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特許6574816変性骨病態の治療に使用されるリン酸カルシウムおよび硫酸カルシウムの粉末ならびにリン酸三カルシウムの粒子を含む組成物
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6574816
(24)【登録日】2019年8月23日
(45)【発行日】2019年9月11日
(54)【発明の名称】変性骨病態の治療に使用されるリン酸カルシウムおよび硫酸カルシウムの粉末ならびにリン酸三カルシウムの粒子を含む組成物
(51)【国際特許分類】
A61L 27/12 20060101AFI20190902BHJP
A61L 27/02 20060101ALI20190902BHJP
A61L 27/58 20060101ALI20190902BHJP
【ＦＩ】
A61L27/12
A61L27/02
A61L27/58
【請求項の数】17
【外国語出願】
【全頁数】52
(21)【出願番号】特願2017-132682(P2017-132682)
(22)【出願日】2017年7月6日
(62)【分割の表示】特願2015-137638(P2015-137638)の分割
【原出願日】2011年6月30日
(65)【公開番号】特開2017-185294(P2017-185294A)
(43)【公開日】2017年10月12日
【審査請求日】2017年7月12日
(31)【優先権主張番号】100122879
(32)【優先日】2011年6月29日
(33)【優先権主張国】TW
(31)【優先権主張番号】61/361,177
(32)【優先日】2010年7月2日
(33)【優先権主張国】US
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】513002625
【氏名又は名称】アグノヴォス ヘルスケア，エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(72)【発明者】
【氏名】シュルツ，オラフ
(72)【発明者】
【氏名】ハウ，ジェームス
(72)【発明者】
【氏名】スウェイム，リック
(72)【発明者】
【氏名】フーバー，ブライアン
(72)【発明者】
【氏名】バッツ，ジョエル
(72)【発明者】
【氏名】ハーネス，デイビッド
(72)【発明者】
【氏名】ベラニー，ライアン
【審査官】
石井 裕美子
(56)【参考文献】
【文献】
国際公開第９５／０２７５１８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
特開２００３−３３５６８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開昭６２−２６８５６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
Zhang, Yong et al，Change of bone mineral density after fixation of tibial defect with calcium sulfate cement in osteop，Dier Junyi Daxue Xuebao，２００８年，Vol.29,No.5，p.569-571
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ａ６１Ｌ １５／００−３３／１８
Ａ６１Ｋ ３３／００−３３／４４
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
ＣＡｐｌｕｓ／ＭＥＤＬＩＮＥ／ＥＭＢＡＳＥ／ＢＩＯＳＩＳ（ＳＴＮ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
椎骨圧迫骨折の発生を減少させるための、変性骨病態に罹患している患者の治療方法における使用のための、リン酸カルシウム、硫酸カルシウム、脱ミネラル化骨基質（ＤＢＭ）またはこれらの組合せを含む骨再生材料であって、前記方法が、
変性骨病態であると診断された患者の椎骨の局部領域に空隙を形成する工程であって、前記椎骨は、前記椎骨の一方の側にある、第１の直接隣接した椎骨と、前記椎骨の他方の側にある、第２の直接隣接した椎骨との間に位置し、前記局部領域が、前記空隙を形成する工程の前はインタクトな骨であり、前記空隙を形成する工程が、前記椎骨、前記第１の椎骨及び前記第２の椎骨が骨折の影響を受ける前に実施される、工程、および
前記形成された空隙の少なくとも一部を骨再生材料で補填する工程であって、前記骨再生材料が、前記骨再生材料で補填された空隙の少なくとも一部において新しい変性していない骨材料の形成を促進する骨再生材料である、工程、
を含み、
前記骨再生材料が、前記形成された空隙中に補填される際に流動性である、骨再生材料。
変性骨病態であると診断された患者の椎骨の局部領域に空隙を形成する工程であって、前記椎骨は、前記椎骨の一方の側にある、第１の直接隣接した椎骨と、前記椎骨の他方の側にある、第２の直接隣接した椎骨との間に位置し、前記局部領域が、前記空隙を形成する工程の前はインタクトな骨であり、前記空隙を形成する工程が、前記椎骨、前記第１の椎骨及び前記第２の椎骨が骨折の影響を受ける前に実施される、工程、および
前記形成された空隙の少なくとも一部を骨再生材料で補填する工程であって、前記骨再生材料が、前記骨再生材料で補填された空隙の少なくとも一部において新しい変性していない骨材料の形成を促進する骨再生材料である、工程、
を含み、
前記骨再生材料が、前記形成された空隙中に補填される際に流動性である、骨再生材料。
【請求項2】
前記骨再生材料が、骨誘導材料、骨伝導材料、骨形成材料、骨化促進材料、抗骨粗鬆症材料、または骨親和材料を含む、請求項１に記載の骨再生材料。
【請求項3】
前記骨再生材料が硫酸カルシウムを含む、請求項１に記載の骨再生材料。
【請求項4】
前記骨再生材料がリン酸カルシウムをさらに含む、請求項３に記載の骨再生材料。
【請求項5】
前記骨再生材料がリン酸三カルシウム顆粒をさらに含む、請求項４に記載の骨再生材料。
【請求項6】
前記骨再生材料が、ｉｎ ｖｉｖｏで多相吸収プロファイルを呈する材料を含む、請求項１に記載の骨再生材料。
【請求項7】
前記骨再生材料が、ｉｎ ｖｉｖｏで二相吸収プロファイルを呈する材料を含む、請求項１に記載の骨再生材料。
【請求項8】
前記骨再生材料が、ｉｎ ｖｉｖｏで三相吸収プロファイルを呈する材料を含む、請求
項１に記載の骨再生材料。
項１に記載の骨再生材料。
【請求項9】
前記骨再生材料がｉｎ ｖｉｖｏで硬化する、請求項１に記載の骨再生材料。
【請求項10】
前記新たに形成された変性していない骨材料が、正常骨と実質的に等しい骨ミネラル密度（ＢＭＤ）を有する、請求項１に記載の骨再生材料。
【請求項11】
前記骨再生材料が、前記形成された空隙に隣接する骨の領域において、実質的に正常な骨ミネラル密度（ＢＭＤ）の新しい骨材料の形成を促進する、請求項１に記載の骨再生材料。
【請求項12】
前記新たに形成された変性していない骨材料について二重エネルギーＸ線吸収測定法（ＤＥＸＡ）により測定したＴスコアが、空隙形成前の前記変性骨材料のＴスコアよりも大きくなるように、前記骨の局所領域のＢＭＤが増大する、請求項１に記載の骨再生材料。
【請求項13】
ｉ）微粒子組成物の全重量を基準にして、少なくとも約５０重量パーセントの濃度の硫酸カルシウム半水和物粉末；および
ｉｉ）水性溶液の存在下で反応してブルシャイトを形成可能な、２つのリン酸カルシウム粉末の組み合わせ
を含む微粒子組成物から形成される、請求項１に記載の骨再生材料。
ｉｉ）水性溶液の存在下で反応してブルシャイトを形成可能な、２つのリン酸カルシウム粉末の組み合わせ
を含む微粒子組成物から形成される、請求項１に記載の骨再生材料。
【請求項14】
前記微粒子組成物が、さらにβ−リン酸三カルシウム顆粒を含む、請求項１３に記載の骨再生材料。
【請求項15】
前記β−リン酸三カルシウム顆粒が、微粒子組成物の全重量を基準にして、約８〜約１２重量パーセントの濃度で前記微粒子組成物中に存在する、請求項１４に記載の骨再生材料。
【請求項16】
前記微粒子組成物が、微粒子組成物の全重量を基準にして、少なくとも７０重量パーセントの濃度の硫酸カルシウム半水和物粉末と、微粒子組成物の全重量を基準にして、合わせて３〜３０重量パーセントの濃度のリン酸一カルシウム一水和物粉末及びβ−リン酸三カルシウム粉末を含む、請求項１３に記載の骨再生材料。
【請求項17】
前記微粒子状組成物が、微粒子組成物の全重量を基準にして、約８〜約１２重量パーセントの濃度のβ−リン酸三カルシウム顆粒をさらに含む、請求項１６に記載の骨再生材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
発明の分野本発明は、骨減少症や骨粗鬆症などの骨変性に罹患している患者を治療する方法に関する。より特定的には、本発明は、変性した骨材料の少なくとも一部を置換することにより、骨変性に罹患している患者を治療する方法を提供する。
【背景技術】
【0002】
背景骨ミネラル密度（ＢＭＤ）は、骨１平方センチメートルあたりに存在する石灰化物の量に関連すると一般に認識されている用語である。この用語は、真密度（材料の単位体積あたりの質量で表される）を意味するものではなく、骨の強度および骨折しやすさに関する情報を伝えるために用いられるものと理解されている。典型的には、ＢＭＤは、二重エネルギーＸ線吸収測定法（またはＤＥＸＡ走査法）、超音波法、定量的コンピューター断層撮影法（ＱＣＴ）などの方法を用いて評価される。以上のうち、ＤＥＸＡ走査法は、多くの場合、最も信頼できるＢＭＤ評価法であると考えられている。たとえば、超音波法は、一般的には、踵骨の評価に限定され、股関節部や脊椎などの骨粗鬆症骨折に共通する部位の直接測定には有用でない。ＱＣＴは、典型的には、脊椎の場合に使用され、許容しうる再現性を得るために実験室で厳密なプロトコルに従って行わなければならない。ＢＭＤを評価するためのさらなる試験法としては、単一光子吸収測定法（ＳＰＡ）、二重光子吸収測定法（ＤＰＡ）、デジタルＸ線写真計測法（ＤＸＲ）、および単一エネルギーＸ線吸収測定法（ＳＥＸＡ）が含まれる。
【0003】
ＢＭＤは、骨折しやすさの直接的指標であり得るので、きわめて重要な物理的特性である。ほとんどの成人集団では、ＢＭＤは、年齢３０〜３５歳頃にピークに達し、その後、徐々に低下する傾向がある。ＢＭＤの減少は、新しい骨細胞の生産が低下して生体による既存の骨細胞の吸収が新しい骨細胞の生産速度を上回ることに起因する。図１（http://courses.washington.edu/bonephys/opbmd.htmlでオンラインにより入手可能である）は、成人でのＢＭＤ（ｍｇ／ｃｍ２単位で示される）の典型的な低下を例示し、低下が人種および性別の両方でどのように異なり得るか示している。女性の閉経は、ＢＭＤの低減が閉経後ある期間にわたり急激に加速されるので、ＢＭＤとの関連できわめて有意なイベントである。したがって、閉経後の女性は、典型的には、治療が必要であるかおよびどのタイプの治療を行うべきかを評価するために、ＢＭＤ検査を定期的に受けることが推奨される。National Osteoporosis Foundationは、次の者、すなわち、リスク因子に関係なく６５歳以上のすべての女性、１つ以上のリスク因子を有する若年の閉経後女性、骨折を呈する閉経後女性（診断結果を確認し疾患重症度を決定するため）、骨粗鬆症の臨床的リスクがあるエストロゲン欠乏女性、脊椎異常を有する者、長期グルココルチコイド（ステロイド）療法を受けているかまたは受ける予定の者、原発性副甲状腺機能亢進症を有する者、認可された骨粗鬆症薬剤療法の応答または有効性を評価するために監視されている者、および摂食障害の病歴を有する者に対して、ＢＭＤ検査を推奨している。
【0004】
ＢＭＤの減少は、骨減少症および骨粗鬆症の病態との関連で一般に認められ、これらの病態の存在は、ＢＭＤ検査による患者のスコア（特定的には、ＤＥＸＡ走査法によるＴスコア）に基づいて規定される。ＤＥＸＡ走査法によるＴスコアは、患者のＢＭＤがピークＢＭＤの若年成人の平均値とどのように比較されるかを示す規格化された値である。規格化された値は、平均値からの標準偏差で表される。したがって、０のＴスコアは、平均的若年成人と比較してＢＭＤに差がないことを示し、負のＴスコアは、平均値を下回るＢＭＤを示し、そして正のＴスコアは、平均値を上回るＢＭＤを示す。平均値が人種および性別によって異なるので、Ｔスコアは、規格化された値である。Ｔスコアはまた、同一の個体で骨によっても異なり得る。一般的には、−１超のＴスコアを有する骨は、正常な範囲内にあると考えられる（とはいえ、依然として、負のスコアは、規格化された平均値を下回るＢＭＤを示す）。骨減少症の病態は、典型的には、−１〜−２．５のＴスコアを有する骨が存在すると考えられる。骨粗鬆症の病態は、典型的には、−２．５未満のＴスコアを有する骨が存在すると考えられる。
【0005】
ＢＭＤは、骨強度に相関付けることが可能であるので、骨折のリスクの予測因子になり得る。一般的には、骨折のリスクは、正常値を標準偏差分下回るごとに増加すると予想される。高齢者では、骨折（特定的には、股関節部骨折(hip fracture)または脊椎骨折）は、死亡率の増加に相関付けることが可能である。したがって、ＢＭＤを骨折のリスクの増加に相関付けることが可能であるので、ＢＭＤの改良は、骨減少症および／または骨粗鬆症の患者での医学的介入の目標になり得る。いくつかの介入が試みられてきたが、ＢＭＤを効果的に増大可能な治療の必要性が当技術分野に依然として存在する。
【0006】
骨変性（すなわち、ＢＭＤの減少）の治療および予防は、多くの側面を呈し得る。運動および栄養摂取は両方とも、最大のＢＭＤの生成に必要であることが示されているので、予防は、典型的には、運動を行ったり、十分なカルシウムおよびビタミンＤを含む適正な栄養を摂取したりして、小児期に開始される。このことは、重要である。なぜなら、ピーク年齢の実際のＢＭＤが大きいほど、加齢に伴うＢＭＤの減少が少ないことが示されているからである。
【0007】
骨減少症および骨粗鬆症の病態が存在する場合、多種多様な療法を利用可能である。閉経後の女性のエストロゲン治療は、骨変性の開始および／または進行を遅らせることが可能である。同様に、ラロキセフィン（raloxefine）などの選択的エストロゲン受容体モジュレーター（ＳＥＲＭ）は、生体内でのエストロゲンの増加ひいては骨損失の遅延をシミュレートすべく使用可能である。カルシトニンを処方することが可能であり、これは、甲状腺で細胞により自然に生産される物質である。カルシトニンは、破骨細胞に直接作用して（カルシトニンに対する細胞表面上の受容体を介して）破骨細胞を改変することにより、骨吸収を停止させる。エチドロネート（DIDRONEL（登録商標））、パミドロネート（AREDIA（登録商標））、アレンドロネート（FOSAMAX（登録商標））、リセドロネート（ACTONEL（登録商標））、ゾレドロネート（ZOMETA（登録商標）またはRECLAST（登録商標））、イバンドロネート（BONIVA（登録商標））などのビスホスホネートは、ミネラル化密度の増大を介して骨強度を増大し、かつ骨吸収を低減することが可能である。ビスホスホネートはすべて、細胞代謝の副産物でありかつ血中および尿中の天然の循環性ミネラル化阻害剤であるピロホスフェートに関連付けられる。ピロホスフェートは、骨に進入できないが（すなわち、細胞表層がアルカリホスファターゼによりピロホスフェートを破壊するため）、ビスホスホネートは、化合物の化学置換により骨に進入可能である（かつ非常に強く結合可能である）。そのような薬剤は、あるレベルの有用性を提供し得るが、最近の試験では、ビスホスホネートの長期使用は、自発性の転子下骨折および大腿骨骨幹部骨折（すなわち、非定型骨折）のリスクを増大させ得ることが示唆された。デノスマブ（PROLIA（登録商標））は、骨折のリスクが高い骨粗鬆症患者または他の治療に耐えられない患者で年２回の注射がU.S. Food and Drug Administrationにより最近認可された他の医薬である。デノスマブは、ＲＡＮＫリガンドに結合して生体の自然骨リモデリング過程を変化させる完全ヒトモノクローナル抗体である。この抗体の長期的使用効果はまだわかっていないが、医者は、顎の骨壊死、非定型骨折、遷延性骨折治癒などの有害反応に関して患者を監視するように警告されてきた。さらに、この抗体は生体の免疫系を変化させるので、この抗体の使用は、重篤な感染症のリスクを増大させ得るという証拠がすでに存在する。さらに他の治療剤のテリパラチド（FORTEO（登録商標））は、生体の自然副甲状腺ホルモン（ＰＴＨ）への暴露パターンを変化させて、骨格への慢性的ＰＴＨ上昇効果を変化させることにより、骨量を増大させるという逆説的効果を有する組換え副甲状腺ホルモン（ｒＰＴＨ）であるが、骨の分解増大、カルシウムの損失、および骨粗鬆症をもたらし得る。種々の骨代謝経路の活性化を介して、ｒＰＴＨは、活性骨芽細胞の数を増大し、骨芽細胞の自然プログラム死を低減し、かつ骨芽細胞として骨表層細胞を動員する。この薬剤は、主に、造骨性骨芽細胞に作用し、それを刺激して過剰活性にするように思われる。ラットでの安全性試験では、ｒＰＴＨの使用に伴う骨肉腫のリスク増大の可能性が示唆された。したがって、意図に反して依然として有害であり得る影響の可能性を有する長期投薬を使用する必要のない治療の必要性が、当技術分野に依然として存在する。
【0008】
非医薬治療は、典型的には、骨折を起こした後にのみ使用されるにすぎない。たとえば、骨折（特定的には脊椎骨折）は、即時固定により治療可能であり、この場合、ポリ（メチルメタクリレート）セメント（典型的には「骨セメント」として参照される）または類似の非吸収性材料を骨折部に挿入して永久的に硬化させ、骨を所定の位置に「固定」する。そのような治療は、生じた骨折には対処できるが、治療後の骨の不自然な物理的性質（すなわち、硬度、弾性率など）により、とくに、隣接する骨が骨粗鬆症の進行した状態にある場合、隣接する骨の骨折の可能性が増大すると考えられる。さらに、そのような治療は、骨折部での自然骨の生成をもたらすのではなく、非吸収性骨置換として機能する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
骨変性および骨折に対する医薬治療および外科治療が存在するにもかかわらず、骨折のリスクおよび死を含めて付随的健康リスクを低減すべく主要領域のＢＭＤを増大可能なさらなる治療の必要性が、当技術分野に依然として存在する。特定的には、実際に形成される新しい健常（すなわち正常）骨材料により、骨折のリスクが高い特定の骨格領域を対象とする治療手段を有することが有用であろう。そのような治療は、当技術分野の現在の制約を受けにくいであろう。
【課題を解決するための手段】
【0010】
発明の概要本発明は、骨減少症や骨粗鬆症などの変性骨病態に罹患している患者の骨構造の改善を提供する。特定的には、本発明は、生体により経時的に吸収されるかつ新たに生成した骨材料と置換される骨再生材料による骨の局所領域の変性した骨材料の選択的置換を可能にする。有利には、新たに形成される骨材料は、骨移植片（たとえば死体骨）でも非吸収性骨置換材（たとえば骨セメント）でもないという点で、患者に自然な骨材料である。さらに、新たに形成される骨材料は、本質的に変性ではなく、骨材料（骨のすぐ周りの部分を含み得る）が、特定の実施形態では、新たに形成される骨材料を３０歳の平均的健常者（すなわち、ＢＭＤが典型的にはそのピークにある年齢）の骨材料に実質的に類似するようにするＢＭＤや圧縮強度などの特性を呈するという意味で、健常な骨材料である。他の実施形態では、新たに生成される骨は、骨減少骨または骨粗鬆症骨との関連で改善されるものとして特徴付け可能である。改善はさらに、特定の尺度に基づいて、たとえば、ＤＥＸＡ走査法によるＴスコアに基づいて、特徴付け可能である。
【0011】
したがって、特定の実施形態では、本発明は、変性骨病態に罹患している患者を治療する方法に関し得る。特定的には、この方法は、変性した骨材料の機械的デブリードマンやさもなければ変性した骨材料の破壊分離などを行って空隙を形成することにより、骨の局所領域に空隙を形成することを含み得る。場合により、変性した骨材料の一部は、形成された空隙から除去可能である。いくつかの実施形態では、変性した骨材料は、空隙中に残存可能であるが、ただし、骨材料が変性状態にあるので、この材料は、形成された空隙の有意体積を占めないものとする。この方法はさらに、形成された空隙を骨再生材料で少なくとも部分的に補填することを含み得る。
【0012】
