2022 Fiscal Year Annual Research Report
新規低弾性チタン合金であるTi-Nb-Sn合金を用いた骨折治療インプラントの開発
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20K18051
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
上村 雅之 東北大学, 大学病院, 助教 (80758962)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | Ti-Nb-Sn合金 / 骨折治癒 / プレート |
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| Outline of Annual Research Achievements |
市販の工業用純チタン（CP-Ti）合金製ロッキングプレート（ヤング率107GPa）と同型のプレートをTiNbSn合金（ヤング率49.1GPa）で作成し、日本白色家兎（オス）を用いた脛骨骨折モデルにおいて骨折治癒過程と骨強度の違いを評価した。
術後4、6週でマイクロCTによる画像評価を行った。術後4週でTiNbSn合金群の髄内仮骨の体積が大きく、仮骨全体、髄腔内、骨外とも仮骨架橋幅が大きかった。術後6週で仮骨体積が両群とも小さくなり、髄腔内仮骨の体積および髄腔内仮骨架橋幅がCP-Ti群で大きかった。TiNbSn合金群で骨折後早期の骨癒合が促進され、その後にCP-Ti群の骨癒合が追いつく過程を示すと推察された。
術後4週で組織学的定量評価を行った。ヘマトキシリン・エオジン染色標本において仮骨全体、髄腔内仮骨、プレート設置面側における新生骨形成面積がTiNbSn合金群で大きかった。アルシアンブルー染色標本において仮骨内の残存軟骨組織面積がTiNbSn合金群で小さかった。免疫組織化学染色標本においてTiNbSn合金でオステオカルシン陽性の成熟骨芽細胞の数が多かった。TiNbSn合金群で軟骨性仮骨の吸収を伴う新生骨形成が盛んにみられ、骨癒合の早期進行を示すと推察された。
術後4週と6週で3点曲げ力学試験を行った。術後4週での癒合骨の最大荷重および合成はTiNbSn合金群で大きかった。術後6週での最大荷重はTiNbSn合金で大きかったが、剛性に有意差はなかった。
以上の結果から、TiNbSn合金製ロッキングプレートを用いた骨切り部の固定はCP-Ti製プレートに比べて術後4週の骨癒合が早く、骨強度が高いことが示された。TiNbSn合金製ロッキングプレートは術後早期の骨癒合促進と骨強度回復効果を有すると考えられ、TiNbSn合金は骨折治療用デバイスとして有望なバイオマテリアルである。
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[Journal Article] β-type TiNbSn Alloy Plates With Low Young Modulus Accelerates Osteosynthesis in Rabbit Tibiae2022
Author(s)
Ito K, Mori Y, Kamimura M, Koguchi M, Kurishima H, Koyama T, Mori N, Masahashi N, Harada S, Itoi E, Aizawa T
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Journal Title
Clin Orthop Relat Res
Volume: 480
Pages: 1817-1832
DOI
Peer Reviewed
