人工股関節、膝関節の生体内での磨耗とOsteolysisの解析 30年間安定した人工関節の開発を目指して

人工髋关节、膝关节的体内磨损和骨溶解分析 旨在开发30年稳定的人工关节

• 批准号: 10770718
• 负责人: 平川 和男
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Yokohama City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10770718/
• 关键词: 人工股関節; 人工膝関節; Osteolysis(骨融解); Wear debris(磨耗粉); UHMWPE(超高分子量ポリエチレン); アルミナセラミック; ジルコニアセラミック; コバルトクローム合金; UHMWPE; Wear Debris

人工関節の関接摺動面より生じる磨耗粉は骨溶解につながる重要な問題であり,これらを減少させることが長期成績を安定させる重要な課題である。実際に使用される材質(チタン合金、コバルトクローム合金、ステンレス、UHMWPE(超高分子量ポリエチレン、アルミナセラミック)の微粒子を用いて家兎大腿骨に埋め込み,骨組織との反応を見た。各粒子のサイズ(submicron〜100μm)および種類の比較では材質の違いがもっとも影響することが示唆された。これらの粒子を家兎末梢血より単離培養した単球系細胞とともに家兎大腿骨内の近位と遠位にスクリューで密栓した後圧力を加えたが,骨のRemodelingに伴い、圧の低下を認め,一定の圧力が保てなかった。スクリューの形態,材質を変更して試したが,瞬間的に強い圧を加えることが困難でもあり,Osteolysisモデルの作成は困難であったが、また、各種Cytokine抗体を用いた群との比較を行った。また、実際の人工関節を用いてMTSマシーンを用いた磨耗試験を行った,その結果,人工股関節においては,ポリエチレンの厚さよりも骨頭径が磨耗粉産生により強く関与しており、ポリエチレンカップの角度がより急峻なほどポリエチレンのダメージは大きく、荷重方向外側に向かう傾向があり、角度が低いほど内側に磨耗方向が向かうことがわかった。長期経過にはさらに時間をかけて解析する必要がある。人工膝関節においてはガンマ線を照射し,空気中で酸化を受けたより薄いポリエチレンの表面磨耗と破壊が大きかった。セラミック膝関節ではセラミックの磨耗はほとんど認めず,ポリエチレンの磨耗が大きく関与することが示唆された。ヒアルロン酸を保護剤として用いた金属対ポリエチレンの磨耗解析では試験開始直後は良好な界面保護作用が見られたものの時間の経過とともにその効果は低下した。

Artificial masato section の masato dynamic surface after folding よ り raw じ る abrasion powder は bone dissolve に つ な が る な important question で あ り, こ れ ら を reduce さ せ る こ と が long-term performance を settle さ せ る important topic な で あ る. Material of the event be に use さ れ る チ タ ン alloy, コ バ ル ト ク ロ ー ム alloy, ス テ ン レ ス, UHMWPE (ultra high molecular weight ポ リ エ チ レ ン, ア ル ミ ナ セ ラ ミ ッ ク) の particles を with い て home 兎 thighbone に buried め 込 み, bone tissue と の anti 応 を see た. Each particle の サ イ ズ (100 microns submicron ~) お よ び kinds の is で は の material breach い が も っ と も influence す る こ と が in stopping さ れ た. こ れ ら の particle を home よ 兎 peripheral blood り 単 from cultivating し た 単 ball cell と と も に home 兎 の within the femur proximal と far a に ス ク リ ュ ー で dense bolt し た pressure after を plus え た が, の bone Remodeling に い, 圧 の low を め, certain の pressure が bartender て な か っ た. ス ク リ ュ ー の form, material を - more し て try し た が, strong instantaneous に い 圧 を plus え る こ と が difficult で も あ り, Osteolysis モ デ ル の made は difficult で あ っ た が, ま た, various Cytokine antibody を い た group と の is line を っ た. ま た section, the event be の artificial masato を with い て MTS マ シ ー ン を with い た abrasion test line を っ た, そ の results, artificial stock section masato に お い て は, ポ リ エ チ レ ン の thick さ よ り も bones diameter が abrasion resistance に よ り strong く masato and し て お り, ポ リ エ チ レ ン カ ッ プ の Angle が よ り urgent topped な ほ ど ポ リ エ チ レ ン の ダ メ ー ジ は big き く, the Netherlands Heavy direction laterally に to か う tendency が あ り, low Angle が い ほ ど medial に direction abrasion が to か う こ と が わ か っ た. Long-term passage of に さらに さらに time を けて けて analysis する necessary がある. Artificial knee masato section に お い て は ガ ン を irradiation し マ line, in the empty 気 で acidification を by け た よ り thin い ポ リ エ チ レ ン の surface abrasion と broken 壊 が big き か っ た. Section セ ラ ミ ッ ク knee masato で は セ ラ ミ ッ ク の abrasion は ほ と ん ど recognize め ず, ポ リ エ チ レ ン の abrasion が big き く masato and す る こ と が in stopping さ れ た. ヒ ア ル ロ ン acid を protection tonic と し て in い た metal ポ seaborne リ エ チ レ ン の abrasion parsing で は test start straight after good は な interface protection が see ら れ た も の の time の 経 too と と も に そ の unseen low fruit は し た.

项目成果

KUBO T,SAWADA K,HIRAKAWAK,et al: "Histiocytic reaction in rabbit femurs to UHMWPE,metal and ceramic partieles in diffrent sizes" J.Biomedical Materials Research. 印刷中. (1999)

KUBO T、SAWADA K、HIRAKAWAK 等人：“兔子股骨对不同尺寸的 UHMWPE、金属和陶瓷颗粒的组织细胞反应”J.Biomedical Materials Research (1999)。

MOCHIDA,Y, HIRAKAWA,K, SAITO,T, KOSHINO, T: "Histological and quantitative analysis of tissul around ceramie total knee prosthesls(in press)"J. Arthroplasty. (in press). (2000)

MOCHIDA,Y, HIRAKAWA,K, SAITO,T, KOSHINO, T：“陶瓷全膝关节假体周围组织的组织学和定量分析（正在印刷中）”J。

KUBO,T, SAWADA,K, HIRAKAWA K. ET AL.: "Histiocytic reaction in rabbit femurs to UHMWPE, metal and ceramic particles in different sizes"J. Biomed Mater Res.. 45. 363-369 (1999)

KUBO,T, SAWADA,K, HIRAKAWA K. 等：“兔股骨对不同尺寸的 UHMWPE、金属和陶瓷颗粒的组织细胞反应”J。

HIRAKAWA,K: "Wear Debris Analysis for Total Hip and Total Knee Arthrop rasty" Joint Arthroplasty,Springer,Tokyo. 36-45 (1999)

HIRAKAWA,K：“全髋关节和全膝关节置换术的磨损碎片分析”关节置换术，施普林格，东京。

HIRAKAWA K.BAUER TW et al: "Relationship between wear debris particles and polyethylene surface damage in Primary total knee Arthroplasry" Journal of Arthroplasty. 14(2). 165-71 (1999)

HIRAKAWA K.BAUER TW 等人：“初次全膝关节置换术中磨损碎片颗粒与聚乙烯表面损伤之间的关系”《关节置换术杂志》。