ニュース - 骨セメント：整形外科手術における魔法の接着剤

整形外科用骨セメントは、整形外科手術において広く使用されている医療材料です。主に人工関節の固定、骨欠損部の充填、骨折治療における支持固定に用いられます。人工関節と骨組織間の隙間を埋め、摩耗を軽減し、応力を分散させ、人工関節置換手術の効果を高めます。

骨セメント釘の主な用途は次のとおりです。
1. 骨折の修復: 骨セメントを使用して骨折部位を充填し、固定します。
2. 整形外科手術：整形外科手術では、骨セメントを使用して関節面を修復および再建します。
3. 骨欠損の修復：骨セメントは骨欠損を埋め、骨組織の再生を促進します。

理想的には、骨セメントには以下の特性が必要です: (1) 最適な取り扱い性のための適切な注入性、プログラム可能な特性、凝集性、放射線不透過性。(2) 即時の補強のための適切な機械的強度。(3) 体液循環、細胞移動、および新しい骨の成長を可能にする適切な多孔性。(4) 新しい骨の形成を促進するための優れた骨伝導性と骨誘導性。(5) 骨セメント材料の吸収と新しい骨の形成を一致させるための適度な生分解性。(6) 効率的な薬剤送達能力。

1970年代には骨セメントがジョイント骨セメントは、人工関節固定に用いられるだけでなく、整形外科や歯科における組織充填・修復材としても用いられます。現在、最も広く使用され研究されている骨セメントには、ポリメチルメタクリレート（PMMA）骨セメント、リン酸カルシウム骨セメント、硫酸カルシウム骨セメントなどがあります。現在、一般的に使用されている骨セメントの種類には、ポリメチルメタクリレート（PMMA）骨セメント、リン酸カルシウム骨セメント、硫酸カルシウム骨セメントがあり、その中でPMMA骨セメントとリン酸カルシウム骨セメントが最も一般的に使用されています。しかし、硫酸カルシウム骨セメントは生物活性が低く、硫酸カルシウム移植片と骨組織との間に化学結合を形成できず、急速に分解します。硫酸カルシウム骨セメントは、体内に移植後6週間以内に完全に吸収されます。この急速な分解は骨形成過程と一致しないため、リン酸カルシウム骨セメントと比較して、硫酸カルシウム骨セメントの開発と臨床応用は比較的限られています。PMMA骨セメントは、液状メチルメタクリレートモノマーと動的メチルメタクリレート-スチレン共重合体の2つの成分を混合して形成されるアクリル系ポリマーです。モノマー残留量が少なく、耐疲労性および応力亀裂性が低く、極めて高い引張強度と可塑性により、骨新生を誘導し、骨折による有害反応の発生率を低減します。粉末の主成分はポリメチルメタクリレートまたはメチルメタクリレート-スチレン共重合体であり、液状の主成分はメチルメタクリレートモノマーです。

PMMA骨セメントは引張強度と可塑性が高く、凝固が速いため、患者は術後早期にベッドから起き上がり、リハビリテーション活動を行うことができます。また、形状可塑性にも優れており、骨セメントが凝固する前に術者が任意の可塑性操作を行うことができます。この材料は安全性が高く、体内で形成された後、分解したり吸収されたりすることはありません。化学構造が安定しており、優れた機械的特性が認められています。

しかし、骨セメントには依然としていくつかの欠点があります。例えば、充填時に骨髄腔内に高圧が発生し、脂肪滴が血管に入り込んで塞栓症を引き起こすことがあります。また、人間の骨とは異なり、人工関節は時間の経過とともに緩む可能性があります。PMMAモノマーは重合時に熱を放出するため、周囲の組織や細胞に損傷を与える可能性があります。骨セメントを構成する材料には、一定の細胞毒性があります。

骨セメントの成分は、発疹、蕁麻疹、呼吸困難などのアレルギー反応を引き起こす可能性があり、重症の場合はアナフィラキシーショックを引き起こす可能性があります。アレルギー反応を避けるため、使用前にアレルギーテストを実施してください。骨セメントの副作用には、骨セメントアレルギー反応、骨セメントの漏出、骨セメントの緩み、脱臼などがあります。骨セメントの漏出は、組織の炎症や毒性反応を引き起こす可能性があり、神経や血管を損傷して合併症を引き起こすこともあります。骨セメント固定は非常に信頼性が高く、10年以上、場合によっては20年以上持続します。

骨セメント手術は典型的な低侵襲手術であり、その学名は椎体形成術（vertebroplasty）です。骨セメントは、固まる前の流動性に優れたポリマー材料です。穿刺針を通して椎骨内に容易に侵入し、椎骨内部の緩い骨折亀裂に沿って拡散します。骨セメントは約10分で固まり、骨の亀裂を固定します。また、硬い骨セメントは骨内部で支持的な役割を果たし、椎骨をより強固にします。治療全体はわずか20～30分で完了します。

骨セメント注入後の拡散を防ぐため、新しいタイプの手術器具、すなわち椎体形成術器具が開発されました。この器具は、患者の背中に小さな切開を加え、X線モニタリング下で特殊な穿刺針を用いて皮膚を通して椎体を穿刺し、作業経路を確立します。次に、バルーンを挿入して圧迫された骨折椎体を整形し、その後、骨セメントを椎体内に注入して骨折椎体の外観を復元します。バルーン拡張により椎体内の海綿骨が圧縮され、骨セメントの漏出を防ぐバリアを形成するとともに、骨セメント注入時の圧力を低減することで、骨セメントの漏出を大幅に低減します。これにより、肺炎、褥瘡、尿路感染症など、骨折褥瘡に伴う合併症の発生率を低減し、長期褥瘡による骨量減少による骨粗鬆症の悪循環を回避できます。