JPH0362419B2 - - Google Patents

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JPH0362419B2
JPH0362419B2 JP60158491A JP15849185A JPH0362419B2 JP H0362419 B2 JPH0362419 B2 JP H0362419B2 JP 60158491 A JP60158491 A JP 60158491A JP 15849185 A JP15849185 A JP 15849185A JP H0362419 B2 JPH0362419 B2 JP H0362419B2
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JP
Japan
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bone
porous
coating
tricalcium phosphate
phosphate
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JP60158491A
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Jee Andaason Fuiritsupu
Ii Paa Jatsuku
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Bristol Myers Squibb Co
Original Assignee
Bristol Myers Squibb Co
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は一般に体内に植込む医学的補綴部材、
さらに特定すれば補綴部材に骨を内生させる手段
によつて体内に固定する補綴部材に関する。
〔従来の技術〕
骨板、爪、ピン、ねじおよび結合補綴部材のよ
うな医学的器具を人間および動物の骨格構造に通
常植込み、破損した骨の部分を多年にわたつて結
合するか、または損失もしくは損傷した骨格部分
に置換える。これらの部分は身体の永久的な部分
となるように意図することが多い。このような場
合、この部材が骨格の骨構造に強力にかつ永久に
固定されることが重要である。
このような部材の全部または一部に多孔性表面
を使用し、多孔の孔径が約50μｍを越えるのであ
れば、強力な永久的固定を得ることが、10年以上
にわたつて知られていた。しかし、骨の古い固定
方法、すなわちメチルメタクリレート骨セメント
を使用するか、または磨擦はめ合いによつて主と
して固定する方法が、固定方法としてもつとも支
配的に使用されている。しかし磨擦はめ合いまた
はセメント結合された補綴部材が時の経過につれ
て弛緩することが重要な医学的問題として残る。
これは骨の内生によつて良好に固定できるよう
に、患者は骨の生長がおきるまで骨格植込みに力
または負担を加えないことが必要であるにも拘ら
ず、磨擦はめ合いまたはセメント結合の場合に骨
格への負担が直ちに加わるためである。
本明細書において、術語「生物的吸収性および
再吸収性」の意味は、このような性質を有する物
質が、骨が完全に結合する期間より短い期間のう
ちに生物的に吸収される器具の部分の物理的構造
を変えるのに十分な量で宿主身体によつて化学的
に分解され、吸収され、または他の方法で除去さ
れることである。明らかなように、すべての物質
は、たとえ鋼であつても、身体によつて僅かに化
学的に吸収される。しかし骨の癒合期間にわたつ
て生物的吸収性器具の物理的構造を変えない程度
の僅かな吸収は、この術語「生物的吸収性および
再吸収性」には含まない。また明らかなように、
一つの物質が生物的吸収性であるとしても、特定
の少量ならば、体内に長期間残ることができる。
植込み部材の多孔性表面に迅速に骨を内生させ
る一つの方法は、多孔性金属繊維を水酸化りん灰
石3Ca3（PO4）2・Ca（OH）2の水性スラリーに浸漬
し乾燥させることによつて、多孔性金属繊維を水
酸化りん灰石で被覆する。水酸化りん灰石は人体
に再溶解性であるとは一般に考えられない。水酸
化りん灰石は植込み後４週間までの間に多孔性金
属の表面に骨がより急速に内生することを促進す
るが、この効果は短期間であつて、４週間後に
は、孔のなかの骨組織の量は減少することが見出
されたP.Ducheyneら、「多孔性被覆植込み部材の
骨格結合に対する水酸化りん灰石の含浸」ジヤー
ナル オブ バイオメデイカル マテリアルス
リサーチ Vol.14、225−237（1980）。この内生が
永久的に増加するのではないことに加えて、固定
位置において骨組織が長期にわたつて生長するの
ではなくて、水酸化りん灰石は繊維状生長を促進
する。その結果補綴が緩くなることが見出され
た。さらにDucheyneらの論文の水酸化りん灰石
被覆は比較的壊れやすく、市販品として通常の取
扱をすると容易に破損するので、広く商業用とし
て適合することができなかつた。
次の米国特許は前述のように本発明の一つの面
に関する。H.Hahnの米国特許第3605123号の開
示によれば補綴部材上に金属多孔性表面をプラズ
マ溶射する。David C.Philipsの米国特許第
3892648号および同第3892649号の開示によれば、
植込み部材に骨およびコラーゲンを電着させ、ま
たは植込み部材にプラスチツク網状組織を形成し
て、植込み部材に骨が付着することを促進する。
米国特許第3919723号の開示によれば、カルシ
ウムおよびりん酸塩の原子をセラミツク植込み部
材の表面に着床させるのに加熱してりん酸カルシ
ウム塩物質を溶融し着床させる。特に温度が1300
℃を超えるとりん酸カルシウム物質が分解される
ので、この温度より高い温度を使用しないことを
注意している。高温における分解はりん酸カルシ
ウム物質の特徴である。E.HayekおよびH.
