JP2013531515A - 軟骨治療用インプラント - Google Patents

Abstract

【課題】本願発明は、関節の関節面の軟骨治療に用いる医療用インプラント（１）に関する。
【解決手段】インプラントは、曲線状、かつ実質的に板状のインプラント本体（１１）と、１以上の柱状体（８）とを備える。インプラント本体（１１）は、関節の関節面に面するように形成される関節面側表面（３）と、関節の骨構造に面するように形成され、１以上の柱状体（８）が設けられ、関節面側表面（３）と互いに反対方向に面する、骨接触面（６）とを有する。軟骨接触面（７）が、関節面側表面（３）と骨接触面（６）とをつなぎ、関節の、インプラント本体（１１）を囲む軟骨と接触するように形成される。軟骨接触面（７）は、実質的に生体活性材からなるコーティングを含む。
【選択図】なし

Description

本願発明は、一般的に、整形外科領域のインプラントに関する。特に本願発明は、膝、臀部、足指および肩などの関節の関節面の軟骨治療に用いる医療用インプラントに関する。

身体の部位のうち関節の外傷性疾患および疲労性疾患は、頻繁に起こり得る医療上の問題である。膝などの関節の体重がかかる関節面は、典型的に多量のヒアリン軟骨を含む軟組織の層で覆われている。病気、怪我または慢性的な摩耗により軟骨は損傷を受けやすく、その損傷によって痛みおよび運動障害などの面で大きな苦痛が生じる。よって、膝などの関節の損傷した軟骨の治療に用いる効率的な手段および方法の発明が重要である。現在販売されている大きなサイズの人工膝関節は痛みを和らげるという点では有効ではあるが、それら人工関節は、１０〜１５年の限られた寿命がある。

これらの大きなサイズの人工関節の後継として、大掛かりな侵襲的手術を要せずに移植が可能な、より小型のインプラントの開発が進んでいる。その開発例として、関節の周囲部位にあまり影響を及ぼさない、小さな軟骨の怪我の治療に適した、小型の関節インプラントがある。現在開発されているそのような小型インプラントには、薄板またはヘッドとして設計されたものがある。その薄板またはヘッドは、関節の関節面に面するハード面と、軟骨の損傷部分の下方で骨に面する骨接触面とを有する。一般的に、インプラントの関節面側表面の形状および曲がり具合は、関節の、インプラントが挿入される部分の形状および曲がり具合と同様に設計される。そのようなインプラントは、多くの場合、曲面を有するヘッドを備えるように設計され、加えて、場合によっては１以上の柱状体を備える。それら柱状体は、インプラント手術の際の第１の固定においてインプラントを骨に固定するペグまたはロッド状のものであり、曲面を有するヘッド下方の骨接触面から突き出た形状となっている。

そのような小型インプラントを移植する手術では、インプラントの正確な位置決めが重要である。この第１の固定は、一次固定と呼ぶ。インプラントの移植と共に、一次固定によって力学的な結合がなされる。力学的な一次固定は、インプラントに接する骨とインプラントとが一体化することによる、骨組織へのインプラントの二次固定によって、補強される。二次固定は、インプラントの骨接触部を、水酸リン灰石またはＨＡとも呼ばれるヒドロキシアパタイトなどの骨誘導性生体活性材でコーティングすることにより、さらに安定したものとなる。このことにより骨は、インプラントの内部および／または表面上へと成長し、インプラントはさらに安定して骨に対して固定されることとなる。

この種の小型インプラントにより、関節の軟骨の小さな損傷に関しては、整形外科医による治療の選択肢が広がったが、これらの小型インプラントを用いた手術は、好ましくない結果を招くことがある。それは、関節の損傷した軟骨部分と置き換えるべくインプラントを挿入するとき、インプラントの周縁と接する軟骨との間に小さな空間が生じ得るということである。そのインプラントと軟骨との間の小さな空間に関節液が浸入し、さらに骨とインプラントとの間の間隙へと流入し得ることが確認されている。このことは、骨とインプラントとの一体化プロセスの停止または遅延へとつながり得る。さらには、インプラントの固定が弱められることもあり、またインプラントが外れることもあり得る。インプラントのすぐ近くにある軟骨がそのインプラントに対してずれてしまう可能性もある。これにより、軟骨が捻じれてしまう、インプラントの縁を超えて頂部上へとずれる、または押し込まれて、インプラントの縁および表面が、軟骨の表面から突出する、といったことが起こり得る。このことがさらに、インプラントの近傍の軟骨および対向する関節面上の軟骨の両方に対し、不規則な軟骨の形成および損耗といったことを引き起こす。

生体活性材をインプラントの骨接触面に用いて、インプラント上への骨の成長を促す従来技術の例は、以下の特許文献に開示されている。

ＤｉａｍｏｒｐｈのＥＰ２１１６２１０ Ａ１は、インプラント部材、および少なくとも４層からなる傾斜機能性の焼結材料を用いたインプラントの製造方法を開示している。最上層は１００ｗｔ％の生体適合性、摩耗耐性材料を含み、インプラントの骨接触面は、好ましくはヒドロキシアパタイトである生体活性材を含む（図２および要約を参照）。最上層と骨接触面との間の傾斜機能性の材料には、生体活性材が骨接触面にかけて漸増的に含まれる。

