JPH0329663A

JPH0329663A - 生体内分解吸収性外科用成形物

Info

Publication number: JPH0329663A
Application number: JP1165740A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Tsuta; 蔦　薫; Hidekazu Bouya; 英和棒谷; Yasuo Shikinami; 保夫敷波
Original assignee: Takiron Co Ltd
Current assignee: Takiron Co Ltd
Priority date: 1989-06-28
Filing date: 1989-06-28
Publication date: 1991-02-07
Anticipated expiration: 2014-02-24
Also published as: EP0491983A1; JP2860663B2; DE69026100D1; EP0491983B1; DE69026100T2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、骨の損傷や骨折時に、骨が形成されるまで、
その部分を固定、補助する材料と成形物に関するもので
ある。更に詳しくは、損傷あるいは骨折部位の骨の再形
威が徐々に逗行して、その強度が日常生活にほとんど支
障のない程度までに復元する時点まではその材料強度が
維持されており、次いで、ほほ骨の形威が完了する頃に
は、生体内に分解吸収されるようにコントロールされた
強度、形状、大きさ及び分解・劣化速度を有する骨接合
用のポリ乳酸外科用成形物に関する。

（従来の技術及び問題点）整形外科や口腔外科においては、骨折部の整復に高強度
の骨接合プレートやビスなどが使用されている。このよ
うな骨接合用の人工材料は、骨折が治癒するまでの期間
だけ機能し、治癒後は骨の弱化を防ぐためにもできるだ
け早期に抜き去る必要がある。

現在、臨床で広く使用されている骨接合プレートなどは
ほとんどが金属製であり、最近セラミソクス製のものも
出現してきた。しかし、これらは材料そのものの弾性率
が高すぎて、かえって周囲の骨の強度を低下させたり、
弾性率が高くても脆かったり、金属イオンの溶出によっ
て生体を損傷するなどの問題がある。従って、生体骨と
同程度かやや高い程度の弾性率をもち、なおかつ生体内
分解吸収性である材料を骨接合に用いるならば、取りは
ずし，のための再手術が不必要になるだけでなく、異物
が長期にわたって生体内に存在することにより生じる様
々な悪影響を除外できるはずである。

かかる事情から、生体内分解吸収性材料であるポリ乳酸
や乳酸−グリコール酸共重合体を用いる骨接合材の開発
が活発に進められている。

例えばＭ．ＶｅｒｔＳＦ．Ｃｈａｂｏｔらは、骨接合プ
レート用としてポリ乳酸や乳酸一グリコール酸共重合体
を合威しており、ポリ乳酸１００％のもので圧縮曲げ弾
性率が３．４　ＧＰａ（３４０　ｋｇ／＋ｗａ＋”）の
値のものを報告している（Ｍａｋｒｏｍｏｌ　Ｃｈｅｗ
．　Ｓｕｐｐｌ．、５、３０〜４１１１９８１）　．ま
た、Ｄ．Ｃ．Ｔｕｎｃは圧縮曲げ弾性率５２０　ｋｇ／
ｍｍ”のポリ乳酸骨接合プレートを報告している（第９
回ＵＳＡバイオマテリアル学会要旨集、６、４７、１９
８３）。

また、特開昭５９−９７６５４号公報には、吸収性の骨
固定用器具の材料としてのポリ乳酸の合成法が開示され
ているが、このポリ乳酸の引張り強度は約５８０　ｋｇ
／ｃ＋ｗ”と低い値であり、しかもポリ乳酸の成形加工
法については何ら説明されていない。

また、Ｊ．Ｗ．Ｌｅｅｎｓｌａｇｘ　Ａ．Ｊ．Ｐｅｎｎ
ｉｎｇｓらは、粘度平均分子量約１００万のポリ乳酸を
合威し、その高分子量ポリ乳酸を用いた骨接合プレート
の圧縮曲げ弾性率は５ＧＰａ（５００　ｋｇ／ｃｓ＋”
）であったと報告している（Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ
　，　８　、７０、１９Ｂ？）が、高分子量すぎて成形
加工性に難点がある。

このように、ポリ乳酸系骨接合材の機械的性質を向上さ
せるための研究が数多く報告され、様々な方法が試みら
れているが、未だ臨床で充分に使用されうるような満足
できる強度の材料は開発されていない。本発明者等は特
願昭６２−３３３３３３号において生体骨と同程度かや
や高い程度の生体内分解吸収性外科用材料の提案を行っ
た。しかしながら、実際にこのような材料を埋植した場
合、部位による要求強度とその持続時間に大きな違いの
あることが問題となる。

つまり、ポリ乳酸の圧縮曲げ強度及び圧縮曲げ弾性率、
引張強度が人体の骨の各部位に適する値はいくらか、ま
た、各部位に必要な実際値を有するポリ乳酸成形材料の
形状、大きさはいくらが良いのか、未だ解明されていな
い。また、強度を持続できる成形物の形状、大きさが、
どれくらいなのかも未だ明確でない．〔発明の目的〕本発明は上記の実情に鑑みてなされたものである。その
目的とするところは、■成形物として各部の生体骨と同
程度かやや高い機械的強度を有し、■生体内埋植後は骨
が再生されるまでの必要な時間その強度を維持できるよ
うな形状、サイズであり、■しかも不必要に大きすぎて
分解・劣化・吸収に余分の時間を要することなく、手術
部位に好適におさまるサイズであること。の三要素を備
えた生体内分解吸収性外科用材料である骨接合または固
定用のスクリュー、ロッド、プレート、ピン状等のポリ
乳酸成形物を提供することにある。

