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    公开号:WO1987006843A1
    申请号:PCT/JP1987/000304
    申请日:1987-05-15
    公开日:1987-11-19
    发明作者:Kiyoshi Shinjou；Shigehide Takagi
    申请人:Sumitomo Cement Co., Ltd.；
    IPC主号:A61F2-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 人工生体複合材料 技術分野
    [0002] 本発明は人工生体材料に閩するものである。 に詳し く述 ベるならば、 本発明は置換又は充塡用人工生体硬組織材料、 特に人工骨材料に関するものである。 背翬技術
    [0003] 一般に人体、 或は他の動物体において、 疾病、 又は外傷な どによる骨の損傷、 或は、 悪性腫瘍発生に基因する外科手術 による骨の切除などあったとき、 この骨損傷部、 或は切除部 に生体の他部位の自家骨による置換、 又は、 充填が行われて いた。 最近では、 上のような骨損傷部又は切除部に対し人工 生体硬組織材料 （以下これを人工骨と記す） による置換又は 充塡が行われるようになってきた。
    [0004] しかしながら人工骨による置換、 又は、 充填には、 実際上 多く の問題点があつた。
    [0005] 例えば胸骨悪性腫瘍の切除手術が行われる ときに、 外科手 術による胸骨の一部が人工骨で置換される。 しかしながら、 従来は、 胸鎮関節の機能保持に対する配盧および対策処置が 十分になされなかったので、 手術後に胸鎖閬節の脱臼、 逸脱 瘻孔形成を生じたり、 疼痛を生じたり或は美容上の欠陥を生 じたりするなどの問題が発生していた。 また、 他の例において、 膝周辺の骨の悪性腫瘍の場合、 患 肢温存をはかって腫蕩切除後人工膝関節にすることが多い。 しかし、 周辺の軟部組織も切除するため、 動揺関節が問題と なり、 従来蝶番型の人工膝関節が使用されて来た。 しかし動 揺関節は防止出来たとしても膝関節の動きと著しく異なり人 ェ関節の破損ゆるみ瘻孔形成などの合併症が多かった。 しか も正常骨を大き く切除しなければならず手術侵襲が大きかつ た。 これに代る最近使用されて来ている多中心性の人工膝関 節は周辺軟部組織を切除するために勣揺関節の発生が生じた り、 機能上悪いという ことがあり使用しに く いという、問題が あった。
    [0006] 更に他の例として骨腫瘍部を切除した後、 セラ ミ ックスな ど作られた人工骨を生体の骨、 筋肉、 腱、 靱帯、 その他の組 織と、 金属ワイ ヤー、 緝糸、 或はその他の縫合材料で縫合固 定する場合、 人工骨が破損したり、 或は固定した人工骨が脱 臼したり しゃすいという問題点がある。 発明の開示
    [0007] 本発明は、 生体内の骨を人工生体硬組織材料 （人工骨） を 用いて置換、 又は、 充塡するに当り、 患部、 病巣部、 損傷部 のみを除去し、 この部分に人工骨を挿入し、 緊密、 強固かつ 安定に固定し、 関節などにおいて脱臼や逸脱を生ずることが なく 、 また瘻孔を形成したり疼痛を生じたり、 或は美容上の 欠陥を形成することがなく、 容易に筋腱を強固に錨着するこ とにより関節の機能を可能な限り温存することができ、 長期 間にわたり安定して使用可能で、 しかも摩耗片の外部逸脱の ない人工生体材料を提供しょう とするものである。 .
