組 織親 和 性 関 す 実験的研 究 リ 酸 系 骨

リ ^ン酸^{カ ル シ ウム系 ガ ラス セ ラミ ッ クス の 骨との} 組織親和性^に 関す^る実 験 的 研究

金

沢

大 学 医 学 部 整

形

外 科 学 教 室 く主 任

^こ 野

村 遊 教 授1

大 橋 轟

く

昭

和

^{6 2}

年

¹ 月 ^{1 0} 日

受 付ナ

リ ン

酸

カ ^{ル シ} ウ ^ム

系

ガ ラ ス セ ラ ミ ッ ク ス

く

C a O 3 0

．

0 9

％，

P

2

0

5

6 8

^．

8 6

％，

A 1

2

0

3

1

^．

0 5

％1

^{の 2 X 2 X 2}

m m

大

の

緻 密 体

の ブ ^ロ ッ ク を W i ^{s t a r}

系雄

ラ ッ ト の

大 腿骨 遠 位 骨幹端 部

^に

挿

入 し

，

セ ラ ミ _ッ ク ス

周 囲

の

骨 形 成 状 態

や

，本

^セ ラ ミ ッ ク ^ス と そ の

周 囲

^に

形 成

さ れ た

骨 組織

と の

組 織 親 和性

^{に つ} き 1

週

よ り 1 2 ケ

月

ま で

経 時 的

に

観察

し た

． 脱灰 標 本

に よ る

組 織 学 的 所 見 非脱 灰 標 本

を 用 ^い て G ^o l d n e r

染 色 所 見

^{c o n t a c t m i c r o}

⁻

r a d i o g r a p h y

像，

テ ト ラ サ イ ク リ ^ン ラ ^ベ リ ン グ の

螢 光 像

^の

観 察，

エ ネ ル

ギ^ー分 散

^{型 X}

線 分 析 装 置

^に よ る C a

と P の

線 分 析

や

走 査 型 電顔 像

^{に つ い} て

検 討

を

行

^っ た

．

セ ラ ミ ッ ク ス

周 囲

の

骨

^の

形成

は

骨 皮 質 部

で は

良 好

で

あ

^っ た が

， 骨髄 腫 側

で は

少

な か っ た

^．

ま た

本

^セ ラ ミ ッ ク ス で は

，

ラ ッ ト

大 腿 骨 遠 位 骨幹 端 部

^に

挿

入

後

4

過

よ り

^，

^セ ラ ミ ッ ク ^ス と

骨

と が

線 紆 性結合 組 織

を

介

さ

ず

に

直 接， 接

す る

部 位

が

観 察

さ れ

，

ま た

挿

入 1 2 ケ

月 後

の セ ラ ミ ッ ク ^ス

周 囲

に は

炎症 細 胞

や

異 物 巨細 胞，

悪

性 腫瘍 細 胞

な ど は み ら れ

ず， 本

ガ ラ ^{ス セ} ラ ミ ッ ク ス の

骨

と の

組 織 親 和 性

は

良 好

で あ っ た

^．

K

e y ^{w o r}

d

s

gl

^{a s s c e r a m}

ⁱ

^{c s}

^{，h i}

^{s t o c o m p a t}

^ibili

^{t y}

^，b

^{o n e s u}

^b

^{s t}

ⁱ

^{t u t e}

整 形外 科領 域

や

歯 科領 域

^に お け る

生 体 内材 料

と し て

従 来， 金属

や

合金

が

主

に

用

^い ら れ て き て ^い る

．

し か し

，

金 属

や

合 金

は

必 ず腐 食

を

伴

^{い い}

²

^I

，

そ の

周 囲

に

線 推 性 被 膜

が

形 成

さ れ

， 骨 内

^に

使

用 し た

場 合 骨

と の

間

で

，

ゆ る み を

生

じ た り

，

ま た

骨

と の

弾性 率

が

異

な る な ど の

問題 点

が み ら れ る

．

S m i t h

³

闇

，

ア ^ル ミ ナ

，

ケ イ

酸， 炭酸

カ ル シ ウ ム

， 炭酸

マ

グ

ネ ^シ ウ ^ム よ り な る

多孔 性

^セ ラ ミ ッ ク ス

内

に エ ポ キ ^シ

^．

^レ ジ ン を

含 浸

さ せ

， 骨

と

同

じ

強 度

や

弾 性率

を も ^つ

材 料

を

開発

し

，

そ の

耐 腐食 性， 骨 親 和 性

に

優

れ て ^い る こ と か ら

， 骨 充 填 剤 あ

る い は

骨 置換 材

と し て

有 用

で

あ

る と

報 告

し た

．

そ れ 以

来，

セ ラ ミ ッ ク ス の

耐 腐 食性

や

骨

と の

親 和 性

^に

期 待

が も た れ る よ

う

^に な り

，

1 9 7 0

年代

よ り セ ラ ミ ッ ク ^ス の

医用 材 料

と し て の

研 究

が

整 形 外科

や

歯 科， 材 料

工

学

な ど の

分 野

に て

盛

ん

に

行

わ れ て き て ^い る

^．

医 用材 料

と し て の ^セ ラ ミ ッ ク ^ス は

現 在

ま で ^に

，

ア ル ミ ナ セ ラ ミ ッ ク ^ス

⁴

^料

，

ジ ^{ル コ ニ} ア

， 合 成 水 酸化

ア ^パ タ イ ト

⁶

^川

，

三

燐 酸

カ ^{ル シ} ウ ム ^川

_，

ガ ラ ス お よ び ガ ラ ^{ス セ} ラ ミ ッ ク ^ス

^{1 1}

^{ト 川}

，

が

開発

さ れ て き た

^． 阿部

ら ^{川 畑} は

従 来

の ガ ラ ^{ス セ} ラ ミ ッ ク ス の

主 成分

^で

あ

る ケ イ

酸 塩

を

全

A b b

r e v

i

a t

