JPH045965A - 人工関節固定用または骨欠損部補填用補助物 - Google Patents

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、人の関節を置換し、修復する人工関節または
人の骨欠損部の修復に用いられる新規な補助物に関する
。具体的には、骨セメントにより人工関節を固定する場
合、または骨セメントにより骨欠損部を補填する場合に
用いられる補助物に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、人工関節の固定や骨欠損部の補填に、骨セメ
ントか用いられている。１ 特に、人工股関節における人工骨頭のステムの大腿骨へ
の固定に、この骨セメントか広く用いられている。骨セ
メントとしては、ポリメタクリ酸メチル（ＰＭＭＡ）と
メタクリ酸メチル（ＭＭＡ）を主成分としたものが一般
的に使用されており、骨セメントは、ＰＭＭＡの粉末に
液体であるＭＭＡと過酸化ベンソイル等の重合開始剤を
加えよく混ぜ合わせ、硬化する前に大腿骨骨髄腔に入れ
、速やかに人工骨頭のステムを差し込み、刊セメンｉ・
の硬化により、大腿骨に人工骨頭を固定させている。

［発明が解決しようとする課題］ 骨セメントを用いた人工関節の固定は、初期固定性かよ
く手技か容易であるという利点があり、多用されている
。しかし、長期間の経過に一 より、骨と骨セメントとの間に弛みが生じることが多く
、この弛みが大きくなった場合は、人工関節の再置換が
必要となり、患者に与える負担が大きい。この弛みの原
因は、骨と骨セメント間の隙間の増加によるものであり
、隙間の増加の原因は、骨セメントの化学的、免疫学的
変成、具体的には、分解、劣化、また儒と骨セメントＩ
ａ’ｌの機械的ストレスなどに起因する骨組織の劣化吸
収によるものと考えられている。そして、弛みにより骨
と骨セメント間には生体組織か生育し、この生体組織が
より弛みを増加させると考えられている。臨床例より、
骨と骨セメント間に生育する生体組織としては、骨セメ
ント側に１〜数層の滑膜類似細胞による膜（Ｓｙｎ。

ｖｉｕｍ−１ｉｋｅ　ｍｅｍｂｒａｎｅ）が存在し、中
間層には、ｒｏａｍ　ｃｅｌｌ、　ｇｉａｎｔ　ｃｅｌ
ｌなどの存在が確認されており、さらにｇｉａｎｔ　ｃ
ｅｌｌ中には、骨セメントの分解物と思われる異物が存
在することが報告されている。

そして、近年ては、骨セメントについて種々の改良が行
われているが、骨セメントの使用期間か長いため、化学
的、免疫学的変成、および骨と骨セメント間の機械的ス
トレスなどによる骨と骨セメント間の弛みをさけること
が困難であった。

そこで、本発明の目的は、骨セメントの化学的、免疫学
的変成、また骨と骨セメント間の機械的ストレスなどに
より、骨と骨セメント間に隙間が生じ、この隙間に生体
組織の生育が生じても、骨と骨セメント間に弛みが生じ
ることを抑制し、人工関節の再置換までの期間の長期化
、または、その再置換の必要性をなくすことができる人
工関節固定用または骨欠損部補填用補助物を提供するも
のである。

Ｅ問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するものは、骨セメントを用いた人工関
節の固定または骨セメントを用いた骨欠損部の補填に用
いられる補助物であり、該補助物は、生体内で分解ある
いは吸収される材料からなり、分解あるいは吸収後には
生体骨の新生を許容する形状に形成されている人工関節
固定用または骨欠損部補填用補助物である。

