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2016 年度 実績報告書

人工関節摩擦部分からの金属イオン溶出のメカニズムの解明とその予防指針の策定

研究課題

研究課題/領域番号 26420083
研究機関北里大学

研究代表者

馬渕 清資  北里大学, 医療衛生学部, 名誉教授 (70118842)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード人工股関節 / 微動摩耗 / 不動態被膜 / 摩耗試験 / 腐食電位 / 摩擦ストローク
研究実績の概要

整形外科領域では,転倒による大腿骨骨折や変形性関節症などに対して,人工股関節を用いた関節形成術が広く行われている.しかし,術後に,痛み,過敏症,周囲組織の壊死などを発症し,数年で再手術を余儀なくされる症例が報告されている.
主流のモジュラー型は,ステムとネック,ヘッドとネックの間に,金属同士の接触部がある.近年,再手術で抜去したヘッド,ネックのジャンクション部分に変色が見られ,そこで腐食が発生して,金属イオンの溶出が疑われてきた.
本来,人工関節材料であるコバルトクロム合金は,表面の不動態被膜によって,金属腐食が防がれている.よって,その腐食が,ヘッドとネックの微小摩耗(フレッテイング)によって,促進されたと,考えられてきた.しかし,人工臼蓋と人工骨頭の間の摩擦部分より小さい摩擦距離で大きな腐食が発生する理由は,これまで,明らかでなかった.
本研究では,コバルトクロム合金同士の往復動摩擦実験を行って,不動態被膜の損傷の度合いを腐食電位計測で評価した.その結果,摩擦を開始すると、腐食電位は、摩擦ストローク0.1 mmの場合,0.05V低下した.1 mmの場合は,0.15V低下した.また、摩擦運動を停止した後,腐食電位は,次第に回復した.その回復の時定数は,ストロークが0.1 mmの場合は,0.2 sで,それが,ストローク1 mmでは,0.05 sになった.すなわち、摩擦ストロークが短いと,不動態被膜の損傷度は大きいことと,損傷した不動態被膜の回復に要する時間が拡大することが,明らかとなった.この結果は,人工股関節のデザインの改善により,生体への有害反応を防ぐことが可能になることを示唆された.

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (16件)

  • [雑誌論文] Effect of friction stroke lingth on damage and restoration of the passive film of cobalt chromium alloy2017

    • 著者名/発表者名
      Mika Honna, Kiyoshi Mabuchi, Kazuhiro Yoshida, Rina Sakai, Masanobu Ujihira
    • 雑誌名

      The Kitasato Medical Journal

      巻: 47 ページ: 10-16

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ig Nobel prize-winning episode: Trip from a slip on a banana peel the mysterious world of mucus2016

    • 著者名/発表者名
      Kiyoshi Mabuchi, Rina Sakai, Mika Honna, Masanobu Ujihira
    • 雑誌名

      Biosurface and Biotribology

      巻: 2 ページ: 81-85

    • DOI

      http:dx.doi.org/10.1016/j.bsbt.2016.08.001

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 和式特有の姿勢が股関節大腿骨頭に及ぼす影響2016

    • 著者名/発表者名
      櫻井大輔,酒井利奈,馬渕清資,津田晃司,五十嵐崇,江尻 幹,戸崎 精,高平尚伸
    • 雑誌名

      北里理学療法学

      巻: 19 ページ: 97-100

  • [雑誌論文] 腰椎分離症の簡易検出方法の開発―隣接用椎骨叩打による振動検査の有用性―2016

    • 著者名/発表者名
      門倉和成,田原直裕,渡邊裕之,酒井利奈,松永篤彦,馬渕清資
    • 雑誌名

      臨床バイオメカニクス

      巻: 36 ページ: 197-202

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 上腕骨近位部骨折に対する逆行性髄内釘の固定性評価2016

