セメントレス人工股関節、関節面における生体力学的研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06454724
• Research Institution: 山梨医科大学
• Principal Investigator: 赤松 功也 山梨医科大学, 医学部, 教授 (10057094)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡田 勝蔵 山梨医科大学, 医学部, 教授 (50020409) ; 天野 力朗 山梨医科大学, 医学部, 助手 ; 井出 隆俊 山梨医科大学, 医学部, 講師 (60159853)
• Keywords: 人工関節の磨耗 / loosening / 接触界面の摩擦

Research Abstract

人工運動器の一つである人工関節は、痛みと運動障害をともなう変形性股関節症に苦しむ患者に対する画期的治療法として広く世界的に用いられている。しかし、その長期成績が判明するにつれ、さまざまな問題点が明らかとなってきた。その一つに人工関節のしゅう動面での摩擦がある。過去における人工関節の開発は摩擦との戦いであったと言っても過言ではない。今日において問題となっている人工軟骨の磨耗粉による生体反応、ひいてはlooseningも摩擦との戦いであることに変りはない。そこで人工関節の耐磨耗性を向上させる研究を行なうことにした。すなわち、人工骨頭関節面に潤滑液用の溝を付帯することで、接触界面に潤滑液を保持しやすくして人工関節面の摩擦磨耗の軽減化を試みることを計画した。
本研究に与えられた科学研究費補助金にて、実際に使用されている人工股関節を購入した。また、力学試験用として特別に作成した人工骨頭、人工軟骨を購入した。人工関節の表面には中心より10mmの位置に6個の円形あるいはド-ナツ状に陥凹部を作成した。摩擦試験は荷重200N以下、辷り速度20cm/sec、60分の条件にて行なった。摩擦磨耗後の表面形態は光学顕微鏡、原子間力顕微鏡を用いて観察した。また、力学試験データ解析、保存などには本補助金にて購入したコンピュータを活用した。
本研究の結果、従来の人工関節と比較して、人工骨頭・臼蓋に溝を付帯したものでは摩擦係数を約3分の1に低減することが可能であった。従来の人工関節では磨耗粉が接触界面に介在して骨頭と人工臼蓋の表面を損傷し、磨耗はさらに進行する。これに対し、溝を付帯した人工関節では磨耗粉が凹部に溜まるため、接触界面の磨耗は減少することを知った。

Research Products

• [Publications] 岡田勝蔵: "へこみ付き人工関節の基礎的研究" 第21回日本臨床バイオメカニクス学会抄録集. 21. 144 (1994)
• [Publications] 王波戦: "人工股関節の水中シミュレーション(第一報)-摩擦特性" 1994年度トライボロジ学会予稿集. 11. 441-442 (1994)
• [Publications] 小林祐次: "人工股関節の水中シミュレーション(第二報)-磨耗特性" 1994年度トライボロジ学会予稿集. 11. 443-444 (994)
• [Publications] 王波戦: "人工股関節の摩擦特性に与える表面形状の影響" 第18回日本バイオマテリアル学会予稿集. 18. 153 (1994)