そして、前記網状物は、糸状物または線状物であること
が好ましい。また、前記補助物は、環状物であることが
好ましい。さらに、前記網状物は、少なくとも内面に高
さ３００μ屑ないし５ｍｍの突起を有していることが好
ましい。また、前記補助物は、未硬化の骨セメントが充
填可能な空隙を有する網状物であることが好ましくＸｏ
さらに、前記空隙の空隙長が、５００μ屑以上であるこ
とが好ましい。また、前記補助物は、未硬化の骨セメン
トが充填可能な孔または溝を有してなる膜状物であるこ
とが好ましい。さらに前記膜状物は、人工関節のステム
を収容可能な袋状に形成してなることが好ましい。そし
て前記網状物は、少なくとも内面に高さ３（ｌθμ荒な
〜＼し５■の突起を有していることか好ましい。さらに
、前記材料は、低炎症性を有するものであることが好ま
しい。そして、前記材料は、ポリグリコール酸、ポリ乳
酸、ボリノ＼イドロキシ酪酸、ポリハイドロキシ桔草酸
、ポリジオキサン、ポリ−ε−カプロクラトン、ポリビ
ニルアルコールの中より選ばれた少なくとも１種のもの
であることが好ましい。また、前記補助物は、骨形成促
進物質を含有していることが好ましい。そして、骨形成
促進物質としては、リン酸およびカルシウム、リン酸と
カルシウムにより構成される塩、生物の骨より得られる
タンパク質、ＴＦＧ−β、ＩＧＦ、コラーゲン変性物の
中より選ばれた少なくとも１種のものが好ましい。

そこで、本発明の人工関節固定用または骨欠損部補填用
補助物について、図面を用いて説明する。

本発明の人工関節固定用または骨欠損部補填用補助物１
は、骨セメントを用いた人工関節の固定または骨セメン
トを用いた骨欠損部の補填に用いられるものであり、こ
の補助物１は、生体内において分解あるいは代謝吸収さ
れる材料からなり、分解あるいは吸収後には生体骨の新
生を許容する形状に形成されている。

人工物と骨との結合はその接触面積に負うところが大き
く、骨セメントも人工物である以上、骨と骨セメント間
においても同様であり、本発明の補助物１は、この骨セ
メントと骨との接触面積を増加させることにより、両者
間の弛みの発生を抑制しようとするものである。

具体的に説明すると、人工関節において、従来では、第
５図に示すように大腿骨３に骨セメント４を充填し、そ
こに人工骨頭２のステム５を押し込み、骨セメントの硬
化により、人工骨頭２を固定させるものである。これに
対し、本発明では、第３図に示すように、骨セメントを
充填する前に補助物１を骨髄腔に入れた後、骨セメント
７４を充填する。従来のように骨セメントのみを用いた
場合、第８図に示すように、手術直後において、すでに
骨３と骨セメント４０間には部分的に僅かな隙間１２が
あり、長期経過後には、第９図に示すように、この隙間
か広がり、この隙間に生体組織１５が生育し弛みか生ず
る。特に、従来の場合ては、骨セメント４は、リーミン
グされたほぼ平滑な骨３の骨髄腔に入り込み、両者の接
触面は、はぼ平滑となっている。このため、隙間１２が
広がるにしたがって、骨と骨セメントの固定が弱くなり
緩みが発生する。これに対し、本発明の補助物Ｘを用い
た場合、第６図に示すように、手術直後において、骨３
と骨セメント４との間に挿入された補助物１は、所定期
間経過後分解あるいは代謝吸収され、形状が崩壊し、第
７図に示すように、補助物１のあった空間には骨組織１
６が成長する。このため、第６図において、従来と同様
に隙間１２が存在し、第７図に示すように、長期間経過
後にその隙間が広がり、生体組織１５が生育しても、補
助物１の消失後に、成長した骨組織１６が凸部となり、
補助物１を挿入したことにより形成された骨セメント４
の凹部との両者間において、楔効果が生じるため、骨３
と骨セメント４間に緩みが生じることを抑制することか
できる。

なお、ここでいう生体内において分解吸収および／また
は代謝吸収されうる材料として、具体向には、前者は生
体内に移植すると経時的に自ら低分子化して分解する崩
壊性を有する物質であり、後者は、生体内の代謝作用に
より分解または吸収される物質である。

そこで、本発明の補助物について、図面に示した実施例
を用いて説明する。

第１図は、本発明の補助物１を人工関節、特に、人工骨
頭固定用に応用した実施例を示す図であり、第３図は、
本発明の補助物を用いた人工関節の固定状態を示す断面
図であり、第５図は、従来の人工関節の固定状態を示す
図である。

