新しい人工材料による脊椎固定器具の開発に関する基礎的・臨床的研究

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02670643
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 白土 修 北海道大学, 医学部附属病院, 助手 (20206296)
• 研究分担者: 但野 茂 北海道大学, 工学部, 助教授 (50175444) ; 金田 清志 北海道大学, 医学部, 教授 (60000957)
• キーワード: 脊椎固定器具 / 人工材料 / 生体材料 / 体幹筋 / 生体力学

研究概要

脊柱固定器具を開発するための新しい人工材料を検討した。前年度の報告書に記載した様に、まず歯科用の高分子材料とキチンに焦点を絞り、力学的予備実験を行った。前者は、主としてプラスチックの組成からなる。これは一般的な金属とは違い、MRIに反応しないために、脊柱固定術後の神経組織を観察するためには適した材料である。また、後者は、甲殻類特にカニの甲羅の成分であり、生体内で経時的に分解吸収されるものである。これを材料とした脊椎固定器具は、術後に体内からの抜去の必要がなく、患者への侵襲も少ない理想的なものとなるはずである。しかし、この予備実験の段階で、両者ともに臨床応用は難しいという結論を得た。すなわち、生理的範囲内と思われる負荷を加えた段階で両者共に明かな破壊が生じた。すなわち、材料の生物学的特性からは両者共に臨床応用に耐え得るものであるが、物理的特性からは生体応用においては力学的強度が不十分であることが判明した。
以上より、さらに新材料を検索することは当然であるが、脊椎固定器具が使われる生体側の要因を探る前年度までの研究を継続した。まず、腰痛症患者の体幹筋力を研究し、筋の収縮様式別に健常者と比較検討した。患者群では、体幹筋力はすべての場合で健常者よりも低下しており、手術で使用される脊椎固定器具もこの筋力低下をあらかじめ計算に入れて作成する必要があると思われた。また、材料としては従来から最も多く使われているステンレス鋼性であるが、固定器具の種類としては最も新しいSteffee pedicular screw systemを使用した腰椎分離辷り症患者の術後結果を調査した。この臨床研究によれば、術後4年を経た状態でも脊椎固定器具は折損しておらず、このsystemが新しい材料による脊椎固定器具開発の一つの力学的基準になると思われた。これは、脊椎外傷患者にも該当することであった。

研究成果

• [文献書誌] Osamu Shirado,et al.: "Trunk Muscle Strength during Concentric and Eccentric Contraction" J.Spinal Disord. (1992)
• [文献書誌] Kiyoshi Kaneda,Osamu Shirado,et al: "New Entity of Thoracoーlumbar Spinal Injuries;Is that flexionーdistraction injury,burst fracture,or combined type?" Orthop.Trans.(1992)
• [文献書誌] 白土 修,他:"腰椎分離辷り症に対する神経根除圧とSteffee transpedicular screw systemによる固定術の成績" 別冊整形外科. 20. 127-130 (1991)
• [文献書誌] 白土 修,他:"求心性および遠心性収縮における体幹筋力の基礎的研究" 整形外科バイオメカニクス. 12. 183-187 (1990)
• [文献書誌] 白土 修: "体幹筋力に関する基礎的研究" 日本理学診療医学会誌. 2. 89-91 (1990)
• [文献書誌] 伊藤 俊一,金田 清志,白土 修 他:"特発性側弯症患者における体幹側方重心移動能に関する研究" 整形外科バイオメカニクス. 12. 417-421 (1990)