    • 著者名/発表者名
      酒井利奈,内野正隆,伊藤大器,田中健誠,中尾将輝,本名 美佳,山田 拓哉,占部憲,五味勉,馬渕清資
    • 雑誌名

      バイオメカニズム学会誌

      巻: 40 ページ: 131-136

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 上腕骨近位端部骨折に対する内固定法の比較2016

    • 著者名/発表者名
      酒井利奈,内野正隆,伊藤大器,田中健誠,中尾将輝,占部憲,馬渕清資
    • 雑誌名

      骨折

      巻: 38 ページ: 210-214

    • 査読あり
  • [学会発表] コンタクトレンズの潤滑に及ぼす点眼液の効果2017

    • 著者名/発表者名
      岩下紘子,堀裕一,酒井利奈,氏平政伸,馬渕清資
    • 学会等名
      第37回バイオトライボロジシンポジウム
    • 発表場所
      東京都千代田区外神田1-18-13首都大学東京秋葉原サテライトキャンパス
    • 年月日
      2017-03-08
  • [学会発表] 鎖骨遠位端骨折に使用する内固定法のたわみ剛性の比較と補強糸の有用性の検討2017

    • 著者名/発表者名
      中尾将輝,酒井利奈,小島千裕,中野雅也,吉田和弘,馬渕清資,氏平政伸
    • 学会等名
      第37回バイオトライボロジシンポジウム
    • 発表場所
      東京都千代田区外神田1-18-13首都大学東京秋葉原サテライトキャンパス
    • 年月日
      2017-03-08
  • [学会発表] 後方支持型人工膝関節のポストに対する圧力測定と有限要素解析の実証2017

    • 著者名/発表者名
      中野雅也,酒井利奈,小島千裕,馬渕清資,吉田和弘,氏平政伸
    • 学会等名
      第47回日本人工関節学会
    • 発表場所
      宜野湾市真志喜4-3-1沖縄コンベンションセンター
    • 年月日
      2017-02-24 – 2017-02-25
  • [学会発表] 人工股関節寛骨臼側カップのリム形状の違いによる回旋安定性の比較2017

    • 著者名/発表者名
      小島千裕,酒井利奈,福島健介,中尾将輝,中野雅也,高平尚伸,内山勝文,守谷光俊,馬渕清資,吉田和弘,氏平政伸
    • 学会等名
      第47回日本人工関節学会
    • 発表場所
      宜野湾市真志喜4-3-1沖縄コンベンションセンター
    • 年月日
      2017-02-24 – 2017-02-25
  • [学会発表] 有限要素解析と圧力測定による後方支持型人工膝関節ポストの圧力分布の比較2017

    • 著者名/発表者名
      中野雅也,酒井利奈,小島千裕,馬渕清資,吉田和弘,氏平政伸
    • 学会等名
      日本機械学会 第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      名古屋市中村区名駅4丁目4-38 ウインクあいち
    • 年月日
      2017-01-19 – 2017-01-20
  • [学会発表] 人工股関節寛骨臼側カップの形状による回旋安定性の比較2017

    • 著者名/発表者名
      小島千裕,酒井利奈,福島健介,中尾将輝,中野雅也,高平尚伸,内山勝文,森谷光俊,馬渕清資,吉田和弘,氏平政伸
    • 学会等名
      日本機械学会 第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      名古屋市中村区名駅4丁目4-38 ウインクあいち
    • 年月日
      2017-01-19 – 2017-01-20
  • [学会発表] 足関節外果骨折に対する内固定法の力学的評価2016

    • 著者名/発表者名
      米尾皓正,酒井利奈,馬渕清資,峰原宏昌,松浦晃正,高相晶士,内野正隆,田中健誠,氏平政伸
    • 学会等名
      第43回日本臨床バイオメカニクス学会
    • 発表場所
      札幌市中央区北2条西7丁目 北海道立道民活動センター
    • 年月日
      2016-10-08 – 2016-10-09
  • [学会発表] インプラント界面における定常力学刺激が骨組織に与える影響2016