この実施例の補助物１は、生体内で分解あるいは吸収さ
れる材料により形成され、かつ人工股関節の人工骨頭２
のステム５が固定される大腿骨内面にほぼ接触するよう
な外径を有する線状物からなる環状物である。この環状
物からなる補助物１の内面（すなわち、大腿骨３の骨髄
腔に接触すべき面とは反対側の面）には、第２図に示す
ように、３００μＲ〜５００Ｉの突起を複数設けること
により楔効果がより顕著に発揮し、弛みの抑制効果か高
くなる。

また、補助物１は、外径の異なる複数の環状物より構成
してもよい。この場合、例えば、第４図に示すように、
外径の小さい順に、大腿骨腔に補助物１を複数挿入した
後に、骨セメントおよび人工骨腔のステムを挿入する。

このようにすることにより、より楔効果を高くすること
ができ、弛みの発生を抑制する。また、外径の異なる複
数の補助物１をセットとすることにより、その中より処
置対象となる大腿骨に合致した補助物を単数または複数
選択することができ、より的確な処置か行える。

生体内で分解あるいは吸収される材料としては、公知の
ものが使用され得るか、その中でも、ポリグリコール酸
、ポリ乳酸、ポリハイドロキン酪酸、ポリハイドロキシ
拮草酸、ポリジオキサン、ポリラクトン、ポリビニルア
ルコールなどの低炎症性を有する物質を選択することが
好ましい。このような材料を使用することにより、骨組
織の成長前に、炎症由来による生体組織の遊送・成育が
生じ、この生体組織により補助物１が置換されることが
ない。また、このような材料は、分子量や各材料の混合
比の調節、共重合物の使用などにより分解速度を任意に
設定することができる。

さらに、補助物１の成形材料中に、骨形成促進物質を含
有することが好ましい。具体的にはリン酸および／また
はカルシウム、リン酸とカルシウムにより構成される塩
（ヒドロキシアパタイトやリン酸３カルシウムなど）な
どが好適である。このような物質を含有させることによ
り、補助物１の石灰化、つまり骨組織への変化、骨組織
の成長を促進させることかできる。

また、補助物１の成形材料中に、生物の骨より得られる
タンパク質、ＴＧＦ−β、ＩＧＦｌ、ＩＩ、ＦＧＦ、コ
ラ−ケン、コラ−ケン変性物などの細胞を活性化させる
物質を含有させてもよい。このような物質を含有させる
ことにより、骨組織の形成を促進させ、より人工物の固
定を強化することができる。

また、第１図に示した実施例の補助物１による固定の対
象となっている人工骨頭は、第３図に示すように、大腿
骨骨髄腔中に挿入されるステム５とステム５の上端に設
けられたカラー７とこのカラー７より突出した骨頭球８
を有している。この人工骨頭２は、−船釣には、ステン
レス鋼、フハルトクロムｌ１ｔｌ、純チタン、チタン合
金なとにより一体に形成されている。また、骨頭球８の
球体部分のみをアルミナ、ジルコニアなどのセラミック
スにより形成してもよい。

そして、この人工骨頭２は、初期段階において、第３図
に示すように、大腿骨骨髄腔内面に接触するように挿入
された補助物１とステム５との間に充填された骨セメン
ト４により固定される。

また、人工骨頭２の固定に用いられる骨セメント４とし
ては、公知のものが使用でき、例えば、ポリメタクリ酸
メチル（ＰＭＭＡ）とメタクリ酸メチル（ＭＭ八）を主
成分としたものか使用される。

】４ また、本発明の補助物１の形状は、上述の線状物に限ら
ず、第１０図に示すように、未硬化の骨セメントが充填
可能な大きさを有する複数の孔を有する膜状物１１とし
てもよい。この膜状物１１は平膜状のまま大腿骨骨髄腔
内面に接触するよう挿入されて使用してもよいか、筒状
に丸めて骨髄腔のほぼ内面全体に接触するように挿入し
て使用することが好ましい。また、第１１図は本発明の
他の実施例を示すもので、この実施例の補助物は、成形
物、編物または繊維からなる網状物２１となっている。

この実施例の網状物２１は、人工股関節の人工骨頭２の
ステム５を大腿骨３に固定するために袋状に形成されて
おり、人工骨頭２のステム５を収納可能な形状となって
いる。さらに、この網状物１は５００μｍ以上の空隙長
を有している。

