硬質内膜インプラントの連続荷重に対する骨材の適応

Osseous adaptation to continuous loading of rigid endosseous implants.

• W E Roberts
• R K Smith
• Y Zilberman
• P G Mozsary
• R S Smith

抄録

生後3～6ヶ月のウサギの大腿骨に、直径3mm、約1cm間隔の穴に、酸でエッチングされた表面を持つチタン製のインプラントを、内部灌流した外科用埋没法を用いて慎重に準備した上で、約1cm間隔でネジ止めした。手術後最初の3日間の間に、蛍光性の骨ラベルは、特に外科的欠損部の骨内縁部で広範囲の骨形成を明らかにし、高度の骨形成能力が保存されていることを示しています。3日以内に、粗い骨が編み込まれた格子状の骨がインプラントを包み込み始めた。6週間後には、成熟したラメラ骨がインプラント表面またはその近傍の空隙を埋め、骨とインプラントの強固な界面が日常的に達成されていた。成長期の若い動物（生後3ヶ月）ではインプラント埋入後6週間以内に非特異的な骨膜下骨肥大が認められましたが、成体（生後6ヶ月）では認められませんでした。6～12週間の治癒後、インプラントの間にステンレス鋼のバネを張って100gの荷重を4～8週間かけた。負荷をかけた20本のインプラントのうち、1本を除いてすべてが剛性を維持した。4組のインプラントに即時荷重をかけたところ、1週間以内に大腿骨の自発的な螺旋型（「ねじり型」）骨折が発生した。これらの結果は、(1)比較的単純で安価なチタン製インプラントは剛性の高い骨接合界面を形成すること、(2)装填前の6週間は、剛性の安定性を獲得し、自然骨折を回避するのに十分な治癒期間であること、(3)継続的に装填されたインプラントは骨内で安定したままであること、(4)凹屈曲（圧縮）を受けた骨膜表面で骨形成が観察されること、を示している。(5)海綿状骨は、装填されたインプラントの間で直角に配向し、明らかに応力線に対応していること、(6)装填されたインプラントの表面またはその近傍で新しい二次骨子が伝播していること、(7)ウサギのコンパクトな骨のリモデリング（ターンオーバー）サイクルは約6週間であること、(8)内骨インプラントは、歯列矯正学や顔面矯正学のための強固な骨固定源としての可能性を持っていること、などが挙げられる。

Titanium implants, with an acid-etched surface, were screwed into holes 3 mm in diameter, about 1 cm apart, carefully prepared with an internally irrigated, surgical bur in the femurs of 3- to 6-month-old rabbits. During the first 3 days after surgery, fluorescent bone labels revealed extensive bone formation, particularly at the endosteal margin of the surgical defect, indicating preservation of a high degree of osteogenic capacity. A lattice of coarse, woven bone began encapsulating the implant within 3 days. By the end of 6 weeks, mature, lamellar bone filled voids at or near the implant surface and a rigid bone/implant interface was routinely achieved. Nonspecific, subperiosteal bony hypertrophy was noted within 6 weeks after implants were placed in young, growing animals (3 months old), but not in adults (6 months old). After 6 to 12 weeks of healing, a 100-gm load was applied for 4 to 8 weeks by stretching a stainless steel spring between the implants. All but one of twenty loaded implants remained rigid. Immediate loading of four pairs of implants resulted in spontaneous spiral-type ("torsional") fractures of the femur within 1 week. These results indicate that (1) relatively simple and inexpensive titanium implants develop a rigid osseous interface, (2) 6 weeks is an adequate healing period, prior to loading, to attain rigid stability and avoid spontaneous fracture, (3) continuously loaded implants remain stable within the bone, (4) bone formation is observed on periosteal surfaces subjected to concave flexure (compression), (5) cancellous-type bone orients perpendicularly between loaded implants, apparently corresponding to lines of stress, (6) new secondary osteons are propagated at or near the surface of loaded implants, (7) the remodeling (turnover) cycle for rabbit compact bone is about 6 weeks, and (8) endosseous implants have potential as a source of firm osseous anchorage for orthodontics and dentofacial orthopedics.