip replacements
Frisch et al. The effect of impact location on force transmission to the modular junctions of dual-taper modular hip implants
KR102021942B1 (en) Fracture line calculation method and fracture line calculation system
Bagheri et al. Thermographic Stress Analysis of Whole Bones and Implants

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150708

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160712

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160805

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5986495

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees