JPH08224261A - 骨を修復、増量または置換する方法及びそれに用いる絡み合う構造部材 - Google Patents

骨を修復、増量または置換する方法及びそれに用いる絡み合う構造部材

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JPH08224261A
JPH08224261A JP7298904A JP29890495A JPH08224261A JP H08224261 A JPH08224261 A JP H08224261A JP 7298904 A JP7298904 A JP 7298904A JP 29890495 A JP29890495 A JP 29890495A JP H08224261 A JPH08224261 A JP H08224261A
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pillar
bone
length
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JP7298904A
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Jonathan Black
ジョナサン・ブラック
Michael T Manley
マイケル・ティー・マンリー
Paul Serekian
ポール・セレキアン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 骨を修復、増量または置換するための絡み合
い構造部材を提供する。 【解決手段】 生体適合材料から成る構造部材１０は、
配列内で互いに絡み合っており、生体骨を修復、増量あ
るいは置換する。各構造部材１０は、中心点を持つ中心
部１４、中心部から突出し、隣接する柱の間に柱間の空
間を確立するために互いに隔てられた複数の柱１２を有
する。各柱１２は中心部の基部２０、反対側の先端２
２、長さ及び断面形態を有する。構造部材１０における
隣接する柱の数、相対的な長さ、断面形状及び位置は、
配列内の本質的に全方向のずれ応力に抵抗するための比
較的強固にかみ合う関係で、隣接する構造部材の絡み合
いを促進するように、配列内の隣接する構造部材の柱を
受け入れ、配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、骨を冒す
損傷、疾患または変性の治療における生体骨の修復、増
量または置換に係わるものであり、より具体的には、生
体骨の修復、増量または置換のための方法と、構造部材
の配列の形成を促す構造を有する構造部材に係わるもの
である。この配列によって、生体骨を増量または置換す
るのに物理的に有効な骨伝導基質または骨誘導基質を確
立することができる。
【０００２】
【従来の技術】骨は、人体の中で最も移植される頻度が
高い組織である。この数年間にわたり開発され、実施さ
れた骨移植例および骨移植例の数は増加している。一般
に、損傷、疾患または変性により生じた骨欠損の修復に
は、新鮮自家骨が、入手可能な最も有効な移植材料であ
る。しかし、自家骨は、限られた供給量、ドナー側の合
併症のリスクの存在、至適修復を得るための所望の機能
的形状を提供する能力の限界等、欠点が幾つかあるた
め、自家骨の適当な代替物が求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、骨欠損の治
療において生体骨の修復、置換または補給に使用するた
めの自家骨の代替物を提供するものである。要約する
と、本発明は、生体適合材料から成り、配列内での連結
を可能にする大きさと形状を有する構造部材を提供す
る。この配列は、所望の物理特性を達成する構造基質を
確立し、同時に生体骨が成長していく骨伝導または骨誘
導基質を提供する。構造部材そのものは、荷重部と非荷
重部に応用する際、骨移植伸展剤として使用する小片化
された骨と併用したり、低荷重部、あるいは非荷重部に
応用する際、骨移植置換材料を提供するために自己血液
と混合したり、あるいは生体骨を修復または置換する際
好ましくない間隙を充填するために単独で利用すること
ができる。上記応用例のいずれにおいても、本発明の連
結成分によって幾つかの目的と利点が達成される。それ
らを要約すると以下の通りである。
【０００４】骨移植を要する際、多様な応用例にいつで
も利用できるように手近に容易に維持できる自家骨代替
物を提供する。現在入手可能な生体適合材料を利用し
て、広範にいつでも利用できるように比較的簡単に経済
的に製造できる。自家骨の使用を控えることができる。
損傷、疾患または変性により生じる骨欠損の治療時に遭
遇するより多様な状況に応用することができる。保存、
分配、取扱及び使用が簡単である。荷重部と非荷重部に