特定の実施形態では、変性骨病態は、特定的には、骨減少症および骨粗鬆症からなる群から選択可能である。治療対象の患者が、骨変性を引き起こすなんらかの病態に罹患していることもあり得るが、骨減少症および骨粗鬆症という用語は、一般的には、ＤＥＸＡ走査法により計算されるＴスコアが特定の閾値を下回る範囲内にＢＭＤの減少を引き起こすなんらかの病態に罹患している患者を包含する。たとえば、走査された骨の領域のＴスコアが−１．０未満である場合、技術的には骨減少症が存在すると定義されるので、かつ走査された骨の領域のＴスコアが−２．５未満である場合、技術的には骨粗鬆症が存在すると定義されるので、これらの臨床用語（およびそれらの現在の治療方法）は、骨損失を引き起こす根底にある病態に関係なく（加齢に伴う自然骨損失によるものかまたは特定の基礎疾患もしくは医学的治療（たとえばステロイド治療）の副作用としての自然骨損失によるものかにかかわらず）、骨変性の治療に適用可能であると考えられ得る。
【0013】
特定の実施形態では、本発明に従って使用される骨再生材料は、骨誘導材料、骨伝導材料、骨形成材料、骨化促進材料、または骨親和材料を含み得る。好ましくは、骨再生材料は、硫酸カルシウムを含む。さらなる実施形態では、骨再生材料は、リン酸カルシウムを含み得る。他の実施形態では、骨再生材料は、リン酸三カルシウム顆粒を含み得る。特定の実施形態では、骨再生材料は、３つのタイプすべての材料の組合せを含み得る。いくつかの実施形態では、骨再生材料は、ｉｎ ｖｉｖｏで三相吸収プロファイルを呈する材料を含み得る。
【0014】
骨再生材料は、形成された空隙中で新しい変性していない骨材料の形成を引き起こす材料として特徴付け可能である。特定的には、変性していない骨材料は、正常骨（すなわち、３０歳の典型的健常者の骨）、とくに同一普遍領域の骨に実質的に等しい密度を有し得る。特定的には、これは、二重エネルギーＸ線吸収測定法（ＤＥＸＡ）により測定されるＴスコアに基づいて特徴付け可能である。好ましくは、新たに形成された骨材料を含む骨の部分は、−１．０超、−０．５超、または少なくとも０のＴスコアを有する。
【0015】
特定の実施形態では、骨再生材料は、正常骨に実質的に等しくなるように骨の局所領域のリモデリングを経時的に促進するものとして特徴付け可能である。特定的には、リモデリングは、（空隙中への骨再生材料のインプランテーション後）最初は２．０超のＴスコアを有するが経時的にＴスコアが徐々に減少して約０〜約２のＴスコアを有すようになる骨の局所領域により示され得る。好ましくは、リモデリングされた骨の局所領域は、新しい骨材料の形成時から測定して、少なくとも１年間の期間にわたり約０超のＴスコアを維持する。
【0016】
さらなる実施形態では、骨再生材料は、形成された空隙に隣接する骨の領域内で実質的に正常なＢＭＤの新しい骨材料の形成を促進するものとして特徴付け可能である。これは、本明細書でさらに考察される勾配効果として記述可能である。
【0017】
空隙形成のための骨は、本質的に変性であるかつ本発明に係る治療（たとえば、将来的な骨折の予防）に望ましい領域と思われる骨であり得る。いくつかの実施形態では、骨は、腰骨(hip bone)、大腿骨、椎骨、橈骨、尺骨、上腕骨、脛骨、および腓骨からなる群から選択可能である。
【0018】
さらなる実施形態では、本発明は、特定的には、骨の局所領域でＢＭＤを増大させる方法を提供するものとして特徴付け可能である。この方法は、骨の局所領域に空隙を形成することと、場合により、排除された骨材料分を除去することと、を含み得る。この方法はさらに、新しい骨材料が空隙内に生成され、生成された骨材料の密度が、空隙空間内にもともと存在していた骨材料の密度よりも大きくなるように、形成された空隙を骨再生材料で少なくとも部分的に補填することを含み得る。好ましくは、ＢＭＤの増加は、空隙を形成するために除去される前のネイティブな骨材料のＴスコアよりも少なくとも０．５単位大きいＴスコアを有する生成された骨材料により示される。本明細書でさらに説明されるように、Ｔスコアのさらに大きい改善を観察し得る。特定の実施形態では、空隙を形成するために除去される前のネイティブな骨材料のＴスコアは、約−１．０未満であり得る。また、生成される骨材料は、−１．０超または少なくとも約−０．５のＴスコアを有し得る。本発明はさらに、ＢＭＤの増加が、新しい骨材料の生成時から測定して、少なくとも約１年間の期間にわたり維持され得るという点で有利である。
【0019】
そのほかのさらなる実施形態では、本発明は、骨の局所領域で規定のＢＭＤプロファイルを形成する方法を提供するものとして特徴付け可能である。本明細書でさらに説明されるように、本発明に係る方法は、驚くべきことに、治療される骨の局所領域の骨品質を改善するだけでなく、さらには、局所領域のＢＭＤが劇的に改善されるかつ続いて実質的に正常な密度に徐々に戻る特定のＢＭＤプロファイルを提供することが可能である。本発明に係る方法は、骨の局所領域に空隙を形成することと、新しい骨材料が空隙内に経時的に生成され、かつ骨再生材料の少なくとも一部が吸収されるように、形成された空隙を骨再生材料で少なくとも部分的に補填することと、を含み得る。好ましくは、骨再生材料の大部分は、吸収される。骨の局所領域のＢＭＤプロファイルは、Ｔスコアが、骨再生材料による空隙の補填時から規定の期間内で、空隙を形成する前に測定された−１未満の初期スコアから少なくとも約５の最大スコアに増加するものであり得る。その後、骨の局所領域のＴスコアは、約−０．５〜約２．０（すなわち、実質的に正常な範囲）のスコアに経時的に減少し得る。
【0020】
そのほかのさらなる実施形態では、本発明は、正常骨に実質的に等しくなるように変性骨の局所領域をリモデリングする方法を提供するものとして特徴付け可能である。以上の場合と同様に、本発明に係る方法は、驚くべきことに、治療される骨の局所領域の骨品質を本質的に元に戻すように機能し得る。言い換えれば、変性状態の骨は、骨再生材料で置換され、かつ新しい自然骨材料の内部成長物は、変性した骨材料ではなく、実質的に正常な骨材料である。したがって、局所領域の骨は、変性した骨材料から正常な骨材料にリモデリングされるものとして特徴付け可能である。以下でより十分に説明されるように、リモデリングは、生体内で自発的に起こる自然過程を意味するのではなく、本発明に係る方法の実施により操作される骨品質の復元を意味する。特定的には、この方法は、骨の局所領域に空隙を形成することと、形成された空隙を骨再生材料で少なくとも部分的に補填することにより、形成された空隙で新しい骨材料の内部成長を引き起こすことと、を含み得る。好ましくは、空隙を形成する前の局所領域の骨材料は、骨変性を示す−１未満のＴスコアを有し、しかもリモデリング後に存在する新しい骨材料は、局所領域の骨が正常骨に実質的に等しくなるようにリモデリングされたことを示す−１．０超（より好ましくは約０超）のＴスコアを有する。
【0021】
そのほかのさらなる実施形態では、本発明は、正常骨に実質的に等しい新しい骨材料の内部成長を引き起こすことにより、椎体高さを復元するかまたは骨折した脊椎（特定的には、骨減少症もしくは骨粗鬆症の脊椎）の角度変形を補正する方法を提供するものとして特徴付け可能である。この方法は、骨折領域に空隙を形成することと（骨折部のその空間を機械的に増大させることを含み得る）、場合により、骨折領域の骨材料分を除去することと、を含み得る。この方法はさらに、新しい骨材料が空隙内に経時的に生成されるように、形成された空隙を骨再生材料で少なくとも部分的に補填することを含み得る。好ましくは、新しい骨材料は、正常骨に実質的に等しい新しい骨材料を示すＴスコア（たとえば、少なくとも−０．５または少なくとも０のＴスコア）を有する。
【0022】
そのほかのさらなる実施形態では、本発明は、骨の局所領域で骨品質を改善する方法を提供するものとして特徴付け可能である。本明細書で説明されるように、骨品質は、ＢＭＤ、圧縮強度、骨折耐性などの測定可能な特性に基づいて記述可能である。したがって、骨品質を改善する方法は、これらの特性（さらには、骨品質を規定するのに有用であり得る他の測定可能な特性）の１つまたは２つ以上の増加により実証可能である。いくつかの実施形態では、この方法は、骨の同一局所領域が−１．０超（好ましくは少なくとも−０．５または少なくとも０）のＴスコアを有するように、−１．０未満のＴスコアを有する骨の局所領域の変性した骨材料分を新たに形成された自然骨材料で置換することを含み得る。さらなる好ましい実施形態では、本発明に係る手順後の骨の局所領域のＴスコアは、変性した骨のＴスコアを少なくとも１．０単位上回り得る。特定の実施形態では、変性した骨材料の置換は、骨の局所領域に空隙を形成することと、形成された空隙を骨再生材料で少なくとも部分的に補填することにより、形成された空隙で新しい自然骨材料の内部成長を引き起こすことと、を含み得る。
【0023】
他の態様では、本発明は、変性した骨材料を処置する方法に使用するための種々の材料を提供することが可能である。そのような材料は、特定的には、種々の本発明に係る方法の実施を容易にするために、キットなどの組合せで提供可能である。したがって、本発明は、正常骨に実質的に等しい新しい骨材料の生成を促進する骨再生材料による骨の局所領域の変性した骨材料の置換に使用するためのキットを提供するものとして特徴付け可能である。
【0024】
いくつかの実施形態では、本発明に係るキットは、カニューレ挿入ドリルビット、ガイドワイヤー、ワーキングカニューレ、デブリードマンプローブ、骨の局所領域の空隙を補填するのに好適な量の骨再生材料、および骨再生材料を送達するための注入器具の１つ以上を含み得る。さらなる実施形態では、本発明に係るキットは、骨の局所領域の空隙の組織を収容すべくプローブの形状を調整するのに好適な用具ベンダー（すなわち、骨材料の破壊除去、他の形のデブリードマン、または空隙中への材料のタッピングもしくはパッキングを行う機能を有し得る任意の器具）を含み得る。特定的には、プローブ器具は、骨の局所領域の空隙の組織を収容するように造形されたヘッドを含み得る。言い換えれば、プローブは、規定の角度（または複数の曲げにより形成される複数の角度）に予備曲げすることが可能である。さらなる実施形態では、本発明に係るキットは、組織プロテクター、カニューレ挿入オブチュレーター、ガイドワイヤー、ドリル、可撓性ワーキングカニューレ、ワーキングカニューレオブチュレーター、デブリードマンプローブ、および吸い上げ／洗浄器具の１つ以上を含み得る。キットはさらに、変性骨病態に罹患している患者を治療するためにキットの種々の要素をどのように使用するかを教示、例示、説明、または他の形で提示するのに好適な任意の形態で用意された説明書を含み得る。
【0025】
図面の簡単な説明こうして本発明を概説してきたが、ここで、本明細書と共に提出された種々の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】年齢、性別、および人種との関連で大腿骨近位部全体(total hip)のＢＭＤ（ｍｇ／ｃｍ２）の典型的な低下を示すグラフである。
【図3】本発明の一実施形態に従って患者の近位大腿骨に形成された空隙中に内側から側方へ骨再生材料を注入する様子を示したラジオグラフィー画像である。
【図4】骨再生材料で補填するためにさまざまな形状および寸法の補填空隙を作製可能な本発明の実施形態を例示する近位大腿骨の高画質ラジオグラフである。
【図5】本発明の一実施形態に従って患者の遠位橈骨の変性した骨材料を置換するための外科技術の規定の工程を示す図である。
【図6】本発明の一実施形態に従って患者の脊椎の変性した骨材料を置換するための外科技術の規定の工程を示す図である。
【図7】本発明の一実施形態に従ってインプラントとして使用された骨再生材料の経時的変化を示す走査型電子顕微鏡画像であり、そのような変化は、新しい骨材料の制御された内部成長を促進する。
【図8】本発明に従って骨再生材料で形成された移植材の挿入の１３週間後のイヌ近位上腕骨の肉眼的標本を示しており、元の欠陥の縁を越えてまでも緻密な海綿骨の形成を示している。
【図9】本発明の一実施形態に従って骨の局所領域で誘導可能な例示的なＢＭＤプロファイルのグラフ図である。
【図10】骨粗鬆症モデルから正常骨に実質的に等しいモデルへのＢＭＤの変化を示す骨の局所領域の骨リモデリングを示すグラフである。
【図11】本発明の一実施形態に係る方法の実施に使用可能な組織プロテクター用具の図である。
【図12】本発明の一実施形態に係る方法の実施に使用可能なカニューレ挿入オブチュレーターの図である。
【図13】本発明の一実施形態に係る方法の実施に使用可能なガイドワイヤーの図である。
【図14】本発明の一実施形態に係る方法の実施に使用可能なドリルの先端の拡大図である。
【図15】本発明の一実施形態に係る方法の実施に使用可能な可撓性ワーキングカニューレの図である。
【図16】本発明の一実施形態に係る方法の実施に使用可能なワーキングカニューレオブチュレーターの図である。
【図17】本発明の一実施形態に係る方法の実施に使用可能なデブリードマンプローブの図である。
【図18】本発明の一実施形態に係る方法の実施に使用可能な吸い上げ／洗浄用具の図である。
【図19】本発明の一実施形態に係る方法の実施に使用可能な１８０°ワーキングカニューレの図である。
【図20】本発明の一実施形態に従って近位大腿骨に空隙を形成するのに使用されるデブリードマンプローブの挿入を示すラジオグラフである。
【図21】本発明の一実施形態に従って形成された空隙をｉｎ ｓｉｔｕで補填する移植材料を示すラジオグラフである。
【図22】本発明の一実施形態に従って空隙形成および骨再生材料による補填を行った後で骨折耐性に関して検査された対をなす対応付けられた死体大腿骨間で観測された平均ピーク荷重を示すグラフである。
【図23】本発明の一実施形態に係る方法で骨再生材料を注入する前の近位大腿骨のラジオグラフを提供する。
【図29】本発明に係る特定の実施形態に従って治療された患者の治療された股関節部の大腿骨頸部の平均Ｔスコアを示す２年間にわたるデータを提供するグラフである。
【図30】本発明に係る特定の実施形態に従って治療された患者の治療された股関節部の大腿骨近位部全体の平均Ｔスコアを示す２年間にわたるデータを提供するグラフである。
【図31】本発明に係る特定の実施形態に従って治療された患者の治療された股関節部のWard三角領域の平均Ｔスコアを示す２年間にわたるデータを提供するグラフである。
【図32】同一患者の治療されていない対側股関節部の大腿骨頸部の骨ミネラル密度（ＢＭＤ）と対比して、本発明の特定の実施形態に従って治療された患者の治療された股関節部の大腿骨頸部のＢＭＤの平均改善パーセントを示す２年間にわたるデータを提供するグラフである。
【図33】同一患者の治療されていない対側股関節部の大腿骨近位部全体の骨ミネラル密度（ＢＭＤ）と対比して、本発明の特定の実施形態に従って治療された患者の治療された股関節部の大腿骨近位部全体のＢＭＤの平均改善パーセントを示す２年間にわたるデータを提供するグラフである。
【図34】同一患者の治療されていない対側股関節部の大腿骨近位部全体の骨ミネラル密度（ＢＭＤ）と対比して、本発明の特定の実施形態に従って治療された患者の治療された股関節部のWard三角領域のＢＭＤの平均改善パーセントを示す２年間にわたるデータを提供するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0027】
発明の詳細な説明次に、種々の実施形態を参照して、本発明をこれ以降でより十分に説明する。これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全になるように提供されており、当業者に本発明の範囲を十分に伝えるものとなろう。実際上、本発明は、多種多様な形態で具現化可能であり、本明細書に示される実施形態に限定されるものとみなしてはならず、そうではなく、これらの実施形態は、本開示が該当法的要件を満たすように提供される。本明細書および添付の特許請求の範囲で用いられる場合、単数形の「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈上明らかに異なる場合を除いて、複数形の参照語を包含する。
【0028】
本発明は、変性骨材料に対して置換療法で種々の骨再生材料を使用できるという認識に基づく。特定的には、骨の局所領域の変性した骨材料を特定の骨再生材料により置換した場合、骨再生材料が生体により吸収されるとともに、新しい骨材料が骨の局所領域で生成されることを見いだした。驚くべきことに、既存の骨が変性の進行した状態（たとえば骨粗鬆症）である場合でさえも、正常骨に実質的に等しい新しい健常骨材料を生成する生体の能力が維持されることを見いだした。
【0029】
本明細書で用いられる場合、「正常骨」または「正常骨材料」という用語は、ＢＭＤが典型的にはそのピークにある年齢（すなわち、３０〜３５歳の年齢）の者（好ましくは、治療される患者と同一の性別および人種の者）の健常骨の特性を呈する骨また骨材料を意味するものとする。言い換えれば、一実施形態によれば、骨粗鬆症の高齢コーカサス系女性を本発明に従って治療した場合、骨粗鬆症ではなく年齢３０〜３５歳の平均的コーカサス系女性の骨と実質的に等しい（すなわち、ＢＭＤおよび／または圧縮強度に関して）新しい骨を成長させることが可能であることを見いだした。当然ながら、そのような効果は、両方の性別でかつすべての人種にわたり観察可能である。したがって、本発明は、骨品質を局所的に変化させる能力を提供する。より特定的には、本発明によれば、局所領域の骨品質を、変性状態から変性のより少ない状態へ、好ましくは、変性状態から実質的に正常な状態へ、向上させることが可能である。言い換えれば、骨材料が、ピークＢＭＤの平均年齢（すなわち約３０〜３５歳）の同一の人種および性別の者のＢＭＤに実質的に等しい密度を有するように、局所領域の骨品質を向上させることが可能である。そのような局所領域は、新たに形成された骨、さらには本発明に従って置換されなかった骨の周囲部分を含み得る。
【0030】
以上で説明したように、ＢＭＤを評価する多数の方法が当技術分野に存在し、正常性および変性の状態の同定に有意な形でＢＭＤを定量可能な任意の好適な方法を本発明との関連で使用可能である。理解を容易にするために、本開示全体を通じて、本発明に係る方法の有効性を二重エネルギーＸ線吸収測定（ＤＥＸＡ）走査法により評価されるＴスコアとの関連で説明する。これは、よく認識されたＢＭＤ評価法である。さらに、事実上、骨変性の一般的病態を患者のＴスコアにより規定可能であるので、ＤＥＸＡ走査法の結果は、ＢＭＤの改善との関連で本発明の結果を定量する有意な方法を提供する。ＤＥＸＡ走査器械は、典型的には、ｇ／ｃｍ２単位でＢＭＤを報告する。しかしながら、器械製造業者により差があるので、ｇ／ｃｍ２単位のＢＭＤの報告は、標準化されていない。標準化に役立つように、次式：Ｔスコア＝（ＢＭＤ−基準ＢＭＤ）／ＳＤ
に従って、Ｔスコアをｍｇ／ｃｍ２単位のＢＭＤと同等視することが可能である。式中、基準ＢＭＤおよび標準偏差（ＳＤ）は、ＢＭＤがそのピークにあると予想される年齢３０〜３５歳の平均的患者に基づくものであり、ＢＭＤおよびＳＤは両方とも、ｍｇ／ｃｍ２の単位で提供される。得られるＴスコアは、ＢＭＤの変化の証拠を提供すべく使用可能である一貫した再現性のあるＢＭＤ評価を提供する。米国では、Ｔスコアは、典型的には、同一の人種および性別を用いて計算される。World Health Organization（WHO）規格によれば、Ｔスコアは、コーカサス系女性の基準値に基づいて評価される。参照を容易にするために、本明細書で考察されるＴスコアは、Hologic Delphi（商標）骨密度計（Hologic, Inc., Danbury CTから入手可能）を用いてＤＥＸＡ走査法により得た。走査データを特徴付ける他の手段は、Ｚスコアであり、これは、検査患者と同一の年齢、性別、および人種の者の平均値から標準偏差いくつ分離れているかを表す数である。しかしながら、本発明はまた、ＢＭＤ、圧縮強度、骨折耐性などの骨品質（たとえば、超音波法、ＱＣＴ、ＳＰＡ、ＤＰＡ、ＤＸＲ、ＳＥＸＡなどの他の代替試験法の１つ以上を用いて達成可能なもの）の増加を評価するさらなる方法を包含する。
【0031】
特定の実施形態では、本発明の利点は、本発明に係る方法の１つ以上を利用した後のＢＭＤの相対的改善に基づいて特徴付け可能である。「相対的改善」とは、本発明に係る治療の開始前の骨の局所領域の病態と対比した骨品質因子（たとえば、ＢＭＤ、圧縮強度、または骨折耐性）の改善を意味する。本発明を特徴付けるこの方式は、若年健常成人の正常骨状態を規定するものとみなされる標準的状態を達成することとは無関係であり得る。たとえば、相対的改善は、特定的には、個別の患者の骨品質の改善および生活の質に及ぼす効果を考慮したものであり得る。たとえば、近位大腿骨できわめて悪いＢＭＤ（たとえば、−３のＴスコア）を有する患者は、おそらく１．５単位のＴスコアの改善により、生活の質を有意に向上させることが可能である。−１．５の最終Ｔスコアは、依然として骨減少状態を示すであろうが、近位大腿骨の領域の骨品質の相対的改善は、規定の正常ＢＭＤが達成されるかどうかに関係なく、効果的治療を示すのに十分に有意であり得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、効果的治療は、治療される骨の局所領域で正常ＢＭＤを達成する能力に明示的に関連付け可能である。
【0032】
