대퇴골 간부 골절시 사용한 금속물의 금속부전(Metal failure)의 기전에 대한 연구

A study of the cause of metal failure in treatment of femur shaft fracture - Fractographical and clinical analysis of metal failure-

1983년 5월부터 1989년 9월까지 본 영남의료원 정형외과에 대퇴골 간부골절시 사용한 금속 내 고정물의 금속 부전으로 입원한 경우 중 부전된 금속의 표면관찰이 가능한 8례에 대한 임상적 고찰 및 부전된 금속 파손 표면의 관찰을 통해 확인한 파손 원인을 요약하면 다음과 같다. 1. 금속 부전이 발생 내고정물의 종류는 압박금속판 5례, Jewett nail 1례, Rowe plate screw 1례, interlocking nail 1례였다. 2. 금속 부전의 임상적 추정에 의한 원인으로는 반대편 피질골 결손 5례, 부적절한 위치선정 1례 및 부적절한 금속선택 1례였다. 3. 금속 내고정후 금속 부전이 되기까지의 기간을 보면, 4개월이 1례, 6개월에서 12개월 사이가 6례, 3년이 1례였다. 4. 부전된 내고정물의 파손면 관찰을 통해 확인한 금속부전의 원인을 보면, 첫째, impact failure 1례 둘째, fatigue failure 6례 machining mark가 있어 이것이 stress riser로서 역할을 한 것으로 보이는 경우가 4례였으며, 이의 형태는 low consistent cyclic fatigue failure와 irregular cyclic fatigue failure의 형태를 관찰할 수 있었다. 셋째, Stress corrosion crack 1례를 관찰할 수 있었다. 5. 316L Stainless Steel은 내부식성이 좋은 금속이지만 fretting에 의해 특유의 부동태 피막이 손상되면 pitting corrosion을 일으키며 경우에 따라서는 파손의 기점으로 작용되어 failure의 주요 원인이 되기도 한다. 6. screw hole의 가공시 기계에 의한 손상 및 기구(implant) 제조 과정중 손상이 plate의 failure를 유발하는 중요한 원인이 될 수도 있다. 기계에 의한 손상은 응력을 집중시키므로 plate가 파손되기 쉽게 한다. 이상의 결과 임상적 추정에 의한 원인 이외에도 부전된 금속파손면 관찰을 통해 중요한 다른 원인을 찾을 수 있었으므로, 금속부전의 예방을 위해 앞으로 이 방향으로의 계속적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.

The author fractographically analyized the cause of metal failure(the first time this procedure has been used for this metal failure)and also analyized it clinically. In this study, I selected eight cases which have been analyized fractographically. In all these cases, the analysis was done after treatment of metal failure of implants internally fixed to femur shaft fractures at the Department of Orthopedic Surgery, Yeung-Nam University Hospital during the six year period from May 1983 to September 1989. 1. Metal failure occured in five dynamic-compression plates, one Jewett nail, one screw in Rowe plate, and one interlocking nail. 2. The clinical cause of metal failure was deficiency of medial butress in five cases, incorrect position of implant in one case, and incorrect selection of implant in two cases. 3. The time interval between internal fixation and metal failure was four months in one case, between five months to twelve months in six cases, three years in one case. 4. The fractographically analytical cause of metal failure was ; first, impact failure, one case, second, fatigue failure, six cases, machining mark(stress liser), four cases type : low consistent cyclic fatigue failure irregular cyclic fatigue failure third, stress corrosion crack, one case. 5. 316L Stainless Steel has good resistance to corrosion. However, when its peculiar surface film is destroyed by fretting, it shows pitting corrosion. This is, perhaps, the main cause of metal failure. 6. It is possible that mechanical injury occured in implants during the manufacturing of implants or that making a screw hole is the main cause of metal failure.