前十字靱帯断裂は、臨床上重要な膝のけがの中で最も一般的なものです。スイスだけでも毎年6,000人を超える人が影響を受けています。現在の治療法は数多くありますが、十分な結果が得られないことも少なくありません。新しいインプラントが解決策となる可能性があります。
血を見るのはあまり好きではない、とジェス・スネデカーは打ち明ける。少なくともテレビではそうだ。しかし、整形外科バイオメカニクスの専門家であり、ETHチューリッヒとチューリッヒ大学の双方で教授を務める彼は、チームとともに手術室を訪れることが多い。運動器系の問題を扱う外科医の様子を、バルグリスト大学病院で見守るのだ。同院はこの分野を専門の一つとしている。スネデカーの研究室も病院の建物の一つにあるためか、病院スタッフと良好な協力関係を築くことができた。「それは私たちにとって極めて重要です」と技術者のスネデカーは説明する。医療用インプラントや器具の開発に欠かせない知見は、しばしば現場を直接観察することで得られるからだ。たとえば、テーブルの上にある長さ数センチの栓状の物体は、まもなく特許を取得し、十字靱帯断裂の手術後、何千もの膝で役立てられることになる。
痛みを伴う骨切り
断裂した十字靱帯を治療する方法はいくつもあります。通常は患者自身の腱を移植しますが、すべての腱がこの目的に同じように適しているわけではありません。また、腱を骨にしっかり固定することが重要です。たとえばねじで固定し、膝にかかる非常に大きな力に耐えられるようにします。患者がよく直面する問題は、移植片が十分な速さで骨に定着せず、術後数週間のうちに緩んでしまうことです。その場合、手術を受けても膝は十分に安定していません。
これまで最も成功している方法は、断裂した靱帯を膝蓋腱から採取した移植片で置き換えるものです。外科医は膝蓋腱を両端に付いた骨片ごと取り出せるためです。この骨栓を使い、骨にあらかじめ開けた穴を通して腱を新しい位置に固定します。骨栓は速やかに、かつ安定して骨に定着します。しかし、この手法には欠点があります。元の場所から骨栓を切り出す作業は非常に痛みを伴い、採取した部位は手術後も長期間痛むことがあります。
有望な骨代替材
新しい膝インプラントの模式図。（図版提供：ジェス・G・スネデカー教授）
スネデカーとチームは、骨栓やねじに代わる移植片を開発しました。合成骨材料を一部に用いたアンカーです。骨栓と同じ方法で挿入します。合成骨材料のおかげで、アンカーは有機骨栓と同じくらい速く骨に定着します。これにより、骨栓を実際に取り除かなくても、腱を非常に効果的に骨へ定着させることができます。「患者さんに大きな痛みを与えずに済みます」とスネデカーは語ります。さらに、この方法は手術室での所要時間を短縮し、費用の節約にもつながります。保険会社の立場から見ても、これは重要な要素です。
この開発プロジェクトの課題の一つは、チョーク状の合成骨材料をより安定した材料と組み合わせ、大きな負荷がかかっても崩れないようにすることでした。また、外科医ができるだけ簡単かつ直感的に使えるよう、人間工学に基づいた形状にする必要もありました。スネデカーによれば、チームが病院と直接つながっていなくても、このようなインプラントを開発できたかもしれません。しかし、「外科医は私たちにとって最高の批評家です。器具が役に立つと評価してもらえれば、自信を持って市場に出せます」。
新しいインプラントは2015年秋に発売される予定です。現在、スネデカーの同僚であるシャン・リーは、スピンオフ企業ZuriMEDの設立を進めています。リーとスネデカーは、ともに市場の見通しを楽観視しています。「5年間で約20,000個のインプラントを販売できると見込んでいます」。この新興スピンオフ企業は、チューリッヒ大学の技術移転オフィスとETHチューリッヒのieLabから助言を受けています。ieLabは、ETHチューリッヒの若い起業家、ビジネス界の経験豊かな人々、産業界の提携パートナーを結び付けています。「製造面で協力してくれるスイスの産業パートナーを特に探しています」とスネデカーは語ります。これほど際立ったプロジェクトなら、成功の可能性は高そうです。
本記事は、 ETHチューリッヒとの共同で公開されています。公開されたことは、世界経済フォーラムが見解を支持することを意味しません。
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著者：マルティナ・マルキはETHの寄稿ライターです。
画像：2014年4月3日、米マサチューセッツ州ボストンで、春の始まりの夕方、女性がチャールズ川沿いをジョギングしている。REUTERS/Brian Snyder。