いくつかの実施形態では、本発明に係る方法は、当業者であれば本明細書ですでに説明した方法を用いて再現可能なＴスコア（置換された特定の骨材料および生成された新しい骨材料のものかまたは一般の骨の局所領域のものかのいずれか）の増加により実証されるＢＭＤの増加との関連で記述可能である。したがって、本発明の利点は、より少ない変性状態（すなわち、ＢＭＤの相対的改善）または骨が正常（すなわち非変性）以上と分類されるＢＭＤの変化に相関付け可能な改善されたＴスコアとの関連で記述可能である。いくつかの実施形態では、Ｔスコアは、少なくとも０．２５単位、少なくとも０．５単位、少なくとも０．７５単位、少なくとも１．０単位、少なくとも１．２５単位、少なくとも１．５単位、少なくとも１．７５単位、少なくとも２．０単位、少なくとも２．２５単位、少なくとも２．５単位、少なくとも２．７５単位、または少なくとも３．０単位改善可能である。他の実施形態では、ＢＭＤは、Ｔスコアが少なくとも下限レベルになるように増加可能である。たとえば、ＢＭＤは、Ｔスコアが、少なくとも−１、少なくとも−０．７５、少なくとも−０．５、少なくとも−０．２５、少なくとも０、少なくとも０．２５、少なくとも０．５、少なくとも０．７５、少なくとも１．０、少なくとも１．２５、少なくとも１．５、少なくとも１．７５、少なくとも２．０、少なくとも２．５、少なくとも３．０、少なくとも４．０、または少なくとも５．０になるように、増加可能である。他の実施形態では、Ｔスコアは、許容される正常範囲に含まれるＢＭＤの指標であり得る−１超として規定可能である。他の実施形態では、Ｔスコアは、約−１．０〜約２．０、約−１．０〜約１．０、約−１．０〜約０．５、約−１．０〜約０、約−０．５〜約２．０、約−０．５〜約１．５、約−０．５〜約１．０、約−０．５〜約０．５、約０〜約２．０、約０〜約１．５、または約０〜約１．０であり得る。さらに、本発明に係る変性した骨材料は、−１．０未満、約−１．５未満、−２．０未満、−２．５未満、または−３．０未満のＴスコアを有する骨として記述可能である。以上の値の重要性は、以下に提供される本発明のさらなる説明からより自明なものとなる。
【0033】
本明細書で説明される本発明は、ＢＭＤの改善が望まれる患者の生体内の実質上任意の骨で使用可能である。特定の実施形態では、置換法は、骨の局所領域でのみ使用されることが予想される。言い換えれば、骨の長さ全体が置換されたり再生されたりするものではなく、特定の骨の個別的または局所的な部分または領域のみが置換される。この方法は、好ましくは、骨の局所領域で使用される。なぜなら、この方法は、使用された骨再生材料を吸収しかつ材料を新たに生成された骨で置換する生体の自然能力を利用するからである。特定の実施形態では、そのような骨再生が骨材料の内部成長により周囲の骨材料から行われ得ることを見いだした。明確にするために、特定の実施形態では、「骨」または「骨材料」という語は、独立した意味を呈し得るものとみなされる。特定的には、「骨」は、一般的な解剖学的構造全体（たとえば、大腿骨または脊椎）を意味し得る。一方、「骨材料」は、より大きい骨構造の個別局所領域およびその周りに存在する（または生成された）複数の骨細胞および石灰化細胞外基質を意味し得る。したがって、骨材料を除去した場合、骨全体が残存する。さらに、骨に空隙を形成した場合、新しい骨材料は、そこに生成可能である。
【0034】
いくつかの実施形態では、本発明に係る方法は、特定的には、骨変性病態に罹患している患者のとくに骨折を受けやすい骨で実施可能である。そのような骨変性病態は、ＢＭＤの損失により特徴付けられる任意の病態を意味し得る。特定の実施形態では、骨変性病態は、骨減少症または骨粗鬆症を意味し得る。これらの病態は、規定の範囲内のＴスコアに基づいて規定可能であるので、これらの用語は、本明細書では、新しい骨細胞生産により十分に相殺されない自然骨細胞吸収から生じる変性であるか、または症状もしくは副作用として骨変性を引き起こす別の病態から生じる変性であるかに関係なく、一般的に骨変性を意味すべく用いられる。
【0035】
特定の実施形態では、本発明に係る方法は、股関節に関連する骨で実施可能である。これは、特定的には、腰骨、無名骨(innominate bone)、または寛骨として一般に認識される骨構造（すなわち、座骨、腸骨、および恥骨）、さらには大腿骨の近位部および大腿骨の転子下部を包含し得る（ただし、大腿骨全体が本発明に包含される）。本発明に係るとくに興味深い大腿骨の部分は、頭部、頸部、大転子、および小転子、さらには「Ward領域」（または「Ward三角」）として認識されている領域である。骨のそのような領域は、高齢者の転倒に伴う骨折または非定型骨折をとくに受けやすい。
【0036】
本発明に従って治療可能な他の骨としては、椎骨ならびに脚および腕に関連する他の主要骨、たとえば、橈骨、尺骨、上腕骨、脛骨、および腓骨が含まれる。とくに興味深いのは、股関節領域の骨に加えて、椎骨、遠位橈骨、および非定型骨折を受け得る特定の骨部分である。
【0037】
本発明は、特定の骨再生材料を利用する。この用語は、骨または骨材料を再生するのに有用であり得る種々の材料、特定的には、さらに空隙中への補填および補填された空隙中への新しい骨材料の内部成長の促進を行い得る材料を包含し得る。したがって、いくつかの実施形態では、骨再生材料は、骨補填材料として特徴付け可能である。好ましくは、骨再生材料は、哺乳動物の生体により吸収可能な実質的割合の材料を含む。たとえば、骨再生材料は、哺乳動物の生体により吸収可能な材料を少なくとも４０％、少なくとも５０重量％か、少なくとも６０重量％か、少なくとも７０重量％、少なくとも８０重量％、または少なくとも９０重量％含み得る。さらに、新しい骨材料の内部成長の速度に実質的に類似した速度で材料を吸収することが好ましい。いくつかの実施形態では、骨再生材料は、容易には吸収可能でないが新しい骨材料の生成に他の形で適合可能な（たとえば、新たに生成された骨材料を含む骨の構造中に取込み可能な）材料分を含み得る。
【0038】
特定の実施形態では、骨再生材料は、骨伝導材料または骨誘導材料として認識される材料であり得る。「骨誘導」とは、未分化血管周囲間葉細胞の有糸分裂誘発を引き起こして骨前駆細胞の形成をもたらす材料（すなわち、新しい骨または骨材料を形成する能力を有する細胞）を意味する。「骨伝導」とは、血管の侵入および規定の受動トレリス構造中への新しい骨または骨材料の形成を促進する材料を意味する。骨誘導活性、骨伝導活性、骨形成活性、骨化促進活性、または骨親和活性を呈する種々の化合物、鉱物、タンパク質などが知られている。したがって、そのような材料は、本発明に有用であり得る。
【0039】
特定的には、次のもの、すなわち、脱ミネラル化骨基質（ＤＢＭ）、骨形態形成タンパク質（ＢＭＰ）、形質転換成長因子（ＴＧＦ）、繊維芽細胞成長因子（ＦＧＦ）、インスリン様成長因子（ＩＧＦ）、血小板由来成長因子（ＰＤＧＦ）、表皮成長因子（ＥＧＦ）、血管内皮成長因子（ＶＥＧＦ）、ペプチド、無機骨ミネラル（ＡＢＭ）、血管透過性因子（ＶＰＦ）、細胞接着分子（ＣＡＭ）、アルミン酸カルシウム、ヒドロキシアパタイト、サンゴ質ヒドロキシアパタイト、アルミナ、ジルコニア、ケイ酸アルミニウム、リン酸カルシウム、リン酸三カルシウム、ブルシャイト（リン酸二カルシウム二水和物）、リン酸四カルシウム、リン酸八カルシウム、硫酸カルシウム、ポリプロピレンフマレート、熱分解炭素、生体活性ガラス、多孔性チタン、多孔性ニッケル−チタン合金、多孔性タンタル、焼結コバルト−クロムビーズ、セラミックス、コラーゲン、自家骨、同種骨、異種骨、サンゴ藻、およびそれらの誘導体もしくは組合せ、またはカルシウムもしくはヒドロキシアパタイトの構造要素を含有する他の生物生産複合材料は、骨誘導能力または骨伝導能力に関して本発明に従って使用可能な材料の例であり得るが、これらに限定されるものではない。以上のものは、特定の骨再生材料組成物中で骨再生材料としてまたは添加剤として使用可能である。
【0040】
特定の実施形態では、本発明に使用される骨再生材料は、特定的には、硫酸カルシウムを含む材料であり得るが、所望により、追加の成分を含んでいてもよい。硫酸カルシウムは、特定的には、硫酸カルシウム半水和物、β−硫酸カルシウム半水和物、硫酸カルシウム二水和物、またはそれらの混合物であり得る。いくつかの実施形態では、とくに硫酸カルシウムをさらなる材料と組み合わせる場合、硫酸カルシウム組成物は、水と、場合により、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、ＥＤＴＡ、硫酸アンモニウム、アンモニウムアセテート、ナトリウムアセテートなどの無機塩および界面活性剤からなる群から選択される１種以上の添加剤と、を含み得る水性の溶液またはスラリーとして提供可能である。硫酸カルシウムはさらに、本明細書で説明した骨誘導材料および骨伝導材料、さらには硫酸カルシウム半水和物から硫酸カルシウム二水和物への反応を加速するのに有用な促進剤、可塑剤、または生物学的活性剤のいずれかを含む追加の成分を含んでいてもよい。
【0041】
いくつかの実施形態では、骨再生材料は、特定的には、リン酸カルシウムを含み得る。特定的には、材料は、硫酸カルシウムとリン酸カルシウムとを含み得る。リン酸カルシウムは、種々のサイズのペレット、顆粒、ウェッジ、ブロック、ディスクなどの特定のジオメトリーまたは形状を有するものとして記述されるバイオセラミックス材料の形態をとり得る。本発明に従って使用可能なリン酸カルシウムの例としては、ヒドロキシアパタイト、リン酸三カルシウム（たとえば、α−リン酸三カルシウム、β−リン酸三カルシウム）、リン酸四カルシウム、無水リン酸二カルシウム、リン酸一カルシウム一水和物、リン酸二カルシウム二水和物、リン酸七カルシウム、リン酸八カルシウム（octocalcium phosphate）、ピロリン酸カルシウム、オキシアパタイト、メタリン酸カルシウム、炭酸アパタイト、ダーライト、およびそれらの組合せまたは混合物が含まれるが、これらに限定されるものではない。特定の実施形態では、リン酸カルシウムは、α−リン酸三カルシウム、β−リン酸三カルシウム、またはそれらの混合物である。いくつかの実施形態では、リン酸カルシウムは、ブルシャイトの形成を引き起こし得る２つ以上の形態（たとえば、リン酸三カルシウムおよびリン酸カルシウム一水和物）で存在することが有用であり得る。
【0042】
特定の好ましい実施形態では、本発明に使用される骨再生材料は、硫酸カルシウムと、リン酸カルシウムと、リン酸三カルシウム顆粒などの微粒子状材料または脱ミネラル化骨基質（ＤＢＭ）などのさらなる詳述した骨誘導材料または骨伝導材料と、を含み得る。本発明にとくに有用であり得る材料の特定例は、PRO-DENSE（登録商標）およびPRO-STIM（登録商標）（Wright Medical Technology, Inc., Arlington, Tenn.）という商品名で市販されている材料である。そのような材料は本発明の実施にとくに有用であるが、本発明の特定の実施形態では、骨用途に有用な他の材料が有用であり得る。理論により拘束することを望むものではないが、骨再生性を呈する材料、特定的には、本明細書で別に説明した多相プロファイルを呈する材料は、種々の実施形態でより有利な結果を提供し得ると考えられる。本発明の特定の実施形態に有用であり得るさらなる材料の例はとしては、OSTEOSET（登録商標）、MIIG（登録商標）X3、CELLPLEX（登録商標）、ALLOMATRIX（登録商標）、ALLOMATRIX（登録商標）RCS、IGNITE（登録商標）、ACTIFUSE（登録商標）、CEM-OSTETIC（登録商標）、GENEX（登録商標）、PROOSTEON（登録商標）500R、BONEPLAST（登録商標）、CERAMENT（登録商標）、α-BSM（登録商標）、CONDUIT（登録商標）TCP、γ-BSM（登録商標）、β-BSM（登録商標）、EQUIVABONE（登録商標）、CARRIGEN（登録商標）、MASTERGRAFT（登録商標）、NOVABONE（登録商標）、PERIOGLAS（登録商標）、Chondromimetic、VITOSS（登録商標）、PLEXUR（登録商標）Bone Void Filler、BONESOURCE（登録商標）BVF、HYDROSET（登録商標）、NORIAN（登録商標）SRS（登録商標）Fast Set Putty、NORIAN（登録商標）CRS（登録商標）Fast Set Putty、ALLOFUSE（登録商標）、INTERGRO（登録商標）DBM Putty、OPTEFORM（登録商標）、OPTEFIL（登録商標）、OPTECURE（登録商標）、ACCELL（登録商標）、ACCELL（登録商標）CONNEXUS（登録商標）、ACCELL（登録商標）EV03（登録商標）、OPTIUM DBM（登録商標）100、PROGENIX（登録商標）DBM Putty、OSTEOFIL（登録商標）DBM、DBX（登録商標）、GRAFTON（登録商標）、GRAFTON PLUS（登録商標）、PUROS（登録商標）Demineralized Bone Matrix、INFUSE（登録商標）Bone Graft、OP-1（登録商標）、OSTEOCEL（登録商標）、TRINITY（商標） Matrix、およびTRINITY REVOLUTION（商標）という名称で知られるものが含まれる。本発明に有用であり得る骨再生材料の種々の実施形態は、米国特許第６，６５２，８８７号、米国特許第７，２１１，２６６号、米国特許第７，２５０，５５０号、米国特許第７，３７１，４０８号、米国特許第７，３７１，４０９号、米国特許第７，３７１，４１０号、米国特許第７，５０７，２５７号、米国特許第７，６５８，７６８号、および米国特許出願公開第２００７／００５９２８１号（それらの開示は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み入れられるものとする）に記載のものである。
【0043】
いくつかの実施形態では、骨再生材料は、水性溶液と混合すると硬化または固化する微粒子組成物の形態をとり得る。そのような組成物は、１つ以上の形態の硫酸カルシウムと１つ以上の形態のリン酸カルシウムとを含み得る。好ましくは、組成物は、少なくとも１つの形態の硫酸カルシウムと少なくとも２つの形態のリン酸カルシウムとを含み得る。特定的には、組成物は、硫酸カルシウム半水和物（これ以降では「ＣＳＨ」）粉末と、リン酸一カルシウム一水和物（これ以降では「ＭＣＰＭ」）粉末とβ−リン酸三カルシウム（これ以降では「β−ＴＣＰ」）粉末とを含むブルシャイト形成リン酸カルシウム混合物と、を含み得る。
【0044】
そのような微粒子組成物は、ＣＳＨと水との反応生成物である硫酸カルシウム二水和物（これ以降では「ＣＳＤ」）を含む骨再生材料を形成するのに有用であり得る。ＣＳＤ成分は、骨再生材料に良好な機械的強度を付与したり、骨成長を刺激したり、骨再生材料の多孔性構造がインプランテンーションにより迅速に形成されるようにｉｎ ｖｉｖｏで比較的速い吸収速度を提供したりすることが可能である。したがって、ＣＳＤ成分は、インプラント部位中への骨組織内部成長と迅速に置換可能である。
【0045】
２つのリン酸カルシウム成分は、水性溶液と混合するとブルシャイトを形成するように反応可能である。骨再生材料中のブルシャイトの存在は、ＣＳＤを含む組成物と比較して、骨再生材料の吸収速度を遅くすることが可能である。したがって、そのような二相骨再生材料の使用により、ＣＳＤ成分およびブルシャイト成分により規定される二重吸収速度を提供することが可能である。
【0046】
より遅い吸収速度に加えて、本発明で骨再生材料としてそのような微粒子組成物を使用することにより、高い機械的強度、良好な取扱い特性、および合理的な固化時間を提供することが可能である。そのほかに、そのような骨再生材料は、本発明に従って使用した場合、高品質の骨を生成するのにとくに有用である。
【0047】
いくつかの実施形態では、ＣＳＨ粉末は、二モード粒子分布、すなわち、粒子サイズと各サイズの粒子の体積パーセントとのプロットで２つのピークにより特徴付けられる粒子分布を有し得るが、本発明により他の粒子分布が考えられる。たとえば、ＣＳＨ粉末の二モード粒子分布は、ＣＳＨ粉末の全体積を基準にして、約１．０〜約３．０ミクロンのモードを有する約３０〜約６０体積パーセントの粒子と、約２０〜約３０ミクロンのモードを有する約４０〜約７０体積パーセントの粒子と、により特徴付け可能である。さらに他の実施形態では、二モード粒子分布は、約１．０〜約２．０ミクロンのモードを有する約４０〜約６０体積パーセントの粒子と、約２０〜約２５ミクロンのモードを有する約４０〜約６０体積パーセントの粒子と、を含む。ＣＳＨ粉末のメディアン粒子サイズは、好ましくは約５〜約２０ミクロン、より好ましくは約８〜約１５ミクロン、最も好ましくは約１０〜約１５ミクロンである。
【0048】
本発明に有用な骨再生材料で有用な微粒子組成物は、好ましくは、微粒子組成物の全重量を基準にして少なくとも５０重量パーセントの量のＣＳＨ粉末を含む。さらなる実施形態では、本発明に有用な骨再生材料は、少なくとも６０重量パーセント、少なくとも６５重量パーセント、少なくとも７０重量パーセント、少なくとも７５重量パーセント、少なくとも８０重量パーセント、少なくとも８５重量パーセント、または少なくとも９０重量パーセントの量のＣＳＨ粉末を含み得る。他の実施形態では、ＣＳＨ粉末は、約５０重量パーセント〜約９９重量パーセント、約６０重量パーセント〜約９８重量パーセント、約６５重量パーセント〜約９５重量パーセント、約７０重量パーセント〜約９５重量パーセント、または約７０重量パーセント〜約９０重量パーセントの量で存在可能である。
【0049】
ＣＳＨは、好ましくは、固化してＣＳＤを形成するとβ形と比較してより高い機械的強度を呈するα−硫酸カルシウム半水和物である。本発明で使用される骨再生材料中にＣＳＤを存在させることにより、骨材料の迅速な生成に寄与することが可能である。ＣＳＨ粉末は、米国特許第２，６１６，７８９号（参照によりその全体が本明細書に完全に組み入れられるものとする）に開示されるプロセスにより作製可能である。ＣＳＨ粉末は、ＣＳＨから二水和物形態への変換を加速することにより、それから作製された骨再生材料をより迅速に固化させることが可能な促進剤などのさらなる成分を含んでいてもよい。例示的な促進剤としては、硫酸カルシウム二水和物結晶（U.S. Gypsumから入手可能）、特定的にはスクロース被覆ＣＳＤ（VWR Scientific Productsから入手可能）が含まれる。スクロースで被覆することにより二水和物結晶を安定化させるプロセスは、米国特許第３，５７３，９４７号（その全体が参照により本明細書に組み入れられるものとする）に記載されている。使用可能な促進剤の他の例としては、アルカリ金属の硫酸塩および硫化物（たとえば、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、および硫化カルシウム（それらの水和物を含む））が含まれるが、これらに限定されるものではない。促進剤は、微粒子組成物の全重量を基準にして、１．０重量パーセントまでの量で存在可能である。いくつかの実施形態では、微粒子組成物は、約０．００１〜約０．５重量パーセント、より典型的には約０．０１〜約０．３重量パーセントの促進剤を含む。２つ以上の促進剤の混合物を使用することが可能である。
【0050】
本発明に係る骨再生材料に有用な微粒子組成物のリン酸カルシウム部分は、ＭＣＰＭ粉末（Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２Ｈ２Ｏ）とβ−ＴＣＰ粉末（Ｃａ３（ＰＯ４）２）とを含み得る。当技術分野で理解されているように、ＭＣＰＭとβ−ＴＣＰと水との主反応生成物は、リン酸二カルシウム二水和物（ＣａＨＰＯ４．２Ｈ２Ｏ）（ＤＣＰＤ）としても知られるブルシャイトである。ブルシャイト形成粉末はまた、ＤＣＰＤよりも高い熱力学的安定性を有する特定のリン酸カルシウム、たとえば、ヒドロキシアパタイト、リン酸八カルシウムなどの形成をもたらす思われる他の反応に関与し得る。特定量のβ−ＴＣＰ粉末はまた、未反応のまま残存し得る。β−ＴＣＰ粉末は、約２０ミクロン未満のメディアン粒子サイズを有し得る。典型的には、β−ＴＣＰ粉末は、約１０ミクロン〜約２０ミクロンのメディアン粒子サイズを有するであろう。微粒子組成物のβ−ＴＣＰ粉末部分は、β−リン酸三カルシウム粉末の全体積を基準にして、約２．０〜約６．０ミクロンのモードを有する約３０〜約７０体積パーセントの粒子と、約４０〜約７０ミクロンのモードを有する約３０〜約７０体積パーセントの粒子と、により特徴付けられる二モード粒子サイズ分布を有し得る。一実施形態では、β−ＴＣＰ粉末は、β−リン酸三カルシウム粉末の全体積を基準にして、約４．０〜約５．５ミクロンのモードを有する約５０〜約６５体積パーセントの粒子と、約６０〜約７０ミクロンのモードを有する約３５〜約５０体積パーセントの粒子と、により特徴付けられる二モード粒子サイズ分布を有し得る。
【0051】
ＭＣＰＭという用語の意味は、同数のカルシウムイオンおよびリン酸イオンを溶液中に放出するＭＣＰＭの単なる無水形であるリン酸一カルシウム（ＭＣＰ）を包含するものとする。しかしながら、ＭＣＰをＭＣＰＭの代わりに使用する場合、骨再生材料の形成に使用される水の量は、ＭＣＰから失われた水分子を補うために増加することが必要になり得る（ＭＣＰＭを使用した場合に形成されるのと正確に同一の溶解生成物を生成することが望まれる場合）。