    [0008] 本発明の人工生体複合材料は、 所望の形状および寸法に、 形成された人工生体硬組織材料部 （人工骨部） と、 この人工 骨部を内包し、 かつ有機高分子材料を主構造成分として形成 された包接膜体とを舍んでなるものである。
    [0009] 本発明において人工骨とは人工関節も包含するものである , また、 本発明の材料において、 人工骨部は、 基体と、 これ を被覆する被覆層とから形成されていてもよい。 図面の簡単な説明
    [0010] 第 1 A図は、 本発明の人工生体複合材料の一実施態様のた て断面説明図であり、
    [0011] 第 1 B図は、 第 1 A図に示された複合材料の線 A - Aに沿 つたよこ断面説明図であり、
    [0012] 第 2 A図は、 本発明の人工生体複合材料の他の一実施態様 のたて断面説明図であり、
    [0013] 第 2 B図は、 第 1 A図に示された複合材料の線 A - Aに沿 つたよこ断面説明図であり、
    [0014] 第 3図は、 本発明の人工生体複合材料の他の実施態様の説 明図である。
    [0015] . 第 4図は、 本発明の人工生体複合材料の更に他の実施態様 の説明図である。 《 発明を実施するための最良の形態
    [0016] 本究明の人工生体複合材料の一例が第 1 A図および第 1 B 図に図示されている。
    [0017] 第 1 A図および第 1 B図に示された人工生体複合材料は、 大腿骨の一部置換用に用いられるもので人工骨部 1 および包 接膜体 2からなるものである。 人工骨部 1 は中空円盤状芯部 1 a と、 その中空部 1 bをかこんで芯部 1 a の上下に伸び出 ている中空突出部 1 cからなるものである。 この人工骨部 1 はチューブ状の包接膜体 2中に内包されている。
    [0018] .本発明の人工生体複合材料の他の一例が第 2 A図および第 2 B図に図示されている。
    [0019] 第 2 A図および第 2 B図に示された人工生体複合材料も、 大腿骨の一部置換用に用いられるもので人工骨部 1および包 接膜体 2からなるものである。 人工骨部 1 は基体 1 1 と被覆 層 1 2により形成され、 基体 1 1 は中空 P 盤状芯部 1 a と、 その中空部 1 bをかこんで芯部 1 aの上下に伸び出ている中 空突出部 1 cからなるものである。
    [0020] 被覆層 1 2 は、 基体 1 1 の芯部 1 aおよび中空突出部 1 c の側面を被覆するように形成されている。 このように 2重構 造を有する人工骨部 1 はチューブ状の包接膜体 2中に内包さ れている。
    [0021] 第 1 A〜 2 B図に示されているような人工生体複合材料を 生体内の大腿骨骨幹部 （長管骨） 切除部分、 又は欠損部に挿 入し、 人工骨部の被覆層を有する、 又は有していない中空突 出部 1 cを接合すべき上下生体骨の骨髄腔内に挿入して人工 骨部を固定し、 包接膜体の、 人工骨部 1 の被覆層を有する、 又は、 有していない芯部 1 aから伸び出ている都分を長管骨 の外側をとりま く ようにし、 この部分を長管骨に縫合すると ともに周囲の筋肉とも固く縫合する。
    [0022] 本発明の人工生体複合材料の他の一例が第 3図に示されて いる。
    [0023] 第 3図に示された人工生体複合材料 3 は、 人工胸骨材料 4 と、 それを被覆し、 かつ合成繊維 （例えばボリ エステル織維） 布帛或は多孔質ポリ テ トラフルォロエチレンシー トなどから なる包接膜体 5からなるものである。
    [0024] 更に、 このよう な人工生体複合材料は、 例えば、 第 3図に 示された人工胸骨材料 4を基体とし、 その表面に被覆層が形 成されているものであってもよい。
    [0025] このように本発明の人工生体複合材料は、 その包接膜体に よって骨部のみならずその周囲の筋、 腱その他の軟部組織 (腹膜、 関節包、 骨膜等） とも確実に縫合固定される。
    [0026] 本発明の人工生体複合材料において人工骨部又は、 その基 体は、 所望の形状および寸法にセラ ミ ッ ク ス、 カーボン、 金 属 （合金を含む） 、 および硬質有機合成樹脂から選ばれた少 なく とも 1種を主構造成分として形成される。 人工骨部形成 用又はその基体形成用セラ ミ ッ クスとしては、 例えば、 アル ミナ（Α 20 3)、 ジルコユア（Zr0 2)、 およびリ ン酸カル シゥムから選ばれた少なく とも 1種からなるものが用いられ る。 また人工骨部形成用又は、 その基体形成用金属としては、 例えばステンレス鋼、 チタ ン、 タ ンタル、 チタ ン佥金、 ニッ ケルーク ロム合金、 ニッケル一ク ロム一コ ノ ル ト合金、 およ びコバル ト—クロム一モリ ブデン合金などから選ばれた少な く とも 1種からなるものが用いられる。
