피질골(영률 20 GPa)과 같은 단면적의 Ti-6Al-4V(영률 110 GPa) 막대가 평행하게 접합되어 길이 방향으로 함께 인장 하중을 받고 있다. 둘의 변형률이 같을 때, 전체 하중 중 뼈가 담당하는 비율에 가장 가까운 것은 무엇인가?

정답: C. 약 15%

변형률 ε가 같으므로 각각의 응력은 영률에 비례하고(σ = Eε), 단면적도 같으므로 하중의 비는 20 : 110이 됩니다. 뼈의 분담은 20/(20 + 110) ≈ 0.154, 즉 약 15%입니다. 뼈만으로 받던 하중의 약 85%를 임플란트가 대신 떠맡으므로 뼈에 대한 자극이 크게 줄어 응력 차폐가 일어납니다. 약 85%는 임플란트가 담당하는 비율이고, 약 18%는 영률의 비 20/110을 그대로 비율로 한 값입니다. 영률이 약 55 GPa인 β형 티타늄 합금으로 바꾸면 뼈의 분담은 20/75 ≈ 27%로 늘어납니다. 실제 뼈와 스템의 형상은 복잡하지만, 영률의 차이가 하중 분담을 결정한다는 사고방식은 같습니다.