空隙長とは、網状物２１を構成する線状体間の距離を示
している。そして、空隙長が短いと、骨セメントの粘度
か高いため、空隙に骨セメントが十分に侵入できないの
で、５００μπ以上の空隙長を有することが好ましい。

好ましくは１〜１０ｚｍ程度である。１０ｔ＊以下であ
れば、空隙長があまりに長くなく、準位面積当たりの網
状物２１のピッチ、言い換えると網状物２１の目があま
り粗いものとならないので、十分な楔効果を発揮する。

さらに、楔効果をより高いものとするために、第１２図
に示すように、網状物２１の少なくとも一方の面、好ま
しくは、内面（大腿骨骨髄腔内面に接触すべき面とは反
対側の面）に３００μＲ〜５ｍｍの突起６を複数設ける
とより楔効果が顕著なものとなる。

なお、この実施例の網状物２１は、あらかじめ袋状に形
成した網状物としたが、これに限らず平膜状のものとし
、使用時に筒状に丸めて、骨髄腔中に挿入するものとし
てもよい。

そして、この網状物２】は、上述のように、５００μｍ
以上の空隙長を有しているため、第１３図に示すように
、網状物２１の空隙、つまり目の中に骨セメント４が流
入し、網状物２１が存在しない部分く空隙部分）では、
骨髄内面と骨セメント４との間に、過剰な隙間が形成さ
れることがない。

なお、本発明の補助物１は、種々の形状とすることによ
り大腿骨の人工骨頭の固定に限らず、例えば、肩、ひざ
などの関節に使用される種々の人工骨頭にも用いること
ができる。

また、本発明の補助物１は、上述の人工骨頭の固定に限
らず、骨セメントを用いた骨欠損部修復にも有効に使用
することができる。

すなわち、骨欠損部に欠損面に当接するように、適当な
大きさの補助物１を設置し、その上に骨セメントを充填
することにより、上述の人工骨頭の固定と同様の楔効果
により、骨と骨セメントの結合が強化される。

［実施例］ 次に、本発明の具体的に実施例について説明する。

（実施例１） 平均分子量２５００のポリ乳酸にリン酸３カルシウムを
１０重量％となるように添加したものを用いて、外径１
２ｕ１高さ３　ｍｍ、厚さ２■のリング状の線状物であ
って、内面に高さ２ｕの突起を有するものを、射出成型
により作成した。

（実施例２） 平均分子量２５００のポリ乳酸にリン酸３カルシウムを
１０％重量％となるように添加したものを用いて内面に
高さ２ｍｍの突起を有し、空隙長が約２１であり、第１
０図に示す形状をした袋状の網状物（実施例２）を射出
成型により作成した。

（実施例３） 網状物の材質をポリ乳酸からポリグリコール酸とした以
外は、実施例２と同様にして網状物を作成した。

［実験］ 雑種成犬約１０ｋｇを３頭用い、それぞれの大腿骨骨髄
腔よりφ１２ｍｍの穴を開け、上記実施例Ｉないし３の
補助物を挿入した後、骨セメントを入れ、硬化する前に
大腿骨骨髄腔に人工骨頭のステムを差し込み、骨セメン
トの硬化により、大脛骨に人工骨頭を固定させた。人工
骨頭としては、５ＵＳ３１６Ｌ（ＪＩＳ規格）製のモデ
ルを使用した。

骨セメントとしては、ＰＭＭＡの粉末に液体であるＭＭ
Ａと過酸化ベンゾイル（重合開始剤）を加え、よく混ぜ
合わせることにより作成した。

本発明の補助物の挿入を行わなかった以外は、実施例と
同様に行い大腿骨の人工骨頭を固定させた（比較例）。

そして、−年後に取り出し、骨内部の組織標本を作成し
たところ、実施例１．２および３のものでは、補助物は
崩壊しており、補助物が存在していた部分には骨が新生
していた。また、引き抜き強度は、″比較例では約１５
に９であったか、実施例１では約１７ｋｇ、実施例２で
は２３ｋｇであった。