ＤｉａｍｏｒｐｈのＷＯ２００９／１３５８８９ Ａ１は、膝、肘、肩などの関節の関節面に用いるインプラント器具を開示している。この従来技術は、生体活性セラミック材料を含んだ柱状の一次固定手段を有するインプラントである。生体活性材を含む他の面は、軟骨に接する骨に面する（４頁１０〜１１行）。

ＷＯ２００７／０１４１６４ Ａ２は、関節（膝など）に人工の関節面を移植する方法を開示している。インプラントの骨接触部の表面上に適用される、生体適合性かつ骨誘導性（［０４６］）の材料の代替例として、ヒドロキシアパタイト材（ＨＡ）が記載されている（［０４２］、［０４５］）。

ＵＳ２００４／０００２７６６ Ａ１は、金属製の整形外科インプラントに関する。当該整形外科インプラントは、１以上のバイオセラミック、または１以上のアパタイト化合物などの骨成長促進物質でコーティングされた面に加え、拡散硬化された酸化層または窒化層による薄く高密度な、摩耗耐久性の高いコーティング面を有する。骨接触部には、アパタイトによるコーティングが施されている。当該文献は、バイオセラミックがインプラントの異なる複数の部分に適用されてよいことに加えて、バイオセラミックはインプラント内部およびインプラント上部への骨の成長を可能な限り促すことを意図されているので、好ましくは、骨との接触面積を出来る限り大きくして適用されることを記載している（［００９０］）。

ＥＰ１２７７４５０ Ａ２は、治療および組織再生に用いる人口インプラントを開示している。

本発明の目的は、一般的に、軟骨の健康な部分およびインプラントに接する骨とよく一体化する、関節の関節面の軟骨治療に用いるインプラントを提供することである。さらに詳細な目的および解決される課題は、インプラントとインプラントに接する骨との間の接面に浸入する関節液を減らすことが出来る、または阻止することが出来るインプラントを提供することである。

本願発明は、以下のような知見に基づく。それは、ヒドロキシアパタイト（ＨＡ）、骨形成タンパク質（ＢＭＰ）、βリン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、およびαリン酸三カルシウム（ＴＣＰ）など特定の生体活性材は、従来から周知である骨組織の成長促進能に加え、軟骨成長および再生の促進能があるということである。上述の課題を解決することを目的とし、本願発明者は、ＨＡ、ＴＣＰおよび／またはＢＭＰなどの生体活性材でコーティングされた軟骨に接触する周縁を有するインプラントを設計し、これにより、関節への固定がさらに安定し、器具寿命がより長くなり得るインプラントを発明するに至った。

本願発明の第１態様は、曲線状、かつ実質的に板状のインプラント本体（１１）と、１以上の柱状体（８）とを備える、関節の関節面の軟骨治療に用いる医療用インプラントを提供する。インプラント本体（１１）は、関節の関節面に面するように形成される関節面側表面（３）と、関節の骨構造に面するように形成され、１以上の柱状体（８）が設けられ、関節面側表面（３）と互いに反対方向に面する、骨接触面（６）とを有する。軟骨接触面（７）が、関節面側表面（３）と骨接触面（６）とをつなぎ、関節のインプラント本体（１１）を囲む軟骨と接触するように形成される。軟骨接触面（７）は、実質的に生体活性材からなるコーティングを含む。

本願発明の一実施形態では、生体活性材は、ヒドロキシアパタイト（ＨＡ）、チタン（Ｔｉ）、チタン合金、骨形成タンパク質（ＢＭＰ）、βリン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、コラーゲン、フィブロネクチン、オステオネクチン、硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、アルミン酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、および生体活性ガラスのいずれか、または組み合わせである。本願発明の他の態様では、生体活性材が、軟骨の成長および再生促進能を有する。好ましくは、生体活性材が、ヒドロキシアパタイト（ＨＡ）、チタン（Ｔｉ）、骨形成タンパク質（ＢＭＰ）および／またはβリン酸三カルシウム（ＴＣＰ）であり、最も好ましくは、生体活性材は、ヒドロキシアパタイト（ＨＡ）である。

本願発明の他の実施形態では、インプラントは、以下の特徴またはこれらの組み合わせを任意で有する。

骨接触面（６）が、生体活性材で全体的にコーティングされるか、または部分的にコーティングされる。

柱状体が生体活性材で全体的にコーティングされるか、または部分的にコーティングされる。

骨接触面（６）および／または柱状体（８）の生体活性材が、ヒドロキシアパタイト（ＨＡ）、チタン（Ｔｉ）、骨形成タンパク質（ＢＭＰ）、βリン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、コラーゲン、フィブロネクチン、オステオネクチン、硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、アルミン酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、生体活性ガラス、およびビスホスホネートのいずれか１つ、または組み合わせである。

柱状体が生体活性材でコーティングされていない。

関節面側表面（３）が異常のある軟骨部位の関節面の曲がり具合に実質的に対応する。

軟骨接触面（７）および／または骨接触面（６）および／または柱状体（８）のコーティングは、ＸＲＤによる解析で９５％を超える部分がヒドロキシアパタイトからなる。

骨接触面および軟骨接触面のいずれか一方、若しくは両方が、チタンのインナーコーティング、並びにヒドロキシアパタイトおよび／またはリン酸三カルシウムの表面コーティングを含む二層コーティングを有する。