i

o n s ニ

C M R，

く 含

ま

ず， 骨

の

無 桟 質

の

主成 分

で あ る リ ^ン

酸

カ ^{ル シ} ウ ム を 主 た る

成 分

と す る リ ^ン

酸

^{カ ル シ} ウ ^ム

系

ガ ラ ス セ ラ ミ ッ ク ^ス を

作 製

し た

．

ア ル ミ ナ や ジ ^{ル コ ニ} ア

， 合 成水 酸化

ア ^パ タ イ ト

，

三

燐酸

カ ^{ル シ} ウ ^{ム の}

場 合，

セ ラ ミ ッ

ク ^{ス の}

製 造

は

原 材 料

を

成 形

し

， 高 温

^に て

焼 結

す る ^こ と に よ り

行

わ れ る

． 他 方

リ ^ン

酸

カ ル シ ウ ^ム

系

ガ ラ ^{ス の}

場 合

は

， 前 述

の ^セ ラ ミ ッ ク ス な ど と

異

な り

，

そ の

融点

が

低

く ま た

融 液

の

粘 性

が

低

^い た め ^に そ の

製 品

は

鋳 造 形成

す る ^こ と が

可 能

で

，

ま た

複 雑

な

形

や

薄

^い も の も

容 易

^に

作

る こ と が で き

生 産 性

も

高

く

，

さ ら ^に

製造 過 程

^に お け る

収 縮 率

も

小

さ く 正

確

な

形状

^の

製 品

を

作 製

す る こ と が

可 能

で

あ

る ^瑚

．

し か し

従 来

^の ケ イ

酸 塩

を 主

成 分

と す る ガ ラ ス の

場 合， 融 点

が

高

^い た め こ の よ う な

成 形 法

は で き な ^い

．

リ ^ン

酸

カ ル シ ウ ム

系

ガ ラ ス の

機 械 的 強 度

は

低

い の で

，

こ れ を

適

切 な

条件 下

で

熱 処

理 し て

結 晶 化

す る こ と に よ り

機 械 的 強 度

が

向

上 し た ガ ラ ^{ス セ} ラ ミ ッ ク ス が で き る

．

著 者

は

，

こ の リ ン

酸

カ ル シ ウ ^ム

系

ガ ラ ス セ ラ ミ ッ ク ス が

骨 充 填 材 あ

^{る い は}

骨 置 換 材

と し て

臨床 応

用 が

可 能

で

あ

る か を

調

^べ る た め

，

こ の ガ ラ ス セ ラ ミ ッ ク ^ス と

骨

c o n t a c t m

i

c r o r a

di

^o _g ^{r a} _p

h

_{y ニ}

H ．E．

s t a

i

n

， H

e m a t o x y

li

n

⁻

e O S

i

n s t a

i

n

．

リ ン

酸

カ ル シ ウ ^ム

系

ガ ラ ス セ ラ ミ ッ ク ス の

骨 親 和性

_{8 1}

と の

組 織 親 和 性

^が

良好

で あ る か

否

か

，

セ ラ ミ ッ ク ス

周

辺 ^の

骨 形 成

の

状 況， 異 物

反

応

の

有乳 癌 化作

用 の

有無

に つ い て

検 討

を

加

え た

．

材 料

お よ び

方

法

工

． 材 料

実 験 材料

と し て

阿 部

ら が

開発

し た リ ン

酸

か レ シ ウ ム

系

ガ ラ ス セ ラ ミ ッ ク ス を

使

用 し た

^．

1

．

リ ン

酸

カ ル シ ウ ム

系

ガ ラ ス セ ラ ミ ッ ク ス

く阿 部う

の

製 造 法^{1 7}

^ト

^用

試 薬

^の

炭 酸

カ ル シ ウ ム

_，

正 リ ン

酸， 水酸 化

ア ^ル ミ

^ニ

ウ ム を

所 定

の

比 率

^に

混 合， 混練

す る

．

こ れ を 11 0

⁰

C

，

2 4

時 間 乾 燥，次

^い で 3 0 0

⁰

C

，

3

時 間臓 焼

し た

あ

と

， 白金

る

つ ぼ

内

に て

，

1

，

2 0 0

^へ

1

，

2 5 0

⁰

c

，

1

時 間 融 解

^{さ せ る と ガ} ラ ス

化

し

，

こ れ を

成 形

す る

． 引

き

続

^い て 65 0

^へ

7 0 0

⁰

C で

数 時 間熱 処 理

を す る こ と に よ り

， 微細

な

結晶

か ら

構成

さ れ た リ ン

酸

カ ル シ ウ ム

系

ガ ラ ス セ ラ ミ ッ ク ス が

得

ら れ る

^．

2

^一

リ ン

酸

か レ シ ウ ム

系

ガ ラ ス セ ラ ミ _ッ ク ス の

組 成

お よ び

物性

1 1

化学 組 成

C a O 5 1

．

9 9 m o l

％ く

3 0

^．

0 9 w t

％l，

P

2

0

5

4 7

．

O l m o l

％ く

6 8

．

8 6 w t

％1，

A 1

2

0

，

1

．

O O m o l

％

く 1

．

O5 w t

％I

2

1 鉱 物組 成

鉱 物 組 成

は X

繰

回

析

よ り b e t a m e t a c a l c i u m p h o s

^．

P h a t e

Fp^．

c a t p o

3J2j^， 晶系

m o n o c l in i c a

。^ニ

1 6

^．

9 9

A ，

b

o ^二

7

．

71 0 A

，

C

。^ニ

6

．

9 9 4

A ，P ^こ

9 O

．

3 4

^Ll