    • 著者名/発表者名
      中尾将輝,内田健太郎,酒井利奈,馬渕清資,氏平政伸
    • 学会等名
      第43回日本臨床バイオメカニクス学会
    • 発表場所
      札幌市中央区北2条西7丁目 北海道立道民活動センター
    • 年月日
      2016-10-08 – 2016-10-09
  • [学会発表] 人工股関節寛骨臼側フィン付セメントレスカップの回旋安定性の評価2016

    • 著者名/発表者名
      小島千裕,酒井利奈,福島健介,中尾将輝,中野雅也,高相晶士,馬渕清資,氏平政伸
    • 学会等名
      第43回日本臨床バイオメカニクス学会
    • 発表場所
      札幌市中央区北2条西7丁目 北海道立道民活動センター
    • 年月日
      2016-10-08 – 2016-10-09
  • [学会発表] 人工股関節材料合金の腐食に対する摩擦ストロークの影響2016

    • 著者名/発表者名
      本名美佳,氏平政伸,馬渕清資
    • 学会等名
      第43回日本臨床バイオメカニクス学会
    • 発表場所
      札幌市中央区北2条西7丁目 北海道立道民活動センター
    • 年月日
      2016-10-08 – 2016-10-09
  • [学会発表] 上腕骨近位端骨折に対する内固定法の比較2016

    • 著者名/発表者名
      中野雅也,酒井利奈,内野正隆,中尾将輝,本名美佳,米尾皓正,小島千裕,馬渕清資,氏平政伸
    • 学会等名
      第43回日本臨床バイオメカニクス学会
    • 発表場所
      札幌市中央区北2条西7丁目 北海道立道民活動センター
    • 年月日
      2016-10-08 – 2016-10-09
  • [学会発表] 後方支持型人工膝関節のポストに対する圧力測定と有限要素解析の実証2016

    • 著者名/発表者名
      中野雅也,小島千裕,馬渕清資,酒井利奈,氏平政伸
    • 学会等名
      第38回バイオトライボロジ研究会
    • 発表場所
      裾野市下和田656帝人アカデミー富士
    • 年月日
      2016-08-13 – 2016-08-14
  • [学会発表] 人工股関節寛骨臼側セメントレスカップの回旋安定性の比較2016

    • 著者名/発表者名
      小島千裕,酒井利奈,中野雅也,中尾将輝,高平尚伸,内山勝文,山本豪明,福島健介,池田伸介,馬渕清資,氏平政伸
    • 学会等名
      第38回バイオトライボロジ研究会
    • 発表場所
      裾野市下和田656帝人アカデミー富士
    • 年月日
      2016-08-13 – 2016-08-14
  • [学会発表] マウスに対する創外固定器を用いたボーントランスポートモデルの確立2016

    • 著者名/発表者名
      米尾皓正,福永萌恵子,酒井利奈,峰原宏昌,田澤諒,内田健太郎,馬渕清資,氏平政伸
    • 学会等名
      第38回バイオトライボロジ研究会
    • 発表場所
      裾野市下和田656帝人アカデミー富士
    • 年月日
      2016-08-13 – 2016-08-14
  • [学会発表] 鎖骨遠位端骨折に使用する内固定法のたわみ剛性の比較と補強糸の有用性の検討2016

    • 著者名/発表者名
      酒井利奈,中尾将輝,今井稔,内野正隆,占部憲,圓田明弘,松浦晃正,高相晶士,馬渕清資,氏平政伸
    • 学会等名
      第38回バイオトライボロジ研究会
    • 発表場所
      裾野市下和田656帝人アカデミー富士
    • 年月日
      2016-08-13 – 2016-08-14
  • [学会発表] 足関節外果骨折に対する内固定法のバイオメカニカル的評価2016

    • 著者名/発表者名
      米尾皓正,中野雅也,酒井利奈,田中健誠,峰原宏昌,松浦晃正,内野正隆,馬渕清資
    • 学会等名
      第42回日本骨折治療学会
    • 発表場所
      東京都新宿区西新宿2-2-1 京王プラザホテル
    • 年月日
      2016-07-01 – 2016-07-02

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公開日: 2018-01-16  

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