    [0027] 更に、 人工骨部形成用、 又はその基体形成用の硬質有機材 料としては、 高密度ポリ エチレン樹脂、 ポリ テ ト ラフルォロ ヱチレン樹脂、 ポリ メ チルァク リ レー ト樹脂、 ポリ エステル 樹脂およびシリ コ ーン樹脂などから選ばれた少なく とも 1種 からなるものが用いられる。
    [0028] 人工骨部、 又は、 その基体を形成する材料は、 多孔質材料 でもよ く 、 或は非多孔質材料でもよい。 例えば多孔質リ ン酸 力ルシゥム娆桔体が本発明の人工生体複合材料用人工骨部形 成用、 又はその基体形成用材料として用いられる。
    [0029] このような用途に用いられる合成リ ン酸カルシウムは、 力 ルシゥムとリ ンとのモル比が 1 . 30〜： L . 80の範囲内にあるもの で、 特に、 カルシウムと リ ンのモル比が 1 . 60〜： L . 70の範囲内 にある リ ン酸カルシウム 〔Ca 3 (P0 4.) 2 ) 、 およびハイ ドロォ キシァパタイ ト 〔Ca i。（P0 4 ) 6 (0 H) 2 〕 が好まし く 、 更に、 ゾ ル-ゲル法によつて合成され、 凍結乾燥されたリ ン酸カルシ ゥムが特に好ま しい。
    [0030] 多孔質リ ン酸カルシゥム焼結体は、 下記のようにして製造 するこ とができる。
    [0031] 例えばリ ン酸カルシウム（100重量部） に、 粒径 1 〜600 ミ ク口ンの眞球状の有機合成樹脂粒子 （ 0 〜 7 0重量部） と直 柽 1 〜 3 0 ミクロンの有機重合体織維 （ 1 〜 5重量部） とを 均一混合し、 この混合物を所望の形状寸法の成形物に成形し この成形物を 200〜800 ¾の温度で加熱して有機合成樹脂粒 子および有機重合体織維を熱分解して除去して、 多孔質成形 物とする。 次に、 この多孔質成形物を 800〜 1350 'cの温度、 好ましく は 1000〜 1350での温度で焼成する。 この多孔質焼結 体を所望の形状、 寸法に切削加工する。
    [0032] 多孔質成形物用有機合成樹脂粒子としては、 ポリ プロビレ ン樹脂、 ポリ メ チルメ タク リ レー ト樹脂、 ポリ スチレン樹脂 などからなる粒子が用いられ、 有機重合体繊維としては、 獣 毛、 緝織維、 セル口ース繊維、 ポリ エステル織維、 ボリ オレ フ ィ ン織維などを用いることができる。
    [0033] 上記のようにして製造された多孔質リ ン酸カルシウム焼結 体ハ、 1 〜600 ミ ク ロ ンの多数の眞球状独立空孔と孔径 1 〜 3 0 ミ ク ロンの多数の毛細管状空隙通路とを有しており眞球 状独立空孔は毛細管状空隙通路により互に、 かつ外部空間に 連通されている。 空孔は眞球状、 又はほぼ眞球状の形状を有 し、 かつ焼結体内に均一に分布されていることが好ましい。 このような空孔は、 骨細胞が修骨場として場の認識を行い、 かつ活性化のための空間.、 すなわち骨修復に対する細胞認識 現場 （細胞居住空間） を提供するものである。 骨細胞は、 特 定の曲率を有する眞球状空間に滞留することを非常に好むも ので、 その孔径は 1 〜600 ミクロ ンであることが好まし く 10 〜300 ミ ク ロ ンの範囲内にあることがより好ましい。 また空 孔が眞球形、 又は、 ほぼ眞球形であると、 得られる多孔質体 の機械的強度が高く なる。 孔径 1 〜 3 0 ミ クロンの毛細管空 隙通路は破骨細胞、 骨芽細胞、 体液、 白血球などの選択的進 入を許すが粒径の大きなコ ラーゲン繊維やマクロファ ージな どの進入を阻止し、 それによつてコラーゲン織維の異状増殖 それに伴う周囲の炎症偽関節、 およびガンの発生を防止する ことができる。 空孔内に進入した上記の細胞等はこの寸法の 空孔に滞留することを非常に好み骨の再生速度の制御、 骨の 再吸収の制御および新生骨の誘起を便進することができる。
    [0034] 本発明の人工生体複合材料が、 基体と、 被覆層とによって 構成された人工骨部と、 包接膜体とを含んでなる場合、 この ような人工生体複合材料は、 例えば第 1表に示されているよ うな各種態様を包含する。 しかし、 本発明の人工生体複合材 料は、 このような態様に限定されるものではない。
    [0035] 第 1 表