〔目的を達威するための手段〕

本発明に使用するポリ乳酸は以下のものである。

即ち、粘度平均分子量が３０万以上のポリ乳酸を、その
融点ないし２２０℃の温度条件下に溶融成形、例えば押
出成形またはプレス成形したものであり、溶融成形後の
粘度平均分子量が２０万以上である。

更にこれを６０〜１６０℃の温度条件下または酸化分解
に伴う分子量低下を抑えるために窒素雰囲気中あるいは
オイル中にて延伸した。このものは圧縮曲げ強度が１６
．Ｏ　Ｘ　１０”〜２５．ＯＸＩＱ”　ｋｇ／ｃｍ２、
圧縮曲げ弾性率が５．５Ｘ１０”〜２４．０×１０２　
ｋｇ／ａｍ”の強靭なポリ乳酸の成形物である。そして
、本発明は上記物性値を有するポリ乳酸の成形物を生体
内加水分解性及びそれぞれの骨部位に必要な強度を考慮
して、骨折時の各骨の治療に必要な大きさ、形状に或形
したものである。

すなわち、本発明の生体内分解吸収性外科用材料は、溶
融或形・延伸後の粘度平均分子量が２０万以上であって
、その圧縮曲げ強度が１６．Ｏ　Ｘ　１０”〜２５．０
×１０２　ｋｇ／ｃｍ２、圧縮曲げ弾性率が５．５　Ｘ
ＩＯ”〜２４．０×１０２　ｋｇ／ｍｍ２、密度測定よ
り求められる結晶化度がｌＯ〜６０％であるポリ乳酸成
形物において、その最も肉厚なる部分をｌ．０〜４．５
ａｉｍ以下に制限することにより、生体内での分解によ
る強度劣化速度がおよそ４〜１６週間の範囲内に制御さ
れたロッド状、プレート状、スクリュー状、ピン状など
の形状を有するものであり、亦、上記ポリ乳酸成形物が直１！２．５〜３．５　ｍｍ
のスクリュー状の成形物であって、肩関節における大結
節部の固定用、及び外科顆骨骨折、及び関節口蓋邪の骨
片固定に用いられるものであり、亦、上記ポリ乳酸成形
物が直径１．０〜２．５　ｍｍのピン状の成形物であっ
て、肘関節骨軟骨骨折の骨接合用及び野球肘の骨移植の
固定用に用いられるものであり、亦、上記ポリ乳ｒ！ＩＩ成形物が直径２．０〜３．０　
ｍｍのスクリュー状の成形物であって、肘関節における
向上顆及び外顆骨折の骨接合用に用いられるものであり
、亦、上記ポリ乳酸成形物が直径１．０〜２．０　ｍｍの
ピン状の成形物であって、手損骨及び手骨における各部
手指骨骨折、関節内骨折、撓骨末端骨折などの骨接合用
に用いられるものであり、亦、上記ポリ乳ａ成形物が直径１．５〜２．５１のマイ
クロスクリュー状の成形物であって、手関節及び手指骨
における撓骨末端骨折及び手指骨骨折などの骨接合用に
用いられるものであり、亦、上記ポリ乳酸成形物が直径
２．５〜３．５　ｉｎのピンまたはスクリュー状の成形
物であって、骨盤及び股関節における寛骨臼骨折、腸骨
剥離骨折の骨接合用、股関節形成術の骨移植固定用及び
大腿骨骨頭骨折の骨接合用に用いられるものであり、亦
、上記ポリ乳酸成形物が直径３．５〜４．５ｍｍのピン
またはスクリュー状の成形物であって、膝関節における
大腿骨顆部骨折接合用に用いられるものであり、亦、上記ポリ乳酸成形物が直径２．５〜３．５　１ＩＩ
ｍのピンまたはスクリュー状の成形物であって、膝関節
における関節内骨折、離断性骨軟骨炎、脛骨上端骨折ま
たは骨切り手続時の接合用に川いられるものであり、亦、上記ポリ乳酸成形物が直径２．５〜３．５　ｍｍの
スクリュー状の成形物であって、足関節における足関節
内外顆、後顆骨折の骨接合用に用いられるものであり、亦、上記ポリ乳酸成形物が直径が３．５〜４．５　ｍ＋
ａのスクリュー状成形物であって、足関節における距骨
骨折接合用に用いられるものであり、亦、上記ポリ乳酸
成形物が直径２．０〜４．０　ａｍのピン状の成形物で
あって、足関節における離断性骨軟骨炎、骨軟骨骨折接
合用に用いられるものであり、亦、上記ポリ乳酸成形物が直径ｌ．５〜２．５　ｍｍの
ピン状の成形物である足指における外反母跣手術及び足
指骨骨折接合用に用いられるものであり、亦、上記ポリ
乳酸成形物が直径２．０〜３．５　ｍｍのスクリュー状
の成形物であって、頚椎における前方除圧固定手術用、
及び移植骨固定用に用いられるものであり、亦、上記ポリ乳酸成形物がｒｉｉ径３．５〜４．５　ｍ
ｍのスクリュー状の成形物であって、長幹骨骨幹部にお
ける骨移植固定用に用いられるものであり、亦、上記ポ
リ乳酸成形物が厚みまたは直径が２．０〜４．０　ｍｍ
の弓形または直方形のピン状成形物であって、鎖骨また
は肋骨骨折の骨接合用に用いられるものであり、亦、上記ポリ乳酸成形物が厚みｌ６０〜２．０　ｍｍの
穿孔されたプレート状の成形物及びこれを固定する直径
２．０〜２．５　ｍｍのスクリュー状の成形物の組合わ
せであって、卯骨、頬骨、鼻骨、及び上顎骨、下顎骨な
どの骨折接合用などの口腔外科用に用いられるものであ
る．ところで、ポリ乳酸系材料は、熱処理により結晶性を上
げることができる。結晶性材料は非品性材料に比べて曲
げ強度、弾性率が高い。また体液（水分）の浸透は結晶
相の方が悪いので見掛け上の加水分解も遅い。使用する
ボリマーの分子量が高くなると結晶性材料の力学的性質
は向上する。

