架橋ポリエチレン外植片および従来のポリエチレン外植片の分析

長年にわたり、関節置換術に使用される超高分子量ポリエチレン (UHMWPE) 材料の最終滅菌には、空気中でのガンマ線照射が一般的な方法でした。 ガンマ線照射による滅菌の偶然の副産物はポリマーの架橋であり、これによりポリエチレンの摩耗性能が向上する傾向がありました。 しかし、1990 年代に整形外科界は、ガンマ線照射によりポリエチレン内にフリーラジカルが生成され、材料が酸化劣化しやすくなることを認識するようになりました。 この潜在的な悪影響を考慮して、フリーラジカルの生成を避けるために、化学的表面処理を使用した最終滅菌方法が開発されました。 フリーラジカルを残さずにポリエチレンの架橋を誘導するために、製造業者はポリエチレンを架橋し、その後フリーラジカルを除去するための熱処理を行う方法も開発しました。 これらの架橋材料は 1990 年代後半に導入され、人工股関節置換術患者を対象とした臨床転帰研究では、X 線撮影測定に基づいて早期のフォローアップ間隔で摩耗が大幅に減少することが実証されました。 しかし、架橋ポリエチレンの長期的な性能は不明であり、一部の研究者は生体内での分解に関連する懸念を表明しています。 さらに、一部の架橋 UHMWPE コンポーネントは、患者から取り出して空気中で保管した後、高レベルの酸化と鎖切断を示しました。 これらのインプラントのうち、酸化と鎖の切断が移植中に起こったのか、それともポリエチレンが患者から除去された後に起こったのかは不明です。

この研究では、人工股関節置換術患者から採取したポリエチレンライナーの材料特性を特徴付ける予定です。 研究集団には、放射線を使用せずに最終滅菌された架橋されたUHMWPEライナーと従来のUHMWPEライナーが含まれます。 さまざまな保管方法の潜在的な影響を定量化するために、取り出し後に真空パックして冷凍されたライナーと、外植後に周囲光と空気にアクセスできる状態で室温で保管されたその他のライナーが研究対象集団に含まれます。 分析技術には、フーリエ変換赤外分光法 (FTIR)、示差走査熱量計 (DSC)、架橋密度測定が含まれます。 架橋密度の測定値は、関節表面およびインプラントの縁からの距離の関数として評価されます。 ゲルとヒドロペルオキシドの含有量も評価されます。 分析の目的は、生体内および体外で起こるポリエチレン材料の特性の変化をよりよく理解することです。