［発明の効果］ 本発明の人工関節固定用または骨欠損部補填用補助物は
、骨セメントを用いた人工関節の固定または骨セメント
を用いた骨欠損部の補填に用いられる補助物であり、該
補助物は、生体内て分解あるいは吸収される材料からな
り、分解あるいは吸収後には生体骨の新生を許容する形
状に形成されているものであるので、本発明の補助物を
用いて人工関節を固定した場合、手術直後において、骨
と骨セメントとの間に挿入された補助物は、所定期間経
過後分解吸収され、補助物があった空間には骨組織が成
長し、この成長した骨組織が凸部となり、補助物を挿入
したことにより形成された骨セメントの凹部との間にお
いて、楔効果が生じるため、骨と骨セメント間の緩みの
発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の補助物の一実施例を示す斜視図、第
２図は本発明の補助物の他の実施例を示す斜視図、第３
図および第４図は、本発明の補助物を用いた人工骨頭の
固定状態を示す一部断面図、第５図は、従来の人工骨頭
の固定状態を示す一部断面図、第６図および第７図は、
本発明の補助物の作用を示す説明図、第８図および第９
図は、骨セメントのみを用いた場合を示す説明図、第１
０図は、本発明の補助物の他の実施例を示す図、第１１
図は、本発明の補助物の他の実施例を示す斜視図、第１
２図は、本発明の実施例の補助物の部分拡大断面図、第
１３図は、第１１図に示した補助物を用いた人工骨頭の
固定状態を示す一部断面図である。 １・・・補助物、 ３・・・大腿骨、 ５・・・ステム、 ７・・・カラー １５・・・生体組織、 ２・・・人工骨頭、 ４・・・骨セメント、 ６・・・突起、 ８・・・骨頭球、 １６・・・骨組織 第４図 第１０図

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）骨セメントを用いた人工関節の固定または骨セメ
   ントを用いた骨欠損部の補填に用いられる補助物であっ
   て、該補助物は、生体内で分解あるいは吸収される材料
   からなり、分解あるいは吸収後には生体骨の新生を許容
   する形状に形成されていることを特徴とする人工関節固
   定用または骨欠損部補填用補助物。
2. （２）前記補助物は、糸状物または線状物である請求項
   １に記載の人工関節固定用または骨欠損部補填用補助物
   。
3. （３）前記補助物は、環状物である請求項１に記載の人
   工関節固定用補助物。
4. （４）前記環状物は、少なくとも内面に高さ３００μｍ
   ないし５ｍｍの突起を有している請求項３に記載の人工
   関節固定用補助物。
5. （５）前記補助物は、未硬化の骨セメントが充填可能な
   空隙を有する網状物である請求項１に記載の人工関節固
   定用または骨欠損部補填用補助物。
6. （６）前記空隙の空隙長が、５００μｍ以上である請求
   項５に記載の人工関節固定用または骨欠損部補填用補助
   物。
7. （７）前記補助物は、未硬化の骨セメントが充填可能な
   孔または溝を有してなる膜状物である請求項１に記載の
   人工関節固定用または骨欠損部補填用補助物。
8. （８）請求項５ないし７のいずれかに記載の補助物を、
   人工関節のステムを収容可能な袋状に形成してなる人工
   関節固定用補助物。
9. （９）前記網状物は、少なくとも内面に高さ３００μｍ
   ないし５ｍｍの突起を有している請求項５に記載の人工
   関節固定用補助物。
10. （１０）前記材料は、低炎症性を有するものである請求
    項１ないし９に記載の人工関節固定用または骨欠損部補
    填用補助物。
11. （１１）前記材料は、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポ
    リハイドロキシ酪酸、ポリハイドロキシ桔草酸、ポリジ
    オキサン、ポリ−ε−カプロクラトン、ポリビニルアル
    コールの中より選ばれた少なくとも１種のものである請
    求項１０に記載の人工関節固定用または骨欠損部補填用
    補助物。
12. （１２）前記補助物は、骨形成促進物質を含有している
    請求項１ないし１１に記載の人工関節固定用または骨欠
    損部補填用補助物。
13. （１３）前記骨形成促進物質は、リン酸およびカルシウ
    ム、リン酸とカルシウムにより構成される塩、生物の骨
    より得られるタンパク質、ＴＧＦ−β、ＩＧＦ、コラー
    ゲン、コラーゲン変性物の中より選ばれた少なくとも１
    種の材料である請求項１２に記載の人工関節固定用また
    は骨欠損部補填用補助物。