Development of float-ring meniscus implant after total meniscectomy

令和4年度は，① float-ring型インプラントの荷重分散効果を実証するシミュレーション，② ブタ膝関節を用いたインプラント設置後の関節面接触面圧力の計測，③ 個体別有限要素解析によるインプラントの荷重分散効果，④ インプラントの試作および耐久性評価を実施した．具体的には以下の通りである．①膝関節のMR画像を用いた有限要素解析を実施し，歩行の最大荷重時を想定した負荷を与えた時のインプラントの荷重分散効果について評価した．内側半月板を取り除いた半月板切除モデルでは，正常関節モデルに対して関節軟骨表面に接触応力の増大すなわち応力集中が見られたものの，半月板切除後にインプラントを設置したモデルでは，応力集中は消失し最大接触応力は正常関節と同等のレベルまで低減した．②シミュレーション結果を検証する目的で，ヒトの膝関節と比較的大きさの等しい三元ブタの膝関節を用いてインプラント設置後の関節面接触圧力を計測した．その結果，シミュレーションと同様の接触圧力分布を示すと共に荷重分散効果を実証した．③ヒト膝関節は個々にそのサイズや形状が異なることから，OpenKnee Projectにてフリー公開されている４名のMR画像を用いて個体別の有限要素解析を実施した．その結果，4個体ともにインプラント設置による荷重分散効果を得ることができた．しかし，その効果は個体別に異なる傾向が見られたことから，個体別にインプラントのサイズや形状を変更する必要性が認められた．④射出成形によってインプラントを試作した．試作品をマイクロCT撮影し，寸法精度，内部ボイドや異物混入がないことを確認した．さらに，準静的圧縮試験による剛性評価，繰り返し圧縮疲労試験を行い，試作品は目的とした力学特性および耐久性を有し且つバラツキも少ないことを明らかにした．

令和4年度は，① float-ring型インプラントの荷重分散効果を実証するシミュレーション，② ブタ膝関節を用いたインプラント設置後の関節面接触面圧力の計測，③ 個体別有限要素解析によるインプラントの荷重分散効果，④ インプラントの試作および耐久性評価を実施した．具体的には以下の通りである．①膝関節のMR画像を用いた有限要素解析を実施し，歩行の最大荷重時を想定した負荷を与えた時のインプラントの荷重分散効果について評価した．内側半月板を取り除いた半月板切除モデルでは，正常関節モデルに対して関節軟骨表面に接触応力の増大すなわち応力集中が見られたものの，半月板切除後にインプラントを設置したモデルでは，応力集中は消失し最大接触応力は正常関節と同等のレベルまで低減した．②シミュレーション結果を検証する目的で，ヒトの膝関節と比較的大きさの等しい三元ブタの膝関節を用いてインプラント設置後の関節面接触圧力を計測した．その結果，シミュレーションと同様の接触圧力分布を示すと共に荷重分散効果を実証した．③ヒト膝関節は個々にそのサイズや形状が異なることから，OpenKnee Projectにてフリー公開されている４名のMR画像を用いて個体別の有限要素解析を実施した．その結果，4個体ともにインプラント設置による荷重分散効果を得ることができた．しかし，その効果は個体別に異なる傾向が見られたことから，個体別にインプラントのサイズや形状を変更する必要性が認められた．④射出成形によってインプラントを試作した．試作品をマイクロCT撮影し，寸法精度，内部ボイドや異物混入がないことを確認した．さらに，準静的圧縮試験による剛性評価，繰り返し圧縮疲労試験を行い，試作品は目的とした力学特性および耐久性を有し且つバラツキも少ないことを明らかにした．