【0052】
ブルシャイト成分の存在は、硫酸カルシウムと比較して、骨再生材料のｉｎ ｖｉｖｏ吸収を遅らせることが可能である。その結果として、吸収速度が遅くなると、より長期間にわたり骨再生材料に構造支持を提供できるようになり得る。
【0053】
以上で説明した骨再生材料は、混合物の硫酸カルシウム成分の比較的速い吸収に起因してｉｎ ｖｉｖｏ投与後にリン酸カルシウム材料の高多孔性基質になり得るので、本発明にとくに有用であり得る。リン酸カルシウムの残存多孔性基質は、自然治癒過程時に骨内部成長のための優れた足場を提供する。
【0054】
微粒子組成物中に存在するＭＣＰＭ粉末およびβ−ＴＣＰ粉末の量は、さまざまであり得る。この量は、主に、骨移植片代替セメントで望まれるブルシャイトの量に依存する。ブルシャイト形成リン酸カルシウム組成物（すなわち、ＭＣＰＭ粉末とβ−ＴＣＰ粉末との合計量）は、微粒子組成物の全重量を基準にして、約３〜約３０重量パーセントの濃度で存在可能である。さらなる実施形態では、ブルシャイト形成リン酸カルシウム組成物は、約５〜約２５重量パーセント、約１０〜約２０重量パーセント、約１２〜約１８重量パーセント、または約１５重量パーセントの濃度で存在可能である。ＭＣＰＭおよびβ−ＴＣＰの相対量は、ブルシャイト形成反応でのそれらの等モルの化学量論的関係に基づいて選択可能である。一実施形態では、ＭＣＰＭ粉末は、微粒子組成物の全重量を基準にして、約３〜約７重量パーセントの濃度で存在可能であり、かつβ−ＴＣＰは、約３．７２〜約８．６７重量パーセントの量で存在可能である。
【0055】
微粒子組成物はまた、本明細書で別に説明したように、顆粒分、粒子分、または粉末分を含み得る。特定の実施形態では、組成物は、β−ＴＣＰ粉末のメディアン粒子サイズよりも大きいメディアン粒子サイズを有する複数のβ−ＴＣＰ顆粒を含み得る。β−ＴＣＰ顆粒は、典型的には、約７５〜約１，０００ミクロン、約１００〜約４００ミクロン、または約１８０〜約２４０ミクロンのメディアン粒子サイズを有する。顆粒は、骨移植片代替セメントの吸収速度をさらに低下させて足場形成に寄与するように機能する。β−ＴＣＰ顆粒は、微粒子組成物の全重量を基準にして２０重量パーセントまでの濃度で存在可能である。他の実施形態では、β−ＴＣＰ顆粒は、組成物の全重量を基準にして１５重量パーセントまでまたは１２重量パーセントまでの濃度で存在可能である。顆粒は、骨再生組成物で使用される残りの材料よりも（たとえば、以上で説明した硫酸カルシウム相およびブルシャイト相と比較して）遅い吸収を呈する第３の相を提供するのにとくに有用である（三相材料との関連で本明細書でより十分に説明したとおり）。
【0056】
本発明に有用な骨再生材料を形成するために微粒子組成物と混合される水性成分は、所望の粘稠度と硬化時間または固化時間とを有する組成物を提供するように選択可能である。典型的には、水性溶液は、少なくとも０．２、少なくとも０．２１、または少なくとも０．２３の液体対粉末質量比（Ｌ／Ｐ）を達成するのに必要な量で提供される。好ましいＬ／Ｐ比範囲は、約０．２〜約０．３または約０．２〜約０．２５である。好適な水性成分の例としては、水（たとえば、滅菌水）およびその溶液が含まれる。場合により、本発明に係る骨再生材料は、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、ＥＤＴＡ、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、および酢酸ナトリウムからなる群から選択される１種以上の添加剤を含みうる。好ましい一実施形態では、使用される水性混合溶液は、生理食塩水溶液またはリン酸緩衝生理食塩水溶液である。例示的な水性溶液は、Baxter International (Deerfield, Ill.)から入手可能な０．９％ＮａＣｌ生理食塩水溶液などである。水性溶液は、α炭素上にヒドロキシル基を含有していてもいなくてもよい１種以上の有機または無機のカルボン酸含有化合物（これ以降ではカルボン酸またはカルボン酸化合物）を含み得、場合により好適な塩基を用いて中性ｐＨに調整される（たとえば、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどのアルカリ金属塩基を用いて約６．５〜約７．５のｐＨに中和される）が、これは、混合時の骨再生材料の水必要量、流動性、および／または粘度を変化させ得る。例示的なカルボン酸としては、グリコール酸および乳酸が含まれる。好ましいカルボン酸は、単一のカルボン酸基と、合計１〜１０個の炭素原子（たとえば、カルボニル炭素を含めて、１、２、３、４、５、６、７、８、９、または１０個の炭素原子）と、炭素鎖に結合された０〜５個のヒドロキシル基（たとえば、０、１、２、３、４、または５個）と、を有する。一実施形態では、混合溶液は、ＮａＯＨを用いて７．０のｐＨに中和されたグリコール酸の０．６Ｍ溶液である。ここでのカルボン酸化合物という用語の意味は、遊離酸形および塩形の両方を包含する。カルボン酸は、たとえば、アルカリ金属塩基を用いて、溶液中で約６．５〜約７．５のｐＨに中和可能であり、次いで、溶媒（たとえば水）を蒸発させることにより、結晶性粉末として単離可能である。結晶性粉末は、典型的には、アルカリ金属塩形（たとえば、リチウム塩、ナトリウム塩、またはカリウム塩）などの塩形で単離される。塩形のカルボン酸の例示的な乾燥結晶性粉末としては、グリコール酸ナトリウム塩、グリコール酸カリウム塩、乳酸ナトリウム塩、および乳酸カリウム塩が含まれる。粉末状カルボン酸塩は、骨再生材料の微粒子状部分を一緒になって形成する他の粉末成分、たとえば、ＣＳＨ成分または各リン酸カルシウム成分のいずれかに添加可能である。しかしながら、特定の実施形態では、粉末状カルボン酸は、溶液を組成物の残りの微粒子状成分と混合する前に水性溶液で再構成可能なように、個別容器に貯蔵される。
【0057】
本発明に有用な骨再生材料は、本明細書で説明した個別材料のいずれかから選択な１種以上の添加剤を含み得る。添加剤は、粉末、液体、または固体の形態をとることが可能であり、混合または骨再生材料によるカプセル化が可能である。本発明で使用するのに好適な例示的添加剤としては、促進剤（たとえば、スクロース被覆硫酸カルシウム二水和物粒子）、海綿骨細片、塩（たとえば、塩化物、塩化カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、ＥＤＴＡ、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、および酢酸ナトリウム）、組成物の粘稠度および固化時間を変化させ得る可塑剤（たとえば、メチルヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、セルロースアセテートブチレート、それらの混合物または塩などのアルキルセルロースを含めて、グリセロールおよび他のポリオール、ビニルアルコール、ステアリン酸、ヒアルロン酸、セルロース誘導体、およびそれらの混合物）、ならびに任意の「生物学的活性剤」（すなわち、ｉｎ ｖｉｖｏまたはｉｎ ｖｉｔｒｏで実証可能ななんらかの薬理学的作用を提供する任意の作用剤、薬剤、化合物、物質の組成物、または混合物）、特定的には、抗骨減少症剤または抗骨粗鬆症剤であると認識されている任意の作用剤）が含まれる。特定の薬理剤としては、骨粗鬆症を治療する医薬、たとえば、ビスホスホネート、ＲＡＮＫＬ阻害剤、プロトンポンプ阻害剤、ホルモン療法剤、ならびにＳＥＲＭ、テリパラチド、およびｒＰＴＨを含み得る。生物学的活性剤のさらなる例としては、ペプチド、タンパク質、酵素、小分子薬剤、色素、脂質、ヌクレオシド、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、核酸、細胞、ウイルス、リポソーム、微粒子、およびミセルが含まれるが、これらに限定されるものではない。それには、患者で限局性または全身性の効果を生じる作用剤が含まれる。生物学的活性剤のさらなる例としては、抗生物質、化学療法剤、殺有害生物剤（たとえば、抗菌類剤および抗寄生生物剤）、抗ウイルス剤、抗炎症剤、および鎮痛剤が含まれる。例示的な抗生物質としては、シプロフロキサシン、テトラサイクリン、オキシテトラサイクリン、クロロテトラサイクリン、セファロスポリン、アミノグリコシド（たとえば、トブラマイシン、カナマイシン、ネオマイシン、エリスロマイシン、バンコマイシン、ゲンタマイシン、およびストレプトマイシン）、バシトラシン、リファンピシン、Ｎ−ジメチルリファンピシン、クロロマイセチン、およびそれらの誘導体が含まれる。例示的な化学療法剤としては、シスプラチナム、５−フルオロウラシル（５−ＦＵ）、タキソールおよび／またはタキソテール、イホスファミド、メトトレキセート、ならびに塩酸ドキソルビシンが含まれる。例示的な鎮痛剤としては、塩酸リドカイン、ビピバカイン（bipivacaine）、および非ステロイド系抗炎症剤、たとえば、ケトロラクトロメタミンが含まれる。例示的な抗ウイルス剤としては、ガングシクロビル（gangcyclovir）、ジドブジン、アマンチジン、ビダラビン、リバラビン（ribaravin）、トリフルリジン、アシクロビル、ジデオキシウリジン、ウイルス成分またはウイルス遺伝子産物に対する抗体、サイトカイン、およびインターロイキンが含まれる。例示的な抗寄生生物剤は、ペンタミジンである。例示的な抗炎症剤としては、α−１−アンチトリプシンおよびα−１−アンチキモトリプシンが含まれる。有用な抗菌類剤としては、ジフルカン、ケタコニゾール（ketaconizole）、ナイスタチン、グリセオフルビン、マイコスタチン、ミコナゾール、および米国特許第３，７１７，６５５号（その全教示は参照により本明細書に組み入れられるものとする）に記載のそれらの誘導体、ビスジグアニド、たとえば、クロルヘキシジン、より特定的には、第四級アンモニウム化合物、たとえば、臭化ドミフェン、塩化ドミフェン、フッ化ドミフェン、塩化ベンザルコニウム、塩化セチルピリジニウム、塩化デカリニウム、１−（３−クロロアリル）−３，５，７トリアザ−１−アゾニアアダマンタンクロリドのシス異性体（Dowicil 200という商標でDow Chemical Companyから市販されている）および米国特許第３，２２８，８２８号（その全教示は参照により本明細書に組み入れられるものとする）に記載のその類似体、米国特許第２，１７０，１１１号、同第２，１１５，２５０号、および同２，２２９，０２４号（その全教示は参照により本明細書に組み入れられるものとする）に記載されるようなセチルトリメチルアンモニウムブロミドさらにはベンゼトニウムクロリドおよびメチルベンゼトニウムクロリド、カルバニリドおよびサリチルアニリド、たとえば、３，４，４’−トリクロロカルバニリドおよび３，４，５−トリブロモサリチルアニリド、ヒドロキシジフェニル、たとえば、ジクロロフェン、テトラクロロフェン、ヘキサクロロフェン、および２，４，４’−トリクロロ−２’−ヒドロキシジフェニルエーテル、さらには有機金属殺菌剤およびハロゲン殺菌剤、たとえば、シンクピリチオン（sinc pyrithione）、銀スルファジアゾン（sulfadiazone）、銀ウラシル、ヨウ素、ならびに米国特許第２，７１０，２７７号および同第２，９７７，３１５号（その全教示は参照により本明細書に組み入れられるものとする）に記載されるような非イオン性界面活性剤から、および米国特許第２，７０６，７０１号、同第２，８２６，５３２号、および同第２，９００，３０５号（その全教示は参照により本明細書に組み入れられるものとする）に記載されるようなポリビニルピロリドンから、誘導されるヨードフォアが含まれる。有用な成長因子としては、他の細胞、特定的には結合組織前駆細胞の成長または分化を変調する任意の細胞産物が含まれる。本発明に従って使用可能な成長因子としては、繊維芽細胞成長因子（たとえば、ＦＧＦ−１、ＦＧＦ−２、ＦＧＦ−４）、ＰＤＧＦ−ＡＢ、ＰＤＧＦ−ＢＢ、およびＰＤＧＦ−ＡＡを含む血小板由来成長因子（ＰＤＧＦ）、骨形態形成タンパク質（ＢＭＰ）、たとえば、ＢＭＰ−１〜ＢＭＰ−１８のいずれか、骨形成タンパク質（たとえば、ＯＰ−１、ＯＰ−２、またはＯＰ−３）、形質転換成長因子−α、形質転換成長因子−β（たとえば、β１、β２、またはβ３）、ＬＩＭミネラル化タンパク質（ＬＭＰ）、類骨誘導因子（ＯＩＦ）、アンギオゲニン、エンドセリン、増殖分化因子（ＧＤＦ）、ＡＤＭＰ−１、エンドセリン、肝細胞成長因子およびケラチノサイト成長因子、オステオゲニン（骨形態形成タンパク質−３）、ヘパリン結合性増殖因子（ＨＢＧＦ）、たとえば、ＨＢＧＦ−１およびＨＢＧＦ−２、インディアンヘッジホッグ、ソニックヘッジホッグ、およびデザートヘッジホッグを含むヘッジホッグファミリーのタンパク質ヘッジホッグ、ＩＬ−１〜６を含むインターロイキン（ＩＬ）、ＣＳＦ−１、Ｇ−ＣＳＦ、およびＧＭ−ＣＳＦを含むコロニー刺激因子（ＣＳＦ）、上皮成長因子（ＥＧＦ）、ならびにインスリン様成長因子（たとえば、ＩＧＦ−Ｉおよび−ＩＩ）、脱ミネラル化骨基質（ＤＢＭ）、サイトカイン、オステオポンチン、さらには以上のタンパク質の任意のアイソフォームを含むオステオネクチンが含まれるが、これらに限定されるものではない。生物学的活性剤はまた、抗体であり得る。好適な抗体としては、たとえば、ＳＴＲＯ−１、ＳＨ−２、ＳＨ−３、およびＳＨ−４ ＳＢ−１０、ＳＢ−２０、およびアルカリホスファターゼに対する抗体が含まれる。そのような抗体は、Haynesworth et al., Bone (1992), 13:69-80、Bruder, S. et al., Trans Ortho Res Soc (1996), 21:574、Haynesworth, S. E., et al., Bone (1992), 13:69-80、Stewart, K., et al, J Bone Miner Res (1996), 1 l(Suppl.):S142、Flemming J E, et al., in ”Embryonic Human Skin. Developmental Dynamics,” 212: 119-132, (1998)、およびBruder S P, et al, Bone (1997), 21(3): 225-235（それらの全教示は参照により本明細書に組み入れられるものとする）に記載されている。生物学的活性剤の他の例は骨髄穿刺液、血小板濃厚液、血液、同種移植骨、海綿骨細片、リン酸カルシウムや炭酸カルシウムなどのミネラルの合成由来または天然由来のチップ、間葉系幹細胞、硫酸カルシウムのチャンク、シャード、および／またはペレットが含まれる。添加剤、特定的には薬理学的添加剤、より特定的には抗骨粗鬆症添加剤は、骨再生材料中に混合されたまたは骨空隙中に配置されて骨再生材料によりカプセル化された固体形態で存在可能である。薬理学的療法剤は、骨再生材料から溶出、溶解、崩壊、または蒸発し得る。
【0058】
本発明に係る方法に有用な骨再生材料は、組成物の厳密な性質に依存して、さまざまな方法により形成可能である。いくつかの実施形態では、骨再生材料は、骨中に形成された空隙に充填可能な微粒子形態で存在可能である。他の実施形態では、骨再生材料は、当技術分野で公知の手動混合または機械混合の技術および装置を用いて、以上で説明したような微粒子組成物を本明細書で説明した水性溶液と混合することにより調製し得る、注射可能な流動性形態で存在可能である。特定的には、成分は、大気圧以下で（たとえば、真空下で）かつ混合物の水性成分の凍結や有意な蒸発を引き起こさない温度で、混合可能である。混合後、均一組成物は、典型的には、注射可能なペースト様粘稠度を有するが、混合物の粘度および流動性は、その中の添加剤に依存してさまざまであり得る。骨再生材料は、シリンジなどの送達器具に移して、形成された空隙に注入可能である。いくつかの実施形態では、材料は、たとえば長さ１０ｃｍまでの１１〜１６ゲージ針を介して注入可能である。
【0059】
特定の実施形態では、骨再生材料の性質は、材料を注入可能な注入力範囲に基づいて特徴付け可能である。種々の実施形態では、材料は、１，２００Ｎまで、１，０００Ｎまで、８００Ｎまで、６００Ｎまで、５００Ｎまで、または４００Ｎまでの注入力を有し得る。他の実施形態では、注入力範囲は、約１Ｎ〜約１，２００Ｎ、約２Ｎ〜約１，０００Ｎ、約３Ｎ〜約８００Ｎ、約４Ｎ〜約７００Ｎ、約５Ｎ〜約６６０Ｎ、約１０Ｎ〜約６６０Ｎ、または約１０Ｎ〜約３３０Ｎであり得る。
【0060】
特定の実施形態では、本発明に有用な骨再生材料は、以下に示すＶｉｃａｔ針落下試験により定義されるように、一般的には、約３〜約２５分間、より好ましくは約１０〜約２０分間で固化するものであり得る。骨再生材料は、好ましくは、約３０〜約６０分間以内に骨と同等以上の硬度に達するであろう。材料の固化は、空気、水を含むさまざまな環境で、ｉｎ ｖｉｖｏで、および様々なｉｎ ｖｉｔｒｏ条件下で、起こり得る。
【0061】
本発明に有用な硬化骨再生材料は、好ましくは、自己形成多孔性足場および特定の機械的強度特性（特定的には、間接引張り強度および圧縮強度により特徴付けられるもの）を有して複雑な溶解を呈する。たとえば、材料は、送達状態に材料を調製してから周囲空気中で１時間硬化させた後、少なくとも４ＭＰａの間接引張り強度、より好ましくは少なくとも５ＭＰａ、最も好ましくは少なくとも６ＭＰａの間接引張り強度を呈し得る。さらに、骨再生材料は、送達用材料を調製してから周囲空気中で２４時間硬化させた後、少なくとも８ＭＰａの間接引張り強度、より好ましくは２４時間硬化後少なくとも９ＭＰａ、最も好ましくは少なくとも１０ＭＰａの間接引張り強度を呈し得る。
【0062】
本発明に有用な骨再生材料はまた、高レベルの圧縮強度、たとえば、送達用材料を調製してから周囲空気中で１時間硬化させた後、少なくとも１５ＭＰａの圧縮強度、より好ましく少なくとも４０ＭＰａの圧縮強度を呈する。さらに、骨再生材料の好ましい実施形態は、送達用材料を調製してから周囲空気中で２４時間硬化させた後、少なくとも５０ＭＰａの圧縮強度、より好ましくは少なくとも８０ＭＰａの圧縮強度を呈し得る。
【0063】
特定の実施形態では、硬化骨再生材料の強度は、種々の材料の添加により増大することが可能である。本発明は、引張り強度および圧縮強度の一方または両方を増大させるために当技術分野で認識された任意の材料を包含するが、１種以上の繊維状材料を組み込む実施形態は、とくに有用であり得る。したがって、本発明は、特定的には、骨再生材料の繊維複合体を包含する。
【0064】
本発明に有用な繊維複合体は、特定的には、生分解性ポリマー繊維を含み得る。活性剤は、繊維形成前にポリマーと混合可能であり、活性剤は、繊維の生分解に伴ってｉｎ ｖｉｖｏで徐々に放出されるであろうから、そのような繊維は、骨再生材料の強度特性の増大だけでなく、以上に開示した生物学的活性剤（たとえば、成長因子、抗生物質など）の１つ以上の持続性送達をも提供可能である。さらなる実施形態では、非生分解性繊維もまた、使用可能であるが、いずれの非生分解性繊維も、本質的に不活性であることが好ましい。骨再生材料の強度を増大するために繊維として有用であることが示された材料の例としては、ポリ（Ｌ−乳酸）（ＰＬＬＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（たとえば、MERSILENE（登録商標）縫合糸）、ポリエチレン、ポリエステル（たとえば、FIBERWIRE（登録商標））、ポリグルカプロン（たとえば、MONOCRYL（登録商標））、ポリグリコール酸、およびポリプロピレンが含まれるが、これらに限定されるものではない。当然ながら、本開示の利点を生かす当業者であれば、本発明に従って使用される骨再生材料の強度を増大させるために繊維の形態でまたは他の形態で提供可能なさらなる材料はわかるであろう。
【0065】
骨再生材料の強度の増大に使用される繊維は、種々のサイズを有し得る。好ましくは、種々の実施形態で使用される繊維は、約１μｍ〜約１００μｍ、約２μｍ〜約７５μｍ、約３μｍ〜約５０μｍ、約４μｍ〜約４０μｍ、または約５μｍ〜約２５μｍの平均直径を有し得る。そのような繊維は、さらに好ましく、は約１００μｍ〜約１，０００μｍ、約１５０μｍ〜約９００μｍ、約２００μｍ〜約８００μｍ、または約２５０μｍ〜約７５０μｍの平均長さを有する。
【0066】
骨再生材料の強度の増大に使用される繊維はまた、さまざまな濃度で組込み可能である。特定的には、繊維は、重量基準で骨再生材料の約０．１％〜約１０％、約０．２５％〜約９％、約０．５％〜約８％、約０．７５％〜約７％、約１％〜約６％、または約１．５％〜約５％を構成し得る。
【0067】
好ましくは、繊維は、いかなる繊維添加剤も用いない材料と比較して骨再生材料の強度がかなり増大するような濃度で添加される。特定的には、繊維は、骨再生材料の引張り強度を少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも１５％、少なくとも２０％、または少なくとも２５％増大させる量で添加され得る。同様に、繊維成分の添加は、圧縮強度を少なくとも１０％、少なくとも１５％、少なくとも２０％、少なくとも２５％、または少なくとも３０％増大させ得る。
