日本人の解剖学的骨盤形態に適合した人工股関節再置換用寛骨臼再建補強プレートの開発

• 研究課題/領域番号: 20K09475
• 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56020:整形外科学関連
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 加畑 多文 金沢大学, 医学系, 准教授 (10334749)
• 研究分担者: 上野 琢郎 金沢大学, 医学系, 協力研究員 (80800622)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2020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: 人工股関節 / 寬骨臼 / 力学試験 / 有限要素解析 / 人工股関節全置換術 / 人工股関節再置換術

研究開始時の研究の概要

日本人の解剖学的特徴により良く適合し、かつ最新の人工関節テクノロジーを反映させた工夫を備えた人工股関節再置換用の寛骨臼再建補強プレートを開発することが目的である。解剖学的に骨盤に適合するようデザインすることによって、設置自体が容易になる。また、最新の人工関節テクノロジーを反映させることができるような工夫をインプラント自体に施せば、手術の迅速化・簡易化、力学的破綻の予防、合併症の軽減、良好な長期成績の獲得が得られる。

研究成果の概要

日本人の解剖学的骨盤形態に適合した人工股関節再置換用寛骨臼再建補強プレートのデザインを確立し、プロトタイプのインプラントを作成できた。また、付属品であるパレット部オーギュメントおよびライナー設置ガイドの設計と作成を行った。同時にオーギュメント作成機器の設計を行ない、試作品を完成させた。
模擬骨を用いた力学試験や有限要素解析を行い、開発品が既存製品よりも強度やインプラントにかかる応力・ひずみ等に関しての全ての項目で上回っていたことを確認した。インプラントの静的荷重試験を行い、開発品が既存製品よりも強度的に優れていることを確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

寬骨臼に大きな骨欠損がある症例に使用される人工股関節寬骨臼用補強インプラントのほとんどは25年以上前に開発されたものであり、最新の人工関節設置理論やテクノロジーにそぐわなくなってきているが、この研究で開発したインプラントは、従来品の欠点を補えうるデザインと性能を有していると考えられた。インプラントの設置に関しては、日本人の解剖に適合した特徴的なデザインと、インプラント自体が骨盤の基準座標の指標となり得るような工夫を凝らしたことで、技術的に容易で再現性の高い設置が可能となったと考えられる。強度的にも従来品を凌駕しており、順調に開発が進めば、近日中に画期的な製品として臨床応用される可能性が高い。