応用するための安定した物理的結合力を持つ骨移植伸展
剤を提供する。低荷重部あるいは非荷重部に応用するた
めの自己保持能を持つ骨移植置換材料を提供する。間隙
の充填を促進し、また、周囲の骨またはインプラントに
適切に接触するような好ましい流動特性を提供する。高
品質を維持し、比較的大量に経済的に製造することがで
きる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的と利点、およ
び更なる目的と利点は本発明によって達成される。本発
明は、構造部材として、また生体骨を増量または置換す
るために互いに絡み合ったこの構造部材の配列として簡
単に記述することができる。構造部材は、中心点を持つ
中心部、中心部から突出し、隣接する柱の間に空間を確
立するために互いに離れた複数の柱から成り、各柱は、
中心部に基部、反対側に先端、一定の長さと横断面の形
態を持つ。柱の数および相対的な長さ、横断面形状、構
造部材における隣接する柱の位置は、構造成分の柱の内
側の空間が、配列内の隣接する構造部材の柱を受け入
れ、配列内の本質的に全方向のずれ応力に抵抗するため
に、比較的強固にかみ合った関係で、隣接する構造部材
の絡み合いを促進するようになっている。更に、本発明
には、生体骨の間隙に上記の構造部材の配列を確立する
ことによる生体骨の修復、増量及び置換法も含まれる。
【０００６】
【発明の実施の形態】添付の図に示される本発明の好ま
しい実施例が以下に詳細に説明されており、これによっ
て更なる目的と利点が明らかになると同時に、本発明を
更に理解することができる。ここで図について、特に図
１および図２について述べると、本発明に従って作製さ
れた構造部材は、一般に１０で示され、中心部１４から
突出する複数の柱１２を含むことは明らかである。柱１
２は、隣接する柱１２の間に空間１６を設けるために互
いに距離をおき、各柱１２には、中心部１４に位置する
基部２０と、基部２０の反対側の先端２２と、中心部１
４の中心点Ｃと先端２２の間の柱１２に縦方向に沿って
伸びる長さＬが含まれる。図の好ましい実施例におい
て、構造部材１０は、等しい角度Ａをはさんで互いに隔
てられた４本の柱１２を有するため、構造部材１０全体
の形状は、鉄びしの形状に似ている。好ましくは、柱１
２は楕円の断面形状を有し、図２に明らかなように、各
柱１２を交差し側方に伸びており、各柱１２は基部２０
の大きな断面積から、先端２２の小さな断面積に向かっ
て細くなっている。これらは全て、下記において更に詳
細に記述される目的に適っている。
【０００７】図３において、構造部材１０は、大腿骨用
移植片３２の形態で示される補てつ移植片と、現在では
公知の方法で大腿骨用移植片３２を受け入れるための準
備が施された大腿骨３６の生体骨３４との間の空洞３０
の形として存在する間隙を充填する際の骨移植伸展剤と
して使用されている。空洞３０は、例えば外傷、先天性
欠損、局所の融解過程、または外科的切除の結果である
局所的な骨喪失によって生じた欠損である。構造部材１
０は、小片化された骨３８と混合され、混合物４０を形
成し、これは空洞３０を充填するために、空洞３０の中
に入れられる。混合物４０は、空洞３０内のどのような
間隙でも充填でき、また大腿骨用移植片３２と大腿骨３
６の骨３４と適切に接触できる十分な流動特性を有して
いる。構造部材１０の鉄びし様の形状によって、配列４
２内の柱間の空間１６を有する柱１２は、図４に示すよ
うに比較的強固に相互にかみ合い、隣接する構造部材１
０の連結を促進する。図４には、配列４２のみが図示さ
れており、周囲の小片化された骨は示されていない。
【０００８】連結された構造部材１０の強固にかみ合っ
た配列４２は、所望の物理特性を達成するための強固な
物理的結合特性を有する構造基質を確立し、同時に生体
骨が成長していくための骨伝導または骨誘導基質を提供
する。このように、相互にかみ合った構造部材１０は、
強固にかみ合い、連結されており、配列４２内の本質的
に全方向のずれ応力に抵抗する傾向を有する構造基質を
提供し、同時に構造部材１０の材料の性質によって、生
体骨の成長を可能にする。柱１２の断面形状は楕円形
で、またその長さＬに沿って柱１２が先細になっている
ため、柱１２は柱間の空間１６に進入し易くなり、所望
の強固な関係を以て構造部材１０のかみ合いと連結が達
成される。配列４２により得られる基質の物理的強度は
十分高いため、空洞３０のような間隙を充填するために
単独利用されたか、自家骨または自己血液と組み合わせ
て利用されたかに関わらず、大腿骨用移植片３２の移植
初期時でも荷重を受けることが可能になる。
【０００９】図５に、代替構造部材５０が自己血液５２
と混合され、骨５６の開放性骨欠損５４の修復において
間隙を充填するための骨移植置換材として使用されてい
る様子が示されている。ここでも、強固にかみ合わさ