【0068】
いくつかの実施形態では、繊維成分の添加は、骨再生材料の粘度の増加を引き起こし得るので、材料の注入性が低減され得る。この粘度増加を克服するために、テーパー状ノズルを備えたシリンジを用いて材料を注入することが有用であり得る。そのようなノズル構成にすれば、より粘性のペーストを針に通して注入するのに必要な力を低減することが可能である。
【0069】
調製時、繊維は、骨再生材料で使用される材料の乾燥混合物に添加可能である。組み合わされた材料は、ペーストを形成するために湿潤させることが可能である。骨再生材料中への繊維の混合を改善し、かつ融着繊維グループの存在を低減するために、追加のプロセス工程を含むことがさらに有用であり得る。たとえば、裁断繊維を規定の時間（たとえば、３０〜６０分間）にわたり超音波撹拌することが可能であり、そのような撹拌は、繊維ポリマーが不溶の液体媒体（たとえば、イソプロピルアルコール）中で繊維を用いて実施可能である。次いで、超音波処理された繊維を骨再生材料に使用される乾燥成分に添加してブレンドすることが可能である（たとえば、撹拌により）。次いで、組合せ物は、濾過され、真空下で乾燥される。次いで、組み合わされた材料を湿潤させて、使用に供されるペースト材料を形成することが可能である。
【0070】
本発明に係る方法は、一般的には、既定の体積の変性した骨材料を（場合により、規定の形状を有する領域に）、置換される変性した骨材料よりも大きい密度（または本明細書で説明される他の骨品質尺度）の新しい骨材料の生成を引き起こす骨再生材料で、置換することを含む。「変性骨材料(degenerative bone material)」または「変性した骨材料(degenerated bone material)」という用語は、骨減少症または骨粗鬆症として臨床的に分類される骨材料を意味し得る。この用語は、より特定的には、−１未満、−１．５未満、−２未満、−２．５未満、または−３未満のＴスコアを有する骨を意味し得る。そのような変性した骨材料はまた、典型的には、同様に骨減少症または骨粗鬆症として一般に分類される骨内に存在するであろう。
【0071】
本発明に係る方法は、一般的には、骨の局所領域の骨品質を改善する方法として記述可能である。特定的には、骨品質は、ＢＭＤに直接対応し得るが、そのほかに、一般的な骨強度（圧縮強度を含む）ならびに骨の局所領域およびその周りの骨が骨折に耐える能力をも意味し得る。骨品質を改善するこの能力は、部分的には、骨の局所領域が事実上より健常な骨品質（正常骨の骨品質またはＢＭＤがそのピークにあると認識される条件下の類似の患者の骨品質）に戻り得るという認識に基づく。驚くべきことに、骨粗鬆症に罹患している患者などに由来する骨の局所領域の変性骨材料が、局所領域で新しい骨材料の生成を引き起こす骨再生材料を用いて置換され得ることを見いだした。特に驚くべきことは、新たに生成される骨材料が骨粗鬆症品質ではないということである。これは予想外である。なぜなら、患者が骨粗鬆症に全身罹患している場合、そのような患者で形成されるいかなる新しい骨材料も低品質であろう（すなわち、骨粗鬆症であり、低密度を呈するであろう）と予想されるからである。しかしながら、本発明により、骨減少症骨中または骨粗鬆症骨中への骨再生材料のインプランテーション後、材料が断定可能な速度で吸収され、全身性疾患により悪影響を受けないことが示された。続いて、骨の局所領域で緻密な新しい骨材料が生成されることにより、ＤＥＸＡに基づくＴスコアにより測定される骨品質およびＢＭＤが改善される。特定的には、Ｔスコアは、少なくともピークＢＭＤ時に患者で観測されると予想されるレベル（たとえば、約−１〜約１の範囲内のＴスコア）であるかつ骨減少症状態でも骨粗鬆症状態でもない密度を呈するという点で、新たに生成される骨材料が正常骨に実質的に類似していることを示す。さらなる実施形態では、新たに生成される骨材料は、正常骨の圧縮強度に実質的に類似した（またはそれを上回る）圧縮強度を呈することが可能である。そのような特性は、新たに形成される骨材料に、特定的には、一般に骨の局所領域（すなわち、新たに形成される骨材料およびそのすぐ周りの領域の既存の骨材料）に、関連付け可能である。
【0072】
特定の実施形態では、本発明に係る方法は、患者の骨内に空隙を形成する能動的工程を含み得る。特定的には、この方法は、骨の局所領域に空隙を形成することを含み得る。そのような空隙を形成するのに有用な方法はいずれも、本発明に従って使用可能である。いくつかの実施形態では、この方法は、空隙を形成すべく骨の規定領域内の骨材料を化学溶解するかまたは他の方法で排除することを含み得る。他の実施形態では、米国特許公開第２００８／０３００６０３号（参照により本明細書に組み入れられるものとする）に記載の方法のように、骨内に空隙を形成すべく液体洗浄を使用することが可能である。さらなる実施形態では、局所領域の骨材料を排除すべく超音波処理を使用することが可能である。他の実施形態では、膨張型または拡張型の器具（たとえば、バルーンまたはｉｎ ｓｉｔｕ拡張型リーマー）を用いることにより、空隙を形成することが可能である。拡張型メッシュを使用することも可能である。特定の実施形態では、この方法は、骨の局所領域に空隙を形成する任意の機械的手段を含み得る。
【0073】
いくつかの実施形態では、この方法は、骨の局所領域の内部に穿孔または他の方法でチャネル形成すること（たとえば、カニューレ挿入針または中実針、プローブなどを用いて穿刺することにより）を含み得る。いくつかの実施形態では、このように形成されたチャネルは、特定の治療方法に望まれる空隙を提供することが可能である。他の好ましい実施形態では、穿孔またはチャンネル形成は、チャネルよりも大きい寸法の空隙が形成されるように治療対象の骨の局所領域の内部への通路を形成する手段として特徴付け可能である。治療対象の骨の領域に到達するチャネルを用いて、以上で説明したいずれの方法をも含めて、空隙を形成するのに有用な任意の手段により、所定の形状およびサイズの空隙を形成することが可能である。骨の変性状態（すなわち、骨減少症または骨粗鬆症の進行状態）に依存して、空隙の形成は、変性した骨材料の少なくとも一部の除去を含み得る。
【0074】
図２ａおよび図２ｂは、それぞれ、正常骨および骨粗鬆症骨の走査型電子顕微鏡写真を示している。そこに見られるように、正常骨は、骨材料の強い相互連結プレートのパターンを示す。この材料の多くは、骨粗鬆症で失われ、残存骨は、より弱いロッド状構造を有し、ロッドのいくつかは、完全に分断されている。そのような分断された骨は、骨量として測定され得るが、骨強度になんら寄与しない。いくつかの実施形態では、空隙は、単純に変性した骨材料を破壊分離することにより、たとえば、削取、穿孔、または骨をリーマー処理して空隙を形成するための特殊素材の使用などにより、形成可能である。そのような排除は、空隙形成のための領域内の骨材料の破壊、崩壊、破砕、微粉砕、リーマー処理、拡張、またはそれ以外に解体、押込み、もしくは近傍移動として、別の形で記述可能である。いくつかの実施形態では、これは、局所領域の骨のデブリードマン、ガス注入、またはスネーク処理として、別の形で参照可能である。好ましくは、デブリードマンの領域は、所望の空隙の所定の形状およびサイズに合致する。
【0075】
ＢＭＤの損失が理由で、空隙を形成すべく破壊分離された変性した骨材料は、形成された空隙中の残留材料として単純に放置してもよい。他の実施形態では、空隙を形成すべく排除された変性した骨材料の一部または全部を除去することが望ましいこともある。したがって、本発明に係る空隙形成は、局所領域の変性した骨材料の破壊分離および材料の少なくとも一部の除去として特徴付け可能であるか、または空隙形成は、単純に破壊分離工程として特徴付け可能である。いくつかの実施形態では、骨中に空隙を形成する能動的工程は、骨の局所領域からの損傷および／または変性した骨材料の排除として参照可能である。したがって、排除は、変性した骨材料の完全破壊もしくは部分破壊および／または空隙からの変性した骨材料の全部もしくは一部の除去を包含し得る。特定の実施形態では、本発明は、所定の形状およびサイズの空隙を形成するために骨の局所領域から損傷および／または変性した骨材料を除去することとして特徴付け可能である。他の実施形態では、この方法は、規定の体積のアモルファス空隙の形成として特徴付け可能である。
【0076】
この方法はさらに、本明細書で説明したように、形成された空隙を骨再生材料で少なくとも部分的に補填することを含み得る。使用される骨再生材料の量は、前工程で形成された空隙の体積に依存し得る。種々の実施形態では、使用される骨再生材料の体積は、約１ｃｍ３〜約２００ｃｍ３、約２ｃｍ３〜約１５０ｃｍ３、約２ｃｍ３〜約１００ｃｍ３、約２ｃｍ３〜約７５ｃｍ３、約５ｃｍ３〜約５０ｃｍ３、約１０ｃｍ３〜約４０ｃｍ３、または約１５ｃｍ３〜約３５ｃｍ３の範囲内であり得る。したがって、以上で説明したように、以上の体積は、骨中に形成される空隙の実際の体積を表し得る。特定の実施形態では、体積は、特定的には、治療される骨および領域に関連付け可能である。たとえば、遠位橈骨との関連では、体積は、約１ｃｍ３〜約１０ｃｍ３、約１ｃｍ３〜約８ｃｍ３、または約１ｃｍ３〜約５ｃｍ３であり得る。椎体との関連では、体積は、約１ｃｍ３〜約３０ｃｍ３、約２ｃｍ３〜約２５ｃｍ３、または約２ｃｍ３〜約２０ｃｍ３であり得る。近位大腿骨との関連では、体積は、約５ｃｍ３〜約１００ｃｍ３、約５ｃｍ３〜約８０ｃｍ３、または約１０ｃｍ３〜約５０ｃｍ３であり得る。近位上腕骨との関連では、体積は、約５ｃｍ３〜約２００ｃｍ３、約５ｃｍ３〜約１５０ｃｍ３、約５ｃｍ３〜約１００ｃｍ３、または約１０ｃｍ３〜約８０ｃｍ３であり得る。
【0077】
骨中に形成される空隙の形状は、治療される骨に依存してさまざまであり得る。いくつかの実施形態では、形成される空隙の形状は、Ward領域として知られる近位大腿骨中の領域の形状に実質的に対応し得る。いくつかの実施形態では、空隙の形状は、治療された骨の局所領域の形状に実質的に合致し得る。たとえば、遠位橈骨の治療との関連では、空隙は、骨の遠位１〜５ｃｍの形状に実質的に合致し得る。特定の実施形態では、形成される空隙の形状は、方法の成功にそれほど重要ではないが、本発明は、治療される特定の骨に望ましいと思われる規定の形状およびサイズの空隙の形成を包含するものとする。
【0078】
特定の実施形態では、特定的には、骨変性のとくに進行した段階を呈する患者を治療する場合、少なくともある程度の治療は、骨再生材料の注入前に空隙を形成することなく達成可能である。以上で説明したように、骨粗鬆症に関連付けられる骨損失の影響は、骨材料の密度の低下または骨内のより大きいより顕著な空間の形成である。進行した骨粗鬆症では、骨の空洞化が起こるので、そのような増大された多孔度を呈する骨の局所領域に骨再生材料を直接注入することが可能である。特定の実施形態では、骨再生材料自体を注入する力により、骨内の空間を人為的に拡大させることが可能であるので、事実上、ただちに補填される空隙を形成することが可能である。他の実施形態では、注入された骨再生材料は、増大された多孔度の変性した骨を単純に透過することが可能であるので、治療される骨の局所領域の細孔容積を実質的に補填することが可能である。したがって、特定の実施形態では、本発明は、骨の局所領域で空隙の形成および補填を同時に行うことを包含する。そのような実施形態を行うことが可能であるが、ほとんどの効果的結果は、変性した骨の領域中に少なくともチャネルを形成して骨再生材料で充填することにより、達成されると予想される。より好ましくは、空隙は、以上で別に説明したように形成されるであろう。
【0079】
形成された空隙に骨再生材料を挿入するのに有用な任意の手段を使用することが可能である。たとえば、骨再生材料が流動性形態である場合、シリンジを用いるなどにより、形成された空隙に材料を注入することが可能である。したがって、特定の実施形態中では、骨再生材料を実質的に流動性状態で空隙に導入してからｉｎ ｖｉｖｏで硬化させることが有用であり得る。他の実施形態では、生体の外部で骨再生材料を実質的に硬化させから硬化した材料を空隙に充填することが有用であり得る。さらにまた、骨再生材料は、パテ様粘稠度などのさらなる物理的状態を取り得る。いくつかの実施形態では、骨再生材料は、空隙に充填可能なさまざまなサイズの微粒子形態で存在可能である。さらに、骨再生材料は、空隙の補填を支援可能である、かつ局所領域に一時的または永久的な支持を提供するなどの１つ以上のさらなる有利な機能を提供可能である、１種以上の追加材料に加えて空隙中に補填可能である。特定の実施形態では、骨再生材料の挿入前に、ＢＭＰやペプチド浸漬拡張型スポンジなどの溶出基質を空隙に挿入することが可能である。
【0080】
いくつかの実施形態では、骨再生材料は、形成された空隙に追加の補強材と組み合わせて挿入可能である（たとえば、スクリューもしくは他の円柱状ボディーまたは中空コア材料、たとえば、補強材を被覆するかまたは補強材の中空コア内に組み込む）。しかしながら、有利には、本発明に係る方法は、いかなるさらなる補強材をも必要とすることなく（補強材が吸収性であるか非吸収性であるかにかかわらず）、形成された空隙の補填を可能にする。特定の実施形態では、本発明で使用される骨再生材料は、骨の治療領域が治療前の骨の骨折耐性と少なくとも等価な骨折耐性を有するように、治療される骨の局所領域に十分な強度をただちに提供するように硬化する材料であり得る。以下の実施例では、そのような利点をより具体的に説明する。同様に本明細書で説明したように、自然健常骨に特性が実質的に等しい新しい骨材料の内部成長により確保される骨強度の実質的増加により、補強材の必要はさらに否定される。骨品質のそのような増加は、比較的早く観測され始める（たとえば、１週間未満の期間から約１６週間までの期間の範囲内）。
【0081】
いくつかの実施形態では、本発明は、変性骨病態に罹患している患者を治療する方法を提供し得る。特定的には、患者は、骨減少症の病態もしくは骨粗鬆症の病態に罹患している者および／またはそうした病態を有すると診断された者であり得る。他の選択肢として、患者は、骨変性（特定的には、ＢＭＤおよび／または骨強度の損失）を引き起こす効果を有する任意の他の病態に罹患している者であり得る。
【0082】
変性した骨材料の局所領域が空隙の形成により排除されるので、そこに骨再生材料を提供可能であるという点で、本発明は、とくに有用である。好ましくは、骨再生材料は、空隙中での新しい変性していない骨材料の形成を促進する。有利には、新たに形成される骨材料は、患者に自然なものである。好ましくは、新たに形成される骨材料は、正常骨に実質的に等しいまたはそれを上回る密度を有する。言い換えれば、新たに形成される骨材料は、約３０〜３５歳の年齢の（好ましくは、同一の人種および性別の）者の骨密度に実質的に等しい密度を有する。特定の実施形態では、これは、新たに形成される骨材料が、ＤＥＸＡにより測定した場合、−１超、好ましくは少なくとも−０．５または少なくとも０のＴスコアを有することを意味し得る。他の実施形態では、新たに形成される骨材料のＴスコアは、約−１．０〜約２．０、約−１．０〜約１．０、約−１．０〜約０．５、約−１．０〜約０、約−０．５〜約２．０、約−０．５〜約１．５、約−０．５〜約１．０、約−０．５〜約０．５、約０〜約２．０、約０〜約１．５、または約０〜約１．０であり得る。他の実施形態では、新たに形成される骨材料は、患者がＢＭＤの有意な相対的改善を有するとみなされるように、治療前のＢＭＤを十分に上回るＢＭＤを有し得る（改善されたＴスコアにより示される）。新たに形成される骨はまた、正常骨に実質的に等しいまたはそれを上回る圧縮強度を有し得る。
【0083】
本発明に係る方法は、骨の治療された局所領域が、正常骨（すなわち、正常ＢＭＤおよび／または正常圧縮強度および／または正常骨折耐性を呈する）に実質的に等しくなるように経時的に効果的にリモデリングされるという点で、とくに有利である。さらに、いくつかの実施形態では、新しい自然骨成長の発生に対する骨再生材料の効果は、事実上、形成された空隙の境界の外に及び得る。特定的には、本発明に従って、改善された密度の新しい自然骨材料は、最初に形成された空隙内に形成され得るが、新しい骨材料はまた、形成された空隙に隣接する骨の領域内にも形成され得るという点で、勾配効果が提供され得ることを見いだした。これは、隣接骨折の発生が低減されるように、形成された空隙に隣接する骨の領域もまた強化されるという点で、とくに有利である。
【0084】
以上で述べたように、本発明に係る方法は、哺乳動物の生体内のさまざまな骨で実施可能である。とくに有用な実施形態では、本発明に係る方法は、患者の股関節領域の骨で使用可能である。たとえば、以下は、患者の大腿骨の局所領域、特定的には近位大腿骨で、骨材料を置換することにより、変性骨病態に罹患している患者を治療する例示的な方法である。外科技術では、標準的骨髄減圧またはヒップスクリューに類似した側方進入が使用される。技術の１つの差異は、移植材（すなわち骨再生材料）を収容する欠損部または空隙のジオメトリーの形成であり、これは、続いて、緻密な新しい自然骨を再生して、骨の局所領域の骨品質を向上させ、大腿骨頸部およびWard三角を強化し、かつ脆弱性骨折のリスクを低減するであろう。椎体、遠位橈骨、近位上腕骨、脛骨などの骨幹端骨の他の領域では、次の手順（ジオメトリーが異なる）を利用することが可能である。
【0085】
この技術を実施するために、患者を仰臥位で放射線透過性台上に配置してもよい。Ｃアーム装置およびＸ線技術者により放射線撮影支持を提供し、手順時のＸ線ナビゲーションを提供することが可能である。以上に述べたように、近位大腿骨への側方進入を使用することが可能である。他の実施形態では、大転子進入を使用することが可能である。大転子のすぐ遠位側に小さい切開を行うことが可能であり、前後（ＡＰ）撮影および側面撮影で透視ガイド下でガイドワイヤーを近位大腿骨に導入することが可能である。カニューレ挿入５．３ｍｍドリルをガイドワイヤーで大腿骨頭まで導入することが可能であり、空隙形成のための部位まで（他の選択肢としてそれを貫通して）チャネルを形成することが可能である。このチャネルは、コアとして参照可能である。代替的な実施形態では、脆弱な骨粗鬆症骨材料を破壊除去するために任意の手段を利用することが可能であり、たとえば、皿穴ドリルまたは皮質パンチおよび鈍端オブチュレーターを用いて空間を形成することが可能である。ドリルおよびガイドワイヤーを除去することが可能であり、そしてコア中にワーキングカニューレを導入して、外科的に形成された欠損部または空隙を形成することが可能である。骨再生材料のインプランテーションのために、デブリードマンプローブを用いて大腿骨の局所領域内に空間を形成することが可能である。特定的には、プローブは、大腿骨頸部およびWard三角の骨内膜組織を収容するために精密傾斜ヘッドを有し得る。頸部およびWard三角の完全補填を可能にするようにこのジオメトリーを形成すれば、完全な再生およびより高い最終骨強度が得られる最大の可能性が提供される。外科的に形成された欠損部（または空隙）は、好ましくは、次に進む前に洗浄吸引される。必要であれば、骨再生材料を調製して、外科的に形成された欠損部に長いカニューレを介して注入する。カニューレを介して注入すれば、加圧さらには髄管を下って自己ベントする能力が不要になる。骨再生材料の注入後、標準的方式で切開を閉じる。有利には、そのような手順は、患者の休止時間を最小限に抑えて行うことが可能であり、好ましくは、一晩入院を必要としない（たとえば、診療所、病院、または他の医療施設で約６〜８時間までの合計時間を必要とするにすぎない）。図３ａ〜３ｉは、骨再生材料の注入直前に患者の近位大腿骨に形成された空隙への骨再生材料PRO-DENSE（登録商標）（Wright Medical, Arlington, TNから入手可能）の注入のラジオグラフィー画像を提供する。画像に見られるように、骨再生材料は、長いカニューレを介して空隙中に補填され、このカニューレは、最初に大腿骨頭まで挿入され（図３ａ）、空隙を完全に補填するように操作され（図３ｂ〜図３ｈ）、そして埋め戻しが終了した後、除去される（図３ｉ）。
【0086】
以上の手順の多数の変形形態を本発明の範囲内で実施することが可能である。たとえば、図４は、標的補填領域を例示する近位大腿骨の高画質ラジオグラフを提供するものであり、その任意の部分に、その領域の初期デブリードマンを行ってまたは行わずに、補填を行うことが可能である。この図はまた、側方進入により形成可能な初期チャネルの近似的な領域およびサイズを示している。特定的には、図４は、近位大腿骨を介して大腿骨頭まで側方に延在するチャネルを示しており、ハッチングは、近位大腿骨中の例示的領域を示すべく提供され、その任意の部分が、骨材料の除去および骨再生材料による補填の候補として標的となり得る。さらなる例として、初期チャネルからのブランチとして、近位大腿骨中に１つ以上の「ストラット」を形成し、次いで、骨再生材料で満たすことが可能であるが、これらに限定されるものではない。そのうえさらに、１つ以上のストラットは、骨の規定の領域に配置される骨再生材料の量を増大するために有意に拡大された１つ以上の部分を有し得る。そのほかにさらに、近位大腿骨のより大きい普遍領域にデブリードマンを行い、補填することが可能である。さらに、本開示に照らして、類似の実施形態を考えることも可能である。