Newesely、イノーガニツク シンセシイス７
（1963）63. Reinerらの米国特許第4202055号の開示によれ
ば、補綴部材の表面に生物的吸収性の生物活性り
ん酸カルシウムを重合体と組合せて、重合体内に
骨を内生させる。Draenertの米国特許第4365357
号および同第4373217号の開示によれば、吸収性
りん酸三石灰物質を骨セメントと組合せて、セメ
ント内に骨を内生させる。上記３つの特許は、い
ずれも表面を形成する物質に吸収性物質を一体化
させて、多孔性表面を吸収性物質の吸収によつて
生じさせ、この吸収性物質の吸収によつて形成さ
れた空の場所において表面に細孔を残すことを考
えている。これらの特許はいずれも予め多孔性で
ある表面を吸収性物質で被覆して骨の生成を促進
することを示唆していない。
Kummerらの米国特許第4338926号の開示によ
れば、植込み部材の表面に厚み0.1〜１mmの生物
的吸収性層を加えて、物質が吸収されるにつれて
植込み部材を弛緩させることを意図している。吸
収性層を有する補綴部材は、骨の内生を抑制する
ために、特に非多孔性としてある。
〔発明の解決しようとする問題点〕
本発明の目的は迅速かつ永久的な骨の内生を多
孔性表面に生じ、これによつて植込み部材を容易
に強力にかつ永久的骨格構造に固定する補綴部材
を提供することである。
本発明の他の目的は従来技術の補綴部材の欠点
を克服し、骨に永久的に固定することを意図する
補綴部材およびその製法を提供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、水酸化りん灰石およびβ−りん酸三
石灰を被覆物質として使用し、これを多孔性表面
の骨付着領域の少なくとも一部分に付着させると
き1350℃より高い温度に加熱して、吸収性α−り
ん酸三石灰に変換させることを特徴とする補綴部
材の製造方法である。
〔作用〕
基材の多孔性表面被覆は従来技術の示唆のよう
に吸収されて弛緩することがないことが見出され
た。吸収性物質は、十分には理解されていないが
被覆した多孔性表面内への骨の内生を迅速にかつ
強力になるように促進する。さらにこの促進され
た内生が永久的に残り、しかも水酸化りん灰石被
覆は従来知られているような組織の繊維化による
劣化はおきずに、骨物質となる。
この被覆物質は水酸化りん灰石およびβ−りん
酸三石灰、および加熱して冷却後に主としてα−
りん酸三石灰に変換する物質からなる群から選択
された少なくとも一つの物質を含むことが好まし
い。
〔発明の効果〕
被覆物質に高温度を与えることによつて、従来
技術の被覆より凝着力が強くて生物的吸収性のあ
る被覆を得ることを見出した。この被覆は十分な
凝着力があるので、基材から弛緩することなく、
一般に植込みの目的に箱詰めし、滅菌し、取扱う
ことができる。
本発明は当業界において長く懸案となつていた
問題を解決した。
〔実施例〕
添付図面を参照して次の詳細な記載を読めば、
本発明の多くの他の面、特徴、目的および利点を
明らかにすることができる。
第１図を参照して、体内植込み部材として使用
するための補綴部材を示す。この特殊な補綴部材
は腰の補綴部材である。このような補綴部材は、
腰の関節の一つの表面を形成して腰のソケツト内
で回転する平滑な球形頭部１０と、頚部１４と、
基部すなわち幹部１５とを含む。幹部１５は人間
または動物の患者の大腿骨内に錠止めする。幹部
１５の大腿骨内への固定を強化するために、幹部
１５の表面領域１６は多孔性である。第１図の実
施態様において、幹部の多孔性領域１６は、
William RostokerおよびJorge Galanteの米国
特許第3906550号に記載するように、金属の短繊
維を圧縮したマツトを含む。本発明によつて、金
属繊維網状組織１７は後に詳述するように生物的
吸収性物質で被覆してある。
第２図は本発明の第２の実施態様を例示する。
植込むための部材２０は腰の寛骨臼補綴部材であ
り、通常ヒツプカツプといわれる。これは平滑な
球形表面２１を有し、腰の関節の他の表面を形成
し、第１図の補綴部材の球形表面１０を受入れ
る。ヒツプカツプ２０の外側表面２３は寛骨臼に
植込まれるので、プラズマ溶射によつて多孔性金
属表面層２４を被覆する。プラズマ溶射はH.
