骨粗鬆症と人工関節周囲感染治療に対応した生体活性骨セメントの開発

• 研究課題/領域番号: 18K12076
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分90120:生体材料学関連
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 後藤 公志 京都大学, 医学研究科, 准教授 (00437229)
• 研究分担者: 河井 利之 京都大学, 医学研究科, 特定病院助教 (80806828)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 生体活性骨セメント / 人工関節置換術 / 酸化チタン / 骨粗鬆症 / インプラント周囲感染 / 生体活性 / 骨セメント / 人工関節周囲感染

研究成果の概要

開発した酸化チタン含有生体活性骨セメント（TBC）の膝関節内での骨伝導能を評価するために、日本白色家兎の膝関節内にTBCと市販のPMMA骨セメント（PBC）を埋入し、6，12，26週で屠殺して周囲骨との接触率（Affinity index)で評価したところ、12、26週で有意にTBCのAffinity indexが高かった。また、骨粗しょう症骨での骨接着能を評価するために、両側卵巣切除と8週間のステロイド注射を日本白色家兎に行って骨粗しょう症モデルを作成し、その大腿骨にTBCとPBCを埋入して6週で屠殺してPush-outテストを行ったところ、TBCで有意に高い接着強度を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

高齢化社会を迎えて、高齢者にも自立した生活を送っていただくためには、人工関節置換術の長期耐用性は非常に重要であり、特に骨セメントを使用した人工関節置換術においては、インプラントの弛みの発生を抑えるために、骨と直接結合する生体活性骨セメントの開発が望まれている。我々が開発した酸化チタン含有骨セメントは、膝関節内で使用してもその骨伝導能は市販骨セメントよりも有意に高いことが示され、また骨粗しょう症の大腿骨に対しても、有意に高い接着強度を示した。したがって、今後ますます増加する高齢者に対する人工関節置換術においてこの骨セメントを使用した場合に、よりインプラントの弛みを抑制することが可能と考えられた。

