人工関節置換術と椎体形成術の長期成績を向上させる新規骨セメントの開発

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K10469
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 後藤 公志 京都大学, 医学研究科, 特定講師 (00437229)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宗 和隆 京都大学, 医学研究科, 助教 (30514038)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 酸化チタン / 骨セメント / 生体活性 / 人工関節置換術

Outline of Annual Research Achievements

3~3.5kgの日本白色家兎の膝関節内の関節液の影響を受ける大腿骨顆部関節面に径2.5mm、深さ5mmの円筒形の骨欠損を作成し、市販骨セメントまたは開発中の酸化チタン含有骨セメントを埋入し、6、12、26週で屠殺して、セメント－骨界面の状態の組織学的評価を行い、荷重と関節内圧の負荷のかかった状態での骨伝導能の定量的評価を行うモデルを作成した。この評価を行うことにより、膝関節内で開発中の酸化チタン含有骨セメントを用いた場合の骨との接着性に関する優位性、安全性の評価が可能であると考えられる。
また、日本白色家兎に卵巣摘出手術と、ステロイド投与を行って、骨粗しょう症となった家兎を作成し、その大腿骨骨幹部に4箇所円筒形の骨孔を作成し、そこにあらかじめ硬化させた酸化チタン含有骨セメント、もしくは市販のPMMA骨セメントを埋入し、６，１２，２６週で屠殺し、組織評価、およびpush out法を用いた骨結合能の評価を行った。この評価を行うことで、骨粗しょう症モデルにおいても酸化チタン含有骨セメントの優れた骨結合能が明らかになれば、骨粗しょう症患者に対する人工関節置換術への応用が期待できる。
また、ビーグル犬の人工股関節置換術を行い、酸化チタン含有骨セメントが、市販の骨セメントと比較して、臼蓋側の骨－セメント界面のaffinity indexが１，３，６，１２か月での屠殺標本において高く、大腿骨側の骨結合能もいずれの期間においても高い値を示し、その優れた骨結合能を証明した。その結果を現在、Clinical Orthopaedicsに投稿中である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

日本白色家兎の膝関節内の関節液の影響を受ける大腿骨顆部関節面に径2.5mm、深さ5mmの円筒形の骨欠損を作成したモデルにおいて、セメントー骨界面の状態の組織学的評価を当初マイクロCTで行う予定であったが、解像度が低く、評価が困難な為、電子顕微鏡用の切片を作成してあらためて計測を行っている。日本白色家兎に卵巣摘出手術と、ステロイド投与を行って、その大腿骨骨幹部に骨孔を作成するモデルにおいては、骨粗しょう症の有無、骨密度との関連性を評価する上でのBMD測定を行うにあたって、測定依頼予定の企業との交渉に時間がかかっている

Strategy for Future Research Activity

日本白色家兎を用いた実験において、すでに試料の埋入を終えており、今後は順次組織学的評価を進めていく予定である。この酸化チタン含有骨セメントは厚生省の承認を得て、今後は実臨床における評価を行っていく必要があるが、引き続き、膝関節内での使用、および骨粗しょう症モデルでの使用での有用性を確認していく必要があると考えている。椎体形成術に対する酸化チタン含有骨セメントの臨床応用に関しては、骨セメント自体の改良よりも、手術器具の開発が重要となってきたことから、新たな骨セメントの組成確立は行わない方針となり、この領域での基礎実験は現在行っていない。