お よ び t r 6 m e li t e

く 4 C

u

O 3 P

2

0

5l，晶 系

^{t r} i c l i n i c a

o ^ニ

9 A O

A ，

b

o^ニ

1 3

^．

3 9

A ，

C

t−^ニ

7

．

し 1 7

A ， 仔 ニ

1 0 9

−

5

⁰，

ノ ^ヲ

^ニ

8 7

．

9

^ロ，

y

^ニ

1 肱 9

⁰

よ り な る く

図

1

う．

3 う

物 性

i う

機 械 的 強度

p C O U む S h U d s 一 u コ O U

2

e く

^d e g ^{r e e}

， 1

F i _g

−

1

．

X

^．

r a y d iff r a c t i o n p a t t e r n s o f g l a s s

くコ

B e t a m e t a c a l c i u m p h o s p h a t e

■

T r 6 m e li t e

a

．

三

点 曲 げ 強度

J

工S R 1 6 0 1 に

準拠

し

， 曲 げ

ス パ ン 2 5

^へ

3 0 m m

，幅

4

m m

，厚

さ 3 m m の

試 料

を

用

^い た

． 試験 機

は

島 津製 作 所

A U T O G R A P H A G

^．

5 0 0 0 A

型

コ ン ピ

^{ュ ー}

タ

^ー計 測 制 御 式 精 密

^万

能試 験 機 を

用 ^い

，

ク ロ ス ヘ ッ ド

速 度

^{は 0}

^．

⁵

m m

l 分

で

測 定

し た と ^こ ろ

，

三

点 曲 げ強 度

は 1 1 6 M P a で あ

^っ

た

．

b

．

圧

縮 強 度

1

辺

が 5

^へ

1 0 m m よ り な る

立 方 体

の

最 大 荷 重

を

測 定

し た

．

用 い た

試 験 機

は

島津 製 作 所

A U T O G R A P A G

^，

5 0 0 0 A

型

_{を 用} い た

．

圧

縮 強度

^は

，

4 4 0 M P a で あ っ

た

．

C

．

ヤ ン グ

率

三

点 曲

げ

試験

と

同様

に

試料

を

設置

し

， 加 重

と

偏 位

^の

畳

を

測 定

し

， 次

の

式

よ り

求

め た

．

E

^ニ

L

³

^x

意

4 W T

³

F ニ

加 重，

L _ニ

曲

げ ^{ス パ ン}

，

ム L こ

偏 位，

W ニ

試 験 片

^の

幅，

T _こ

試験 片

の

厚

さ

，

E _こ ヤ ^ン グ

率

ヤ ン グ

率

は 61 G P a で あ

^っ

た

．

d

． 引 張

り

強 度

直径

2

^へ

3 m m の

丸 棒状

の

長

さ 2

^へ

3 c m の

本

^{セ ラ}

ミ ッ ク ス の

両 端

を

強 力接 着 剤

で

鋼 線

に

固定

し

測 定

し た

． 引 張

り

強度

は 3 2 M P a で

あ

^っ た

．

i

り 硬 度

マ イ ^{ク ロ ピ} ッ カ

^ー

ス

硬 度

は 3

^．

8 G P a で あ

^っ

た

．

iiiJ

靭 性

破壊 敵 性

は 2

^．

0

^へ

2

．

7

く

K

I

C 二 M N

−^{3 r 2}ユ

で あ

^っ

た

．

i v う そ の

他

密 度

2

^．

9 k g

ノ

^m

³，

比

熱

1

^．

1 X l O

^{3 J}ノ

k g

^．

k

， 熱 伝 導 度

0

^．

6 3 w

ノ

m

^．

k

， 熱膨 張 係数

¹

^．

^{O X} l O

⁻⁵

K

−¹

_{で あ}

っ

た

．

4

1 溶 出 試験

リ ^ン

酸

カ ル シ ウ ム

系

ガ ラ ス セ ラ ミ _ッ ク ス の 2 4 X 1 4 X l

^．

4 m ユー

大

の

板状

^の

試 料

2

枚

を

，

37

⁰

C に

保 持

し た

生

理

食 塩 水

1 0 0 n − 1 お よ び

蒸 留 水

1 0 0 m l に 4 0 日

間 浸 潰 後， 各 試 料

^の 重

量

を

測 定

し

， 溶出 減量

を

求

め た と こ ろ

，蒸 留 水

^{で は 0}

^■

⁵ r n g

，

0

⁻

0 1 96 w t

％，

0

^．

0 6 m g

I

c m

²，生

理

食 塩 水

で は 0

^．

7 m g

^，

0

^．

0 2 9 4 w t

％，

0

．

09 m g

ノ

c m

²_，

と わ

ず

か な

溶 出

が

認

め ら れ た

．

ま た

浸清

4 0 日

後

^の

溶 出 試 験 液 中

^{の C a} と P

成 分

を

定 量 分析

し た と ^こ ろ

， 蒸 留 水 中

で は C a 3

^．

6 m g

l

d l

，

P 4

．

2 m g

l

d l

，生

理

食 塩 水中

で は C a 5

．

O m g

ノ

dl

，

P 9

．

8 m g

I

dl で あ

っ

た

^．

1工

． 方

法

1

^． 実験 動物

^お よ び

実験 方 法

実 験

に は

，

日

本

^{ク レ} ア よ り

供給

さ れ た 1 2

^句

1 6

適 齢

^の

