関節の潤滑・負荷機構に関する研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04237216
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 岡 正典 京都大学, 生体医療工学研究センター, 教授 (20088537)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 池内 健 京都大学, 生体医療工学研究センター, 教授 (30026223)
• Keywords: 関節 / 潤滑 / 負荷機構 / 応力伝達 / 関節材料の瞬間変形 / 緩衝機能

Research Abstract

関節には優れた潤滑と共に荷重を均等に骨に伝達する機能が考えられる.その優れた潤滑,負荷機構を解明し,その知見に基づいて理想的な人工関節を開発する必要があると考えられる.
上の目的で以下の研究を行う.
1)重水落下型衝撃荷重試験装置を作成し,生理食塩水中の種々の試料(豚骨軟骨片,ポリエチレン,骨セメントなど)の衝撃吸収能,変形特性を検索した結果,関節軟骨,海綿骨に比し,骨セメント,ポリエチレン(PE)の緩衝効果の弱いことがわかった.
2)1)の試験中,材料の瞬間変形を毎秒5,000-45,000コマの超高速ビデオで記録し,図形処理装置により分析し,海綿骨梁は弾性変形,微細骨折という2つのメカニズムにより重要な緩衝機能を果たしていることがわかった.一方,同様の試験によりPE,骨セメント,骨の界面には衝撃荷重時に著明な隙間を生じることがわかった.
3)ガラス板を通してレーザー変位計ならびにテレビカメラを利用して試料とガラス板との間の隙間の変化を測定し,PEでは液体膜潤滑が成立しないことを確かめた.一方,人関節軟骨では液体膜が維持され,高分子量ヒアルロン酸を加えることによりさらに長時間液体膜の厚みが維持されることを確かめた.
4)静的な有限要素法プログラムによる股関節の解析で,ステム型人工骨頭では,大腿骨内側皮質のStress-Shieldingが不可避と考えられた.
5)動的な有限要素法プログラムを確立することができ,生体関節,人工関節の応力伝達を比較的に研究しつつある.

Research Products

• [Publications] Joel Delecrin: "Measurement of Synovial Fluid Volume:A New Dilution Method Adapted to Fluid Permeation from the Synovial Cavity" J.Rheumatolgy. 19(11). 1746-1752 (1992)
• [Publications] Masanori Oka: "Biomechanics of Natural and Artificial Joints" Biomechanics in Orthopedics. 282-298 (1992)
• [Publications] Masanori Oka: "Low Wear Rate of UHMWPE Against Zirconia Ceramic (Y-PSZ)" Bioceramics. 5. 373-379 (1992)
• [Publications] Kouichiro Ohura: "Bioactivity of CaO SiO glasses added with various ions." J.Material Science. 3. 95-100 (1992)
• [Publications] K.Shimizu: "Time Dependent Changes in the Mechanical Properties of Zirconia Ceramic." Bioceramics. 5. 353-359 (1992)
• [Publications] Y.Matsuda: "Severe Metallosis Observed 17 Years after Replacement of the Knee With a Tumor Prosthesis:A Case Report." J.long-term effects of Med.Implants. 1. 295-303 (1992)
• [Publications] Y.Matsusue: "In vitro and in vivo studies on bioabsorbable ultra-high-strength poly(L-lactide)rods." J.of Biomedical Materials Research. 26. 1553-1567 (1992)
• [Publications] 外村 孝次: "関節面の接触を考慮した応力解析-表面置換型人工股関節のデザインについて-" 生体材料. 10(3). 122-136 (1992)
• [Publications] 速水 尚: "関節材料の衝撃吸収能に関する研究1-音響加振式損失係数測定装置の試作-" 生体材料. 10(6). 311-318 (1992)
• [Publications] 岡 正典: "生体関節と人工関節の負荷機構(第4報)" 整形外科バイオメカニクス. 13. 343-347 (1992)
• [Publications] 岡 正典: "生体関節と人工関節の潤滑機構(第4報)" 整形外科バイオメカニクス. 13. 375-380 (1992)
• [Publications] 岡 正典: "骨軟骨接合部の力学的結合について" 整形外科バイオメカニクス. 13. 299-304 (1992)
• [Publications] 池内 健: "人工股関節の潤滑状態" 整形外科バイオメカニクス. 13. 327-330 (1992)
• [Publications] S.Takahashi: "Changes of intraosseous vasculature and perivascular bone to ssue following different doses of IOR." Strahlentherap.Onkol.168. 461 (1992)
• [Publications] S.Yoshii: "Glass-Ceramic implant in Acetabular Bone Defect:An Experimental Study." J.appl.Biomaterials. 3. 245-249 (1992)
• [Publications] 岡 正典: "人工関節軟骨-〔誌説〕" 日本リウマチ関節外科学会雑誌. 11(3). 209-210 (1992)
• [Publications] 岡 正典: "生体関節と人工関節のバイオメカニクス(教育研修講演)" 日本整形外科学会誌. 66(8). S1323 (1992)
• [Publications] 木次 敏明: "AWガラスセラミックスと骨との結合に対するEHDPの影響について(第2報)" 日本整形外科学会誌. 66(8). S2111 (1992)
• [Publications] 清水 光一郎: "ジルコニアの経時的変化" 日本整形外科学会誌. 66(8). S1124 (1992)
• [Publications] 岡 正典: "人工関節軟骨の開発(第5報)" 日本整形外科学会誌. 66(8). S1134 (1992)
• [Publications] 高橋 忍: "実験的術中照射における末梢神経の放射的障害" 日本整形外科学会誌. 66(8). S1192 (1992)
• [Publications] 松田 康孝: "A-Wガラスセラミックをボトムコーティングした人工股関節に関する研究" 日本整形外科学会誌. 66(8). S1279 (1992)
• [Publications] 木次 敏明: "ハイドロオキシアパタイト、トライカルシウムフォスフェイトと骨との結合機序について-EHDPを用いての研究" 66(8). S1119 (1992)
• [Publications] 岡 正典: "有機系材料整形外科医用材料マニュアル" 金原書店, 224 (1992)
• [Publications] 岡 正典: "徐放性薬剤と整形外科における応用整形外科医用材料マニュアル" 金原書店, 224 (1992)
• [Publications] 岡 正典: "縫合糸整形外科医用材料マニュアル" 金原書店, 224 (1992)
• [Publications] 岡 正典: "止血材料と接着材料整形外科医用材料マニュアル" 金原書店, 224 (1992)
• [Publications] 岡 正典: "人工軟骨とその将来マルホ整形外科整形外科セミナー第93集(No.1022)" マルホ, (1992)
• [Publications] 岡 正典: "骨格系人工材料の革新第23回日本医学会総会会誌III" 日本医学会総会, (1992)