    [0036] 本発明の複合材料において、 人工骨部を内包している包接 膜体は、 複合材料を生体内に安定して固定するために極めて 有効なものである。 ここで内包というのは包接膜体によって 規定された空間内に人工骨部の大部分が包含されている状態 を云い、 人工骨部の 1部分、 例えば被覆層の一部分、 が外部 空間に露出していてもよ く 、 或は包接膜体内面の一部分と人. ェ骨部外表面の一部分とがわづかに離間していてもよい。 包 接膜体は、 シー ト、 チューブ、 袋体などのいづれの形状を有 するものであってもよい。
    [0037] 包接膜体の主構造成分は、 有機高分子材料からなる繊維か ら作られていてもよ く、 それは織物、 編物、 フヱル ト、 網状 体、 および不織ウェブなどのシー ト形状に構成されているも のであってもよ く、 或は有機高分子材料から作られたフ ィ ル ムの形状にあるものであってもよい。 この有機高分子材料は-
    [0038] —般には、 ボリエステル樹脂、 例えばボリ エチレ ンテ レフタ レー ト樹脂、 およびフ ッ素含有有機高分子材料、 例えば、 ボ リテ トラフルォロエチ レン樹脂が用いられる。 ボリテ ト ラフ ルォ ロエチ レ ンフ ィ ルムは、 延伸膨張工程により多孔質化さ れたシー ト状物であってもよい。
    [0039] 包接膜体の主構造成分は、 たて、 よこ方向に伸縮自在なも のであることが好ましく、 所望の伸縮要件に応じて、 その組 織や構成、 或は処理方法、 例えば延伸加工等、 やその条件を 選択する。 例えば、 たて、 および、 よこと同一の伸縮性を有 することが要求されることや、 或は、 たて、 よこのいづれか 一方の伸縮性が他方のそれよれも大きいことが要求されるこ と、 例えばたて方向の伸びがよこ方向の伸びより小さ く 、 た て方向の縮みがよこ方向のそれよれも大きいこと、 又は、 た て方向の伸びが小さ く 、 たて方向の縮みが大きいことが必要 な場合などがある。 包接膜体の主構造成分として用いられる膜体は、 例えばボ リ テ ト ラフルォロエチレンシー ト、 多孔質化されたポリ テ ト ラフルォロエチレンシー ト、 ボリ エステルシー ト、 ボリ エス テル織維布帛、 ネ ッ ト、 不織ウェブなどを用いることができ る。 包接膜体として編織物を用いるときは、 特にそれがチュ ーブの形扰をなしている場合、 その長さ方向の伸びが小さ く、 かつ縮み又は締りが大きい組織を有するものであることが好 ましい。 このような包接膜体は、 人工骨部を被覆する人工靱 帯、 人工関節包、 人工筋膜、 人工骨膜などを形成するものと して有効'であり特に人工荷重関節に好ましいものである。 本発明に用いられる包接膜体は、 人工骨部 （人工関節部を 包含する〉 に卷きつけられ、 或はそれを包み込んでいるので これを骨筋肉、 腱、 靱帯、 その他の軟部組織に縫合して人工 骨部を所定位置に固定することが容易となり、 また人工骨部 にかかる荷重の一部を負担して、 人工骨部への荷重を軽減、 分散し、 また生体の骨の荷重による破砕や壊死を防止するこ とができる。 また生.体材料に破損を生じたとき、 その破片、 摩耗片が生体内から離散逸脱することを防止することができ る。 このような包接膜体の効果は、 本発明の人工生体複合材 料の荷重関節への利用をも可能にするものである。 本発明に 用いられる人工骨部はその主構造成分に含浸、 又は、 被覆さ れた骨誘導タ ンパク質、 およびコラーゲン誘導物質などから 選ばれた少なく とも 1種を含んでいてもよい、 この場合、 人 ェ骨部の主構造成分は多孔質体、 例えば多孔質リ ン酸カルシ ゥム焼結体からなり、 上記物質を舍浸していることが好まし い。 このように人工骨部に含まれた骨誘導タンパク質および コラーゲン誘導物質は、 新生骨やコラーゲンの形成および誘 起を促進する。
    [0040] また本発明に用いられる包接膜体はその主構造成分に舍浸- 又は、 被覆された骨誘導タンパク質およびコラーゲン誘導物 質から選ばれた少なく とも 1種を含んでいてもよい。 このよ うに包接膜体に含まれた骨誘導タンパク質およびコ ラーゲン 誘導物質は新生骨の誘起および形成を促進する。
    [0041] 本発明の包接膜体を形成するフ ッ素舍有有機高分子材料と してポリ テ ト ラフルォロェチレン（PTFE)樹脂材料が有用であ るが、 この材料のうち、 PTFE粉末を潤滑剤とともに押出し成 形し、 この成形物を延伸膨張して得られる多孔質 PTFE材料は 微細な織維と、 それを結束する結節部と、 これらの間に形成 された多数の微小空孔を有するものであって商標ゴァテック スとして市販されている。 このよう な多孔質 PTFE材料 （シー ト） は微小空孔又は網目から生体軟組織が侵入し、 直接人工 骨部、 例えば多孔質リ ン酸カルシウム焼結体からなる人工骨 部或はその被覆層と接触するが、 このような材料からなる人 ェ骨部、 又は、 被覆層は生体親和性が極めて良好であるので 極めて良好な生体軟組織受け入れ効果を発揮し、 かつ軟骨細 胞が多孔質リ ン酸カルシゥム焼結体からなる人工骨部又は、 その被覆層の表面に侵入し、 そこに軟骨を形成させることが できる。 このため、 本発明の人工生体複合材料を、 生体に対 して、 しっかり と固定することが可能となる。
