顎手術における生分解性マグネシウム骨プレートとネジ固定 (MgJawSurgery)

骨プレートとネジ固定は、骨折固定、顎矯正手術、および頭蓋顔面再建を含む、顎の手術における内固定のためのよく知られたシステムです。 開発の過程で、チタンとその合金は、その優れた機械的特性と生体適合性により、内部固定用の主要な材料となってきました。 ただし、チタンには骨に比べて剛性が高すぎるなどの欠点があり、応力遮蔽やその後の骨吸収を引き起こす可能性があります。 さらに、チタンプレートとネジの固定は、骨治癒中の一時的な機械的サポートを目的としており、骨治癒後に二次手術による除去が必要になる場合があり、そのため医療負担が増加します。 チタンはそのままにしておくと、ビーム硬化効果により X 線イメージングに干渉する可能性があります。

チタン固定の限界に対処するために、研究者は内部固定用の代替材料の開発を模索してきました。 生体吸収性システムは、骨プレートとネジの固定に生分解性素材を利用しているため、ハードウェアを除去するための二次手術の必要がありません。 これらの生分解性システムは、応力遮蔽や X 線散乱に関連する長期的な問題を回避します。 市販の生分解性骨接合材料には、ポリ乳酸 (PLA)、ポリグリコール酸 (PGA)、およびポリ乳酸-グリコール酸共重合体 (PLGA) などの高分子量ポリマーが含まれます。 しかし、これらの生分解性ポリマーは機械的強度が不十分なため、寸法を大きくする必要があり、その結果、適用が妨げられるかさばる可能性があります。 さらに、最適ではない生体適合性は異物反応を引き起こし、正常な骨の治癒を妨げる可能性があります。 最後に、ポリマーの生分解速度を制御することは困難であり、通常の骨治癒を超え、変形癒合や癒合不全などの術後合併症を引き起こす可能性があります。

近年、多くの研究研究で実証されているように、マグネシウムは内部固定用の有望な生分解性金属として浮上しています。 マグネシウムは、硬質チタンやステンレス鋼材料よりも人間の骨に近い機械的特性を示し、応力遮蔽や X 線散乱の欠点を効果的に軽減します。 生体内では、マグネシウムのプレートとネジが徐々に溶解し、マグネシウムイオンと水素ガスが放出されます。 人体に不可欠なマグネシウムイオンは、害を与えることなく代謝されます。 組織内に水素ガスが蓄積すると、一時的に腫れや不快感が生じることがありますが、通常は時間の経過とともにガスが消散することで解消されます。 さらに重要なことに、マグネシウムは骨の再生促進において顕著な生物活性を示しており、基礎的な生体力学研究への関心が高まっています。 その並外れた生物活性は、困難な臨床状況でも実証されています。 その結果、マグネシウムのユニークで優れた特性により、マグネシウムは人間の内部固定用の有望な次世代生物医学インプラントとして位置づけられています。

骨手術におけるマグネシウムベースの材料の応用は 1906 年にまで遡ることができ、最近の進歩により、Synntellix AG (ドイツ) や U&I Corporation (韓国) などの企業による生分解性内部固定装置の開発が行われました [7]。 MANEZIX® (Mg-Y-Re-Zr 合金ねじ) や REOMET™ (Mg-Ca-Zn 合金ねじ) を含むこれらの固定システムは、外反母趾などの症状を治療する複数の国にわたるさまざまな臨床研究で有望な結果を示しています。大腿骨頭の骨壊死、橈骨遠位端骨折などです。 しかし、患者に対する合金元素の潜在的な健康リスクを考慮して、中国の研究チームは内部固定目的のための高純度マグネシウムの開発に取り組んできました。

高純度マグネシウムを利用した多数の人体臨床研究が中国で成功裏に実施されています。 2015 年、Yu ら。は、大腿骨頸部転位骨折のある若年成人の血管新生骨移植片の固定に高純度マグネシウムネジを採用しました。 16か月の追跡期間にわたって、患者は機能指標であるハリス股関節スコアで満足のいく結果を達成し、無血管壊死や癒合不全などの合併症の発生率が低下しました。 2016 年に、Zhao らはは、大腿骨頭の骨壊死における血管新生骨移植片を固定するために、臨床試験で高純度マグネシウムネジを導入しました。 12か月の追跡期間内に、マグネシウムネジで治療された患者は、機能スコアと骨移植片の変位の減少において、より満足のいく結果を示しました。 マグネシウムの血清レベルは正常な生理学的範囲内に留まり、マグネシウム分解生成物によって誘発される潜在的な有害作用は存在しませんでした。 2019 年に、Chen らは症例報告では、外傷性大腿骨頭壊死症に対する血管新生骨移植片の固定に高純度マグネシウムネジを利用しました。 機能回復という点では満足のいく結果が得られ、マグ​​ネシウムネジは目立った副作用もなく 2 年以上かけて徐々に劣化していきました。

マグネシウムベースの固定は、その可能性にもかかわらず、体重がかかる領域で使用すると機械的強度が比較的弱いため、整形外科では課題に直面しており、これまでそのような症例に対する臨床試験は行われていません。 理論的には、股関節領域の固定は 2000N、つまり体重の 3 倍を超える力に耐えなければなりませんが、この力は機能的動員中に増加する可能性があります。 研究者らは、生体内でのマグネシウムの分解を遅らせ、それによって適切な整形外科的治癒のための機械的サポートを拡張するコーティング戦略を模索してきました。 彼らはまた、マグネシウム固定装置の機械的強度を高めるための冶金技術も研究しています。 逆に、顎の手術では、四肢や脊椎の固定に比べて力の負荷が比較的低いため、マグネシウムベースの固定の恩恵を受ける可能性があります。 下顎の垂直力は約 400 N ですが、内部整復後 1 週間で 115 N、6 週間で 250 N に減少します。 したがって、マグネシウム固定は顎の手術での応用が成功する可能性を秘めています。

それにもかかわらず、この分野の臨床研究は限られているため、顎の手術におけるマグネシウムベースの材料の利点を徹底的に理解し、それらを実行するための新しい手術プロトコルを確立するには、多大な努力が必要です。 この研究は、顎の手術における骨固定へのマグネシウムの応用を調査し、手術の結果を包括的に評価することを目的としています。 この研究は、顎の手術における内固定としてマグネシウムを使用することについてのより深い理解に貢献し、生分解性固定を利用した新しい手術プロトコルへの道を開くことが期待されます。 最終的には、これにより患者の転帰が改善され、医療負担が軽減される可能性があります。