表面置換型人工股関節開発に関する研究

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02404061
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 杉岡 洋一 九州大学, 医学部, 教授 (30037361)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三浦 裕正 九州大学, 医学部, 助手 ; 林 和生 九州大学, 医学部, 講師 (20180961)
• Keywords: 表面置換型人工股関節 / バイオメカニクス / 有限要素法 / 剛体バネモデル / ハイドロキシアパタイト

Research Abstract

初年度において考案した大腿骨側の基本モデルについて詳細な力学的検討を行った。基本モデルは骨頭栄養血管の温存をはかるため置換面積を極小化し、またコンポ-ネント中央には初期固定性向上のためペグを付加した。力学解析は有限要素法、剛体バネモデルなどの手法を用い、従来型との比較検討を行った。従来型ではインプラントを大腿骨頭頸部軸に平行に挿入するが、通常骨頭合力の方向は頸部軸に一致しないため、荷重部直下のインプラントー骨頭界面に高い応力集中を認めた。また、骨頭中央部には逆にストレスシ-ルディングが発生しており、これらの非生理的な荷重伝達が、コンポ-ネントのル-スニングの一因と推察された。われわれのモデルは骨頭置換面積を極小化しているため、骨頭合力の方向に合わせた設置が可能で、界面の応力集中や骨頭内部でのストレスシ-ルディングを抑制することができた。つまりコンポ-ネントの小型化により、栄養血管の温存と生理的な力学的条件が期待され、初期固定の維持に有利であることが示された。これらの研究結果は第6回日本整形外科学会基礎学術集会および第18回バイオメカニクス研究会において発表した。
また臼蓋側コンポ-ネントについても、径・開き角・HDPの厚みなどについて至適デザインの開発に着手している。
また犬股関節用にハイドロキシアパタイトコ-ティングの有無により2種類のチタン性大腿骨コンポ-ネントを作成し、すでに挿入実験を行っており、一定期間後コンポ-ネントの固定性について組織学的および力学的な評価を進めていく予定である。

Research Products

• [Publications] Hayashi K.: "Quantitative analysis of in vivo tissue responses to titaniumーoxide and hydroxyapatiteーcoated titanium alloy." Journal of Bioned.Mater.Res.25. 515-523 (1991)
• [Publications] 林 和生: "ハイドロキシアパタイトコ-ティングチタン合金について" 第13回日本バイオマテリアル学会予稿集. 13. 30 (1991)
• [Publications] 林 和生: "ハイドロキシアパタイトコ-ティングチタン合金のin vivoにおける長期的観察" Orthopaedic ceramic Implants.11. (1992)
• [Publications] 三浦 裕正: "表面置換型人工股関節の力学的解析(第一報)" 整形外科バイオメカニクス. 13. (1992)