添付の図面を参照し、本願発明をさらに詳細に説明する。
図１ａは、軟骨接触面がヒドロキシアパタイトでコーティングされた、本願発明のインプラントの一実施形態の断面図を示す。 図１ｂは、骨接触面および軟骨接触面の両方がヒドロキシアパタイトでコーティングされた、本願発明のインプラントの一実施形態の断面図を示す。 図１ｃは、骨接触面、軟骨接触面、および柱状体がヒドロキシアパタイトでコーティングされた、本願発明のインプラントの一実施形態の断面図を示す。 図１ｄは、図１ａのインプラントの斜視図を示し、軟骨接触面上のヒドロキシアパタイトによるコーティングを含む、本願発明の一実施形態を示す。 図２は、関節の骨および軟骨表面に挿入された、本願発明のコーティングされたインプラントの概略図を示す。 図３は、関節の骨および軟骨表面に挿入された、本願発明のコーティングされたインプラントの写真を示す。 図４は、関節の骨および軟骨表面に挿入された、本願発明のコーティングされたインプラントの写真の拡大図を示す。 図５は、関節の骨および軟骨表面に挿入された、本願発明のコーティングされたインプラントの写真を示す。 図６は、関節の骨および軟骨表面に挿入された、本願発明のコーティングされたインプラントの写真を示す。

本願発明は、関節の関節面の損傷した、罹患した、または怪我をした軟骨に置き換わる、または軟骨の治療に用いる新規の医療用インプラントに関する。当該インプラントは、関節の軟骨と接触するよう形成された軟骨接触面を有する。軟骨接触面は、軟骨の成長および再生の促進能を有する生体活性材でコーティングされている。インプラントは、インプラント上への軟骨の成長を促すことにより、背景技術で説明した課題を緩和することができる。この特徴により、インプラントは軟骨表面とさらに一体化することができ、インプラントと軟骨との間のさらに安定した作用およびさらに堅固な結合が可能になる。これにより、インプラント近傍の軟骨の損傷が減少する。また、インプラントと、軟骨と、骨との間へ浸入する関節液が減少するか、またはその浸入が阻止される。加えて、軟骨とインプラントとの境目がスムーズになり得、軟骨とインプラントが力学的に一体となって動作するので、対向する関節面に引き起こす損耗が少なくなり得る。

インプラントの構造
インプラントの構造の概要
図１ａは、本願発明のインプラントの一実施形態を示す。インプラント１は、曲線状、かつ実質的に板状のインプラント本体１１、およびインプラント本体１１から延伸する柱状体８を備える。インプラント本体１１は、関節面側表面３および骨接触面６を有する。関節面側表面３は、関節の関節面に面するように形成される。骨接触面６は、関節の骨構造に面するように形成される。インプラント１の板状本体１１の関節面側表面３と骨接触面６との間には、関節面側表面３および骨接触面６をつなぐ周縁または境界上に、軟骨接触面７が形成される。軟骨接触面７は、軟骨に面する、または接触するように形成され、かつ任意で、膝、足指、臀部、肘、または肩などの関節に挿入されたインプラントの周囲の骨にも面する、または接触するように形成される。軟骨接触面７は、ヒドロキシアパタイトなどの生体活性材によってコーティングされる。

インプラントは、損傷した軟骨を取り除いた後、かつ任意ではあるが好ましくは、リーミングなどによって損傷した軟骨の下部の骨に凹部を形成した後、関節内に載置される。インプラントは、まず、骨に形成された穴に合致する柱状体８を用いた一次結合によって、骨に固定される。インプラントの生体活性材でコーティングされた部分内へ、または部分上に軟骨および／または骨組織が成長し、この長期的な二次固定メカニズムによっても、インプラントが固定される。

インプラントの構造の詳細
インプラント本体
インプラント１は、曲線状、かつ実質的に板状のインプラント本体１１を備える。インプラント本体１１は、薄く板状に設計されている。つまり、インプラント本体１１の断面の長さ９は、その厚さ４よりも長く、または例えば１．５倍以上、実質的に長い。その板の大きさおよび形状は場合によって異なり、損傷した軟骨組織の大きさおよび形状、並びに特定の治療における必要性によって調整される。例えばインプラント本体１１の断面は、円形、略円形、楕円形、三角形、四角形、または不規則な形状であり得、好ましくは、鋭角を有さない形状である。インプラント１の大きさも場合によって異なる。インプラント本体１１の表面積は本願発明の実施形態によって異なり、０．５ｃｍ^２〜２０ｃｍ^２の間、０．５ｃｍ^２〜１５ｃｍ^２の間、０．５ｃｍ^２〜１０ｃｍ^２の間、および１ｃｍ^２〜１０ｃｍ^２の間から選ばれ、好ましくは、０．５ｃｍ^２〜５ｃｍ^２の間である。一般的に、切開部位の関節に対する影響が小さくて済む、また、より簡単な移植が可能であり、切開部位の小さな手術で済む、といった理由から、インプラントは小型であるのが好ましい。しかし、インプラントの大きさを決定する際に考慮する主たる要素は、治療される軟骨の傷害の性質である。インプラント本体１１の厚さ４は、および１ｍｍ〜１０ｍｍであり、好ましくは、およそ２ｍｍ〜５ｍｍである。インプラント本体１１の全体の厚さ４は、元にあった軟骨層の厚さと一致するのが好ましく、また可能であれば、インプラントの固定部分として形成されるか、または病気の進行経過において形成される、骨の凹部に合わせて調整される。インプラントは、移植部位で正確に合致するよう形成されるので、関節面側表面およびインプラントを囲む軟骨は、互いに対応する高さを有する。