Hahnの米国特許第3605123号に記載されている。
本発明によつて、多孔性層２４はその表面の少な
くとも一部分に生物的吸収性物質を含む。この物
質は多孔性領域への骨の永久的な内生を促進す
る。被覆については後に詳述する。
本発明で通常使用することができる他の多孔性
被覆は金属粒の焼結被覆である。
上記型の多孔性表面は例示に限られず、本発明
は、身体的に一体化する植込み部材の固定に使用
する多様な多孔性表面を含むことを理解すべきで
ある。
さて第３図はマツトのような多孔性表面を有す
る網状組織１７の約20倍拡大図を示す。網状組織
１７は短い金属繊維１８を相互に圧縮してあり、
生物的吸収性物質１９、ここでは主としてα−り
ん酸三石灰で被覆されている。
第４図は走査電子顕微鏡写真で調べた網状組織
１７の断面を示す。網状組織の表面（第３図の走
査電子顕微鏡写真の示す方向）は第４図の右下隅
を示す。この断面の走査電子顕微鏡写真は63.5倍
に拡大してある。ワイヤの典型的な断面は３１お
よび３２で示す。ワイヤ断面３２は断面の平面が
ワイヤの直径に斜角をなしているので長くなつて
いる。３３で示す点は離れた粒に見えるが、これ
は実際に離れているのではなくて、断面の平面の
外で結合されている粒子を単に表わすのにすぎな
い。ワイヤの面３４，３５，３７および３８はα
−りん酸三石灰で被覆されている。この実施態様
では被覆の最大厚みは約30μｍで、網状組織の外
側のワイヤの外面たとえば３７では平均厚みが
30μｍである。この被覆は網状組織のなかに約
500μｍ（0.020インチ）入り込み、外側から内側
に向けて被覆の連続性が減少する。第５図は第４
図の実施態様を948倍に拡大した他の断面である。
第１，３，４および５図に示す被覆された繊維
金属部材は次のようにして製造される。市販級純
度のワイヤをパツドに形成し、米国特許第
3906550号記載の方法に従つて補綴部材上に焼結
する。プラズマ溶射して冷却後に生物的吸収性と
なる物質を網状組織に次にプラズマ溶射する。同
様に第２図に示す被覆された部材は表面２４の下
にある基材に金属面をまずプラズマ溶射し、得ら
れた多孔性表面に、冷却後に生物的吸収性物質と
なる物質を次にプラズマ溶射する。
金属円筒もこれと同じ方法で製造する。使用し
たワイヤは市販級純度のチタンで、直径約0.025
cm（約0.01インチ）、長さ約2.5cm（約１インチ）
であつた。網状組織は厚み約２mmとして中心のチ
タン棒に焼結し、この棒は機械的試験装置に取付
けるためにねじを切つた部分を有した。この円筒
は直径9.5mm、長さ50mmであつた。繊維の網状組
織円筒は次に水酸化りん酸石灰およびβ−りん酸
三石灰を約50％ずつ含む物質をプラズマ溶射し
た。プラズマ溶射は、米国特許第3605123号記載
のような通常の方法を使用した。プラズマ溶射し
た物質をＸ線回析によつて分析すると、水酸化り
ん酸石灰およびβ−りん酸三石灰を50：50含む物
質は主としてα−りん酸三石灰に変換しており、
β−りん酸三石灰および水酸化りん酸石灰はいく
らか残つていた。なおＸ線回析データには同定で
きない線がいくつか認められたが高温度りん酸石
灰と考えられる。回析線の幅は結晶の大きさが通
常のセラミツクよりも小さいことを示した。
円筒は文献に骨形成原として記載されてきた多
数の他の物質で処理した同様な円筒と一緒に犬の
大腿骨に植込んだ。他の物質はβ−りん酸三石
灰、無機分を減少させた骨粉、および自原的な骨
および骨髄であつた。２〜６週間経過後に動物を
殺して試料を大腿骨から引出した。本発明の技術