    [0042] 人工骨部が、 基体と、 被覆層とから構成されている場合で も、 基体は、 高強度の金属 （合金を舍む） 、 又は、 セラ ミ ツ ク焼結体 （アルミナ、 ジルコニァ、 H A P等を包含する） で 形成されているので、 人工骨部は十分な高強度を有している。 また、 人工骨部の被覆層は、 生体軟組織の侵入を受け入れ、 骨組織を形成させることができる。
    [0043] 上述のような本発明の効果は、 本発明の包接膜体、 例えば フ ッ素含有有機高分子材料或はポリ エステル材料、 特に多孔 質 PTFE材料 （ゴァテ ックス） からなる包接膜体の利用により 一層高度に発揮され人工生体複合材料の生体に対する固定を 安定にし、 固定部分の運動性を向上させることができる。
    [0044] 本発明では手術後の経過と共に膠原線維組織が本発明の人 ェ生体材料の微小空孔内へ入り込んで強度を補強するので恒 久的人工関節包の機能が期待出来る。 この場合空孔のサイ ズ- 包接膜体の伸縮、 膜体例えば布帛の厚さ等の調整、 さらに、 線維芽細胞を積極的に誘導する物質の塗布、 あるいは、 ^ 込ませること等によりより、 一層安定して固定が可能な優れ た恒久的人工閬節が得られる。 本発明の一例としてポリエス テル繊維布帛を使用して人工関節包を形成し、 実際に生体に 適応させると腫瘍 （主に悪性腫瘍） ある種の炎症性疾患によ り切除手術を行ない関節周辺の支持組織を欠損した場合にも 使用出来る。 また人工関節 〔ステンレス鋼、 チタ ン合金、 そ の他の金属、 セラ ミ ックス等、 高密度ポリ ヱチレン樹脂 ( H D P ) 〕 と生体材料 （ハイ ドロォキシァパタイ ト、 ステ ンレス鐧、 チタ ン合金、 その他の金属、 H D P ) との組み合 せによって、 脱臼、 逸脱を防ぎ関節の安定性、 支持性を得る ことが出来る。
    [0045] 本発明によると、 個々の関節運動 （滑動、 制動） を出来る だけ障害しない、 疼痛もなく美容上も優れた術後の成果が得 られる。
    [0046] 本発明の人工生体複合材料においては、 多孔質 PTFEシー ト . 又はポリ ヱステル織維布帛等によつて人工骨部を包み込んで いるため、 人工骨部に対する安定した支持力が得られ、 関節 周辺の切離した靱帯、 筋、 腱を容易に本発明の人工生体材料 に錨着することが（anchor i n g) でき、 従って、 関節の安定性 支持'性、 運動性を著しく 向上するものである。
    [0047] 又人工骨部の材料が破損した場合、 その離散も防止出来る. さらに他の関節包の機能滑液の分铋による摩擦力の柢下、 関 節腔内の老廃物を異化する働きに類似した機能を本発明の人 ェ生体材料 （人工関節包） は持つことが出来る。
    [0048] その理由は線維芽細胞、 また組織球、 S血球の貧食能を持 つた細胞が入り込むことによつて骨液の分泌、 老廃物の異化 が行なえるし、 滑液の貯留が出来、 しかも老廃物、 人工骨部 材の摩耗片の離散という生体に好ましく ない影響を防ぐこと が出来るのである。
    [0049] その他、 ポリ エステル織維布帛ゃ多孔質 PTFEシー ト等の包 接膜体にボーン モリ ホジヱネテック プロティ ン （Bone morphogene t i c pro te i n , BMP) を塗布あるいは透み込ませて 積極的に骨誘導を計り、 金属、 セラ ミ ックス等からなる人工 骨部の安定性、 支持性を高めることもできる。 また金属、 セ ラ ミ ックス等からなる充塡材とポリェステル織維布帛からな る包接膜体とを組み合せ、 関節以外の部分で使用し、 骨欠損 部及び空隙部を充填し、 周辺の支持組織 （骨膜、 靱帯、 筋膜、 筋腱） に包接膜体を錨着し、 人工生体材料の安定性、 支持性 高め得るという多方面での応用が期待出来る。 実施例
    [0050] 本発明を更に実施例によって説明する。
    [0051] 実施例 L
    [0052] A . 人工骨部の製造