関節面側表面
インプラント本体１１は、関節の関節面に面するように形成される関節面側表面３を有する。関節面側表面３は、生体適合性の金属、金属合金またはセラミックを含む。さらに詳細には、関節面側表面３は、人体および動物の体を構成する目的で用いられるいかなる金属あるいは金属合金を含んでよい。例としては、ステンレス鋼、コバルト合金、クロム合金、チタン合金、純チタン、ジルコニウム合金、タンタル、ニオビウム、貴金属およびこれらの合金が挙げられる。生体適合性材料としてセラミックを用いる場合、そのセラミックは、酸化アルミニウム、シリコン窒化物またはイットリア安定化ジルコニアなどの生体適合性セラミックである。好ましくは、関節面側表面３は、コバルトクロム合金（ＣｏＣｒ）、熱分解カーボンステンレス鋼またはセラミック材料を含む。

なお、関節面側表面３にさらに表面処理を施すことにより、耐久性を高めてもよく、または摩擦係数を小さくしてもよい。そのような処理の例としては、研磨、マイクロマシニング、熱処理、析出硬化または適切な表面コーティングの沈着などが含まれる。

骨接触面
インプラント本体１１は、関節の骨構造に面する、または接触するように形成される骨接触面６を有する。一実施形態では、骨接触面６は、生体適合性の金属、金属合金またはセラミックを含む。それら生体適合性の金属、金属合金またはセラミックの例としては、関節面側表面３に関して上述した金属、金属合金またはセラミックが挙げられる。好ましくは、骨接触面６は、コバルトクロム合金（ＣｏＣｒ）またはステンレス鋼を含む。

一実施形態では、骨接触面６は生体活性材を含み、特定の一実施形態では、生体活性材でコーティングされる。本願発明の他の実施形態では、骨接触面６は、生体活性材を含んでおらず、および／または生体活性材でコーティングされていない。

骨接触面６が生体活性材を含む場合、その生体活性材は、好ましくは、骨がインプラント表面から内部へ、および／またはインプラント表面上に成長するのを促進する。骨成長の促進能を有する生体活性材がいくつか知られており、インプラントと骨との間の付着を促進するのに用いられてきた。そのような従来より知られている生体活性材の例としては、生体活性ガラス、生体活性セラミック、コラーゲン、フィブロネクチンまたはオステオネクチンなどの生体分子、および、例えば骨形成タンパク質（ＢＭＰ）などの様々な成長因子が挙げられる。インプラント技術の分野でよく用いる生体活性材は、化学式がＣａ_１０（ＰＯ_４）_６（ＯＨ）_２の生体活性セラミックヒドロキシアパタイト（ＨＡ）である。ＨＡは、骨の主要な無機成分であり、生体内でゆっくりと骨と結合する。よって、骨への結合を促す目的で、ＨＡコーティングが医療用インプラント向けに開発されてきた。他の生体活性セラミックの例としては、硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、アルミン酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、および炭酸カルシウム、これらの組み合わせ、および生体活性ガラスが含まれる。一般的にＳｉＯ_２、ＣａＳｉＯ_３、Ｐ_２Ｏ_５、Ｎａ_２Ｏおよび／またはＣａＯを含む生体活性ガラスは、または場合によっては他の金属酸化物、若しくは金属フッ化物は、ＨＡよりも高い骨成長促進能を有する。

上述した生体活性材は、骨の同化促進作用を有する。すなわち、骨成長を促進する。インプラントの固定は、異化反応を弱めること、すなわちインプラントに接する骨の吸収を減らすことによっても強化される。骨接触面６および／または柱状体８は、ビスホスホネートによっても変質させられる。ビスホスホネートは、骨の異化反応を抑制する物質である。ビスホスホネートをインプラント表面に結合させるには、ビスホスホネートが結合しやすいＨＡを、インプラント表面にコーティングすればよい。またインプラントを、単にビスホスホネート溶液に浸漬させるか、カルボジイミド、Ｎ−ヒドロキシコハク酸イミド（ＮＨＳ）−エステル、フィブリノゲンまたはコラーゲンなどの他の生体適合性分子と結合させてもよい。

さらに骨接触面６を、フッ素化合物で変質させ、表面の生体活性を促進させてもよい。

一実施形態では、骨接触面６は、二層コーティングされる。例えばそのような二層コーティングは、チタン（Ｔｉ）を含むインナーコーティングを有する。もう一つの、骨と接触するように形成されるアウターコーティングは、好ましくは、９５％ＨＡ超または９５〜９９．５％ＨＡを含有するＨＡコーティングであり、またはＨＡと組み合わせてリン酸三カルシウム（ＴＣＰ）を含むコーティングである。この設計により、インプラントのさらに長期的な固定が可能となる。その理由は、より脆くおよび／または可溶性のＨＡおよび／またはＴＣＰが剥がれ落ちるか溶けてしまったとしても、骨のインプラント中またはインプラント上への成長は、チタンによってさらに促進されるからである。