【0087】
本発明に従って使用可能なさらなる外科技術を、切迫非定型大腿骨骨折との関連で以下に説明する。そのような骨折は、大腿骨骨幹部の近位１／３で最もよく起こるが、それらは、小転子のすぐ遠位側から顆上フレアの近位を通って遠位大腿骨骨幹端まで大腿骨骨幹に沿って任意の位置で起こり得る。この骨折は、通常、外傷なしで起こるかまたは身長以下の高さからの転落と等価な最小限の外傷の結果として起こるという点で、非定型である。この骨折は、完全で、大腿骨骨幹部全体にわたり、多くの場合、内側スパイクの形成を伴うか、または不完全で、外側皮質中の横方向放射線透過ラインにより顕在化される。
【0088】
次に、非定型大腿骨骨折を起こす前のインタクト大腿骨体中に空隙を形成することにより、患者、とくに切迫非定型骨折を受けやすい患者、たとえば、骨減少症患者または骨粗鬆症患者、の大腿骨体に骨再生材料を導入するための技術をとくに説明する。第一段階（ガイドピン配置）は、大転子の先端の近位（たとえば１ｃｍ）の皮膚切開の形成を含む。カニューレ挿入センタリングガイドとガイドピンとを備えた鋸歯状組織プロテクタースリーブを大転子の皮質に挿入する。ガイドピンを前進させて大転子の皮質に貫通させ、継続して大腿骨骨幹部の切迫骨折の領域まで進行させる。ガイドピンの深さおよび位置を両面で透視検査により確認することが可能である。
【0089】
次いで、欠損部を形成し、骨再生材料の注入の準備をする。特定的には、鋸歯状組織プロテクターを所定の位置に保持しながら、カニューレ挿入センタリングガイドは除去し、５．３ｍｍカニューレ挿入ドリルを挿入し、転子に刺して前進させる。次いで、ドリルを除去し、所定の位置にガイドピンを残し、可撓性リーマーを導入する。リーマーをガイドワイヤー上で前進させて転子に貫通させ、次いで、ガイドピンを除去する。次いで、リーマーを切迫骨折の領域に前進させ、そして除去する。挿入トロカールを備えたワーキングカニューレを鋸歯状組織プロテクターを介して挿入し、皮質内に着座させる（すなわち、「滑り」嵌めを提供する）。次いで、鋸歯状組織プロテクターおよび挿入トロカールを除去する。注入カニューレをワーキングカニューレを介して配置し、大腿骨骨折の領域に前進させることが可能であり、カニューレを吸い上げと併用して大腿骨中に形成されたいずれの微粒子をも除去することが可能である。次いで、好ましくは監視しながら（たとえば、透視検査により）、骨再生材料を注入する。注射の操作時間は、典型的には、最適な補填結果が得られる約２〜４分間である。次いで、注入カニューレおよびワーキングカニューレを除去することが可能である。次いで、軟組織を洗浄することが可能であり、皮膚を適切な手段（たとえば縫合糸）で閉じる。
【0090】
本発明に従って使用可能な外科技術の他の説明を遠位橈骨との関連で以下に説明する。次に、脆弱性骨折前のインタクト遠位橈骨中に空隙を形成することにより、骨減少症患者または骨粗鬆症患者の遠位橈骨に骨再生材料を導入するための技術をとくに説明する。この技術を実施するために、手のひらを上に向けて放射線透過性台上に腕を置いた状態で、患者を配置してもよい。Ｃアーム装置およびＸ線技術者により放射線撮影支持を提供し、手順時のＸ線ナビゲーションを提供することが可能である。注入ポータルを形成するために、橈骨茎状突起を中心に１ｃｍ切開を行い、皮下組織を第１および第２の背側伸筋区画間で骨膜まで非開胸切開する。透視ガイド下で橈骨舟状骨間関節ラインの３〜４ｍｍ近位でかつ橈骨茎状突起を中心にして（背側から掌側へ）ｋ−ワイヤーを挿入する。カニューレ挿入ドリルを用いて遠位橈骨の骨幹端中に穿孔する。骨再生材料のインプランテーションのために、デブリードマンプローブを用いて遠位橈骨の局所領域内に空間を形成することが可能である。特定的には、プローブは、遠位橈骨の骨内膜組織を収容するために精密傾斜ヘッドを有し得る。外科的に形成された欠損部は、好ましくは、次に進む前に洗浄吸引される。必要であれば、骨再生材料を調製して、外科的に形成された欠損部にカニューレを介して注入する。骨再生材料の注入後、標準的方式で切開を閉じる。そのような外科技術は、患者の入院を必要としないと予想され、患者の休止時間を最小限に抑えて骨変性の有利な治療を可能にする。図５ａ〜５ｃは、以上で説明した外科技術の特定の段階の図を提供する。図５ａは、遠位橈骨骨幹端への通路の形成を示している。図５ｂは、遠位橈骨中に機械的に形成された空隙を示している。図５ｃは、骨再生材料で空隙を補填した後の橈骨の局所領域を示している。
【0091】
本発明に従って使用可能な外科技術の他の説明を椎骨との関連で以下に説明する。以下の技術は、Kyphon, Inc.（Medtronic, Inc.の現在の子会社）から入手可能なような膨張型タンプ（またはバルーンタンプ）を利用する。したがって、本明細書でさらに説明されるように、本発明に係るいくつかの方法は、椎骨形成技術の改善であり得る。しかしながら、他の実施形態では、椎骨の変性骨を置換する技術は、近位大腿骨および遠位橈骨との関連で以上で説明した技術に性質上実質的に類似し得る。脊椎骨折を治療する公知の技術よりも優れた実質的な差異は、椎骨が骨粗鬆症圧迫骨折（または任意の他のタイプの骨折）の影響を受ける前に、本発明に係る方法が椎骨で行われることである。
【0092】
椎骨中の変性骨を置換する例示的な外科技術では、腹臥位で放射線透過性台上に患者を配置してもよい。Ｃアーム装置およびＸ線技術者により放射線撮影支持を提供し、手順時のＸ線ナビゲーションを提供することが可能である。前後方向撮影の放射線学的チューブを用いて、治療される椎骨およびその対応する椎弓根を限定した後、前側、内側、および尾側に傾斜する椎弓根の後部を介して１１／１３ゲージの骨生検針（bone biopsy need）が導入される背側領域または腰椎領域で、小さい皮膚切開（約１ｃｍ）を行うことが可能である。この例示的な方法の進入は、両側性である。針の正確な位置を確証した後、Ｋｉｒｓｈｎｅｒワイヤーを導入する。ドリル先端を前部皮質縁から数ミリメートルの壁中に前進させて、バルーンタンプの逐次的通過のための脊椎内骨チャネルを形成する。
【0093】
続いて、側面像撮影の透視ガイド下で、プローブを注意深く前方に押し込み、椎骨の前部２／３に配置する。それは、１５〜２０ｍｍの間を含む長さを有し得る（それぞれ４および６ｍＬの最大体積を有する）。両端（近位および遠位）に位置する２つの放射線不透過性マーカーを利用して、２つの半椎中のバルーンの正確な位置を確認した後、６０％造影剤を含有する液体でバルーンを膨満し、上椎体終板の持上げを達成し、周囲海綿骨の圧縮を介して内部に空洞を形成する。空間が形成された時、膨張を停止し、皮質体性表面に接触させるか、またはバルーンの最大圧力（２２０ＰＳＩ）または拡張を達成する。次いで、外科的に作製された空隙を洗浄吸引することが可能である。
【0094】
必要に応じて骨再生材料を調製し得る。次いで、骨再生材料を専用カニューレ中に充填し、空隙の前部１／３に対応するまでワーキングカニューレを介して前方に移動した。その直後、連続透視ガイド下でプランジャースタイレットを用いてわずかに圧力を加えて骨再生材料を押し込む。補填体積は、通常、バルーンを用いて得られたよりも１〜２ｍＬ大きいので、骨再生材料は、それ自体で効果的に分布するようになる。手順を終了するために、すべてのカニューレを抜き取り、皮膚切開を縫合し、その後数時間ベッドに居るように患者に指示することが可能である。治療される各椎骨に対する手順の長さは、典型的には、約３５〜４５分間である。得られた結果を評価する手順の後、伝統的な放射線検査を行うことが可能である。図６ａ〜６ｃは、椎骨中の骨を置換する代表的手順の特定の段階を示している。図６ａは、治療される椎骨中へのバルーンタンプの両側性挿入を示している。図６ｂは、椎骨中の空隙を機械的に形成するバルーンの膨張を示している。図６ｃは、椎骨中の形成された空隙に骨再生材料を埋め戻しながら行うバルーンの除去を示している。
【0095】
本発明に係る方法は、変性骨病態（骨減少症や骨粗鬆症など）に罹患している患者を治療することに基づいて特徴付け可能であるが、本発明はさらに、ＢＭＤの改善、骨品質の改善、骨強度の改善、自然骨構造の改善などにより、骨の局所領域を特定的に変化させる能力によっても特徴付け可能である。本発明はまた、正常ＢＭＤに徐々に減少する顕著に増大された密度を有する骨の局所領域を提供することを含めて、骨の局所領域をリモデリングする能力によっても特徴付け可能である。
【0096】
特定の実施形態では、本発明は、骨の局所領域で骨品質を改善する種々の方法を提供するものとして特徴付け可能である。骨品質は、特定的には、ＤＥＸＡ走査法によるＴスコアに基づいて評価可能なＢＭＤとの関連で特徴付け可能である。骨品質はまた、より一般的には、骨足場との関連で骨材料の全体構造に関連付け可能である。さらに、骨品質は、特定的には、骨強度すなわち圧縮強度に関連付け可能である。
【0097】
自然骨材料に対するものであるか、外科的に形成された欠損部で再生された骨材料（骨減少症患者および骨粗鬆症患者のものを含めて）に対するものであるかにかかわらず、骨の特定の機械的強度を生きている被験体で直接測定することはできない。なぜなら、そのような検査は、現在のところ、骨の有意な部分の除去を必要とするからである。したがって、骨の機械的強度の直接的測定は、死後の臨床回収試験を通じて測定できるにすぎない。それにもかかわらず、研究によると、本明細書に論述されるように、強度の実質的増加は、同時にＢＭＤの増加を伴うことが予想される。さらに、骨体積、 骨梁の厚さ、 骨梁の数、 骨梁の分離、相互連結性の測定、 および皮質の壁厚さなどのさらなる増大された骨の性質を達成することが予想されよう。機械的強度のそのような増加を裏付ける証拠は、本発明に係る空洞化および補填の手順を行った１３週間後および２６週間後の両方で再生された骨の外植試験片で圧縮強度および石灰化骨量の両方が直接に測定されたイヌ試験との関連で添付の実施例に提供される。１３週間では、再生された骨材料を含む骨部分は、定量組織学的検査により測定されるように、同一の解剖学的位置から採取された正常骨と比較して石灰化骨では実質的な１７２％増加を呈した。自然骨の圧縮強度に対する再生された骨材料を有する骨の圧縮強度の対応する増加は、２８３％であった。手術の２６週間後では、新たに再生された骨材料は、リモデリングを起こし、正常骨の構造および性質に徐々に戻った。組織学的解析に基づく石灰化骨の２４％増加（この場合も自然骨と比較して）は、正常対照よりも５９％大きい圧縮強度に相当した。また、ラジオグラフィーに基づく密度の増加が観測され、組織学的検査に基づく定量的結果に相関付けられたことも注目すべきである。
【0098】
ヒト被験者でのＢＭＤ増加の臨床的証拠は、添付の実施例に提供され、ＢＭＤの増加が、骨の機械的強度、特定的には圧縮強度の増加に適正に相関付け可能であるという結論を裏付けるものと考えられる。簡潔に述べると、World Health Organization（ＷＨＯ）の定義によってすべて骨粗鬆症とみなされた１２名のヒト患者を用いて試験を行った。各患者は、一方の股関節部で本発明に係る治療を受け、対側側を比較の目的で未治療のままにした。治療前（ベースライン）、ならびに６、１２、および２４週間を含む所定の間隔で、両方の股関節部でＢＭＤを測定した。平均大腿骨頸部ＢＭＤは、ベースラインと比較して各間隔でそれぞれ１２０％、９６％、および７４％増大した。平均Ward領域ＢＭＤは、ベースラインと比較して各間隔でそれぞれ３５０％、２８６％、および１８９％増大した。２４ヶ月間試験終了時、２名の患者をさらに評価した。これらの２名の患者は、終了時、３５％（大腿骨頸部領域）および１３３％（Ward領域）の平均ＢＭＤ増加を示した。このレベルのパーセント値は、イヌ試験で観測されたように、移植材料が吸収されて新しい骨材料と置換されたこを示唆する。未治療の場合、ベースラインからのＢＭＤ測定値に大きな変化は、存在しなかった。
【0099】
これまでのところ、ヒト骨粗鬆症骨でのＢＭＤの増加および強度の増加が、健常イヌ被験体で測定されたそのような値に正確に相関付け可能であることを示す公知の試験は、存在しない。それにもかかわらず、イヌ試験での両方の性質の大きい増加は、臨床試験で測定されたＢＭＤの増加と一緒になって、本明細書中に記載の方法に従って治療されるヒト骨粗鬆症骨の骨強度の対応する増加の強力な証拠である。
【0100】
骨品質はまた、骨が骨折に耐える能力に関連し得る。したがって、骨品質の増加に関連するものとして特徴付けることができる本発明の実施形態は、特定的には、骨の治療領域が、治療前の骨折のリスク（たとえば、患者が骨減少症状態または骨粗鬆症状態である場合）と比較して低減された骨折のリスクを有するように、骨構造を改善することを包含しうる。
【0101】
低いＢＭＤは、脆弱性骨折の最も強いリスク因子の一つである。それに加えて、海綿骨構造の悪化は、骨脆弱性への寄与因子である。したがって、骨粗鬆症は、骨強度の欠如により特徴付けられる疾患として伝統的に定義されてきたが、それは、低い骨密度および骨品質の劣化の疾患としてさらに定義されるべきである。ＢＭＤの測定は骨量を同定するための強力な臨床ツールおよび「ゴールドスタンダード」であるが、骨品質はまた、骨代謝回転および微細構造により主に定義される。骨のこれらの態様が劣化する場合（たとえば、骨梁の細化および連結性の損失）、骨脆弱性および骨折のリスクの対応する増加が存在する。
【0102】
高分解能末梢定量的コンピューター断層撮影法（ｐＱＣＴ）、マイクロコンピューター断層撮影（ｕＣＴ）、および機能的磁気共鳴イメージング（ｆＭＲＩ）をはじめとする種々の非侵襲性方法を、微細構造の測定に利用することが可能であるが、これらに限定されるものではない。そのような方法を用いて得られた画像を用いれば、皮質骨と海綿骨とを識別したり、これまでは侵襲性生検でのみ測定された骨梁微細構造の細部を可視化したりすることが可能である。ＣＴ（およびおそらくＭＲＩ）の走査は、骨剛度を評価するためにマイクロ構造有限要素解析（ＦＥＡ）により計算でモデリングすることが可能である。これらの各方法を用いれば、骨の構造を評価することが可能である。これらの構造測定としては、骨体積、骨梁の厚さ、骨梁の数、骨梁の分離、相互連結性の測定、および皮質の壁厚さが含まれる。
【0103】
技術が改良されてきているので、したがって、コンピューター化ソフトウェアのアウトカム評価もまた改良されてきている。ｐＱＣＴおよびＦＥＡを組み合わせて用いて、特定の荷重下の骨折開始点および骨折可能性を予測することが可能である。この解析はまた、生体力学的計算断層撮影（ＢＣＴ）としても知られる。網羅的健常動物試験、骨粗鬆症動物研究、死体生体力学的試験などの伝統的な試験を併用すれば、ＢＣＴを用いて、患者の骨折可能性（転倒時の骨折のリスクを含む）を予測したり、侵襲的生検を必要とせずに生きている患者で骨品質改善を評価する情報を提供したりすることが可能である。それは定量評価であるので、患者の骨品質が対象となるいずれの試験に対しても、ＢＣＴは、選択／除外基準に限定しうる。そのほかに、「リスクがあると推定される」患者に対して「リスクがある」特定のサブセットのみが必要であるにすぎないので、いずれの試験の継続期間も短縮可能である。そのほかに、ＢＣＴは、提供された治療の利点を決定するために、死亡率との高い相関を有する実際の股関節部骨折などの確定到達点の必要性を軽減することが可能である。
【0104】
したがって、特定の実施形態では、本発明に係る骨品質改善の証拠は、他の確立された科学的骨品質評価と組み合わせて、以上で説明したように、ＢＣＴ解析をインプラントされた骨基質に適用することにより達成することが可能である。組合せ結果は、骨密度および骨品質の経時的変化を解析するのに有用であり得るので、したがって、治療前の自然骨の状態（すなわち、骨が骨減少症状態または骨粗鬆症状態にある時）と比較して、本発明に係る治療後の全体的骨折リスク減少を実証するのに有用であり得る。したがって、そのような方法を用いて、治療前および本発明に係る治療後の骨折のリスクを定量し、定量データに基づいて、骨折しやすさを低減するかまたは骨折耐性を増大させる本発明の能力を示すことが可能である。たとえば、骨折可能性は、ＢＭＤ解析のＴスコアと同様に、約０のスコアであれば骨折可能性が年齢約３０歳の平均的健常成人の可能性と類似していることを示すように、スケール化可能である（おそらく、性別、人種、および／または国籍のデータさえも含まれる（そのような因子を考慮すべきであることが証拠から示唆される場合））。負のスコアであれば、平均的健常成人の場合よりも大きい骨折可能性であることが示唆され得る。その可能性は、より大きい負の値になるほど増大する（たとえば、−２のスコアは、−１のスコアよりも大きい骨折可能性であることを示す）。正のスコアであれば、骨折可能性が平均的健常成人の場合よりも小さいことが示唆され得る。その可能性は、より大きい正の数になるほど減少する（たとえば、２のスコアは、１のスコアよりも小さい骨折可能性であることを示す）。
【0105】
特定の実施形態では、骨の局所領域で骨品質を改善する方法は、−１．０未満のＴスコアを有する変性した骨の体積を−１．０超のＴスコアを有する新たに形成された自然骨材料で置換することを含み得る。好ましくは、新たに形成された自然骨材料を有する骨のＴスコアは、少なくとも−０．５、少なくとも０、少なくとも０．５、または少なくとも１．０である。特定の実施形態では、治療された骨のＴスコアは、変性した骨のＴスコアを少なくとも０．５単位、少なくとも１．０単位、少なくとも１．５単位、少なくとも２．０単位、少なくとも２．５単位、または少なくとも３．０単位上回ることが可能である。治療された骨のＴスコアが変性した骨のＴスコアを少なくとも特定量上回るいくつかの実施形態では、Ｔスコアの増加により実証されるＢＭＤの増加が患者に有用である十分に有意な骨品質の改良を表すかぎり、Ｔスコアはまた、規定の最小値よりも大きい必要がないこともあり得る（たとえば、局所領域の骨が重篤な骨粗鬆症病態から軽度の骨粗鬆症病態へまたは骨粗鬆症病態から骨減少症病態へ変換される場合）。
【0106】
骨品質を改善する方法では、置換段階は、領域中の変性骨材料を排除することと、場合により、変性骨材料分を除去することと、により、骨の局所領域に空隙を形成することを含み得る。この方法はさらに、形成された空隙を骨再生材料で少なくとも部分的に補填することにより、形成された空隙に新しい自然骨材料の内部成長を生成することを含み得る。
【0107】
いくつかの実施形態では、変性骨材料を品質の向上した骨材料で置換する能力は、特定的には、骨中に形成された空隙を補填するために使用される骨再生材料の有利な品質から生じ得る。好ましくは、骨再生材料は、生体による新しい骨材料生成の速度に有意に一致した速度で生体により信頼性のある一貫した吸収を提供する本明細書で説明した材料である。たとえば、新しい骨の内部成長を最適化可能な多相吸収プロファイルをｉｎ ｖｉｖｏで提供する本明細書で説明した材料を利用することがとくに有用であり得る。そのような材料は、二相（すなわち、ｉｎ ｖｉｖｏで異なる速度で吸収される少なくとも２つの異なる材料を含む）、三相（すなわち、ｉｎ ｖｉｖｏで異なる速度で吸収される少なくとも３つの異なる材料を含む）であり得るか、またはｉｎ ｖｉｖｏで異なる速度で吸収されるさらに多くの異なる材料を含み得る。
【0108】
特定の実施形態では、骨再生材料は、典型的には単純溶解を介して迅速に吸収される第１の相成分としての硫酸カルシウムと、破骨細胞吸収（さらには単純溶解）を受ける第２の相成分ブルシャイト（ＣａＰＯ４）と、主に破骨細胞吸収を受ける第３の相リン酸三カルシウムと、を含み得る。そのような三相吸収プロファイルを呈する任意の材料を本発明に従って使用することが可能である。新しい骨材料の制御された内部成長を促進可能なこの種の構造を有する骨再生材料の経時的変化を図７ａ〜７ｅに示す。前記図は、イヌモデルでｖｉｖｏで観測される吸収の約６倍の速さの加速されたｉｎ ｖｉｔｒｏモデルでの移植材溶解を示している。図７ａ〜７ｅに関連する骨再生材料の吸収プロファイルのより詳細な考察を以下の実施例で提供する。
【0109】
多相材料中のすべての相が移植材配置直後にある程度の吸収を開始し得るが、多相吸収材料は、第１の相が、第１の相のほとんどがなくなるまで第１の材料（たとえば硫酸カルシウム材料）の吸収により支配され、第２の相が、第２の材料（たとえばブルシャイト）の吸収により支配され、かつ任意のさらなる相が、残りの移植材料（たとえば顆粒状ＴＣＰ）が吸収される期間として記述可能であるものとして記述可能である。各相の完全吸収に特有な時間は、使用される特定の材料および欠損部サイズに依存し得る。
【0110】