    [0053] 0. 5 モルノ & の水酸化力ルシゥム液に 0. 3 モル / のリ ン 酸溶液を除々に滴下し、 この混合液を攪拌しながら、 その PH が 7. 5 にな.るまで反応させた。 カルシウムのリ ンに対するモ ル比が 1.66のハイ ドロォキシアバタイ トが得られた。 この生 成物を濾過捕集し、 乾燥して粉末状ハイ ドロォキシアバタイ トを得た。 100 gのハイ ドロォキシァパタイ ト粉末に、 直径 50〜 350 mの眞球形のボリ メ チルメ タク リ レー ト樹脂粒子 3 5 と、 セルロース織維 （直径 5〜10 111、 長さ 0. 5 «M ) 5 g とを、 エタノ ールとともに混合攪拌し、 エタノ ールを蒸 発除去した。 この混合物 7〜 1 0 5を、 長さ 1 5 011、 直径 2 onのゴム風船状チューブに、 封入し、 これに 500 kg/" αίの 圧力下で静水圧、 プレス （ C I Ρ ) を施して成形した。
    [0054] 得られた成形物を一昼夜、 室温で乾燥した後、 電気炉内に 入れ、 2 'cノ分の舁温速度で、 400 -cまで加熱してボリ メ チ ルメ タク リ レー ト粒子およびセル口一ス織維を熱分解除去し 更に温度を 1150'cに昇温し、 この温度で 5時間の焼成を成形 物に施した。 得られた多孔質リ ン酸カルシウム焼結体は、
    [0055] 4 0 %の気孔率を有し、 直径 40〜210 / mの空孔が均一に分 布しこれらは直径 4 〜 9 mの毛細管状空隙通路により連通 されていた。
    [0056] 上記のようにして得られた多孔質成形体を、 カ ッター、 施 盤および ドリルを用いて、 第 1 A図および第 1 B図に示され ているような人工骨部を形成した。 この人工骨部の芯部 l a の外径は 1 0 M、 その中空部 1 c の直径は 3 »»、 中空突出部 の外径は 5 «であった。
    [0057] B . 複合材料の形成
    [0058] 上記の人工骨部の芯部 1 a のまわりに、 厚さ 1 IM、 巾 3 cm の多孔質ポリ テ トラフルォ口エチレンシー ト （孔径 ： 0 * 05〜
    [0059] 5 / m商標 ； ゴァテッ クス） を第 1 A図および第 1 B図に図 示されているように卷きつけ、 複合材料を得た。
    [0060] C . 動物実験
    [0061] ：犬の大腿骨の骨幹部の 1部を長 8 ««だけ切除し、 この切除 部に上記の複合材料を挿入した。 まづ、 複合材料中の上下中 空突出部 l aを生体骨 （長管骨） の両切断部の骨髄腔内に挿 入し、 人工骨部を生体骨の両切断部間に配置し、 包接膜体の 芯部 1 aから上、 下に伸び出ている部分を生体骨の両切断部 分の周囲を包むように配置し、 絹糸で包接膜体を生体骨の切 断部分周面に結びつけ、 かつ包接膜体を、 その周囲の筋肉に 固く縫合し、 人工骨部を不動に固定した。
    [0062] この手術後、 2 6週間にわたって観察を続けたが内観的に は手術部位に何の炎症反応も見られなかった。 その後、 手術 を受けた大腿骨を取り出し観察したところ、 包接膜体のまわ り は外骨膜引き組織で覆われていた。 また光学顕微鏡により この部分の薄切標本を組織学的に観察したところ、 人工骨部 と、 生体骨との界面には新生骨が形成されていて、 この新生 骨にはォステオンの生成が認められ新生骨と人工骨部とは一 体的に結合しており、 包接膜体も外骨膜で覆われていること が認められた。
    [0063] 実施例 2
    [0064] 実施例 1 と同様の操作を繰りかえした * 但し、 焼結された 多孔質リ ン酸カルシウム成形物を第 3図に示されているよう な 2個の嵌合突起を有する人工胸骨用に切削加工した。 また、 この人工胸骨用人工骨部を多孔質 PTFEシー ト （ゴァテ ッ クス） で包み込んで第 3図に示されているような複合材料とした。 生体の胸骨柄孤立性骨髄腫部位を切除し、 · この切除部分に 上記の複合材料を挿入し、 第 3図に示されているような人工 骨部 4に形成されている突起部 6を鎮骨に嵌合させ、 また、 ワイ ヤ一孔 7 にスチールワイ ヤーを通し、 人工骨部と胸骨体、 第 1肋骨、 第 2肋骨とを綮搏固定するとともに、 包接膜体 5 を、 周囲の肋鎖靱帯、 胸鎖乳突筋胸骨部、 胸骨甲状筋、 胸骨 舌骨筋などに絹糸を用いて縫合した。
    [0065] 手術後胸骨関節の複離な動きにも拘らず、 人工骨部は、 そ の動きに く追随することができ、 脱臼をおこすことなく安 定性よ く固着されていた。 また、 炎症や疼痛の発生もなく 、 手術部位に美容上の大きな欠陥を生ずることもなかった。 実施例 3
    [0066] 第 1 A図および第 1 B図に示されているような構造の複合 材料を、 チタ ン金属製人工骨部と、 ポリ エステル （ポリ ェチ レンチレフタ レー ト） 纖維織物から作られた包接膜体とによ つて製造した。
    [0067] この複合材料を大腿骨置換手術に使用した。