軟骨接触面
板状本体１１の関節面側表面３と骨接触面６との間の、関節面側表面３および骨接触面６をつなぐ周縁または境界上に、軟骨接触面７がある。膝などの関節にインプラントが挿入されたときに、軟骨接触面７は、インプラントを囲む軟骨に面する、または接触するように形成されており、かつ任意で、軟骨の層に接する骨にも面する、または接触するように形成される。軟骨接触面７は、骨接触面６に関して上述した生体活性材などの生体活性材によってコーティングされている。好ましくは、生体活性材は、軟骨の成長、再生および結合の促進能を有する。生体活性材でコーティングされた面は、インプラントの周囲の軟骨表面に対する付着を促進する。そのような生体活性材の例としては、ヒドロキシアパタイト（ＨＡ）、チタン（Ｔｉ）、骨形成タンパク質（ＢＭＰ）およびβリン酸三カルシウム（ＴＣＰ）の単体または組み合せが含まれる。一実施形態では、軟骨接触面３の生体活性材は、好ましくはヒドロキシアパタイト（ＨＡ）および／またはβリン酸三カルシウム（ＴＣＰ）である。

一実施形態では、軟骨接触面７は、骨接触面６に関して上述したように二層コーティングされている。例えばそのような二層コーティングは、チタン（Ｔｉ）を含むインナーコーティングを有する。もう一つの、骨と接触するように形成されるアウターコーティングは、好ましくは、９５％ＨＡ超、または９５〜９９．５％ＨＡを含有するＨＡコーティング、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）を含むコーティング、またはＨＡとＴＣＰとの組み合せを含むコーティングである。

インプラント１の軟骨接触面７上のコーティングとしてヒドロキシアパタイトなどの生体活性材を用いることにより、インプラントが移植部位に挿入され一次固定によって固定された後、二次固定のメカニズムによっても固定され、軟骨がインプラントの生体活性材のコーティングと共に成長し、穴が無く、関節液が通ることの出来ない、滑らかな表面が形成されるという効果がある。これによりインプラントは、適切な場所に留まり、また関節液の浸入による不安定化を避けることが出来る。また、インプラントと周囲の軟骨とが力学的に一体となって機能する滑らかな表面によって、関節の反対側の表面の損耗を減少させる、または阻止することが出来る。

軟骨接触面７の高さ４は、関節のインプラントが挿入される部位の軟骨の厚さの少なくとも７５％以上の厚さである。さらに好ましくは、軟骨接触面７の高さ４は、インプラント部位を囲む軟骨の高さに、インプラントが合致して固定されるよう、インプラントに接する骨のリーミングによって形成された部位の高さを加えたものである。軟骨接触面７の高さ４は、記載する範囲の間で異なり得る。典型的には、軟骨接触面７の高さ４は、０．５〜８ｍｍの間、好ましくは１〜５ｍｍの間である。

好ましくは、軟骨接触面７上の生体活性材のコーティングは、板状のインプラント本体１１の周縁にある軟骨接触面７の全周囲に適用される。コーティングは、インプラントが膝などの関節の軟骨に移植されたときに、当該関節のインプラントを囲む軟骨および骨と直接接触するように形成される。コーティングは、軟骨接触面７の６０〜１００％、さらに好ましくは８０〜１００％、および最も好ましくは９０〜１００％を覆う。他の実施形態では、インプラント本体１１の全周縁に亘り、骨接触面６から上部分の高さ４の８０〜１００％、好ましくは９０〜１００％が覆われるように表面がコーティングされる。さらに他の実施形態では、コーティングによって、関節面側表面３に接する、高さ４の上部から０．５〜１ｍｍのコーティングされない部分を除いて、軟骨接触面７の大部分が覆われる。関節面側表面３に最も近い部分をコーティングしないでおくことによって、生体活性材の、インプラントを囲む軟骨表面への剥がれ落ちを防ぐ、または減らすことが出来る。よって、関節面へ剥がれ落ちた材料による摩耗のリスクを減らすことが出来る。

コーティング技術としては、溶射を用いることが出来る。特に、インプラント上にヒドロキシアパタイトによるコーティングを形成するのに用いる方法は空気プラズマ溶射である。他の実施形態では、真空プラズマ溶射（ＶＰＳ）コーティングを用いる。一実施形態では、ヒドロキシアパタイトのコーティングは、熱処理後にＸＲＤによる解析で９５％を超えるヒドロキシアパタイトを含有し、または、９５〜９９．５％のヒドロキシアパタイトを含有している。

柱状体
インプラント本体１１は、骨接触面６から延伸する１以上の柱状体８を有していてよい。インプラントが移植される体の骨にインプラントを即時に結合させる目的で、柱状体８を用い、即時の力学的な結合がなされる。この結合を一次固定と呼ぶ。柱状体８は、円柱または他の小型ネジ、ペグ、キール、若しくはとげなどのような形状の物理的構造を有する。インプラント本体１１および柱状体８は、一体型の部材として形成されるか、または接着剤、若しくはねじ山をつけられた結合部などの何らかの手段によって結合される別個の部材であってもよい。

柱状体８は、関節面側表面３のように金属、金属合金、セラミックなどを含んでよい。

一実施形態では、柱状体８は、骨接触面６に関して上述したように生体活性材でコーティングされる。他の実施形態では、柱状体８はコーティングされない。

一実施形態では、柱状体８は、コーティングされていないチタン（Ｔｉ）を含み、軟骨接触面７は、ヒドロキシアパタイト（ＨＡ）でコーティングされるか、または二層コーティングされる。二層コーティングは、インナーコーティングがチタン（Ｔｉ）を含み、アウターコーティングがＨＡ、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、若しくはＨＡとＴＣＰとの組み合わせを含む。