しかし、熱処理によって結晶化度を上げてゆくと初期強
度は向上するが、ポリ乳酸が熱に不安定であるために劣
化して分子量が低下する。そして加水分解速度も速くな
り、強度劣化も急激に起こる。

つまり通切な分子量と結晶化度を保有させることにより
、骨接合用及び骨固定用材料として使用可能な力学的性
質及び耐加水分解性を有する生体内分解吸収性外科用材
料とすることができる。

本発明に用いられるポリ乳酸について更に詳述すると、
ポリ乳酸は光学活性を有するＬ体またはＤ体の乳酸から
常法（Ｃ．Ｅ．Ｌｏｖｅ　、米国特許第２．６６８．　
１８２号明細書）にしたがって乳酸の環状二量体である
ラクチドを合成したあと、そのラクチドを開環重合する
ことによって得られるものである。

このポリ乳酸は熱安定性に劣るため溶融成形時の分子量
低下を考慮すると、少なくとも粘度平均分子量が３０万
以上のものであることが必要であり、分子量が高いもの
ほど高強度の外科用材料を得るのに適する。しかし、分
子量があまり高すぎると、溶融成形の際に高温、高圧が
必要となるため分子量の大幅な低下を招き、結果的に溶
融成形後の分子量が２０万を下回るようになるので、目
的とする高強度の外科用材料を得ることが困難となる。

従って、粘度平均分子量が３０万〜６０万程度のものを
使用するのが適当であり、好ましくは３５万〜５５万、
なかでも４０万〜５０万程度の分子量を有するものが特
に好適に使用される。

亦、本発明の外科用材料は、上記のようなポリ乳酸を原
料とし、これをロッド状あるいは平板状など目的に応じ
た形状に溶融成形、例えば押出成形、プレス成形したの
ち、更に長軸方向に一軸延伸することによってまず成形
物を得るか、更にこれを切削加工してスクリューなどの
異形物を得るものである。この生産性のよい溶融成形の
場合は、通常の押出成形機を用いて、次の温度条件及び
圧力条件の下に行われる。

すなわち、溶融押出成形の温度条件については、上記ポ
リ乳酸の融点以上２２０℃以下の温度範囲とする必要が
ある．融点より低い温度では、溶融押出が困難となり、
逆に２２０℃より高い温度では、ポリ乳酸の熱不安定性
のため分子量低下が著しくなって、溶融押出成形後の粘
度平均分子量が２０万を下回るようになるからである。

溶融押出成形後の成形物の分子量は２０万以上とくに２
５万〜４０万の範囲内になるものが好ましく、２０万を
下回ると延伸操作によっても力学的性質の向上は期待で
きない。分子量低下を最小限に抑えるには、原料ボリマ
ーの融点よりわずかに高い温度で溶融押出成形すること
が大切であり、従って、原料ボリマーとして既述のごと
き４０万〜５０万程度の分子量を有するものを使用する
場合は、２００℃以下の温度条件で溶融押出成形するこ
とが望ましい。戒形後の分子量は、機械的強度から見る
とより高い方が好ましい。

同様に、溶融押出成形の圧力条件についても、分子量低
下を極力抑えるために、溶融原料ボリ÷ーの粘度（分子
量）に応じて押出し可能な最小限の押出し圧力とするの
が望ましい。従って、原料ボリマーの分子量が６０万ま
での場合は２６０　ｋｇ／ｃｔａ”以下、分子量が４０
万〜５０万の場合は１７０〜２１０　ｋｇ／ｃｔａ”程
度の押出し圧力とするのが適当である。

尚、溶融押出成形のまえに、原料ボリマーのペレフトは
予め減圧加熱乾燥して水分を充分に除去しておくのが望
ましい。

溶融押出成形によって得られた成形物は、粘度平均分子
量が２０万以上に保たれているので、かなりの強度を有
するが、まだ目的とする強度には及ばない。そこで、前
述のように、この成形物をさらに流動バラフィンやシリ
コーンオイルあるいは加熱窒素気流中で長軸方向（押出
し方向）に一軸延伸することにより、ボリマー分子を配
向させて強度を向上させる。

また、延伸時の加熱により材料の結晶化度を高めること
ができる。しかし、熱処理により材料の結晶化度を高め
ると、初期強度は向上するが、分子量低下が起こるので
、加水分解速度は速くなり、強度保持期間は非品性の材
料に比べて短くなるので注意が必要である。従って、延
伸時の温度条件は前記のように６０〜１６０℃の範囲が
好ましく、６０℃より低い場合は、ガラス転移温度に近
すぎるため好ましくない。逆に１６０℃以上特に１８０
℃を越えると分子量低下を起こすと共に分子相互の滑り
変形が優先して分子配向が起こらず、強度の向上も期待
できない。また加熱時間はｌＯ分以内であることが望ま
しい。

次に、延伸倍率については、２〜６倍にするのが望まし
い。２倍より小さい延伸倍率では、分子配向が不充分と
なり、満足に強度を向上させることが困難となるからで
あり、一方、６倍以上になるとフィブリル化が生じて耐
加水分解性が低下するからである。