W i s t a r

系雄

ラ ッ ト を

使

用 し た

． 塩 酸

ケ タ ミ ン 2 m g

ノ

k g を ラ ッ ト

腹腔 内

^に

注射

し

， 麻 酔

を

行

^い

，

下

肢 全体

を

消 毒 後， 大腿 骨 遠位 部

^の

外側

に

縦 皮 切

を

加

え

， 外側 広 筋

を わ け て

大 腿 骨遠 位 骨 幹端 部

^の

外 側 部

^に

達

し

， 骨 膜

を

剥 離 後， 同部

を ド リ ^{ル に} て 用

手 的

に

開 窓，

2 X 2 X 2 m m

大

の ブ ^ロ ッ ク

状

の リ ^ン

酸

カ ル シ ウ ム

系

ガ ラ ス セ

ラ ミ ッ ク ^ス

く

以

下

^セ ラ ミ ッ ク ス と

略

す

う

を

挿

入 し た

^．

セ ラ ミ ッ ク ス は

両 側

^の

大

腿

骨 遠位 骨 幹 端 部

^に

挿

入 し

，

皮 膚

は

綿 糸

^に て

縫 合

し た

^．

セ ラ ミ ッ ク ^ス

群

と し て

，

セ ラ ミ ッ ク ^ス

挿

入

後，

1

週，

2

週，

3

週，

4

週，

5

週，

6

凰

7

過，

8

週，

3 ケ

月，

6 ケ

月，

1 2 ケ

月 日

に

動物

を

屠 殺

し

，標 本作 製

^に

供

し た

．

動物

は

各群

5 匹

， 計

5 5

匹

を 用 い た

^．

な お

屠殺

2 日

前

^に

ロ リ

^．

テ ト ラ サ イ ク リ ^ン 2 0 m g

ノ

k g を

腰 艦 内

^に

投 与

し

，

テ ト ラ サ イ ク リ ^ン の ラ ^ベ リ ^ン グ を

行

っ た

．

ま た

同様

^な

実験

を V i t a 11i u m に つ い て も

行

^い

，

セ ラ ミ ッ ク ^ス

群

と

比 較検 討

し た

^．

動 物

の

飼 育

は

， 福 井医 科 大学 附 属 動 物 実験 施 設

^の

同

一条 件 下

で

行

^っ た

． 室温

は 24 士 l

^O

C

^， 湿 度

5 5 士 5

％，

点 灯

は

午 前

8

時

よ り

午 後

8

暗

ま で の 1 2

時 間

を

白 色 螢 光 灯

^に よ り

行

^っ た

^． 飼育 方 法

は 20 ^X 2 5 ^X 5 0 c m の ス テ ン レ ス ス チ

^ー

^ル

^．

ケ

^ー

ジ

内

^に 2

^へ

3 匹 づ ^つ

同 居

さ せ

，

固 型 飼 料

C E

⁻

2

く

日

本

ク ^レ ア

う

を

任 意

^に

食

^べ さ せ て

行^っ

た

．

ま た

飲 料 水

は

自動 給 水

よ り フ ィ ル タ

^ー 除 菌

を

行^っ

た

水 道 水

を

用

^い

， 空 気 調 和

は

空 調 機

^に よ る オ

^ー

ル フ

レ ッ シ

^ュ空 気

を 用 ^い た

．

2

． 検 索 方 法

検 索

は

脱 灰 標 本

^お よ び

非脱 灰 標 本

を

作 製

し て

行っ

た

．

い 脱 灰 標 本

動 物

を

屠 殺 後， 大

腿

骨 遠 位 部

を

採取

し 1 0

％ 中 性緩 衝

ホ ル マ リ ^{ン に} て

固定

し た

^． 脱 灰 標 本

^に は

各 群

と も 4

大

腿

骨

を 用 い た

．

ホ ル マ リ ^ン

固 定後，

エ チ レ ン

^．

ジ ア ミ ン

．

4

酢 酸

4 ナ ト リ ウ ^ム

塩液

を 用 ^い て

脱 灰

を

行っ

た

．

脱

灰

後， 骨 皮 質

^の

^一 部

を メ ス に て

切 除 後， 挿

入 し た ブ

ロ ッ ク を

注 意

深 く

抜 去

し

， 残^っ

た

大

腿

骨

を

型通

り ^パ ラ

フ ィ ン

包 埋

を

行

^い

，薄

切 切

片 作 製，

H e m a t o x y li n

⁻

e O S i n

染色，

S a f r a n i n

⁻

0

染 色，

A z a n

染 色

T o l u id in e b l u e

く

p H 2

．

5

う 染 色

を

行っ

た

．

2

1 非 脱 灰 標 本

動物

を

屠殺 後，大 腿 骨 遠位 部

を

採 取

し

，

7 0

％

^{ア ル コ}

^ー

ル で

固 定，脱 水，

m e t h y l

⁻

m e t h a c r y l a t e

樹 脂 包

壇 を

行

っ

た

^． 非 脱 灰 標本 作 製

^に は

各群

と も 6

大 腿 骨

を 用 ^い た

．

マ ル ト

^一 社

の ク リ ス タ ^ル か ソ タ

^一

に て

約

3 0 0 _ノ

ノ

m の 切

片

を

切

り

出

し

，

ス ピ

^ー

ド ラ ッ プ に て

約

8 0 _声 m の

厚

さ ^に

自動 研 磨^， 標 本

を

作製，

以

下

^の

検 索

を

行っ

た

．

i l C ^{o n t a c t m} i c r o r a d i o g r a p h y

約

8 0 _J J m の

研磨 標本

を 用 ^い て c o n t a c t m i c r o r a d i o

−

g ^{r a} p h y

く

C M R

l

を

行^っ

た