柱状体８がコーティングされていないインプラント、つまり柱状体８によって二次固定がされないように形成されたインプラントは、以下の場合に適している。それは、載置されたインプラントに大きな圧力がかかり、力学的圧力が大きくなったときに張力がかかるリスクを減らす必要がある、臀部の関節などの軟骨損傷を治療する場合である。柱状体８にコーティングを施さないことによって、柱状体８は、骨に付着しないことになる。この場合、（骨構造に対して張力をもたらしうる）力学的な力は柱状体８を通じて骨へ直接伝わらないことになる。力学的な力は、インプラントヘッドのみを通じて骨へと伝わることとなり、よって、インプラント部位の骨への張力のリスクは減る。

インプラントの製造
本願発明のインプラントは、あらかじめ決められた、標準的な形状および大きさを有するよう製造されてよく、特定の患者向けにオーダーメイドによって作成してもよい。様々な製造方法を用いることができ、鋳造、塑像、焼結、またはレーザなどによるブランクの旋削／切削などによって作成されてよい。

一実施形態では、本願発明のインプラントの関節面側表面３は、異常のある軟骨の部位の関節面の曲がり具合に実質的に対応するように、また特定の患者およびその患者の軟骨損傷に合わせて、形成される。軟骨およびインプラントに接する骨のいずれか一方、またはそれら両方の立体画像を得るには、Ｘ線、光コヒーレンス断層撮影法、ＳＰＥＣＴ、ＰＥＴ、ＭＲ、および超音波イメージング技術などの技術を用いることが出来る。得られた立体画像は、骨の復元物、並びに軟骨の厚さおよび／または曲がり具合の測定に、加えて、損傷した軟骨または損失した軟骨の位置、大きさ、および曲線の特定に用いる。

オーダーメイドのインプラントの作成には、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）が用いることができる。ＳＬＳは、高出力レーザ（二酸化炭素レーザなど）を用い、プラスチック、金属（直接金属レーザ焼結）、セラミック、またはガラス粉末などの小粒子を融合させ、所望する立体を作り上げる付加的製造技術である。部品の立体デジタル情報（ＣＡＤファイルまたはスキャンデータなど）を元に生成された断面をスキャンすることにより、レーザが粉末材料を粉体床の表面上に選択的に融合させる。各断面がスキャンされる毎に、１層の厚さ分だけ粉体床の高さが下げられ、その上に材料の新たな層が適用される。部品が完成するまで、この工程が繰り返される。もしくは、高精度の旋盤によって立体表面を形成することも出来る。この場合、加工物は水平軸を中心に回転させられ、固定されたツールによって成形される。また立体表面は、デジタルデータに基づいてリーミングすることも出来る。

本願発明のインプラントの製造は、本願発明の設計する方法（下記参照）を、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ。上記参照）から選ばれるインプラントの製造技術と組み合わせて用いて実施することも出来る。

インプラントを設計する方法
ａ）関節の骨の立体画像を表す画像データを取得する工程と、
ｂ）取得した画像データ内で骨の関節面の軟骨損傷を識別する工程と、
ｃ）取得した画像データに基づいて、軟骨損傷の位置を特定する工程と、
ｄ）取得した画像データに基づいて、軟骨損傷の大きさと形状を特定する工程と、
ｅ）軟骨損傷の特定された大きさと形状に基づいて、軟骨損傷部位を特定する工程と、
ｆ）取得した画像データに基づいて、軟骨損傷部位（９２）および／または軟骨損傷部位を含む特定領域の関節の軟骨下骨の表面輪郭の曲がり具合を特定する工程と、
ｇ）軟骨損傷部位を含む正常な表面輪郭の曲がり具合のリプレゼンテーションを特定する工程と、
ｈ）軟骨損傷部位に合致するインプラント（１）を選択する工程と
を有する、Ｉ．関節の軟骨損傷の物理的パラメータを特定し、インプラント（１）およびインプラント（１）の載置の設計パラメータを生成する工程を備え、
インプラント（１）は、
軟骨損傷部位の表面積に合致するよう調整された断面積と、
正常な表面輪郭の曲がり具合に基づいて、関節の関節面と同一の面をなすよう形成された関節面側表面（３）と、
関節面側表面（３）と骨接触面（６）とをつなぎ、関節の、インプラント本体（１１）を囲む軟骨と接触するように形成され、実質的に生体活性材からなるコーティングを含む軟骨接触面（７）と
を有し、
ａ）インプラント本体（１１）の軟骨接触面（７）が関節の軟骨または軟骨下骨の表面輪郭と合致するように、軟骨損傷部位を含み、かつ囲む特定領域の、関節の軟骨および／または軟骨下骨の特定された表面輪郭の曲がり具合に応じて、インプラント本体（１１）の軟骨接触面（７）の接点を生成する工程と、
ｂ）軟骨接触面（７）の設計に応じて、インプラント本体（１１）上のどの部分に生体活性材をコーティングするかについて設計パラメータを生成する工程と
を有する、ＩＩ．インプラント（１）の設計パラメータを生成する工程をさらに備える、関節の関節面の軟骨治療に用いるインプラント（１）を設計する方法。

他の実施形態において、関節の関節面の軟骨治療に用いるインプラント（１）を設計する方法では、生体活性材が、ヒドロキシアパタイト（ＨＡ）、チタン（Ｔｉ）、骨形成タンパク質（ＢＭＰ）、βリン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、コラーゲン、フィブロネクチン、オステオネクチン、硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、アルミン酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、生体活性ガラス、またはビスホスホネートのいずれか１つ、または組み合せである。