    [0068] こ 事例は、 生体の右大腿骨遠位置骨肉腫に対しこれを塊 状切除した後、 膝関節を骨髄内釘および骨セメ ン 卜で固定し 大腿骨再建術を施したところ、 術後 3年で成長による約 7 cm の脚長差を、生じこれに伴って髄内釘の湾曲および骨変形を生 じたものである。 このため、 大腿骨延長手術を施すとともに 髄内釘と骨セメ ン トを摘出し、 上記複合材料を挿入したもの である。
    [0069] 包接膜体は、 生体骨切断部分および周囲の筋肉、 腱、 その 他の軟部組織に縫合固定された。 手術後の経過は良好で膝関- 節の脱臼を生ずることもなく、 約 4 0度 0角度まで屈曲可能 となり、 炎症、 疼痛の発生もなく安定性は極めて良好であつ た。
    [0070] 実施例 4
    [0071] セラ ミ ッ クスおよび高密度ポリ ヱチレン製人工膝関節と、 それを被覆するポリ エステル織維布帛製包接膜体とからなる 人工生体複合材料を調製した。
    [0072] この複合材料を右膝関節置換手術に使用した生体の右脛骨 近位端骨肉腫に対し、 これを切除した後、 複合材料を挿入し 人工関節を脛骨および大腿骨に接合し、 包接膜体を膝蓋靱帯 その他の付属靱帯、 大腿屈筋群、 腱などに縫合錨着した。 手術後の柽過は良好で関節は脱臼を生ずることなぐ安定し ており、 炎症、 疼痛の発生もなかった。
    [0073] 実施例 5_
    [0074] 第 4図に示されている人工生体複合材料 4 1を下記のよう にして作成した。
    [0075] 多結晶型アルミナ焼結体により所望形状、 および寸法に形 成された非多孔質基体の表面に、 実施例 1 に記載された方法 により製造されたハイ ドロォキシァパタイ ト粉末 （粒径 8 8 / m以下） をプラズマ溶射して被 層 （厚さ約 200 μ m ) を 形成した。 このようにして得られた人工骨部 4 2を、 多孔質
    [0076] P T F Eシ— ト （厚さ約 1 «m、 孔径 0 . 05〜 5 m ) からなる包接 膜体 4 3 により包接した。
    [0077] 人工骨部 4 2 は、 本体部 4 4と、 その一端から伸び出てい る突出部 4 5 とからなり、 本体部 4 4は、 直径 3 «の中空部 を有し、 また本体部 4 4の中心部分の外径は 1 0∞である。 また、 突出部の外径は 5 mであった。
    [0078] この人工生体複合材料を、 実施例 1記載と同様の方法によ り、 第 4図に示されているように動物大腿骨置換手術に供し た。 すなわち、 大腿骨 4 6 の一部を切除し、 この切除部分に 人工生体複合材料 4 1 の人工骨部 4 2を挿入し、 その突出部
    [0079] 4 5を、 大腿骨 4 6の残存部に挿入し、 かつ、 包接膜体 4 3 を切除部分周囲の筋および膝蓋靱帯および、 その他の付属靱 帯に縫合した。
    [0080] 手術後の経過は良好で関節の脱臼や、 手術部位の炎症や、 疼痛の発生もなく、 関節の接合は安定していた。
    [0081] 誦 6 - 実施例 2 と同様の操作を緩り返した。 但し、 こ 、で用いら れた人工骨部は、 アルミ ナ焼結体からなる基体と、 その表面 にプラズマ溶射法により形成された、 ハイ ドロォキシァパタ ィ トからなる被覆層 （厚さ約 200 μ m ) からなるものであつ た。
    [0082] 手術後の経過は良好であった。 人工骨部の生体親和性が良 好で、 このため新生骨の形成性がよ く、 実施例 2 と同様の効 果が得られた。
    [0083] 実施例 了
    [0084] 実施例 3 と同様の操作を行った。 但し、 こ ゝで用いられた 人工骨部は、 チタン金属製基体と、 その表面にプラズマ溶射 法により形成された、 ハイ ドロォキシアバタイ トからなる被 覆層 （厚さ ： 約 200 μ m ) からなるものであった。
    [0085] 実施例 3記載の効果と同様の効果が得られた。
    [0086] 実施例 8 " 実施例 4 と同様の操作を行った。 但し、 こ こに用いられた 人工骨部は、 高密度ポリ エチレン榭脂により形成された基体 と、 その表面に形成されたアルミナ被覆層とからなるもので あった。
    [0087] 実施例 4記載の効果と同様の効果が得られた。 産業上の利用可能性
    [0088] 本発明は、 工業的に生産される人工生体複合材料を提供す るものである。 この人工生体複合材料において、 特定の人工 骨部に、 それを内包する包接膜体を組合せることによって、 生体内に置換、 又は、 充塡された人工骨部の固定の安定度を 高め、 関節部分においても、 脱臼や逸脱などの事故発生のな い置換、 又は、 充塡手術が可能になった。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1. 所望の形状、 および、 寸法に整形加工された人工生体 硬組織材料部 （以下これを人工骨部と記す） とこの人工骨部 を内包し、 かつ有機高分子材料を主構成成分として形成され た包接膜体とを舍んでなる人工生体複合材料。