によつて製造した試料は引出すのにもつとも強い
力を必要とした。強い引出し力は固定がもつとも
強いことを明らかに示し、これは当業界において
骨の内生が改良されたことを示すと一般に考えら
れている。本発明によつて製造された試料は動物
の体内に埋込み、植込む通常の方法によつて取扱
うことができ、損傷することがない。
水酸化りん酸石灰／β−りん酸三石灰の物質が
α−りん酸三石灰に変換することは、プラズマ溶
射によつて変換エネルギーがこの物質に与えられ
るためと考えられている。この観点から変換用の
エネルギーを別に供給する他の方法、たとえばス
パツタリング、電気泳動、静電噴射などを被覆に
使用することができる。
上記のように、固定および骨の内生を改良し、
その他多くの特徴および利点を有する、体内植込
用の新規な部材およびその製造方法を記載した。
上記特殊な実施態様について本発明を記載したの
であるが、補綴部材の多孔性表面を生物的吸収性
物質で被覆する利点は、当業者が本発明の概念を
逸脱することなく、ここに記載した特殊な実施態
様から出発して、変化された多くの用途に使用す
ることができる。たとえば被覆された多孔性表面
を、ここに記載した以外の多様な植込み用固定
材、たとえば膝の補綴部材、骨板、髄内の棒など
に組合せて使用することができる。同様にここに
特記した以外の厚みも使用することができ、また
同様に補綴部材の基材および／または多孔性層
も、たとえばコバルトクロム合金鋼、ステンレス
鋼などの金属、および骨に植込むのに適する他の
物質から作ることができる。このように本発明の
原理を記載してあるので、当業者が多くの均等な
部材に置換えできることは明らかであろう。従つ
て本発明は特許請求の範囲に記載する新規な特徴
およびこれらの特徴の新規な組合せを包含するこ
とを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施態様の体内植込み部材の
側面図であり、第２図は本発明の他の実施態様の
斜視図であり、第３図は第１図の実施態様で使用
した型の被覆された多孔性表面の20倍拡大図であ
り、第４図は第３図の物質の金属組織学的断面の
走査電子顕微鏡による63.5倍拡大図であり、試料
の表面は第３図の下右に位置する。第５図は第４
図の断面の948倍拡大図であり、多孔性表面を形
成する金属ワイヤの一つの一部分およびワイヤの
被覆のみを示す。 １６……多孔性領域、１７……網状組織、２０
……植込み部材、２４……多孔性金属表面層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 骨に付着させようとする表面が、多孔性であ
    る骨付着領域を有する基材を準備し、 被覆物質を準備し、 熱エネルギーを与えながら、この被覆物質を骨
    付着領域の少なくとも一部分に付着させる工程を
    含む体内植込み部材の製造方法であつて、 水酸化りん灰石およびβ−りん酸三石灰を被覆
    物質として使用し、これを付着させるとき1350℃
    より高い温度に加熱して、吸収性α−りん酸三石
    灰に変換させることを特徴とする方法。 ２ 被覆物質をプラズマ溶射によつて付着させ
    る、特許請求の範囲第１項記載の方法。
JP60158491A 1984-08-31 1985-07-19 骨組織凝着促進部材，骨植込み部材および製法 Granted JPS61106149A (ja)

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