本願発明の方法では、軟骨およびインプラントに接する骨のいずれか一方、または両方の画像の取得は、Ｘ線、光コヒーレンス断層撮影法、ＳＰＥＣＴ、ＰＥＴ、ＭＲ、超音波イメージング技術、およびＣＴ（コンピュータ断層撮影法）から選択される技術によって実行される。

実施例
実施例１
本願発明のインプラント１を、およそ１．５歳の成体の羊で試験した。
‐羊の膝の大腿骨内側顆に欠損部位を形成した。
‐大腿骨内側顆に形成された欠損領域に置き換えるべく、インプラントを挿入した。
‐挿入から６週間後と３か月後にインプラント部位からインプラントを回収し、作製した組織プレパラートを観察した。金属および骨を切り取ることのできる、正確な器具を用いた。サンプルをまとめて回収し、移植部位の断面を確認した（図２および３参照）。光学顕微鏡検査によって、インプラントと骨との良好な一体化が観察された。周囲の軟骨７１が、インプラントのＨＡを含有する表面と反応し密着していた。このことは、ＨＡが軟骨を引き付け、生体反応を促進していることを示唆している。

実施例２
本願発明のインプラント１を、およそ１．５〜３歳の成体の羊で試験した。
‐羊の膝の大腿骨内側顆に欠損部位を形成した。
‐大腿骨内側顆に形成された欠損領域に置き換えるべく、インプラントを挿入した。

インプラントの挿入から６週間後に羊を安楽死させ、インプラントを回収し、インプラントから作製した組織プレパラートを観察した。図４は、羊の関節の骨４２および軟骨表面に挿入された、本願発明のコーティングされたインプラントの写真の拡大図を示す。図４では、インプラント本体１１を黒色で示し、インプラントのヘッドと周囲の軟骨４０との密接な接触を示している。インプラント本体１１を囲む軟骨４０は、インプラント本体１１に付着している。

実施例３
本願発明のインプラント１を、およそ１．５〜３歳の成体の羊で試験した。
‐羊の膝の大腿骨内側顆に欠損部位を形成した。
‐大腿骨内側顆に形成された欠損領域に置き換えるべく、インプラントを挿入した。

図５は、羊の関節の骨および軟骨へのインプラントの挿入から６か月後に安楽死させられた羊の体内のインプラント１を示す。矢印５０は、境界線を指しており、その境界線より上の領域には、ＨＡがインプラント本体１１上に既に存在していない。図６は、図３のインプラント本体部分の拡大写真を示す。同図から、インプラント本体１１のＨＡでコーティングされた部分（矢印５０より下の部分）が、骨４２および軟骨４０と密接に接触していることが見て取れる。

Claims (21)