れ、連結された関係にある構造部材５０の配列５８が、
所望の物理特性と骨伝導または骨誘導特性を有する基質
を確立している。各構造部材５０の形態は、上述の構造
部材１０と類似しているが、構造部材５０は構造部材１
０と比較すると小さい。構造部材５０と自己血液５２の
混合物は、構造部材１０と小片化された骨３８の混合物
よりも多少流動性が高いため、本質的に非荷重性であ
る。しかし、連結された構造部材５０から成る強固にか
み合わされた配列５８は、物理強度が十分高いため、混
合物は応力に十分抵抗できる。外科用メッシュの外側の
被覆材６０は、開放性骨欠損５４の修復の達成に必要な
形状を有する容量を維持するのを助ける。
【００１０】図６に、構造部材５０が、自己血液５２と
混合され、非開放性骨欠損７０の修復に骨移植置換材と
して利用されている様子が示されている。骨欠損７０
は、皮質骨７２によって囲まれていることによって閉鎖
されており、構造部材５０と自己血液５２の混合物は、
図５に示される外側被覆材６０のような補足的な支持物
を必要としない。
【００１１】図３の応用例では、構造部材１０は、骨移
植伸展材として小片化された生体骨３８と組み合わされ
ており、柱１２の好ましい長さＬは、約０．８〜４．０
ミリメートルの範囲である。角度Ａは、構造部材１０の
隣接する全ての柱１２の間で等しく、１０９．４７１２
°に等しい。図５および図６に示される応用例では、骨
移植置換材として構造部材５０は自己血液５２と組み合
わされており、構造部材５０の柱に関する好ましい長さ
Ｌは、約８０〜４００ミクロンの範囲である。この場合
も、角度Ａは、構造部材５０の隣接する全ての柱間で等
しく、１０９．４７１２°に等しい。
【００１２】構造部材１０および５０は、微孔性生体適
合材料から構成されるのが最良で、現在入手可能な好ま
しい材料は、ヒドロキシアパタイト、二酸化チタン、生
物活性ガラスおよび生物活性ガラスセラミック等の生体
適合セラミックである。４本の柱の鉄びし様形態は、構
造部材の柱の大きさ、形状、相対的位置と共に、強固に
かみ合った配列内で、構造部材の相互の結合、かみ合い
及び絡み合いを確実なものにする。それらの結合、かみ
合い及び絡み合いは、上記の物理特性を確立し、また海
綿骨と隣接する間隙を充填する際、隣接する海綿骨との
連結を可能にする。しかも、構造部材の好ましい選択材
料の微孔特性は、材料の微孔性特性により得られる相対
的に大きな内部表面積と相まって、構造部材が抗生物質
または成長因子のような選択された物質を担持し、構造
部材が利用される部位において分散することを可能にす
る。このように、図７に明らかなように、選択された物
質８０は、構造部材１０の材料の微孔性構造内に担持さ
れる。あるいは、構造部材用に選択された材料が微孔性
構造を具備しているとは限らない場合には、図８のコー
ティング８２のように、選択された物質を構造部材の外
部表面にコーティングし、構造部材が利用される部位で
分散することもできる。あるいは、図９の８４に示され
るように、選択された物質を構造部材に沿った分散コー
ティングの形態で担持させることもできる。更に、構造
部材５０の中心部と柱の相対的な大きさは、連結された
構造部材５０から成る配列の表面積対空間容積比が、ヒ
トの生体海綿骨に認められる表面積対容積比の範囲内に
あるような大きさである。
【００１３】
【発明の効果】上記の本発明の好ましい実施例によっ
て、上記に要約された目的と利点が達成されることは明
らかであろう。すなわち、多様な応用例にいつでも利用
できるように、手近に容易に維持できる自家骨代替物を
提供する。現在入手可能な生体適合材料を利用して、広
範にわたりすぐに利用できるように比較的簡単に経済的
に製造できる。自家骨の使用を控えることができる。損
傷、疾患または変性により生じる骨欠損の治療時に遭遇
するより多様な状況に応用することができる。保存、分
配、取扱、使用が簡単である。荷重部に応用するための
安定した物理的結合力を持つ骨移植伸展剤を提供する。
非荷重部に応用するための自己保持能を持つ骨移植置換
材料を提供する。間隙の充填を促進し、また、周囲の骨
やインプラントに適切に接触する好ましい流動特性を提
供する。高品質を維持し、比較的大量に経済的に製造す
ることができる。上記の本発明の好ましい実施例の詳細
な説明は、具体例としてのみ提供されたものであること
が理解されるべきである。添付の特許請求の範囲に示さ
れている本発明の意図と範囲を逸脱せずに、デザインと
構成の種々の詳細を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って作製された構造部材の立面図で
ある。
【図２】構造部材の平面図である。
【図３】生体骨中に適切に配置されている補てつ移植片
を示す断片の断面図で、本発明の構造部材が骨移植伸展
剤として適切に配置されている。