以上の製法によって得られる外科用材料は生体内分解吸
収性を有しており、従来の金属製外科用材料のように生
体内で悪影響を与える心配は殆どない。しかも、溶融戊
形時の分子量低下を最小限に抑えて溶融成形後の粘度平
均分子量を２０万以上に保ち、さらに延伸によって分子
配向及び結晶化を与えているものである。すなわち、こ
の外科用材料は圧縮曲げ強度が１６．Ｏ　Ｘ　１０２〜
２５．０×１０２　ｋｇ／ｃｍ２、圧縮曲げ弾性率が５
．５　ＸＩＯ”　〜２４．ＯＸｌＯ”ｋｇ／ｍｍ２、結
晶化度が１０〜６０％であり、高強度を有するものであ
る。

ところで成形外科的臨床の知見からすれば、人体の各々
の部位の骨が、損傷や骨折して後、補綴材料を除去して
もよい程度にまでほぼその強度と機能を回復するに要す
る時間は、大略、表ｌのようにまとめることができる。

（以下余白）表　　１この表から、生体中に埋植するポリ乳酸の成形物を、あ
る部位に使用する場合、どれだけの期間、その強度を生
体中で維持していなければならないかが判る。但し、こ
こで言う強度の維持とは１００％維持しているという意
味ではない。生分解性のポリ乳酸はエステル結合が加水
分解して分子量が低下する。実際はポリ乳酸の成形物の
表面が体液と接して加水分解が起こり、徐々に内部まで
進行して、亀裂を生じ、その結果、成形物の強度の劣化
として発現する。従って見掛け上、強度のほとんど変化
のない期間があり、その後徐々に強度低下する短い期間
があった後に急激な低下が生ずる。

この強度低下の期間中に、生体骨の接合部位のＩｉｌｉ
ｌ復が進行しているわけであり、ポリ乳酸の低下と生体
骨の回復が加算されるわけであるから、骨の回復期間中
、成形物が必ずしも１００％の強度を維持する必要がな
いのである。むしろ回復期間の直後にはその強度の大半
が失われ、骨に負荷のかからない状況が望ましい。かか
る意味において本発明の強度劣化速度が４〜ｌ６週間で
あることの意味は、回復未期の成形物の強度は初期の強
度が生体の個体差を考えにいれると、成形物の初期強度
の約３０％以上、好ましくは５０％以上の値を維持する
ようにポリ乳酸の材料（分子量、延伸倍率）とポリ乳酸
の成形物のサイズとその肉厚を選定することが必要であ
る。

〔作　用〕

一般にボリマーをそれ自体の強度を勘案して、構造材料
として使用する場合は、その強度の劣化はあまり問題と
されない。それは劣化速度が極めて遅いためであり、劣
化することを配慮する必要性が少ないためである。

しかし、本発明のポリ乳酸の場合のように生体内分解吸
収性を一つの機能として利用する場合は、分解速度と、
構造材としての強度を失う時期が実用上は極めて重要で
ある。特に住体内で使用する場合、強度の消失が早すぎ
て、骨折部位の骨の再生が不充分な段階で、強度劣化が
かなり進行してしまうようでは実用性がないと言える。

ポリ乳酸などのポリエステル型の生分解性ボリマーの加
水分解は、その一次構造のエステル結合の分解に基づい
ている．これは物質固有の分子レベルの分解速度である
が、実際の分解は弱アルカリ性（ｐｉ｛＃７．４　）で
ある体液に接触した部分から生ずる。それ故、実際に使
用するスクリュー、ロッド、プレート、ピンなどの表面
から加水分解が行われるわけであり、表面の大きさ（体
積との比率）が物体としての強度劣化の決定因子となる
．つまり、小さくて表面積の大きい（表面の凹凸が多い
形状）成形物は物体としての劣化が比較的速く、これに
対して、大きくて表面積の小さい（表面の凹凸が少ない
形状）成形物は物体としての劣化が比較的遅い。

特にポリ乳酸を延伸することでその強度を骨の強度と同
等の程度まで高めた材料では、わずかの劣化が、物体と
しての強度を実用レベルよりかなり低い値まで急激に低
下させることになるので、成形品の表面積、つまり形状
、大きさは注意深く決定されねばならない。強度だけを
重視するのであれば、成形物は大きく、表面が平滑で単
純な形状のものを使用すればよい。しかし、治療部位に
必要な成形物の大きさには制限がある。また、あまり大
きすぎれば分解が進行して、次いで生体内に分解物が吸
収されるとき、その量が多すぎて生体との不必要な反応
が懸念される。

加水分解による強度の劣化は表面に亀裂が生ずることか
ら始まる。この亀裂がノッチの役割をするので、実測の
強度が低下する。経験によれば分子量の低下よりもこの
表面亀裂が実際の強度劣化の発現の先行要素である。つ
まり、体液と接触している表面のボリマーは加水分解は
より分子量が低下しているが、これが、ある程度成形物
の内部まで進行しないと目視できる程度の大きな亀裂が
生じてこない。表層のみの劣化では成形物全体としての
強度劣化はそれ程大きくないわけである。

成形物の内層まで劣化進行して亀裂を生じ、強度劣化が
発現するまでの時間が、骨が再生してある程度の強度が
発生する時間とほぼ等しいことが最も望ましいわけであ
る。事実、この望ましい強度低下の時期を決定するもの
は成形品の肉厚である．すなわち、ロッド、プレート、
スクリュー、などの形状であっても、その厚みの部分が
その成形物を包囲する体液間の最短距離となることから
、成形品の肉厚が強度低下の時期を決定する最大要因で
あることが理解できる。つまり単位強度が同じ材料であ
っても表面積比の大きい粉状、粒状、細いピンやロッド
などは太いロッド、肉厚の大きいプレート、スクリュー
より強度低下が速い。