硫酸カルシウム材料が吸収されるにつれて、多孔性の第２の相が現れて血管浸潤の助けになるので、血管新生は、第１の相吸収時の主要な初期イベントである。多孔性の第２の相はまた、インプラント／欠損部界面でＶＥＧＦやＢＭＰ−２などの遊離タンパク質に結合可能である。次いで、第２の相が吸収されることにより、結合されたタンパク質が放出可能になり、細胞をインプラント表面に動員可能になる。界面領域の成長因子は、間葉系幹細胞の増殖および分化を刺激することが可能である。その後、分化された骨芽細胞は、類骨を生成し、次いで、これがミネラル化されて新たに網状化された骨になる。次いで、Ｗｏｌｆｆの法則の原理により、新たに形成された骨材料のリモデリングの駆動が可能である。これは、脆弱性骨折を起こしやすい股関節部などの領域の強化により、より強い動きや運動を行えるようになるという患者の自信を高めることが可能になり、その結果、骨全体の品質および全身の健康にプラスの影響を及ぼし得るという点で、患者にさらに有利である。
【0111】
さらなる実施形態では、本発明は、骨の局所領域のＢＭＤを増大する方法を提供する。この方法は、例えば本明細書で説明したような好適な方法に従って局所領域のネイティブな変性した骨材料を排除するなどにより、骨の局所領域に空隙を形成することを含み得る。排除された自然骨材料は、場合により、形成された空隙から除去可能である。次いで、形成された空隙を本明細書で説明した骨再生材料で少なくとも部分的に補填する。空隙を補填する骨再生材料は、空隙内における新しい骨材料の生成を引き起こし得る。この新たに生成された骨材料の密度は、骨中に空隙を形成するために排除された変性したネイティブな骨材料の密度よりも大きい。
【0112】
ＢＭＤの増加は、変性したネイティブな骨材料の除去前および形成された空隙内の新しい骨材料の生成後に骨の局所領域のＢＭＤ走査結果の比較により示し得る。たとえば、ＤＥＸＡ走査法を使用する場合、空隙内で生成された骨材料の密度は、空隙を形成するために排除される前の変性したネイティブな骨材料のＴスコアよりも少なくとも０．５単位大きいＴスコアを有することが好ましい。さらなる実施形態では、Ｔスコアは、少なくとも０．７５単位、少なくとも１．０単位、少なくとも１．２５単位、少なくとも１．５単位、少なくとも１．７５単位、少なくとも２．０単位、少なくとも２．２５単位、少なくとも２．５単位、少なくとも２．７５単位、または少なくとも３．０単位増大され得る。他の実施形態では、骨の局所領域の空隙形成前の変性したネイティブな骨のＴスコアは、特定的には、骨減少症または骨粗鬆症の存在の指標となる範囲内であり得るし、また、ＢＭＤの増加は、骨の局所領域が骨減少症または骨粗鬆症としてもはや特徴付けされない程度に十分に大きい。たとえば、空隙の形成前、骨の局所領域のＢＭＤは、−１．０未満、−１．５未満、−２．０未満、−２．５未満、−３．０未満、−３．５未満、または−４．０未満であり得る。そのような実施形態では、ＢＭＤは、Ｔスコアが少なくとも下限レベルになるように増大され得る。たとえば、ＢＭＤは、Ｔスコアが−１．０超、または少なくとも−０．７５、少なくとも−０．５、少なくとも−０．２５、少なくとも０、少なくとも０．２５、少なくとも０．５、少なくとも０．７５、もしくは少なくとも１．０になるように、増大され得る。さらなる実施形態では、骨の局所領域のＢＭＤは、骨の局所領域のＴスコアが、許容される正常範囲内に含まれるＢＭＤを示す範囲内になり得るように、増大され得る。たとえば、Ｔスコアは、−１超〜約２．０、約−０．５〜約２．０、約０〜約２．０、約−１．０〜約１．０、約−０．５〜約１．０、約−０．５〜約０．５、またはまで約０〜約１．０の範囲内であり得る。特定の実施形態では、空隙形成のために排除される前のネイティブな骨材料のＴスコアは、−１．０未満であり得るし、また、形成された空隙で生成された骨材料は、少なくとも−０．５または少なくとも０のＴスコアを有し得る。そのようなことから、治療前の骨の局所領域は、少なくとも骨減少症であるとみなされ、かつ空隙内の新しい骨の生成後の骨の局所領域は、ピークＢＭＤの年齢の同一の性別および人種の者の正常ＢＭＤに実質的に等しいＢＭＤを有するとみなされることが示唆される。以上で説明したように、ＢＭＤの増加は、局所領域のＢＭＤの相対的改善を実証するのに単純に十分であり得る。
【0113】
正常密度の新しい自然骨の形成を引き起こす能力に加えて、本発明は、有利には、長期間にわたり改善されたＢＭＤの維持を可能にする。以上で説明したように、骨粗鬆症患者で新たに形成される骨材料が、骨粗鬆症品質ではなく、実質的に、ピークＢＭＤの年齢の同一の性別および人種の患者で観察されると予想される品質であることを本発明に従って見いだしたことは、驚くべきことであった。したがって、本発明に係る方法は、治療された局所領域の骨品質を本質的にピーク状態（または正常状態）に戻すのに有用であることが判明した。さらに、骨の局所領域のこの戻りは、患者の全体的骨粗鬆症状態により影響されないと思われる。言い換えれば、ＢＭＤの改善は、新たに形成される骨材料が患者の全体的状態に対応して骨粗鬆症状態に迅速に変性するような一時的現象ではない。それとは対照的に、新たに形成される骨材料は、図１に示されるように新たに形成される骨材料がＢＭＤの自然低下を伴って発達するという点で、元に戻った状態の十分な特性を呈するように思われる。たとえば、図１に見られるように、ＢＭＤの典型的な低下を示す７０歳のコーカサス系女性は、約７７５ｍｇ／ｃｍ２の局所股関節部ＢＭＤを有し得る。本発明に係る治療後、腰骨の局所領域は、正常ＢＭＤ−たとえば約９５０ｍｇ／ｃｍ２（または年齢３０歳の典型的ＢＭＤ）に戻り得る。ＢＭＤが１０年間にわたりさらなる典型的低下を起こした後、同一患者は、約７００ｍｇ／ｃｍ２（すなわち、７０〜８０歳の年齢の典型的なＢＭＤの低下）の平均ＢＭＤを有すると予想されよう。しかしながら、本発明に従って治療された股関節部の局所領域の骨材料は、約９３０ｍｇ／ｃｍ２（すなわち、３０〜４０歳の年齢の典型的なＢＭＤの低下）であると予想されよう。当然ながら、以上のことは、平均値に基づく例示的な特性解析であるにすぎないものとみなされ、実際値は、患者間で異なり得ることが予想される。したがって、本発明に係る方法により生成される骨材料は、事実上、ピーク状態に戻り、次いで、老化を伴う密度の典型的な自然低下を継続する（すなわち、加速された速度で低下して、患者の全身性骨粗鬆症状態に「追いつく」ことはない）ので、本発明に係る方法が一時的な解決策ではなく長期にわたるＢＭＤの増加を提供することは、明らかである。
【0114】
この本発明の特徴に照らして、特定の実施形態は、規定の期間にわたる増大されたＢＭＤの維持を包含し得る。たとえば、骨の局所領域のＢＭＤの増加は、少なくとも６ヶ月間、少なくとも１年間、少なくとも１８ヶ月間、少なくとも２年間、少なくとも３年間、少なくとも４年間、少なくとも５年間、さらにはそれ以上の期間にわたり維持され得る。期間の測定は、形成された空隙内で新しい骨材料が生成された時点から計算され得る。好ましくは、増大されたＢＭＤの維持としては、−１．０超、−０．５超、０超、または０．５超のＴスコアを維持することが含まれる。他の実施形態では、増大されたＢＭＤの維持としては、−１．０超〜１．０、−０．５〜１．０、または−０．５〜約０．５の範囲内のＴスコアを維持することが含まれる。同様に、増加は、未治療の骨を基準にした増加パーセントとして特徴付け可能である。したがって、治療された骨は、以上に述べた期間のいずれかにわたり、ＢＭＤの増加を呈し得る。ＢＭＤのそのような増加は、同一被験者の基準未治療骨よりも少なくとも１０％大きい、少なくとも１５％大きい、少なくとも２０％大きい、少なくとも２５％大きい、少なくとも３０％大きい、少なくとも３５％大きい、少なくとも４０％大きい、少なくとも４５％大きい、少なくとも５０大きい、少なくとも６０％大きい、少なくとも７０％大きい、少なくとも８０％大きい、または少なくとも９０％大きい。
【0115】
ＢＭＤを増大させる方法はさらに、骨の局所領域のＢＭＤの増加が骨中で形成された空隙の境界を越えて延在し得るという点で、有利である。図２ａおよび図２ｂに見られるように、骨材料は、性質上多孔性であり、本質的に、骨細胞で形成される足場材料の一連の相互侵入網状構造である。健常骨では、網状構造は、緻密で強い足場材料用として密に形成される。骨粗鬆症骨では、網状構造は、劣化し始めて、足場は、薄くなり、弱化し、さらには分解し、骨の多孔度は、増加する。理論により拘束することを望むものではないが、骨粗鬆症骨のこの性質のため、本発明に従って骨中に形成された空隙を補填することにより、形成された空隙に隣接する領域の骨の部分を骨再生材料で補填しうると考えられる。したがって、骨再生材料が生体により吸収されるとともに、形成された空隙内に新しい正常骨材料が生成されるが、そのような新しい正常骨材料はまた、補填された空隙の境界を越えて骨再生材料が延在する結果として、形成された空隙に隣接する骨の領域で生成される。さらに、形成された空隙の外側での新しい健常骨材料のそのような形成は、たとえば、空隙の縁の外側で生物学的活性を増強する界面の成長因子およびサイトカインが関与する、増大された生物学的活性に起因し得る。いくつかの実施形態では、これは、勾配効果をもたらすことさえもあり得、ここで、本発明に従って治療された骨の局所領域の骨材料の密度は、空隙の外側でおよび骨再生材料が進入したと思われるいずれの位置からも離れて、その最低値をとり、かつ骨材料の密度は、形成された空隙の領域の方向に徐々に増加する。したがって、勾配効果は、骨粗鬆症骨に対する以下の実施例により誘導され得る。すなわち、空隙が形成された領域内に直接存在する骨材料は、正常密度以上の密度（たとえば、約０〜１のＴスコア）を有し得るし、形成された空隙の領域に直接隣接した骨材料は、同様に実質的に正常な密度、ただし、空隙が形成された領域内よりは少ない密度（たとえば、約−０．５〜０．５のＴスコア）を有し得るし、形成された空隙からいくぶんさらに離れた骨材料は、増大された密度、ただし、形成された空隙に直接隣接した骨材料よりは少ない密度（たとえば、約−２〜−１のＴスコア）を呈し得るし、そして形成された空隙からさらに離れた骨材料は、その元の骨粗鬆症密度（たとえば、−２．５未満のＴスコア）を維持し得る。当然ながら、以上のことは、勾配効果の単なる例示にすぎず、実際のＴスコアおよび形成された空隙からの実効距離に対する効果の範囲は、手順時の骨の実際の密度、使用する骨再生材料のタイプ、および形成された空隙に骨再生材料を配置し、ひいてはその境界を越えて延在させうる力に依存して、さまざまであり得る。これを図８にさらに示す。この図は、本発明に係る骨再生材料で形成される移植材の挿入の１３週間後のイヌ近位上腕骨中の肉眼的標本を示している。この図は、移植材部位の緻密な海綿骨および破線により示された元の欠損部の縁を越えてまで延在する新しい骨材料の形成を示している。
【0116】
さらなる実施形態では、本発明に係る方法は、骨の局所領域中で誘導された特定のＢＭＤプロファイルに基づいて特徴付け可能である。以上に述べたように、本発明に係る方法は、新たに形成された骨材料を正常密度に戻すだけでなく、この方法はまた、実質的に正常な密度に達する前に骨の局所領域の密度を劇的に増大させることも可能であることが判明した。これは、特定の密度プロファイルに基づく局所領域の骨のリモデリングとして特徴付け可能である。
【0117】
いくつかの実施形態では、骨の局所領域の規定のＢＭＤプロファイルを形成する方法は、領域内の変性した骨材料を排除することにより、場合により、排除された変性した骨材料分を除去することにより、骨の局所領域に空隙を形成することを含み得る。空隙形成時またはその後で骨材料を空隙から除去する必要はないが、いくつかの実施形態では、空隙内に配置され得る骨再生材料の量を最大化するために、変性した骨材料を空隙から部分的にまたは完全に除去することが望ましいこともある。したがって、空隙形成後、この方法はさらに、新しい骨材料が空隙内に経時的に生成されるように、形成された空隙を骨再生材料で少なくとも部分的に補填することを含み得る。
【0118】
新しい骨材料が空隙内に生成されるとともに、骨再生材料の一部または全部は、生体により吸収され得る。特定的には、新しい骨の内部成長は、特には、形成された空隙に対して外側から内側へ、生体による骨再生材料の吸収の速度に実質的に類似した速度で進行し得る。
【0119】
重要なこととして、形成された空隙で新たに生成される骨材料は、形成される骨材料が、治療を受けた患者に由来する骨細胞の流入から生じたものであり、同種骨でも異種骨でもないという点で、（患者との関連で）自然骨材料であるとして正確に特徴付け可能である。したがって、骨再生材料が、骨置換治療の有効性を制限し得る免疫応答を誘導する可能性は、ほとんどないかまたはまったくない。
【0120】
規定のＢＭＤプロファイルに関して、長期にわたる逐次的ＢＭＤ評価、たとえば逐次的ＤＥＸＡ走査は、骨再生材料のインプランテーションに起因する骨の局所領域のＢＭＤの経時的プロファイルを提供可能である。本発明に従って提供されるＢＭＤプロファイルは、とりわけ予想外なものである。なぜなら、外科的に形成された空隙の骨再生材料の使用により、ＢＭＤが、最初は正常骨よりも有意に緻密な状態に急上昇し、次いで、新しい骨材料の内部成長を伴って経時的にリモデリングし、結果的に、本発明に従って処理された骨の局所領域の密度が、実質的に正常な値に近づくような変化が、骨の局所領域で誘導されるからである。本発明に係る特定の実施形態に従って達成されるＢＭＤプロファイルの性質を図９に示す。この図では、ＤＥＸＡ走査Ｔスコアとして報告されるＢＭＤは、期間の関数としてグラフ化されており、期間０は、空隙形成および骨再生材料のインプランテーションの時点である場合。図９は、本発明に従って治療された骨の局所的ＢＭＤが、骨が骨減少症または骨粗鬆症（すなわち、−１未満または−２．５未満のＴスコア）であると考えられるようなものである、プロファイルを示している。期間０以前の示された破線は、Ｔスコアにより特徴付けられる実際のＢＭＤが、規定の閾値未満のいずれかの値（たとえば、−１未満、約−２．５未満など）であり得ることを示している。局所領域の変性した骨を骨再生材料で（期間ゼロで）置換すると、局所領域のＢＭＤは、急激に増加し始めて最大密度に達する。図９の代表的グラフに示されるように、約５超のＴスコアに対応する最大密度は、約１週間〜約１３週間の期間内で達成される。図９中の実線は、ＢＭＤのこの急激な増加を示しており、５のＴスコアを上回る破線は、達成された最大Ｔスコアが、５超のある値であり得ることおよび典型的には破線により覆われた範囲内のある時点で生じ得ることを示している。特定の実施形態では、規定のＢＭＤプロファイルに従って達成される最大Ｔスコアは、少なくとも２．０、少なくとも３．０、少なくとも４．０、少なくとも５．０、少なくとも６．０、少なくとも７．０、少なくとも８．０、少なくとも９．０、または少なくとも１０．０である。インプランテーション後に最大密度（すなわち最大Ｔスコア）に達成する期間は、約１週間〜約６週間、約１週間〜約１０週間、約１週間〜約１３週間、約１週間〜約１８週間、約２週間〜約１０週間、約２週間〜約１３週間、約２週間〜約１８週間、約３週間〜約１０週間、約３週間〜約１３週間、約３週間〜約１８週間、約４週間〜約１０週間、約４週間〜約１３週間、約４週間〜約１８週間、約６週間〜約１０週間、約６週間〜約１３週間、または約６週間〜約１８週間の範囲内であり得る。最大密度に達した後、骨の局所領域の密度は、約６ヶ月間まで、約９ヶ月間まで、約１２ヶ月間まで、約１８ヶ月間まで、約２４ヶ月間まで、約６週間〜約２４ヶ月間、約１３週間〜約１８ヶ月間、または約１８週間〜約１２ヶ月間の期間にわたり減少し始める。その後、骨の局所領域のＢＭＤは、約−１．０〜約２．０、約−１．０〜約１．０、約−１．０〜約０．５、約−１．０〜約０、約−０．５〜約２．０、約−０．５〜約１．５、約−０．５〜約１．０、約−０．５〜約０．５、約０〜約２．０、約０〜約１．５、または約０〜約１．０の実質的に正常な範囲内で安定化する。以上の値を踏まえて、達成される最大ＢＭＤ、および／または最大ＢＭＤを達成する期間、および／または最大ＢＭＤを達成した後にＢＭＤが実質的に正常な範囲に減少するまでの期間だけが異なる、本発明に包含される代表的ＢＭＤプロファイルを提供する、図９に示されるものに類似したさらなるグラフを、作成することが可能である。被験者で達成されたＢＭＤプロファイルの実際の実施形態を以下に示される実施例で説明する。
【0121】
さらなる実施形態では、ＢＭＤは、規定のＢＭＤプロファイルが長期間にわたり延長され得るように、実質的に維持され得る。言い換えれば、約−１．０〜約２．０、約−１．０〜約１．０、約−１．０〜約０．５、約−１．０〜約０、約−０．５〜約２．０、約−０．５〜約１．５、約−０．５〜約１．０、約−０．５〜約０．５、約０〜約２．０、約０〜約１．５、または約０〜約１．０のＴスコアに対応するＢＭＤが、さらに何年も維持され得る（すなわち、骨の局所領域のＢＭＤプロファイルは、注目すべき範囲内のＴスコアにより報告されるＢＭＤが確立され、かつ少なくとも１年間、少なくとも２年間、少なくとも３年間、少なくとも４年間、少なくとも５年間、またはそれ以上の期間にわたり維持され得るものである）。
【0122】
さらなる方法では、本発明は、正常骨に実質的に等しくなるように変性骨の局所領域をリモデリングすることに関連してすでに以上で説明した効果に基づいて特徴付け可能である。特定の実施形態では、本発明は、特定的には、次の段階、すなわち、領域内の変性骨材料を排除することにより、場合により変性骨材料分を除去することにより、骨の局所領域に空隙を形成する段階と、形成された空隙を骨再生材料で少なくとも部分的に補填することにより、形成された空隙内で新しい骨材料の内部成長を生成する段階と、を含む、変性骨の局所領域をリモデリングする方法に関し得る。特定的には、骨の局所領域のリモデリングは、以前は骨減少症または骨粗鬆症であった骨（すなわち、変性したものであると考えられたあるいはそれ以外に疾患があるおよび／または低品質、低強度、および／もしくは低密度であるとみなされた骨）の領域で新しい自然骨材料の成長を引き起こす能力により実証可能である。
【0123】
特定の実施形態では、本発明に従って治療された局所領域の骨材料（すなわち、空隙を形成する前のもの）は、典型的には正常レベルとみなされるレベルを外れた骨変性を示す−１．０未満のＴスコアを有するか、またはリモデリング後に存在する新しい骨材料は、局所領域の骨が正常骨に実質的に等しくなるようにリモデリングされたことを示す−１．０超のＴスコアを有する。そのような実施形態では、骨の領域は、変性した骨、骨減少症骨、骨粗鬆症骨などとはもはやみなされず、そうではなく、ピークＢＭＤの同一の性別および人種の者の正常密度の骨（すなわち正常骨）に有意に類似した状態であるとみなされるように、効果的に変化したものであるので、骨は、局所領域でリモデリングされたとみなされ得る。言い換えれば、骨は、低密度の自然骨から正常密度の自然骨にリモデリングされる。
【0124】
これは、本発明以前に予想された効果ではない。骨粗鬆症（すなわち、ＢＭＤの有意な損失）は、典型的には、全身性病態として観察される。実際のＴスコアは、同一の患者で部位によって異なり得るが、一般的には、骨粗鬆症が存在する場合、病態は、生体全体にわたり持続する（たとえば、股関節部では−３のＴスコアであるのに対して遠位橈骨では−２．８のＴスコアである）。以上で説明したように、骨粗鬆症は全身的に進行するが、生体の骨品質を局所的に元に戻すことが可能であることが、本発明により判明した。言い換えれば、骨の局所領域は、骨粗鬆症状態から正常状態にリモデリング可能である。これは予想外なことである。なぜなら、骨粗鬆症は、骨細胞吸収の速度が新しい細胞の形成を上回るように新しい骨細胞を形成する生体の能力が低減することから生じると理解されているからである。傷害部位中に成長する新たに形成される骨は単純に周囲の骨の延長であると推測されよう。すなわち、低品質の骨は低品質の骨を生じると推測されよう。本発明は、逆が真であることを示す。骨の局所領域の骨材料の規定の体積を系統的に除去し、その材料を本明細書で説明した骨再生材料で置換することにより、全過程が再生過程を開始し、新しい骨細胞の流入により、単に周囲領域中の変性骨の延長ではなく正常密度の正常骨に実質的に等しい骨材料である新しい自然骨材料の形成が引き起こされる。
【0125】
このリモデリングを図１０にグラフで示す。この図では、コーカサス系女性の骨の局所領域のＢＭＤの低下が推定される。そこに見られるように、局所領域のＢＭＤは、約３０歳のときの正常範囲から低下し、低下の速度は、閉経期の期間にわたり増加し、次いで、より少ない低下で安定する。グラフ上の７０歳の点は、本発明に係る手順を受けた時点を表す。局所領域のＢＭＤは、劇的に増加し、正常範囲に戻る（すなわち、３０歳のときとほぼ同一の密度）。その期間以降、局所領域の新しい骨材料は、老化を伴うＢＭＤの自然低下を継続する。したがって、骨の局所領域は、骨粗鬆症状態から正常状態へ効果的にリモデリングされた。
【0126】