【図４】本発明に従って作製された構造部材の配列を示
す透視図である。
【図５】骨中の欠損の修復のために本発明の構造部材を
適所に更に配置した生体骨を示す断片の断面図である。
【図６】図５と同様の断片の断面図であるが、別の骨の
欠損を示すものである。
【図７】図１の７−７の線に沿った断片の拡大断面図で
ある。
【図８】図７と同様の断片の拡大断面図であるが、別の
実施例を示している。
【図９】図７と同様の断片の拡大断面図であるが、別の
実施例を示している。
【符号の説明】
１０ 構造部材 １２ 柱 １４ 中心部 １６ 空間 ２０ 基部 ２２ 先端 ３０ 空洞 ３２ 大腿骨用移植片 ３４ 生体骨 ３６ 大腿骨 ３８ 小片化された骨 ４０ 混合物 ４２ 配列 ５０ 代替構造部材 ５２ 自己血液 ５４ 開放性骨欠損 ５６ 骨 ５８ 配列 ７０ 非開放性骨欠損 ７２ 皮質骨 ８０ 選択された物質 ８２ コーティング ８４ 分散コーティング Ａ 角度 Ｃ 中心点
フロントページの続き (72)発明者 ポール・セレキアン アメリカ合衆国、07430 ニュー・ジャー ジー、マーワー、アスペン・コート ５

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 生体骨を増量または置換するために互い
    に絡み合う構造部材から成る配列に使用するための構造
    部材であって、該構造部材は、 中心点を持つ中心部と、 中心部から突出し、隣接する柱の間に柱間空間を確立す
    るために互いに隔てられ、各柱は中心部に基部、反対側
    に先端、ある長さ及び横断面形状を有する複数の柱とか
    ら成り、 該構造部材の柱間空間が、該配列内の本質的に全方向の
    ずれ応力に抵抗するために、比較的強固にかみ合って、
    隣接する構造部材の絡み合いを促進するような配列で、
    該配列内の隣接する構造部材の柱を受け入れるように、
    該構造部材における隣接する柱の数、相対的な長さ、横
    断面形状及び位置が定められている構造部材。
  2. 【請求項２】 上記柱は中心部から放射状に突出し、各
    柱の長さは中心部から柱に沿って縦方向に伸び、横断面
    形状は柱を横切って側方に伸びている請求項１に記載の
    構造部材。
  3. 【請求項３】 上記構造部材が、等しい角度で互いに隔
    てられた４本の柱を含む鉄びしに似た全体の形状を有す
    る請求項２に記載の構造部材。
  4. 【請求項４】 上記柱の基部付近の大きな断面積から、
    柱の先端付近の小さな断面積に向かって、各柱が長さに
    沿って先細になっている請求項２に記載の構造部材。
  5. 【請求項５】 上記横断面形状が楕円である請求項２に
    記載の構造部材。
  6. 【請求項６】 上記各柱の長さが中心部の中心点から柱
    の先端までであり、約８０〜４００ミクロンの範囲内に
    ある請求項２に記載の構造部材。
  7. 【請求項７】 上記各柱の長さが中心部の中心点から柱
    の先端までであり、約０．８〜４．０ミリメートルの範
    囲内にある請求項２に記載の構造部材。
  8. 【請求項８】 上記各柱の長さが中心部の中心点から柱
    の先端までであり、約４．０ミリメートル以下である請
    求項２に記載の構造部材。
  9. 【請求項９】 生体適合セラミック材料から成る請求項
    １に記載の構造部材。
  10. 【請求項１０】 上記構造部材が生体適合微孔性セラミ
    ック材料から成り、選択された物質が該微孔性セラミッ
    ク材料の中に担持され、上記配列部位において分散され
    る請求項１に記載の構造部材。
  11. 【請求項１１】 上記構造部材が生体適合材料から成
    り、選択された物質が該生体適合材料のコーティング内
    に担持され、配列部位において分散される請求項１に記
    載の構造部材。
  12. 【請求項１２】 上記構造部材が生体適合材料から成
    り、選択された物質が生体適合微孔性材料に沿った分散
    コーティング内に担持され、配列部位において分散され
    る請求項１に記載の構造部材。
  13. 【請求項１３】 上記配列はある表面積とある空間容積
    を持ち、中心部と柱の相対的な大きさは、配列の表面積
    対空間容積比が、ヒトの生体海綿骨に認められる表面積
    対容積比の範囲内にあるような大きさである請求項１に
    記載の構造部材。
  14. 【請求項１４】 生体骨を増量または置換するために互
    いに絡み合った構造部材から成り、該構造部材が、 中心点を持つ中心部と、 中心部から突出し、隣接する柱の間に柱間の空間を確立
    するために互いに隔てられ、各柱は中心部に基部、反対
    側に先端、ある長さ及び横断面形状を有する複数の柱と
    から成り、 該構造部材における隣接する柱の数、相対的な長さ、横