かかる事実に基づいて本発明者等は種々の形状、大きさ
を有する成形物を動物生体に埋入することにより、分解
により適切な強度の劣化時期を有する成形物の肉厚を決
定することができ本発明に到達したのである。゛このよ
うにポリ乳酸の成形物に於いて、その厚みと生分解速度
とを対比させた例は未だない。

すなわち人体の骨の再生に必要な時間はその部位により
異なるが、埋大したボリマーが強度を維持していること
が必要な期間は約４〜１６週間であることが外科的経験
から判っている。このような期間、初期の強度あるいは
支障のない程度の劣化に留まった程度に強度を保つには
、外科用骨折固定用、接合用材料として使用する成形品
のその最も肉厚なる部分が略１．０〜４．５　ｉＩ１１
であることが必要である。但し、成形品の肉厚について
は次のことに留意しなければならない。

即ち、一つの成形物に肉厚の部分と肉薄の部分が同時に
あるスクリュー状の成形物の場合はネジ山の部分は薄く
肉厚は小さい。ネジ芯の部分の直径は太く、肉厚は大き
い．しかしスクリューを骨中に埋植した場合その曲げ強
度はスクリューのネジ芯の太さによって決定されるもの
であり、ネジ山は主として骨折部位の切片の固定に作用
しているものである。

スクリューは骨折部位の接合に用いる場合、あらかじめ
タップネジを切ってからネジ込んで使用する。従ってセ
ットインされた状態はタップ穴にスクリューが充填され
た状況を呈している。埋植後体液と接触した表面部分か
ら徐々に加水分解による劣化が始まり、劣化の進行は徐
々に内部にまで到る。ネジ山の切片やネジ先の肉薄部位
は劣化の到達が早く、見掛上、表面亀裂が早く発現する
。

このときのポリ乳酸スクリューの肉薄部分の強度はかな
り低下しているが、ネジ芯部位の劣化はそれ程大きくな
く、実用上の接合強度に支障をきたすものではない。す
なわち、ネジのような形状では肉厚部位であるネジ芯の
ロッド部位の太さが強度持続時間を決定すると言える。

本発明のスクリ二一の直径とはネジ芯の直径をさす。ま
た他のロッド、ピン、プレートなどの単純形状の成形物
の場合、その厚みが強度持続時間を決定する。

以下に実施例を示す。即ち、白兎を用いてｉｎｖｉｖｏ
　ｔｅｓｔを行い、生体中での実際の成形品の強度劣化
を把握し、外科的臨床において、どの部位の骨の固定・
接合に使用できるかの裏付けを明らかにするものである
。

〔実施例〕

以下、実施例を挙げて本発明のポリ乳酸の外科用成形物
を説明する。

（ボリマーの＆ｌｉｉｉｌ）初期の粘度平均分子量が４２万のポリ乳酸のべレフトを
減圧下に８０〜１２０℃で一昼夜乾燥し、この乾燥ベレ
ットを押出或形機にいれて減圧下に約４０分放置した後
、押出機の温度条件としてシリンダ一部分を１９８℃、
アダプタ一部分を２００℃、ダイス部分を２００℃に設
定し、角棒または九棒状に溶融押出成形した。得られた
成形物の粘度平均分子量を測定したところ、２２万であ
った。なお、この場合の粘度式は、〔η）　＝５．４５　　ｘ　　１０−’Ｍ’・７Ｓ（ク
ロロホルム　２５℃）を用いた。

次いで、この成形物を１０５℃の流動パラフィン中で長
軸方向に２倍に一軸延伸し、これを切断して試験片（寸
法：φ５．ＯｍｍＸ長さ８０ｍｍ　）を作製した。得ら
れた試験片の圧縮曲げ強度は１７２０ｋｇ／ｃｍ２、圧
縮曲げ弾性率は６１０　ｋｇ／ｎｕ＋＋”であり、結晶
化度は２８％であった。

さらに、この試験片を３７℃の生理食塩水中に３ケ月間
浸漬し、その後、この試験片の圧縮曲げ強度を測定した
ところ、１７００ｋｇ／ｃｓ＋２、また圧縮曲げ弾性率
は６００　ｋｇ／ａ＋ｓ＋”であり、ほとんど強度劣化
を生じていないことがわかる。

なお、上記の圧縮曲げ強度及び圧縮曲げ弾性率はＪＩＳ
　Ｋ−７２０３に基づいて測定したものであり、結晶化
度は次の方法により測定した密度から算出したものであ
る．（密度測定）ｎ−ヘキサン−４塩化炭素系の密度勾配管を用いて３０
℃にて測定した。測定に先立ち、気泡を除去するために
試料をｎ−ヘキサン中に入れて、３０分間脱泡した．測定した密度から次式にしたがって結晶化度を算出した
。

１／ρ＝Ｘ／ρｃ　−　Ｎ−ｘ）／ｐａＸ　：結晶化度 ρ　：試料の実測密度 ρＣ　：結晶の密度（＝１．２９０　ｇ／ａｊ）ρ．：
非品質の密度（＝１．２４８　ｇ／ａｄ）（ｉｎ　ｖｉ
ｖｏテスト）初期の粘度平均分子量が４２万のポリ乳酸を用いて溶融
押出成形の温度条件や延伸条件を上記と同様にして５４
１類の試験片（長さが８０＋ａｍの九棒で直径がそれぞ
れ４．５　１１１１１　４．Ｏ　ｌｌｌｌ　３．０　ｍ
ｍ，　２．０　１１１１１ｓ１．０　ｍｍ）を作製し、
得られた試験片を白兎の背中骨中に埋植し、所定期間毎
に摘出して、その強度を測定した。その結果を表２に示
す。

