β-TCP含有チタンの実験的研究  [in Japanese] EXPERIMENTAL STUDY OF β-TRICALCIUM PHOSPHATE (β-TCP)-CONTAINING TITANIUM  [in Japanese]

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Abstract

要約:脊椎椎体間固定には自家骨移植にケージやプレートによる内固定が併用されることが多い.自家骨採取は他の健常部に新たな侵襲を加える必要があり疼痛や出血,感染などの合併症も少なくない.自家骨移植に替わる生体材料としてHAやβ-TCP,Titanium Fiber Mesh Block(TFMB)などが臨床応用されている.HAやTFMBはそれ自体が骨に置換されないため長期成績は不明である.一方,β-TCPは骨吸収がすすむと骨に置換されるがプレートを併用してもβ-TCPブロック単独では強度不足である.今回われわれは強度不足を補うためβ-TCP粉末にチタン粉末を複合化し椎体間移植に十分な強度を持つ成形体を作製した.成形体の圧縮強度はβ-TCP含有率が30%以下では脊椎椎体間固定に使用できる強度を有していたが,30%以上では作成過程で成形体が十分固化されなかった.実験では,100vol. % Ti,チタンに対してβ-TCP含有率が5%,20%,50%を有するβ-TCP/Tiおよび100vol. %β-TCPを使用した.まずこの成形体の生体親和性試験を行い親和性に問題がないことを確認し,うさぎ脛骨に骨欠損を作成し移植した.移植後16週で脛骨を摘出し三点曲げ試験を行った.また術後8週,16週の時点で成形体と骨の境界面を走査電子顕微鏡で観察した.三点曲げ試験の結果β-TCP含有率が低くなるほど曲げ強度の平均応力は増加した.走査電子顕微鏡像では100vol.%β-TCPは8週ですでに骨と成形体の間隙はなく癒合していたが5vol.%β-TCP/Ti,20vol.%β-TCP/Tiの成形体では8週の時点では間隙が存在していたが8週から16週の間で癒合していた.走査電子顕微鏡像からもβ-TCP含有率が高いほど成形体は早期に移植部で安定するが成形体が移植部で安定しない場合は長期間micromovementが存在することになり化骨形成が促進される.この結果,化骨の影響をうけてβ-TCP含有率が低いにもかかわらず平均応力は高くなったと考えられた.今回の成形体は100μm以下の比較的小さな気孔を有しているがこの気孔の中にβ-TCPの粉末が入り込み固化されたため気孔率が統一されなかった.今後もっとも最適なβ-TCP含有率,気孔率を求めるには気孔率を統一した,より大きな成形体を作製しさらに長期間移植を行い化骨の影響を受けない引張強度を計測する必要があると思われた.

Collection of autogenous bone requires new invasion to the other healthy area. β-TCP is replaced by bone with development of bone resorption, but the intensity of β-TCP block is insufficient. We mixed titanium powders in β-TCP powders, and produced a new mold having strong intensity sufficient enough for vertebral fusion. 100% titanium, β-TCP containing 5%, 20%, or 50% of titanium, and 100% β-TCP were implanted in the tibia of rabbits. The tibia was extripated 16 weeks after implantation, and a three-point bending test was performed. The interface of the mold and the bone was observed electron microscopically at 8 and 16 weeks after implantation. The results of three-point bending test showed that the lower β-TCP containing rate was, the more the mean stress increased. In electron microscopic observation, a space was existed between the mold and the bone, and the bone was not unioned 8 weeks after operation in both 5% and 20%β-TCP. However, 16 weeks of post-operation, this space was eliminated and the bone was unioned. But no space was existed at 8 weeks after operation in 100% β-TCP. These results suggest that the higher β-TCP-containing rate was, the more early the mold was fused and stabilized at the implanted site. If the mold is not stabilized at the implanted site, micro-movement exists for a long time period, and callus formation may be stimulated. Therefore, mean stress might have been increased by callus formation in spite of low β-TCP-containing rate. A pluck intensity not affected by callus should be determined. For this purpose, it should be evaluated in the animals implanted the mold for a long period of time.

Journal

  • Journal of The Showa Medical Association

    Journal of The Showa Medical Association 69(4), 305-315, 2009

    The Showa University Society

Codes

  • NII Article ID (NAID)
    130000852984
  • NII NACSIS-CAT ID (NCID)
    AN00117027
  • Text Lang
    JPN
  • Journal Type
    大学紀要
  • ISSN
    0037-4342
  • NDL Article ID
    10573981
  • NDL Source Classification
    ZS7(科学技術--医学)
  • NDL Call No.
    Z19-373
  • Data Source
    NDL  J-STAGE 
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