^．

C M R は

超 軟

X

線 発

生

装 置

S O F T E X

^．

C M R 型 を 用 ^い て

撮 影

し た

^．

入

力 電

圧 A C l O O V

，電 流

2 A

，

6 0 H z

，出 力

^二

次 電 圧

¹ 0 K V P

，

二

次 電

流

2

^へ

3 m A

，

X

線 管

か ら ^フ イ ^{ル ム}

面

ま で の

距 離

7

^へ

W e e k a f t _{e r} i m p l a n t a t i o n

．

G r a n u l a t i o n t i s s u e a n d i m m a t u r e b o n e f o r m a t i o n a r e o b s e r v e d

．

H

．

E

．

S t a i rl

，

X l O O

^．

リ ^ン

酸

カ ル シ ウ ム

系

ガ ラ ス セ ラ ミ ッ ク ス の

骨 親 和性

8 c m

，照 射 時 間

は 2 0

^へ

3 0

分

^で あ

^っ

た

． 使

用 フ イ ル ム は S O F T E X C M R 用 ^フ イ ^ル ム

く

K O D A X S p e c t r o

⁻

S C O p i c S a f t y F il m

l

T y p e 6 4 9

^．

0 を用 い た

．

ii

l

テ ト ラ サ イ ク リ ン

^．

ラ ベ リ ^ン グ

螢光 像

C M R と

同

じ

研 磨 標 本

^{を 用 い} て テ ト ラ サ イ ク リ ン

^ー

ラ ^ベ リ ン グ の

螢 光 像

を

観察

し た

． 観 察

^に は

，

オ リ ン パ

83

ス

落 射 型 蛍 光 顕 微 鏡 装 置

B H 2 R F L を 用 ^い

，

フ ィ ル タ

^ー

は B l u e

励 起

^フ

ー

^{イ ル タ}

^{ー く}

^{I F}

⁻

^{4 9 0}

¹

^{と 吸}

^収

^{フ ィ ル}

タ

^ー く

0

⁻

5 1 5

コ

を

使

用 し た

． 撮 影

^に

際

し て は

，

F U

J

ト C H R O M E A S A l OO を 用 ^い

， 手 動

^に て

撮 影

し た

^．

iii

l

G o ld n e r

染 色^．

標 本

を さ ら に

約

3 0 _声 m の

厚

さ ま で

研 磨

し

，

キ シ レ ン

F i _g

．

3

⁻

L i

gh

^t m i c r o g ^{r a} p h o f t h e i n t e r f a c e b e t w e e n c e r a m i c s a n d b 。n e t W 。 W e e k s a f t e r i m p l a n t a t i o n

．

a ニ I m m a t u r e t r a b e c u l a r b o n e i s o b s e r v e d a r o u n d ^t h e c e r a m i c s w h i c h i s i n t h e b o n e m a r r o w c a v i t y

^L

H

．

E

．

s t a i n

，

X l O O

．

b

J

^{m m a t u r e c o m} p a c t b o n e i s o b s e r v e d a r o u n d t h e c e r a m i c s w h i c h i s n e a r

t h e c o r t e x

．

H

^．

E

^．

s t a i n

，

X l O O

^．

に て

脱 樹 脂 後， 非 脱 灰 骨組 織 標 本

と し て G ^o l d n e r

染 色^紺

を

行^っ

た

．

な お

^ヘ

^マ ト キ ^シ リ ^ン は W e i

gh

e r t

鉄 ^へ

マ ト キ シ リ ^ン を 用 ^い た

．

i v

l 走査 電 鋳 像

^お よ び

元 素 分析

8 0 月 ^m の

研 磨標 本

^{に カ}

^ー

^{ボ ン を}

蒸 着 後^，

^{エ ネ ル ギ}

^ー 分 散 型

X

線分 析 装 置 く堀 場

E M A X 1 7 7 0

1

を

用

^い て

，

セ ラ ミ _ッ ク ス

周 囲

^の

走

査

型 電

子

顕 微 鏡 像

^の

観 察

と

同 時

に 元

素 分 析

^を

行っ

た

． 元 素 分 析

は C a と P の

線 分 析

を

行^っ

た

^． 本 装 置

は ^セ ラ ミ ッ ク ス

周 囲

^の C a や P の

濃 度

の

変動

を と ら え る ^こ と が で き

，

ま た

本 装 置

^の 分

析

す る

面 積

が 0

^．

0 5

^へ

1 _メ m

d 程 度

^{と き わ め て}

狭

^い た め セ ラ ミ _ッ ク ス と

周 囲

^に

形 成

さ れ た

骨

と の

間

^に わ ず か は

間 隙

w e e k s a f t e r i m p l a n t a t i o n

−

a i T r a b e c u l a r b o n e i s o b s e r v e d ^{a r o u n} d t h e c e r a m i c s w h i c h i s i n t h e b o n e m a r r o w c a v i t y