なお、試験片の摘出は３羽づつ同時に行い、表中のデー
タはその平均値である．表　　２ここで、白兎背中骨内に埋植した試験片の強度劣化の速
度は、動物の個体差や、試験片の補綴状態、及び補綴後
の骨との密着性、及び埋植中のストレスのかかり方等に
より、多少の変動がある。

また、各個体の回復力の差異、すなわち損傷部の骨の再
生速度の違い等を総合的に考慮すると、表１に示した各
部位に必要な回復期間中は、埋植された本発明の外科用
材料の曲げ強度は初期強度の３０％以上、好ましくは５
０％以上の値を維持していなければならない。

そこで、以下の厚みの妥当性の範囲を決定するために初
期強度の約７０％で線引きを行い、それぞれの径のロッ
ドの強度劣化曲線との交叉点を求め、それにより強度保
持期間を求めた。

（成形物の厚みの妥当性）本発明のポリ乳酸成形物の厚みまたは直径が２．０〜４
．０　ｍＩｌｌの弓状または直方形のピン状成形物を鎖
骨または肋骨骨接合用に用いる場合、その成形物の約７
０％の強度保持期間は６週〜１２週であり、表１との対
比より、好適に使用可能といえる。

亦、本発明のポリ乳酸成形物の直径が２．０〜４．ＯＩ
ＩＩＩｌのスクリュー状成形物を、肩関節における大結
節部の固定用、外科顆骨骨折、及び関節臼蓋部の骨片固
定用に用いる場合、その成形物の約７０％の強度保持期
間は６週〜１２週であり、表１との対比より好適に使用
可能といえる。

亦、本発明のポリ乳ｒｉ＆成形物の直径が１．０〜２．
５ＲＩＩ１１のピン状成形物を肘関節軟骨骨折の骨接合
用及び野球肘の骨切りまたは骨移植の固定用に用いる場
合、その成形物の約７０％の強度保持期間は５週〜８週
であり、表１との対比より好適に使用可能といえる。

亦、本発明のポリ乳酸成形物の直径が２．０〜３．０Ｉ
ＩＩＩ１１のスクリュー状成形物を肘関節における内上
顆及び外顆骨折の骨接合用に用いる場合、その成形物の
約７０％の強度保持期間は６週〜９週であり、表１との
対比より好適に使用可能といえる。

亦、本発明のポリ乳酸成形物の直径が１．０〜２．０Ｉ
ＩＩＩＩのピン状成形物を、手根骨及び手骨における各
部手指骨骨折、関節内骨折、撓骨末端骨折などの骨接合
用に用いる場合、その成形物の約７０％の強度保持期間
は５週〜８週であり、表１との対比より好適に使用可能
といえる。

亦、本発明のポリ乳ｒ！ｌ１成形物の直径が１．５〜２
．５開のマイクロスクリュー状の成形物を、手関節及び
手指骨における撓骨末端骨折及び手指骨折などの骨接合
用に用いる場合、その成形物の約７０％の強度保持期間
は６週〜８週であり、表１との対比より好適に使用可能
といえる。

亦、本発明のポリ乳酸成形物の直径が２．５〜３．５　
ｍｍのピンまたはスクリュー状成形物を、骨盤及び股関
節における寛骨臼骨折、腸骨剥離骨折の骨接合用、股関
節形戒術の骨移植固定用及び大腿骨骨頭骨折の骨接合用
に用いる場合、その成形物の約７０％の強度保持期間は
８週〜１１週であり、表１との対比より好適に使用可能
といえる。

亦、本発明のポリ乳酸成形物の直径が３．５〜４．５　
ｍｍのピンまたはスクリュー状成形物を膝関節における
大腿骨顆部骨折接合用に用いる場合、その成形物の約７
０％の強度保持期間はｌ１週〜１６週であり、表ｌとの
対比より好適に使用可能といえる。

亦、本発明のポリ乳酸成形物の直径が２．５〜３．５　
ｍｍのピンまたはスクリュー状成形物を、膝関節におけ
る関節内骨折、離断性骨軟骨炎、肛骨上端骨折または骨
切り手続時の接合用に使用する場合、その成形物の約７
０％の強度保持期間は８週〜１１週であり、表１との対
比より好適に使用可能であるといえる。

亦、本発明のポリ乳ｒａ成形物の直径が２．５〜３．５
　ａ＋ｓ＋のスクリュー状成形物を、足関節における足
関節内外顆、後顆骨折接合用に用いる場合、その成形物
の約７０％の強度保持期間は８週〜１１週であり、表ｌ
との対比より好適に使用可能であるといえる。

亦、本発明のポリ乳酸成形物の直径が３．５〜４．５Ｉ
ｌｌＩ１１のスクリュー状成形物を足関節における距骨
骨折接合用に用いる場合、その成形物の約７０％の強度
保持期間は１１週〜１６週であり、表１との対比より好
適に使用可能といえる。

亦、本発明のポリ乳酸成形物の直径が２．０〜４．０Ｉ
ＩＩＩＩ＋のピン状成形物を足関節における離断性骨軟
骨炎、骨軟骨骨折接合用に用いる場合、その成形物の約
７０％の強度保持期間は６週〜ｌ２週であり、表１との
対比より好適に使用可能であるといえる。

