Lo stress shielding è il fenomeno per cui un impianto ortopedico troppo rigido assorbe una quota eccessiva del carico, schermando l’osso circostante dalle sollecitazioni meccaniche.
Il problema nasce dalla differenza di rigidezza tra impianto e osso. Il titanio ha un modulo elastico dell’ordine di 110\,\text{GPa}, l’acciaio anche oltre 200\,\text{GPa}, mentre l’osso corticale è spesso dell’ordine di 17\,\text{GPa}. Se due elementi lavorano in parallelo, il più rigido tende a prendere più carico:
con:
Quando l’osso viene scaricato, riceve meno stimolo meccanico. Secondo la legge di Wolff, l’osso si rimodella in funzione dei carichi: dove è poco sollecitato può riassorbirsi e indebolirsi. Questo aumenta il rischio di mobilizzazione, dolore, perdita di massa ossea e fratture periprotesiche.
Per ridurre lo stress shielding si progettano impianti con rigidezza più vicina a quella dell’osso: geometrie ottimizzate, strutture porose, leghe a basso modulo, rivestimenti osteointegrativi e distribuzione del carico più graduale. Il vincolo è mantenere anche resistenza a fatica, stabilità primaria e biocompatibilità.