^．

H

−

E

．

s t a i n

，

X l O O

^．

b i C o m p a c t b o n e i s o b s e r v e d ^{a r o u n} d t h e c e r a m i c s w hi ^c h i s n e a r t h e c o n t e x

．

H

^．

E

^．

s t a i n

，

X l O O

．

リ ン

酸

カ ル シ ウ ^ム

系

ガ ラ ス セ ラ ミ ッ ク ス の

骨 親 和性

F i g

^．

5

．

Li _g h t m i c r o g ^{r a} p h o f t h e i n t e r f a c e b e t w e e n c e r a m i c s a n d b o n e e i

gh

^t

W e e k s a f t e r i m p l a n t a t i o n

．

S o m e fib r o u s t i s s u e a n d b o n e m a r r o w a r e o b s e r v e d b e t w e e n t h e b o n e a n d t h e c e r a m i c s w h i c h i s i n t h e b o n e m a r r o w c a v i t y

，

b u t i n s o m e a r e a s

，

t h e r e

i s n o fib r o u s t i s s u e f o u n d b e t w e e n b o n e a n d c e r a m i c s

く

a r r o w s

l^．

H

．

E

．

S t a i n

，

X l O O

^．

F i _g

．

6

．

L i

gh

^{t m i c r o g r a} p h o f t h e i n t e r f a c e b e t w e e n c e r a m i c s a n d b o n e s i x m o n t h s a f t e r i m p l a n t a t i o n

．

C e r a m i c s a p p e a r s t o b e s u r r o u n d e d b y l a m e ll a r b o n e i n t h e b o n e m a r r o w C a v i t y

^．

H

．

E

．

s t a i n

，

X l O O

．

8 5

が

存 在

し て も C a や P が

測 定

さ れ な く な り

， 骨

と セ ラ ミ ッ ク ^ス が

直 払 接

し て ^い る か ど う か の

判 定

^に

有 用

^で あ る

^．

成 績

I

^． 脱

灰

組 織 標 本

^に よ る

観 察所 見

1

^．

セ ラ ミ ッ ク ^ス

群

1

週 群

の

骨 髄 腔 側

や

皮 質骨 側

で は

，

セ ラ ^{ミ ッ} ク ス に

接

す る

部位

^に

粗

な

結 合 組 織

^{が み ら れ}

^， 少 数

^の

単球

や

好 中 球

な ど の

遊 走

や

^一 部

で は

出

血 も

観 察

さ れ た

．

セ ラ ミ ッ ク ス よ り や や

離

れ た

部 分

で は

結 合組 織

^の

増 殖

や

大 型

の

骨 芽 細 胞

を

豊富

に

伴

っ た

不規 則

な

未 熟

な

骨 形成

が

m o n t h s a f t e r i m p l a n t a t i o n

．

c e r a m i c s a p p e a r s t O b e s u r r o u n d e d b y l a m e ll a r b o n e

^．

H

^．

E

^．

^{s t a} i n

，

X l OO

^．

m o n t h s a f t e r i m p l a n t a t i o n

．

s o m e fi b r o u s t i s s u e a n d b o n e m a r r o w a r e O b s e r v e d a r o u n d V i ^{t a} 11i u m w hi c h

i s i n t h e b o n e m a r r o w c a V i t y

^．

H

⁻

E

^．

s t a i n

_，

X l O O

．

リ ン

酸

カ ル シ ウ ム

系

ガ ラ ス セ ラ ミ _ッ ク ス の

骨親 和 性

み ら れ た

く図

2 う

．

2

週 群

で は

結合 組 織

^{の 反}

応

も

少

な く な り

， 骨髄 腫 側

で は

，

セ ラ ミ ッ ク ス に

接

す る

部 位

^に

骨芽 細 胞

^に

豊

む

細

い

未 熟

な

骨 梁 形成

が セ ラ ミ ッ ク ス に 沿

^っ

て み ら れ

，

こ の

骨 梁

と セ ラ ミ ッ ク ^ス

間

に は

紡 錘 形

の

線 推 芽 細胞

^を

伴

う

数 層

^の

薄

^い

線 椎性 結 合組 織

や

幼 弱

な

造 血 細 胞

が み ら れ る

骨 髄

が

観 察

さ れ た

く図

3 a

L

ノ

支 質 骨 側

で は ^セ ラ ミ ッ ク ス に

接

し て

未 熟

な

緻 密 骨

が 形

成

さ れ た

く図

8 7

3 b

l．

4

週 群

^の

骨髄 腫 側

^で は セ ラ ミ ッ ク ス に

接

し た

部位

^の 骨

梁

も や や 太 く な り

部 分的

^{に セ} ラ ミ ッ ク ス と

骨

と が

直 接， 接

す る

部 位

や

薄

^い

線 推 性結 合組織

^や

骨髄

を

介

し て

接

す る

部位

が み ら れ た

く図

4 a

l． 皮 質骨 側

の セ ラ ミ ッ ク ス

周 囲

の

骨 形成

は と く に

良 好

^{で セ} ラ ミ ッ ク ス の

大 部 分

が

骨

^に て

直 接，囲

ま れ て ^い た

く図

4 b

l．

ま た

骨 梁周 囲

の

骨 芽細 胞

^も

成 熟

し て

小

さ く な り

，

ま た そ の

数

も

減 少

Fi _g

^．

9

^．

C M R a n d fl u o r e s c e n t m i c r o p h o t o g r a p h o f t h e i n t e r f a c e b e t w e e n C e r a m i c s a n d b o n e o n e w e e k a f t e r i m p l a n t a t i o n