    2. 前記人工骨部が、 セラ ミ ッ クス、 カーボジ、 金属、 お よび硬質有機合成樹脂から選ばれた少なく とも 1種を主構造 成分として形成されている請求の範囲第 1項記載の材料。
    3. 前記セラ ミ ックスが、 アルミナ、 ジルコユアおよびリ ン酸カルシウムから-選ばれた少なく とも 1種からなる、 請求 の範囲第 2項記載の材料。
    4. 前記人工骨部が、 多孔質リ ン酸カルシウム焼結体を主 構造成分として形成されている、 請求の範囲第 1項記載の材 料。
    5. 前記金属が、 ステンレス鋼、 チタ ン、 タ ンタル、 チタ ン合金、 二ッケノレーク ロム合金、 ニッケル一ク ロム一コノ ル ト合金、 および、 コバル ト 一ク ロム—モ リ ブデン合金から選 ばれる、 請求の範囲第 2項記載の材料。
    6. 前記硬質有機合成樹脂が、 高密度ポリ エチレン樹脂、 ポリ テ ト ラフルォロエチレン樹脂、 ポリ メ チルァク リ レー ト 樹脂、 ポリ エステル樹脂、 および、 シリ コー ン樹脂から選ば れる： 請求の範囲第 2項記載の材料。
    7. 前記包接膜体の主構造成分が、 有機高分子林料からな る繊維から作られた、 織物、 編物、 フ ル ト、 網状物、 およ び、 不織ゥ ブ、 並びに、 有機高分子材料から作られたフィ ルムから選ばれた少なく と .も 1員からなる、 請求の範囲第 1 項記載の材料。
    8. 前記包接膜体が、 シ— ト、 チューブ、 又は、 袋体の形 状を有している、 請求の範囲第 1項記載の材料。
    9. 前記有機高分子材料が、 ポリ エステル樹脂およびフ ッ 素含有有機高分子樹脂から選ばれる、 請求の範 第 1項記載 の材料。
    10. 前記ポリ エステル樹脂が、 ボリ エチレンチレフタ レー ト樹脂である、 請求の範囲第 9項記載の材料。
    11. 前記フ ツ素舍有有機高分子樹脂が、 ポリ テ ト ラフルォ 口エチレン樹脂である、 請求の範囲第 9項記載の材料。
    12. 前記有機高分子材料フ イ ルムが、 多孔質ポリ テ ト ラフ ルォロエチレンフィ ルムである、 請求の範囲第 7項記載の材 料。
    13. 前記包接膜体が、 その主構造成分に舍浸、 又は、 被覆 された、 骨誘導タ ンパク質およびコ ラーゲン誘導物質から選 ばれた少な く とも 1種を含んでいる、 請求の範囲第 1項記載 の材料。
    14. 前記人工骨部が、 その主構造成分に含浸、 又は、 被覆 された、 骨誘導タ ンパク質、 およびコ ラーゲン誘導物質から 選ばれた少なく とも 1種を舍んでいる、 請求の範囲第 2項記 載の材料。
    15. 前記人工骨部が、 基体と、 その表面に形成された被覆 層とからなる、 請求の範囲第 1項記載の材料。
    16 . 前記基体が、 多孔質である、 請求の範囲第 15項記載の 材料。
    17 . 前記基体が、 非多孔質である、 請求の範囲第 15項記載 の材料。
    18. 前記人工骨部の基体がセラ ミ ッ ク ス、 カ ーボン、 金属, および硬質有機合成樹脂から選ばれた少なく とも _ 1 ¾を主構 造成分として形成されている請求の範囲第 1 5項記載の材料 <
    19 . 前記セラ ミ ックスが、 アルミ ナ、 ジルコニァおよびリ ン酸カルシゥムから選ばれた少なく とも 1種からなる、 請求 の範面第 1 8項記載の材料。
    20 . 前記人工骨部の基体が、 多孔質リ ン酸カルシウム焼結 体を主構造成分として形成されている、 請求の範囲第 1 5項 記載の材料。
    21 . 前記人工骨部の被覆層が多孔質である、 請求の範囲第 1 5項記載の材料。
    22. 前記人工骨部の被覆層が非多孔質である、 請求の範囲 第 1 5項記載の材料。
    23. 前記人工骨部の被覆層が、 セ ラ ミ ッ ク ス焼結体、 金属 から選ばれた少なく とも 1種により形成されている、 請求の 範囲第 1 5項、 2 1項又は 2 2項記載の材料。
    24. 前記セ ラ ミ ッ ク ス焼結体が、 リ ン酸カルシウム焼結体 アルミ ナ焼結体、 および、 ジルコユア焼結体から選ばれる、 請求の範囲第 2 3項記載の材料。
    25 . 前記金属が、 形扰記憶合金から選ばれる、 請求の範囲 第 2 3項記載の材料。
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