    断面形状及び位置は、該構造部材の柱間空間が、配列内
    の隣接する構造部材の柱を受け入れ、配列内の本質的に
    全方向のずれ応力に抵抗するために、比較的強固にかみ
    合って、隣接する構造部材の絡み合いを促進するように
    定められている配列。
  15. 【請求項１５】 上記柱が中心部から放射状に突出し、
    各柱の長さは中心部から柱に沿って縦方向に伸び、横断
    面形状は柱を横切って側方に伸びている請求項１４に記
    載の配列。
  16. 【請求項１６】 上記構造部材が、等しい角度で互いに
    隔てられた４本の柱を含む鉄びしに似た全体形状を有す
    る請求項１５に記載の配列。
  17. 【請求項１７】 柱の基部付近の大きな断面積から、柱
    の先端付近の小さな断面積に向かって、各柱が長さに沿
    って先細になっている請求項１５に記載の配列。
  18. 【請求項１８】 上記横断面形状が楕円である請求項１
    ５に記載の配列。
  19. 【請求項１９】 上記各柱の長さが中心部の中心点から
    柱の先端までであり、約８０〜４００ミクロンの範囲内
    にある請求項１５に記載の配列。
  20. 【請求項２０】 上記各柱の長さが中心部の中心点から
    柱の先端までであり、約０．８〜４．０ミリメートルの
    範囲内にある請求項１５に記載の配列。
  21. 【請求項２１】 上記各柱の長さが中心部の中心点から
    柱の先端までであり、約４．０ミリメートル以下である
    請求項１５に記載の配列。
  22. 【請求項２２】 生体適合セラミック材料から成る請求
    項１４に記載の配列。
  23. 【請求項２３】 上記構造部材が生体適合微孔性セラミ
    ック材料から成り、選択された物質が微孔性セラミック
    材料の中に担持され、配列部位において分散される請求
    項１４に記載の配列。
  24. 【請求項２４】 上記構造部材が生体適合材料から成
    り、選択された物質が生体適合材料のコーティング内に
    担持され、配列部位において分散される請求項１４に記
    載の配列。
  25. 【請求項２５】 上記構造部材が生体適合材料から成
    り、選択された物質が生体適合微孔性材料に沿った分散
    コーティング内に担持され、配列部位において分散され
    る請求項１４に記載の配列。
  26. 【請求項２６】 上記配列はある表面積とある空間容積
    を持ち、中心部と柱の相対的な大きさは、配列の表面積
    対空間容積比が、ヒトの生体海綿骨に認められる表面積
    対容積比の範囲内にあるような大きさである請求項１４
    に記載の配列。
  27. 【請求項２７】 中心点を持つ中心部と、 中心部から突出し、隣接する柱の間に柱間の空間を確立
    するために互いに隔てられ、各柱は中心部に基部、反対
    側に先端、ある長さ及び横断面形状を有する複数の柱と
    から成り、 構造部材の柱間空間が、配列内の本質的に全方向のずれ
    応力に抵抗するために、比較的強固にかみ合って、隣接
    する構造部材の絡み合いを促進するように、配列内の隣
    接する構造部材の柱を受け入れるように、構造部材にお
    ける隣接する柱の数、相対的な長さ、横断面形状及び位
    置が定められている、 各構造部材から成る配列を生体骨の間隙に確立すること
    によって、生体骨を修復、増量または置換する方法。
  28. 【請求項２８】 上記間隙が補てつ移植片と生体骨の間
    の空洞であり、構造部材を空洞に配置することによって
    配列が確立される請求項２７に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 構造部材を自家骨と混合して混合物を
    形成し、構造部材と自家骨の混合物により空洞を充填す
    ることを含む請求項２８に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 上記間隙が生体骨の欠損であり、構造
    部材を欠損に配置することによって配列が確立される請
    求項２７に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 上記構造部材を自己血液と混合して混
    合物を形成し、構造部材と自己血液の混合物により欠損
    を充填することを含む請求項３０に記載の方法。
JP7298904A 1994-10-25 1995-10-24 骨を修復、増量または置換する方法及びそれに用いる絡み合う構造部材 Pending JPH08224261A (ja)

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