．

a 二 王 m m a t u r e c a l c ifi e d b o n e i s o b s e r v e d a r o u n d t h e c e r a m i c s

．

C M R

，

X 40

^．

b ニ I n t e n s e y e ll o w

⁻

g O l d fl u o r e s c e n c e i s o b s e r v e d i n i m m a t u r e b o n e

．

F l u o r e s c e n t m i c r o p h o t o g r a p h

，

X 4 0

^．

し た

^． 骨髄

^の

^一 部

^に は

脂 肪細 胞

^の

出現

が み ら れ た

^．

6

^へ

8

週群

^の

骨 髄腔 側

で は セ ラ ミ ッ ク ^{ス の}

周 囲

^の

骨 梁

が セ ラ ミ ッ ク ^ス と

直接， 接

す る

部位

も み ら れ る が

，

骨 髄

や

数 層

の

線維 性 結 合組 織

を

介 在

し て

接

す る

部 位

が ま だ

比較 的 多

く

観 察

さ れ た

く図

5

I．

3 ケ

月群

で は

骨髄 腔 側

や

皮質 骨 側

^の

骨 形 成

の

状 態

は 8

遇 群

と

比 較

し て

成 熟

し

，層 状 骨

^に

近

^い

状態

と な っ た

^．

6 ケ

月 群

の

骨髄 腔 側

^で は

，

セ ラ ^ミ ッ ク ス

周 囲

の

大部 分

が

， 基 質 線 推

の

配 列

が

規 則

正 し ^い

成 熟

し た

層 状 骨

^に て

直 鼠 取

り

囲

ま れ て ^い る よ う ^に

観 察

さ れ た く

図

6

う．

し ^か し

詳 細

^に

観 察

す る と

，

こ れ ら

層状 骨

^{の セ} ラ ミ ッ ク ス

例

の

^一 部

^に

無 構 造

な

淡 紅 色

^に

染

ま る

部 位

が み ら れ た

．

ま た ^セ ラ ミ ッ ク ス と

周囲

^の

骨

と の

間

^に

数 層

^の

線推 性 結 合 組織

^や

骨 髄

が

存 在

す る

部位

も わ

ず

^か な が ら み ら

F i g

^．

10

^．

C M R a n d fl u o r e s c e n t m i c r o p h o t o g r a p h o f t h e i n t e r f a c e b e t w e e n c e r a m i c s a n d b ^{o n e t w o w e e} k s a f t e r i m p l a n t a t i o n

．

a ニ 工 m m a t u r e t r a b e c u l a r b o n e i s o b s e r v e d a r o u n d ^t h e c e r a m i c s

．

C M R

，

X b i Y e 1l o w 瑠 0 1 d f l u o r e s c e n c e i s o b s e r v e d a r o u n d t h e t r a b e c u l a r b o n e

−

Fl u o r e s c e n t m i c r o p h o t o g ^{r a} p h

，

X 4 0

^．

リ ン

酸

カ ル シ ウ ム

系

ガ ラ ス セ ラ ミ ッ ク ス の

骨親 和 性

れ た

^． 皮質 骨

で は

，

セ ラ ミ ッ ク ス

周 囲

^に

成 熟

し た

緻 密 骨

が

直接， 接

し て

観 察

さ れ た

．

1 2 ケ

月 群

は 6 ケ

月 群

と ほ ぼ

同様

な

所 見

^で

あ

り

，

ま た セ ラ ミ ッ ク ス

挿

入 1 2 ケ

月 後

の セ ラ ミ ッ ク ス

周 囲

に は

，

炎症 細 胞

や

異物 巨 細 胞， 悪 性 腫 瘍細 胞

な ど は み ら れ な か っ た

く図

7

う．

2

^．

V i t a lli u m

群

1

過 群

で は

，

V i t a lli u m に

接

す る

部 位

^に

肉芽 組 織

の

89

増 加

が み ら れ

，

V i t a lli u m よ り や や

離

れ た

部 位

で は

未 熟

な

骨

形

成

が み ら れ た

．

2

遇 群

で は V i t a 11i u m に

接

す る

部 位

^に

細

^い

未 熟

な

骨 梁

が み ら れ た が

，

こ の

骨 梁

と V i t a 11i u m の

間

に は

骨髄

や

数 層

の

線 維 性 結 合 組 織

が

観 察

さ れ た

．

4

過群

の V i t a lli u m

周囲

^{で は}

， 骨髄

や

線 維 性 結 合組 織

を

介

し て

骨 梁

と

接

す る

部 位

や

， 骨髄

の み の

部 位

が

観 察

さ れ た

．

6

遇群，

8

過群，

3 ケ

月 群

は 4

遁 辞

と

同様

^な

所 見

で

あ

っ た が

， 次 第

^に

骨 梁

^に

成 熟

が み ら

F i g

^．

11

^．

C M R o f t h e i n t e r f a c e b e t w e e n c e r a m i c s a n d b o n e f o u r w e e k s a f t e r

i m p l a n t a t i o n

．

T r a b e c u l a r b o n e c o n t a c t s c e r a m i c s c l o s e l _y i n s o m e a r e a s