1. 曲線状、かつ実質的に板状のインプラント本体（１１）と、
   １以上の柱状体（８）と
   を備え、
   前記インプラント本体（１１）は、
   ａ）関節の関節面に面するように形成される関節面側表面（３）と、
   ｂ）前記関節の骨構造に面するように形成され、前記１以上の柱状体（８）が設けられ、前記関節面側表面（３）と互いに反対方向に面する、骨接触面（６）と、
   ｃ）前記関節面側表面（３）と前記骨接触面（６）とをつなぐ、前記関節内で前記インプラント本体（１１）を囲む軟骨と接触するように形成される軟骨接触面（７）と
   を有し、
   前記軟骨接触面（７）は、実質的に生体活性材からなるコーティングを含む、関節の関節面の軟骨治療に用いる医療用インプラント（１）。
2. 前記生体活性材が、ヒドロキシアパタイト（ＨＡ）、チタン（Ｔｉ）、チタン合金、骨形成タンパク質（ＢＭＰ）、βリン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、αリン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、コラーゲン、フィブロネクチン、オステオネクチン、硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、アルミン酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、生体活性ガラス、およびフッ素化合物のいずれか、または組み合わせである、請求項１に記載の医療用インプラント。
3. 前記生体活性材が、軟骨の成長および再生促進能を有する、請求項１または２に記載の医療用インプラント。
4. 前記生体活性材が、ヒドロキシアパタイト（ＨＡ）、チタン（Ｔｉ）、骨形成タンパク質（ＢＭＰ）、およびβリン酸三カルシウム（ＴＣＰ）のうちの少なくとも１つである、請求項３に記載の医療用インプラント。
5. 前記生体活性材が、ヒドロキシアパタイト（ＨＡ）である、請求項１から４のいずれか１項に記載の医療用インプラント。
6. 前記骨接触面（６）が、生体活性材で全体的にコーティングされるか、または部分的にコーティングされる、請求項１から５のいずれか１項に記載の医療用インプラント。
7. 前記柱状体が生体活性材で全体的にコーティングされるか、または部分的にコーティングされる、請求項１から６のいずれか１項に記載の医療用インプラント。
8. 前記骨接触面（６）および前記柱状体（８）の少なくとも１方の前記生体活性材が、ヒドロキシアパタイト（ＨＡ）、チタン（Ｔｉ）、骨形成タンパク質（ＢＭＰ）、βリン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、コラーゲン、フィブロネクチン、オステオネクチン、硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、アルミン酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、生体活性ガラス、およびビスホスホネートのいずれか１つ、または組み合わせである、請求項６または７に記載の医療用インプラント。
9. 前記柱状体が生体活性材でコーティングされていない、請求項１から６、および８のいずれか１項に記載の医療用インプラント。
10. 前記関節面側表面（３）が異常のある前記軟骨の部位の前記関節面の曲がり具合に実質的に対応する、請求項１から９のいずれか１項に記載の医療用インプラント。
11. 前記軟骨接触面（７）、前記骨接触面（６）、および前記柱状体（８）のうちの少なくとも１つの前記コーティングは、ＸＲＤによる解析で９５％を超える部分がヒドロキシアパタイトからなる、請求項１から１０のいずれか１項に記載の医療用インプラント。
12. 前記骨接触面（６）および前記軟骨接触面（７）のいずれか一方、若しくは両方が、チタンのインナーコーティングと、ヒドロキシアパタイトおよびリン酸三カルシウムの少なくとも１方の表面コーティングとを含む二層コーティングを有する、請求項１から１１のいずれか１項に記載の医療用インプラント。
13. インプラントの軟骨接触面上での軟骨の再生の促進のための生体活性材の使用方法。
14. 軟骨の再生の促進のための、請求項１に記載の医療用インプラントの使用方法。
15. 前記生体活性材がヒドロキシアパタイト（ＨＡ）、チタン（Ｔｉ）、チタン合金、骨形成タンパク質（ＢＭＰ）、βリン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、αリン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、コラーゲン、フィブロネクチン、オステオネクチン、硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、アルミン酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、生体活性ガラス、およびフッ素化合物のいずれか１つ、または組み合わせである、請求項１３または１４に記載の使用方法。
16. 前記生体活性材がヒドロキシアパタイト（ＨＡ）またはチタン（Ｔｉ）である、請求項１５に記載の使用方法。
17. ａ）関節の骨の立体画像を表す画像データを取得する工程と、
    ｂ）取得した前記画像データ内で前記骨の関節面の軟骨損傷を識別する工程と、
    ｃ）前記取得した画像データに基づいて、前記軟骨損傷の位置を特定する工程と、
    ｄ）前記取得した画像データに基づいて、前記軟骨損傷の大きさと形状を特定する工程と、
    ｅ）特定された前記軟骨損傷の前記大きさと形状に基づいて、軟骨損傷部位を特定する工程と、
    ｆ）前記取得した画像データに基づいて、前記軟骨損傷部位（９２）および前記軟骨損傷部位の少なくとも１方を含む特定領域の前記関節の軟骨下骨の表面輪郭の曲がり具合を特定する工程と、
    ｇ）前記軟骨損傷部位を含む正常な表面輪郭の曲がり具合のリプレゼンテーションを特定する工程と、
    ｈ）前記軟骨損傷部位に合致するインプラント（１）を選択する工程と
    を有する、Ｉ．前記関節の前記軟骨損傷の物理的パラメータを特定し、前記インプラント（１）および前記インプラント（１）の載置の設計パラメータを生成する工程を備え、
    前記インプラント（１）は、
    前記軟骨損傷部位の表面積に合致するよう調整された断面積と、
    前記正常な表面輪郭の曲がり具合に基づいて、前記関節の前記関節面と同一の面をなすよう形成された関節面側表面（３）と、
    前記関節面側表面（３）と骨接触面（６）とをつなぎ、前記関節の、インプラント本体（１１）を囲む前記軟骨と接触するように形成され、実質的に生体活性材からなるコーティングを含む軟骨接触面（７）と
    を有し、
    ａ）前記インプラント本体（１１）の前記軟骨接触面（７）が前記関節の前記軟骨または前記軟骨下骨の前記表面輪郭と合致するように、前記軟骨損傷部位を含み、かつ囲む前記特定領域の、前記関節の前記軟骨および前記軟骨下骨の少なくとも１方の前記特定された表面輪郭の曲がり具合に応じて、前記インプラント本体（１１）の前記軟骨接触面（７）の接点を生成する工程と、
    ｂ）前記軟骨接触面（７）の設計に応じて、前記インプラント本体（１１）上のどの部分に前記生体活性材をコーティングするかについて前記設計パラメータを生成する工程と
    を有する、ＩＩ．前記インプラント（１）の前記設計パラメータを生成する工程をさらに備える、関節の関節面の軟骨治療に用いるインプラント（１）を設計する方法。
18. 前記生体活性材が、ヒドロキシアパタイト（ＨＡ）、チタン（Ｔｉ）、骨形成タンパク質（ＢＭＰ）、βリン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、コラーゲン、フィブロネクチン、オステオネクチン、硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、アルミン酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、生体活性ガラス、およびビスホスホネートのいずれか１つ、または組み合せである、請求項１７に記載の関節の関節面の軟骨治療に用いるインプラント（１）を設計する方法。
19. 前記軟骨および前記軟骨下骨のいずれか一方、または両方の画像の取得が、Ｘ線、光コヒーレンス断層撮影法、ＳＰＥＣＴ、ＰＥＴ、ＭＲ、超音波イメージング技術、およびコンピュータ断層撮影法から選択される技術によって実行される、請求項１７または１８に記載の関節の関節面の軟骨治療に用いるインプラント（１）を設計する方法。
20. 請求項１７から１９のいずれか１項に記載の設計する方法による請求項１から１２のいずれか１項に記載のインプラント（１）の製造方法。
21. 前記インプラント（１）の作成が、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）から選ばれる技術を用いて実行される、請求項２０に記載のインプラント（１）の製造方法。

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