亦、本発明のポリ乳酸成形物の直径が１．５〜３．０■
のピン状成形物を足指における外反母Ｓ止手術及び足指
骨骨折接合用に用いる場合、その成形物の約７０％の強
度保持期間は６週〜９週であり、表１との対比より好適
に使用可能であるといえる．亦、本発明のポリ乳酸成形
物の直径が２．０〜３．５　ａｍのスクリュー状成形物
を頚椎における前方徐圧固定手術用、及び移植骨固定用
に用いる場合、その成形物の約７０％の強度保持期間は
６週〜１１週であり、表１との対比より好適に使用可能
であるといえる．亦、本発明のポリ乳酸成形物の直径が３．５〜４．５ｍ
ｍのスクリュー状成形物を、長幹骨骨幹部における骨移
植固定用に用いる場合、その成形物の約７０％の強度保
持期間は１１週〜１６週であり、表ｌとの対比より好適
に使用可能であるといえる。

亦、本発明のポリ乳ｒ！ａｔｃ形物の厚みが１．０〜２
．０　ｍｔａのプレート状成形物及びこれを固定する直
径が２．０〜２．５　ｍｓのスクリュー状成形物の組み
合わせによって頭骨、頬骨、鼻骨、及び上顎骨、下顎骨
などの骨折接合用など口腔外科用材料として用いる場合
、その成形物の約７０％の強度保持期間は５週〜８週で
あり、表１との対比より好適に使用可能であるといえる
．次に本発明の具体的な骨固定用器具の形状を図に基づい
て説明する。

第１図は本発明のポリ乳酸形威加工品のピンを示す正面
図（イ）及び平面図（ロ）であって、その大きさは長さ
Ｌが３７　．　５ｍｍ、一辺の長さが３ｍｍ〜４ｍｓ＋
の断面略正方形のもので、平面図（ロ）から明らかなよ
うにＲ５０の曲面を有する。これは肋骨固定用のピンと
して使用されるもので、必要強度保持期間は６〜８週間
である。

第２図はプレートの一例を示す正面図（イ）及び側面図
（ロ）である。長さＬは２２．　６ｍｍで４ケ所の小孔
を有する．この種のプレートは骨折断端に積極的に圧迫
力を加え骨折治癒を促す場合に使用する．第３図はプレートを使用した一例を示す断面概略図であ
る。同図において１００は骨折した骨であり、１はプレ
ートで２はプレートの小孔に挿通せられたスクリューで
あって、スクリュー２によりプレート１が固定される。

その他、プレートには多くの種類があり、骨折の状態や
その部位により、最も適したものが選択使用される。

次にスクリューについて説明する。

第４図には皮質骨用スクリューが示されている。

皮質骨用スクリューは粗いネジ山のスクリューで斜骨折
の圧迫整復固定やプレートと併用して使用されることも
多い。大きさはスクリュー頭部の径Ｈが７．５　ｓｕｍ
、長さＬが１４〜７０ｍｍである。

第４図（口）はスクリュー頭部の拡大図及びネジ部の部
分拡大図である。ビソチＰは１．７５ｍｍ，ネジ部の最
小径ｔは３．０　１１１１ｓ最大径Ｔは４．５　ｔｉｔ
ｓである．この種のスクリューには他に頭部の径が５．
５　ａ＋ｎ＋、長さがｌＯ〜４０ｍｍ、ピッチが１．７
５ｍｍ，ネジ部の最小径が１．９　１ＩＩｍ、最大径が
３．５　ｍｓ＋、及び頭部が３．０　ＩＩＩｍ、長さが
５〜１５ｌＩ１１，ピッチが１．８　ａｍ、ネジ部の最
小径が１．４問、最大径が２．Ｏ　ｓｕｉ等がある。

第５図は皮質骨用スクリューの使用状態を示す断面概略
図であり、１００は骨であり、３は皮質骨用スクリュー
である。

第６図（イ）は圧迫整復固定用スクリューでマレオラス
クリューと称されるものであり、皮質骨用スクリューと
同様に幅広い鋭いネジ山は海綿骨を保持し、斜位にねじ
込んだ場合、スクリューの頭部で組織を巻き込むのを避
けるように形威されている．第６図（ロ）は該スクリュ
ーの頭部の部分拡大図及びネジ部の部分拡大図である。

スクリュー頭部の径Ｈが７．５　ａｍ、長さＬが２５〜
７０ｍｍ，ネジ部の長さｌは１２〜３２ｍｓ＋である，
ネジ部の最小径ｔは３．Ｏ　ｖｉｌｌＩ，最大径Ｔは４
．５　ｖｗである．第７図はマレオラスクリューの使用
例を示す。