研究成果

• [雑誌論文] Titania-Containing Bone Cement Shows Excellent Osteoconductivity in a Synovial Fluid Environment and Bone-Bonding Strength in Osteoporosis. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawata T, Goto K, Imamura M, Okuzu Y, Kawai T, Kuroda Y, Matsuda S
  • 雑誌名: Materials 巻: 14 号: 5 ページ: 1110-1110
  • DOI: 10.3390/ma14051110
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bone Coverage around Hydroxyapatite/Poly(L-Lactide) Composite Is Determined According to Depth from Cortical Bone Surface in Rabbits. (2021)
  • 著者名/発表者名: Morizane K, Goto K, Kawai T, Fujibayashi S, Otsuki B, Shimizu T, Matsuda S
  • 雑誌名: Materials 巻: 14 号: 6 ページ: 1458-1458
  • DOI: 10.3390/ma14061458
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lower Activity and Function Scores Are Associated with a Higher Risk of Preoperative Deep Venous Thrombosis in Patients Undergoing Total Hip Arthroplasty. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawai T, Goto K, Kuroda Y, Matsuda S
  • 雑誌名: Journal of Clinical Medicine 巻: 9 号: 5 ページ: 1257-1257
  • DOI: 10.3390/jcm9051257
  • NAID: 120006872729
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Long-Term Results of Total Hip Arthroplasty With a Cemented β-Titanium Stem. (2020)
  • 著者名/発表者名: Takaoka Y, Goto K, Kuroda Y, Kawai T, Matsuda S
  • 雑誌名: The Journal of Arthroplasty 巻: 35 号: 8 ページ: 2167-2172
  • DOI: 10.1016/j.arth.2020.03.050
  • 査読あり
• [雑誌論文] The use of a bioactive bone cement containing apatite-wollastonite glass-ceramic filler and bisphenol-a-glycidyl methacrylate resin for acetabular fixation in total hip arthroplasty: long-term follow-up results of a clinical trial. (2019)
  • 著者名/発表者名: Goto K, Kuroda Y, Kawai T, Kawanabe K, Matsuda S.
  • 雑誌名: Bone Joint J. 巻: 101 号: 7 ページ: 787-792
  • DOI: 10.1302/0301-620x.101b7.bjj-2018-1391.r2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Clinical application of injectable growth factor for bone regeneration: a systematic review. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kuroda Y, Kawai T, Goto K, Matsuda S.
  • 雑誌名: Inflamm Regen. 巻: 39 号: 1
  • DOI: 10.1186/s41232-019-0109-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hip-Spine Syndrome: Acetabular Anteversion Angle Is Associated with Anterior Pelvic Tilt and Lumbar Hyperlordosis in Patients with Acetabular Dysplasia: A Retrospective Study. (2019)
  • 著者名/発表者名: Okuzu Y, Goto K, Okutani Y, Kuroda Y, Kawai T, Matsuda S.
  • 雑誌名: JB JS Open Access. 巻: 4 号: 1 ページ: e0025-e0025
  • DOI: 10.2106/jbjs.oa.18.00025
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Does Prophylactic Administration of Edoxaban Increase D-Dimer Levels after Total Hip Arthroplasty? (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawai T, Kuroda Y, Goto K, Matsuda S.
  • 雑誌名: J Clin Med 巻: 8 号: 5 ページ: 678-678
  • DOI: 10.3390/jcm8050678
  • NAID: 120007006240
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] In vivo and in vitro bioactivity of a "precursor of apatite" treatment on polyetheretherketone. (2019)
  • 著者名/発表者名: Masamoto K, Fujibayashi S, Yabutsuka T, Hiruta T, Otsuki B, Okuzu Y, Goto K, Shimizu T, Shimizu Y, Ishizaki C, Fukushima K, Kawai T, Hayashi M, Morizane K, Kawata T, Imamura M, Matsuda S.
  • 雑誌名: Acta Biomater 巻: 91 ページ: 48-59
  • DOI: 10.1016/j.actbio.2019.04.041
  • 査読あり
• [雑誌論文] Implantable composite devices of unsintered hydroxyapatite and poly-l-lactide with dispersive marbling morphology to enhance in vivo bioactivity and bioresorbability. (2019)
  • 著者名/発表者名: Morizane K, Shikinami Y, Fujibayashi S, Goto K, Otsuki B, Kawai T, Shimizu T, Matsuda S
  • 雑誌名: Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 巻: 97 ページ: 698-706
  • DOI: 10.1016/j.msec.2018.12.024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Classification of osteonecrosis of the femoral head: Who should have surgery? (2019)
  • 著者名/発表者名: Kuroda Y, Tanaka T, Miyagawa T, Kawai T, Goto K, Tanaka S, Matsuda S, Akiyama H.
  • 雑誌名: Bone Joint Res 巻: 8 号: 10 ページ: 451-458
  • DOI: 10.1302/2046-3758.810.bjr-2019-0022.r1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Titania-containing bioactive bone cement for total hip arthroplasty in dogs. (2019)
  • 著者名/発表者名: Imamura M, Goto K, Kawata T, Kataoka M, Fukuda C, Fujibayashi S, Matsuda S.
  • 雑誌名: J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 巻: 107 号: 4 ページ: 1238-1245
  • DOI: 10.1002/jbm.b.34216
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dose optimization of topical tranexamic acid for primary total hip arthroplasty: A prospective cohort study. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi A, Goto K, Kawai T, Kuroda Y, Sano K, Matsuda S.
  • 雑誌名: J Orthop Sci. 巻: 24 号: 2 ページ: 275-279
  • DOI: 10.1016/j.jos.2018.09.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-term outcome of cemented total hip arthroplasty with the Charnley-type femoral stem made of titanium alloy. (2019)
  • 著者名/発表者名: Okutani Y, Goto K, Kuroda Y, Kawai T, Okuzu Y, Kawata T, Shimizu Y, Matsuda S.
  • 雑誌名: J Orthop Sci. 巻: 24 号: 6 ページ: 1047-1052
  • DOI: 10.1016/j.jos.2019.07.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gait- and posture-related factors associated with changes in hip pain and physical function in patients with secondary hip osteoarthritis: a prospective cohort study. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tateuchi H, Akiyama H, Goto K, So K, Kuroda Y, Ichihashi N
  • 雑誌名: Arch Phys Med Rehabil 巻: 印刷中 号: 11 ページ: 2053-2062
  • DOI: 10.1016/j.apmr.2019.04.006
  • NAID: 120006767913
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-term results of total hip arthroplasty using Charnley Elite-Plus stem and the effect of stem geometry on radiographic distal femoral cortical hypertrophy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Goto K, Furuya Y, Oda K, Minami R, Sano K, Sugimoto M, Matsuda S.
  • 雑誌名: J Orthop Sci 巻: 23 号: 2 ページ: 365-370
  • DOI: 10.1016/j.jos.2017.12.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Patient- and Surgery-Related Factors that Affect Patient-Reported Outcomes after Total Hip Arthroplasty. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawai T, Kataoka M, Goto K, Kuroda Y, So K, Matsuda S.
  • 雑誌名: J Clin Med 巻: 15 号: 10 ページ: 7-10
  • DOI: 10.3390/jcm7100358
  • NAID: 120006537097
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A long-term comparative study between two different designs of cemented stems: Distal-cylindrical versus distal-taper (2018)
  • 著者名/発表者名: Okutani Y, Goto K, Kawata T, Okuzu Y, So K, Kuroda Y, Matsuda S
  • 雑誌名: J Orthop 巻: 2 号: 1 ページ: 190-195
  • DOI: 10.1016/j.jor.2018.01.019
  • 査読あり
• [学会発表] Long-term results of total hip arthroplasty using Charnley Elite-plus stem and the effect of stem geometry on radiographic distal femoral cortical hypertrophy (2018)
  • 著者名/発表者名: 1.Goto K, Furuya Y, Sano K, Sugimoto M, Matsuda S
  • 学会等名: 19th EFORT congress
  • 国際学会
• [学会発表] AWガラスセラミックフィラー含有の生体活性骨セメントを用いて固定された人工股関節の長期成績 (2018)
  • 著者名/発表者名: 後藤公志、黒田隆、河井利之、松田秀一
  • 学会等名: 第45回日本股関節学会学術集会