く

a r r o w s

I

i n t h e

b o n e m a r r o w c a v i t y

^．

C M R

，

X l O O

^．

れ た

．

6 ケ

月 群

や 1 2 ケ

月 群

^の V i t a lli u m

周 囲

は

骨 髄

や

線 推 性結 合 組織

を

介

し て

骨 梁

^に

移行

し て お り

く図

8

I，

セ ラ ミ _ッ ク ス

群

の 6 ケ

月 群

や 1 2 ケ

月群

^で は

，

ほ と

．

ん ど

全周 囲

を

直接 層 状骨

^{で お お わ れ て い る よ う に}

観 察

さ れ た の と

相 違

が み ら れ た

．

工 工

^． 非

脱

灰組 織 棟木

^に よ ^る

観 察

1

．

C M R お よ び

螢 光 顕微 鏡所 見 い

^セ ラ ミ ッ ク ス

群

1

週 群

の C M R で は

，

セ ラ ミ ッ ク ^ス

周 囲

^に X

線

吸

収 度

の

高

^い

大 小 不 同

の

形

を し た 石

灰 化 骨

や

，

や や X

線

吸

収 度

の

低

^い

網 状

の

未熟

な

石 灰 化 骨

が み ら れ

く図

9 a

つ，

こ れ ら

石 灰 化 骨

^の

周 囲

^に

強

^い

螢 光

が

観 察

さ れ た

く図

Fi g

^．

1 2

．

C M R a n d fl u o r e s c e n t m i c r o p h o t o g ^{r a} p h o f t h e i n t _{e r} f a c e b e t w e e n c e r a m i c s a n d b o n e t w e l v e m o n t h s a f t e r i m p l a n t a t i o n

−

a i B o n e c o n t a c t s c e r a m i c s c l o s e l y i n s o m e a r e a s

，

b u t i n o t h e r a r e a s

，

S O m e g a p s a r e o b s e r v e d b e t w e e n t h ^{e m}

^．

C M R

，

X l O O

．

b ニ Fl u o r e s c e n c e i s s t ill o b s e r v e d i n s o m e a r e a s o f t h e t r a b e c u l a r b o n e

．

F l u o r e s c e n t m i c r o p h o t o g ^{r a} p h

_，

X l O O

■

c 妄 C o m p ^{a c} t b o n e s u r r o u n d s t h e c e r a m i c s n e a r t h e c o r t e x

．

C M R

，

X l O O

^，

リ ン

酸

カ ル シ ウ ム

系

ガ ラ ス セ ラ ミ ッ ク ス の

骨親 和 性

9 b l

．

2

過 群

の

骨 髄 腱 側

^{で は}

，

セ ラ ミ ッ ク ス に

沿^っ

て

細

い

骨 梁

や

骨髄 腫

が

形 成

さ れ

く図

1 0 a

つ，

こ れ ら

骨 梁

^の

周 囲

^に

螢 光

が

観 察

さ れ た

く図

1 0 b

う．

4

週 群

の

骨 髄 腫 側

^で は

，

セ ラ ミ ッ ク ス

周 囲

に

形成

さ れ た

骨 梁

は

， 部 分 的

に セ ラ ミ ッ ク ス と

直 接， 接

し て ^い る

部 位

も

観察

さ れ る よ う に な っ た

く図

1 1

1 ． 螢 光

は

骨 梁

の

周 囲

の

^一部

^の み に

観 察

さ れ る よ う に な り

， 骨

と セ ラ ミ ッ ク ス の

接

す る

部

9 1

位

で は

螢 光

が

観 察

さ れ な く な っ た

^．

6

過 群

や 8

週 群

で は

， 骨髄 腫 側

^の

骨 梁

も

比 較 的 丸

く

太

く な り

，

3 ケ

月 群

で は

， 層状 骨

^の

状 態

と な ^っ た

．

以

後

6 ケ

月 群

や 1 2 ケ

月 群

^の

骨髄 腫 側

^{の セ ラ ミ} ッ ク ス の

周 囲

は

， 狭

^い

間隙

を

介

し て

骨 梁

の み ら れ る

部 位

や

， 直接 骨 梁

と

接

す る

部 位 く図

1 2 a

l，骨 梁

の

少

な ^い

部位

な ど が

観 察

さ れ た

．

ま た

螢 光

は

骨 梁

の

周 囲

の

^一部

^に

観 察

さ れ た が

く図

1 2b

I，

こ れ

F i g

^．

1 3

^．

C M R a n d fl u o r e s c e n t m i c r o p h o t o g ^{r a} p h o f t h e i n t e r f a c e b e t w e e n

V i t a lli u m a n d b o n e s i x w e e k s a f t e r i m p l a n t a t i o n

．

a こ A w id e g a p i s o b s e r v e d b e t w e e n V i t a lli u m a n d b o n e

．

C M R

，

X l O O

．

b _ニ I n t e n s e y e ll o w

⁻

g O l d fl u o r e s c e n c e i s o b s e r v e d a l o n g t h e b o n e

く

a r r o w s

ン^．

Fl u o r e s c e n t m i c r o p h o t o g r a p h

，

X l O O

^．