１００は骨で、４はマレオラスクリューである。

〔発明の効果〕

以上の説明から理解できるように、本発明の生体内分解
吸収性外科用成形物は、損傷或いは骨折した骨の再形威
が徐々に進行して、その強度が日常生活にほとんど支障
のない程度に復元する時点まで、その材料強度が維持さ
れており、次いで【よぼ骨の形威が完了する頃には生体
内に分解吸収されるので、従来の金属製の材料に比べて
骨の威長を阻害することがないという極めて優れた効果
を奏する。しかも、本発明に於いては、生体骨の各部位
に最も適した大きさ及び形状のポリ乳酸成形物としたこ
とにより、骨の固定や接合に必要な強度と該成形物の分
解吸収とのバランスをとることができ、それによって上
記の効果は更に顕著となったものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）及び（ロ）はそれぞれ本発明の一実施例に
係るピンを示す正面図及び平面図、第２図（イ）及び（
ロ）はそれぞれ本発明の他の実施例に係るプレートを示
す正面園及び側面図、第３図は同プレートの一使用例を
示す部分斜視図、第４図（イ〉は本発明の更に他の実施
例に係る皮質骨用スクリューを示す正面図、第４図（ロ
）は同スクリューの頭部の拡大図及びネジ部の部分拡大
図、第５図は同スクリューの使用状態を示す概略断面図
、第６図（イ）は本発明のもう一つの実施例に係る圧迫
整復固定用スクリュー（マレオラスクリュー）の正面図
、第６図（ロ）は同スクリューの頭部の部分拡大図及び
ネジ部の部分拡大図、第７図は同スクリューの一使用例
を示す概略断面図である。１・・・プレート、２・・・スクリュー　３・・・皮質
１↑用スクリュー、４・・・マレオラスクリュー、■ｏ
ｏ・・・骨。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）溶融成形・延伸後の粘度平均分子量（＠ＭＷ＠）
が２０万以上であって、その圧縮曲げ強度が１６．０×
１０＾２〜２５．０×１０＾２ｋｇ／ｃｍ＾２、圧縮曲
げ弾性率が５．５×１０＾２〜２４．０×１０＾２ｋｇ
／ｍｍ＾２、密度測定より求められる結晶化度が１０〜
６０％であるポリ乳酸成形物において、その最も肉厚な
る部分を１．０〜４．５ｍｍ以下に制限することにより
、生体内での分解による強度劣化速度がおよそ４〜１６
週間の範囲内に制御されたロッド状、プレート状、スク
リュー状、ピン状などの形状を有する生体内分解吸収性
外科用成形物。
（２）請求項（１）に記載のポリ乳酸成形物が直径２．
５〜３．５ｍｍのスクリュー状の成形物である肩関節に
おける大結節部の固定用、及び外科顆骨骨折、及び関節
臼蓋部の骨片固定用の生体内分解吸収性外科用成形物。
（３）請求項（１）に記載のポリ乳酸成形物が直径１．
０〜２．５ｍｍのピン状の成形物である肘関節骨軟骨骨
折の骨接合用及び野球肘の骨移植の固定用の生体内分解
吸収性外科用成形物。
（４）請求項（１）に記載のポリ乳酸成形物が直径２．
０〜３．０ｍｍのスクリュー状の成形物である肘関節に
おける内上顆及び外顆骨折の骨接合用の生体内分解吸収
性外科用成形物。
（５）請求項（１）に記載のポリ乳酸成形物が直径１．
０〜２．０ｍｍのピン状の成形物である手根骨及び手骨
における各部手指骨骨折、関節内骨折、僥骨末端骨折な
どの骨接合用の生体内分解吸収性外科用成形物。
（６）請求項（１）に記載のポリ乳酸成形物が直径１．
５〜２．５ｍｍのマイクロスクリュー状の成形物である
手関節及び手指骨における撓骨末端骨折及び手指骨骨折
などの骨接合用の生体内分解吸収性外科用成形物。
（７）請求項（１）に記載のポリ乳酸成形物が直径２．
５〜３．５ｍｍのピンまたはスクリュー状の成形物であ
る骨盤及び股関節における寛骨臼骨折、腸骨剥離骨折の
骨接合用、股関節形成術の骨移植固定用及び大腿骨骨頭
骨折の骨接合用の生体内分解吸収性外科用成形物。
（８）請求項（１）に記載のポリ乳酸成形物が直径３．
５〜４．５ｍｍのピンまたはスクリュー状の成形物であ
る膝関節における大腿骨顆部骨折接合用の生体内分解吸
収性外科用成形物。
（９）請求項（１）に記載のポリ乳酸成形物が直径２．
５〜３．５ｍｍのピンまたはスクリュー状の成形物であ
る膝関節における関節内骨折、離断性骨軟骨炎、腔骨上
端骨折または骨切り手続時の接合用の生体内分解吸収性
外科用成形物。
（１０）請求項（１）に記載のポリ乳酸成形物が直径２
．５〜３．５ｍｍのスクリュー状の成形物である足関節
における足関節内外顆、後顆骨折接合用の生体内分解吸
収性外科用成形物。
（１１）請求項（１）に記載のポリ乳酸成形物が直径３
．５〜４．５ｍｍのスクリュー状の成形物である足関節
における距骨骨折接合用の生体内分解吸収性外科用成形
物。
（１２）請求項（１）に記載のポリ乳酸成形物が直径２
．０〜４．０ｍｍのピン状の成形物である足関節におけ
る離断性骨軟骨炎、骨軟骨骨折接合用の生体内分解吸収
性外科用成形物。
（１３）請求項（１）に記載のポリ乳酸成形物が直径１
．５〜２．５ｍｍのピン状の成形物である足指における
外反母趾手術及び足指骨骨折接合用の生体内分解吸収性
外科用成形物。
（１４）請求項（１）に記載のポリ乳酸成形物が直径２
．０〜３．５ｍｍのスクリュー状の成形物である頚椎に
おける前方除圧固定手術用、及び移植骨固定用の生体内
分解吸収性外科用成形物。
（１５）請求項（１）に記載のポリ乳酸成形物が直径３
．５〜４．５ｍｍのスクリュー状の成形物である長幹骨
骨幹部における骨移植固定用の生体内分解吸収性外科用
成形物。
（１６）請求項（１）に記載のポリ乳酸成形物がその最
も肉厚なる部分が２．０〜４．０ｍｍの弓形または直方
形のロッド状成形物である鎖骨または肋骨骨折接合用の
生体内分解吸収性外科用成形物。
（１７）請求項（１）に記載のポリ乳酸成形物が厚み１
．０〜２．０ｍｍの穿孔されたプレート状の成形物及び
これを固定する直径２．０〜２．５ｍｍのスクリュー状
の成形物の組合わせである頭骨、頬骨、鼻骨、及び上顎
骨、下顎骨などの骨折接合用の生体内分解吸収性口腔外
科用成形物。