実際のＴスコア値は患者によって異なり得るので、図１０に示される厳密な値は、代表値にすぎない。しかしながら、全体的リモデリング効果は、患者間で一貫性があると予想されよう。言い換えれば、厳密なＢＭＤ値は、例示されたものよりもいくらか大きいこともあれば少ないこともあるが、リモデリングは、次の点で、すなわち、骨が、骨減少症状態または骨粗鬆症状態の点へ低下する密度を呈し、本発明に係る方法に従って骨再生材料をインプランテーションした後、実質的に正常な範囲を上回るＢＭＤの急激な増加が存在し、ＢＭＤが、実質的に正常な範囲に低下し、かつＢＭＤが、健常骨材料が典型的に呈す低下の速度をとるという点で、一貫性があろう。重要なこととして、インプランテーション後に正常な低下の速度が再度達成される場合、低下は、ピークＢＭＤ年齢の正常健常者が典型的には呈すＢＭＤの点から開始される。したがって、ＢＭＤは低下を継続するが、その基準は、骨減少症や骨粗鬆症の密度範囲ではなく正常な密度範囲に変更された。このことは、閉経期に関連するＢＭＤの急激な低下が新たに成長した緻密骨に影響し得ないという点で、本発明に係る手順をすでに閉経期を過ぎた女性で行う場合、とくに重要である。治療時の女性患者の年齢および各人の寿命に依存して、局所領域の骨の性質を元に戻すことにより、骨の局所領域が治療後の患者の生存期間にわたり骨減少症状態や骨粗鬆症状態を再度達成することがないように、局所領域の構造を効果的に変化させ得る。骨減少症および骨粗鬆症の骨材料を正常骨材料に構造が実質的に類似したものにリモデリングするこの能力を、以下に提供される実施例でさらに説明する。
【0127】
形成された空隙により規定された変性骨の領域のリモデリングを引き起こすことに加えて、本発明はまた、形成された空隙の実質的にごく近傍で変性骨材料のリモデリングを引き起こし得る。図８との関連で以上で説明したように、形成された空隙への骨再生材料の提供は、骨再生材料で補填された空隙内で新しい骨材料が生成されるだけでなく、形成され補填された空隙に隣接する骨の領域でも新しい骨材料が形成される、勾配効果をもたらし得る。同様に、本発明は、記載の範囲内のＴスコアを有する骨材料が、形成された空隙に隣接する骨の領域で形成され得る程度まで、骨の局所領域の変性骨材料のリモデリングを提供し得る。したがって、空隙を形成するために排除されなかったおよび／または除去されなかった骨の局所領域の変性骨材料もまた、リモデリングを受けて実質的に正常な状態になり得る。特定的には、新たに成長した骨材料は、空隙の周りの領域から空隙内の領域へ骨材料のＴスコアが増大し得るように構造に変化をもたせることが可能である。
【0128】
また、すでに以上で考察したように、正常骨に実質的に等しくなるようにリモデリングされた変性骨の局所領域は、好ましくは、長期間にわたりリモデリング状態の特性を維持する。たとえば、リモデリングされた骨の局所領域は、少なくとも約１年間、少なくとも約２年間、少なくとも約３年間、少なくとも約４年間、少なくとも約５年間、さらにはそれ以上の期間にわたり、正常骨に実質的に等しい状態を維持する。
【0129】
本発明は、椎骨形成や椎体形成などの既存の外科的手順との関連で利用可能である。これらの既存の手順と異なり、本発明に従って用いられる方法は、現時点では脊椎骨折や他の形で脊椎脆弱化に罹患していない患者で行われよう。もっと正確に言えば、本方法は、予防的に（すなわち、変性した骨のその後の骨折を予防するために）行われるものとして特徴付け可能である。特定的には、脊椎との関連では、骨折していない骨粗鬆症脊椎で外科的方法を行うことが可能であるが、用いられる外科的方法は、伝統的な椎骨形成で利用される外科的方法に類似したものであり得る。そのような実施形態では、本発明に係る方法は、本明細書で別に説明したとおりであり得るが、特定的には、患者の１つ以上の椎骨で実施可能である。
【0130】
他の実施形態では、本発明は、すでに骨折している椎骨で実施可能である。典型的にはポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）などのセメント材料で骨折領域を補填することを含む伝統的な椎骨形成を行うのではなく、本発明は、必要に応じて骨折を拡張または増大させて椎骨内に空隙を形成し、空隙を骨再生材料で補填をすることを提供し得る。特定の実施形態では、本発明に従って治療される椎骨は、骨減少症または骨粗鬆症である。
【0131】
したがって、特定の実施形態では、本発明は、正常骨に実質的に等しい新しい骨材料の内部成長を引き起こすことにより、椎体高さを復元するかまたは骨折した脊椎（特定的には、骨折した骨減少症もしくは骨粗鬆症の脊椎）の椎体高さの復元または角度変形の補正を行う方法を提供するものとして特徴付け可能である。特定的には、この方法は、骨折部およびその周りの損傷または変性した骨材料を機械的に排除することにより、場合により、排除された骨材料分を除去することにより、骨折領域に空隙を形成することを含み得る。この方法はさらに、新しい骨材料が空隙内に経時的に生成されるように、形成された空隙を骨再生材料で少なくとも部分的に補填することを含み得る。好ましくは、形成される新しい骨材料は、新しい骨材料が正常骨に実質的に等しいことを示すＴスコアを有する。特定の実施形態では、新しい骨材料のＴスコアは、−１超、少なくとも−０．５、少なくとも０、少なくとも０．５、または少なくとも１．０（または本明細書で説明した正常範囲内）であり得る。さらに、本発明は、新しい骨材料が、少なくとも約１年間の期間（または別に本明細書に開示されたより長い期間）にわたり正常骨に実質的に等しい状態を維持し得る、という点で有利である。そのような期間は、空隙が形成され骨再生材料で補填された骨の領域内の新しい骨材料の生成時から測定可能である。
【0132】
本発明は、骨粗鬆症および／または骨減少症を治療するための他の公知の方法および材料よりも優れた顕著な利点を提供すると考えられるが、本発明は、必ずしも他の治療を排除して利用する必要はない。特定的には、変性骨材料を患者に固有のかつ骨品質が実質的に正常な新たに成長した骨材料で置換する本方法は、骨粗鬆症および／または骨減少症を治療するのに有利なものとして当技術分野で認識されている薬学的介入と組み合わせて、使用可能である。たとえば、本発明に係る患者の治療は、患者が、ホルモン療法（たとえば、エストロゲン、ＳＥＲＭ、カルシトニン、および組換え体たとえばｒＰＴＨ）、ビスホスホネート、および抗体（たとえば、デノスマブ）を含む医薬治療を同時に受けながら、実施可能である。そのような医薬治療は、本発明に係る治療と同時にまたはその後、実施可能である。特定的には、本発明に係る方法を行う前の特定の期間にわたり、そのような治療を停止することが可能である。同様に、本発明に係る方法を行った後、特定の期間経過してから、そのような治療を開始することが可能である。
【0133】
他の態様では、本発明はまた、本明細書で説明した変性した骨を置換する方法で使用可能な材料を提供する。特定的には、種々の材料をキットの形で事前にパッケージ化することが可能である。したがって、本発明に係る方法またはこの方法の特定の段階は、種々の成分を含むキットからの用具を用いて実施可能である。本発明に係るキットで提供可能な例示的な材料を以下で説明する。
【0134】
本発明に係るキットは、好ましくは、穿孔用具を含むであろう。これは、ドリルおよび／またはドリルビットたとえばカニューレ挿入ドリルビットを含み得る。たとえば、５．３ｍｍＯＤカニューレ挿入ドリルを含めることが可能である。キットはまた、ガイドワイヤー、シリンジ、空隙に骨再生材料を送達するための手段、たとえば、大ゲージ注入針、ワーキングカニューレ、吸い上げ(suction)器具、吸引(aspiration)器具、タンプ器具、キュレット、リーマー器具、および用具を規定の角度に曲げる手段（たとえば、針またはタンプ）、の１つ以上を含み得る。ある実施形態では、キットは、規定のジオメトリーのヘッドを有する１つ以上のタンプ器具（たとえば、デブリードマンプローブ）を含み得る。さらなる実施形態では、キットは、リーマー器具、たとえば、X-REAM（商標） Percutaneous Expandable Reamer（Wright Medical Technology, Inc., Arlington, Tenn.から入手可能）または本明細書に記載の方法に従って使用するのに好適な寸法の類似の用具を含み得る。たとえば、骨にデブリードマンを行ったりまたは外科的に欠損部を形成したりするのに好適な任意のｉｎ ｓｉｔｕ拡張型器具を使用することが可能である。特定の実施形態では、キットは、骨の局所領域の空隙の補填に好適な量の骨再生材料を含み得る。
【0135】
骨のデブリードマンに有用な任意の材料を本発明のキットに含めることが可能である。たとえば、キュレット、ラスプ、トレフィンなどに加えて、空間を形成するための拡張器具（バルーン、ビーズ入りバッグ、メッシュ状バッグ、可撓性ワイヤー、回転ワイヤー、を可撓性および／または有孔チューブ、拡張型ウイスク、拡張型ブレード、非拡張型可撓性ブレード、または他の類似の器具）を使用することが可能である。以上のものはすべて、手動または機械操作が可能である。それらは、拘束型（たとえば、チューブ中の開口を介して固定されたプリフォームブレード）または非拘束型（たとえば、チューブ中の開口を介して変形されるブレード）であり得る。
【0136】
本発明の実施形態を実施するのに有用であり得、したがって本発明に係るキットに含まれ得る用具の特定の例を図１１〜図１９に示す。図１１は、周囲の軟組織を損傷から保護することにより、生体外から生体内への他の用具（たとえば穿孔用具）の安全な通過を提供するように機能する、組織プロテクターを示している。組織プロテクター１１０は、ハンドル１１１と内部に開放チャネル１１３を備えた細長ボディー１１２とを含む。図１２は、ガイドワイヤーを中心に配置するために使用可能な（および組織プロテクター内部を通過可能な）カニューレ挿入オブチュレーターを示している。オブチュレーター１２０は、フレア付きヘッド１２１と、細長ボディー１２２と、内部に開放チャネル１２３と、を含む。図１３は、ガイドワイヤー（ｉｎ ｖｉｖｏで配置位置を保持すると同時に骨中へのカッティングを容易にする）のカッティングヘッド部を示している。ガイドワイヤー１３０は、ボディー１３１（部分的に示される）と、実質的な穿孔通路を形成することなく骨中にカッティングするのに十分なカッティングヘッド１３２と、を含む。図１４は、骨中に規定の寸法（たとえば直径５．３ｍｍ）の通路またはトンネルを形成するために使用されるドリルを示している。ドリル１４０は、ボディー１４１とカッティングヘッド１４２とを含む。図１５は、可撓性ワーキングカニューレを示している。ワーキングカニューレは、周囲の組織を保護すると同時に骨の内部へのさらなるワーキング用具（たとえば、デブリードマンツールおよび注射針）の安全な通過を提供するように機能する。示されたカニューレ１５０は、さらなる器具に装着するように造形されたヘッド１５１と、ボディー１５２と、カッティングヘッド１５３と、内部の開放チャネル１５４と、を含む。図１６は、カニューレと併用可能なさらなるオブチュレーターを示している。オブチュレーター１６０は、フレア付きヘッド１６１と細長ボディー１６とを含み、中央チャネル（図示せず）を含んでもよい。図１７は、変性した骨材料を排除して骨内に空隙を形成するために骨に挿入されるデブリードマンプローブを示している。プローブ１７０は、ハンドル１７１と、細長ボディー１７２と、ヘッド１７３（骨材料を排除するために特定の寸法または形状をとり得る）と、湾曲部分１７４と、を含む。湾曲部分の存在は、所望の形状および体積の空隙形成のためのヘッド１７３を配置するのにとくに有利であり得る。湾曲部分１７４は、ボディー１７２に対する角度を、約５°〜約９０°、約１０°〜約７５、約１０°〜約６０、約１５°〜約５０°、または約１５°〜約４５°に、規定し得る。図１８は、内部を貫通する開放チャネル１８２を有する細長ボディー１８１を含む吸い上げ／洗浄器具１８０を示している。この器具はまた、洗浄要素（例示されるシリンジボディー１８４）と、真空源（例示せず）に接続可能な吸い上げ要素（例示されるポート１８５）と、を収容する、ベース１８３を含む。この器具はさらに、チャネル１８２を介する吸い上げおよび／または洗浄の適用を制御するために制御バルブ１８６を含む。図１９は、内部を貫通するチャネル１９２を有するボディー１９１を含む他のワーキングカニューレ（トラフワーキングカニューレ１９０）を示している。
【0137】
本発明に係るキットは、１つ以上の例示された用具もしくはそれらの任意の組合せまたは本発明に係る方法を実施するのに有用であり得るさらなる用具を含み得る。特定の実施形態では、キットは、骨補充手順を行うのに必要なすべての用具および骨再生材料を含むであろう。これは、皮膚切開、骨空隙生成、デブリードマン、骨再生材料の混合、および骨再生材料の送達を提供するのに必要な用具を含み得る。特定的には、次の要素、すなわち、メス、組織プロテクター、カニューレ挿入オブチュレーター、ガイドワイヤー、ドリル、ワーキングカニューレ、デブリードマンプローブ、吸い上げ／洗浄器具、骨再生材料（好ましくは注入により、形成された空隙中へのインプランテーション前に流動性材料を形成するための固体および液体の成分を含む）、混合装置（たとえば、混合チャンバー）、シリンジ、および送達針（または形成された空隙中に骨再生材料を送達するのに有用な他の用具）のさまざまな組合せが、本発明に係る骨補充キットに含まれ得る。
【0138】
いくつかの実施形態では、キットは、本発明を実施するのに必要な要素の最小分のみを含み得る。たとえば、最小限では、キットは、デブリードマンプローブ（たとえば、本明細書で説明した範囲のいずれかに含まれる角度などの特定の曲げジオメトリーのプローブ）および／または特定のサイズの進入チャネルおよび／または骨再生材料を形成するためのドリルを含み得る。他の実施形態では、カニューレ挿入オブチュレーターもまた含まれ得る。そのほかのさらなる実施形態では、ワーキングカニューレが含まれ得る。さらに他の実施形態では、吸い上げ／洗浄器具が含まれ得る。さらに他の実施形態では、組織プロテクターが含まれ得る。さらに他の実施形態では、ガイドワイヤーもまた含まれ得る。さらに他の実施形態では、混合装置が含まれ得る。他の実施形態では、シリンジおよび送達針が含まれ得る。本開示の利点を生かす当業者に自明であり得るさらなる用具が、本発明に係るキットに含まれ得る。
【0139】
以上で説明した要素のいずれかに加えて、本発明に係るキットは、変性骨病態に罹患している患者の治療にキット要素をどのように使用するかを指示する説明書一式を含み得る。たとえば、説明書一式は、治療対象の骨への経路を作製すべくメスを使用するための、周りの組織を保護すべく切開内で組織プロテクターを使用するための、骨中への初期進入経路を形成すべくガイドワイヤーまたはガイドピンを使用するための、骨の内部中へのチャネルを形成すべくドリルを使用するための、変性した骨材料を排除すべくデブリードマンツールを行うための、排除された骨材料を除去すべく吸い上げツールを使用するための、（必要であれば）骨再生材料の混合のための、形成された空隙に骨再生材料を注入すべくシリンジを使用するための、組織領域を排除すべく洗浄器具を使用するための、および組織通路切開を閉じるべくクロージャーを使用するための、説明書を提供し得る。特定のキットに含まれる用具の任意の組合せに関連して、類似の説明書が含まれ得る。さらに、説明書は、任意の好適な形態をとり得る（たとえば、著作物（たとえば、マニュアル、パンフレット、１つ以上の著作シートなど）またはデジタル媒体（たとえば、ＣＤ、ＤＶＤ、フラッシュドライブ、メモリーカードなど）。
【実施例】
【0140】
実験以下の実施例により本発明をより十分に説明する。これらの実施例は、本発明を説明し十分な開示を提供するために示されたものであり、これらに限定されるものではない。
【0141】
実施例１三相骨再生材料の吸収特性
PRO-DENSE（登録商標）という名称で市販されている骨再生材料のプレキャスト秤量済み４．８ｍｍ×３．２ｍｍペレットを用いて、三相骨再生材料の吸収特性を説明する加速モデルを実施した。新しい骨材料の制御された内部成長を促進するための骨再生材料中での経時変化を説明すべく試験を設計した。加速ｉｎ ｖｉｔｒｏモデルは、イヌモデルでｉｎ ｖｉｖｏで観察される吸収の約６倍の速さであり、ｉｎ ｖｉｔｒｏモデルの吸収速度は、ヒトモデルと対比するとさらに速い。
【0142】
評価を開始するために、ペレットを蒸溜水中に浸漬した。毎日の試験で、ペレットを水から取り出し、乾燥させ、秤量して残存質量パーセントを決定した。測定を行った後、ペレットを蒸溜水の新しいアリコート中に入れた。顕微鏡で解析するために、ペレットを包埋し、切片にし、３５倍の倍率で走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ）を用いて解析した。
【0143】
骨再生材料の初期状態を図７ａに示す。ｉｎ ｖｉｔｒｏ４日間のペレットを図７ｂに示す（ｉｎ ｖｉｖｏ約２４日間の状態に対応すると予想される）。ペレットの表面からの硫酸カルシウム溶解の初期バーストが存在する。このペレットは、微細ブルシャイト結晶の外層とより大きいＴＣＰ顆粒（ＳＥＭ画像中の鮮白色部）とを呈する。ブルシャイトは、ＣａＳＯ４の溶解速度を遅らせる拡散バリヤーを形成する。ｉｎ ｖｉｔｒｏ８日間（ｉｎ ｖｉｖｏ約４８日間）では、溶解の進行が図７ｃで観察され、ペレットの外側のブルシャイト結晶（最初に暴露される）は緻密になることが観測されたことから、ブルシャイトもまた溶解されていることが示唆される。図７ｄは、ｉｎ ｖｉｔｒｏ１２日間（ｉｎ ｖｉｖｏ約７２日間）のペレットを示しており、ペレットのインタクト部分を包囲するブルシャイトの比較的緻密な領域は、溶解が継続されるとともに内向きに移動することがわかる。最後に、ＴＣＰ顆粒が、ＣａＳＯ４およびブルシャイトの大部分が溶解した後、一様に分布する足場を形成するとともに、完全な硫酸カルシウム溶解が、図７ｅで観察される。おそらく、ブルシャイトの一部は、ＴＣＰに結合して残存し、顆粒を保持一体化するように機能すると思われる。
【0144】
実施例２空隙形成および骨再生材料補填の前後の骨粗鬆症骨の骨折耐性の比較
本発明に係る手順を実施した直後の骨折しやすさに及ぼす効果を評価するために、骨減少症または骨粗鬆症の近位大腿骨の１０個のマッチド対を用いて、死体試験を行った。初期ＤＥＸＡ走査法を大腿骨頸部およびWard領域で実施したところ、試験したすべての骨のＴスコアは、試験時の骨材料が骨減少症または骨粗鬆症の病態であることを示す−２．０以下であった。マッチド対は、同一死体の右および左の大腿骨であった。各試験では、欠損部を一方の大腿骨中に形成し、PRO-DENSE（登録商標）移植材料で補填した。図２０および図２１のラジオグラフは、それぞれ近位大腿骨中の空隙の形成で使用されたデブリードマンプローブの挿入および形成された空隙を補填する所定の位置の移植材料（暗領域）を示している。対側大腿骨は、対照としてインタクトな状態で残した。移植材料を固化させる時間の後、対応付けられたセットの各近位大腿骨を骨折に達するまで２０ｍｍ／秒の圧縮で荷重した。
【0145】
試験結果は、本発明に従って治療された近位大腿骨と対照（インタクト）大腿骨との間でピーク荷重に有意差を示さなかった。試験した１０対の対応付けられた死体大腿骨間で観測された平均ピーク荷重を、図２２に提供されたグラフに示す。そこに見られるように、近位大腿骨はすべて、約８，０００Ｎのピーク荷重で骨折した。したがって、この試験から、空隙は形成され骨再生材料で補填される本発明に係る手順を受けた近位大腿骨では、強度低下の臨床的リスクは存在しないことが示唆される。特定的には、ピン、インサートなどのいかなる外的支持材料も不在であるときでさえも、手順実施直後の本発明に係る方法に関連する骨折のリスク増加は、存在しなかった。
【0146】
実施例３大きい臨界サイズの長手方向近位上腕骨モデルでの骨再生材料を用いたｉｎ ｖｉｖｏイヌ試験
臨界サイズのイヌ長手方向近位上腕骨欠損モデルで骨再生材料の１３および２６週間ｉｎ ｖｉｖｏ性能を評価する試験を行った。ラジオグラフおよび組織学的検査スライドを介して、生物学的応答、すなわち、新骨形成、インプラント分解、および生体適合性を定性的に評価した。
【0147】
この試験では、１６匹の骨格成熟イヌ被験体のそれぞれに、それらの近位上腕骨に両側長手方向円筒状欠損部（１３ｍｍＯＤ×５０ｍｍ）を設けた。すべての被験体は２つの欠損部の一方にOSTEOSET（登録商標）硫酸カルシウム骨移植片代替物ペレット（Wright Medical Technology, Inc., Arlington Tenn.）を与えられた。流動性PRO-DENSE（登録商標）移植材料の注入ボーラスまたはPRO-DENSE（登録商標）材料のプリフォームペレットのいずれか（両方とも市販されている）で対側欠損部を治療した。各実験群の半分は１３週間後に、残りの半分は２６週間後に評価を行った。同一位置から採取された正常骨で比較データを作成する目的で、５匹の未手術のイヌの追加の１０個の上腕骨を取得した。すべてのサンプルで圧縮強度および組織形態を試験した。
【0148】
各被験体で、鎖骨上腕筋の切開および退縮を介して、左および右の上腕骨の大結節への限定された頭側進入を行った。穿孔およびリーマー処理を用いて、以上に述べたサイズの欠損部を各試験部位に形成した。次いで、使用材料に対して欠損部部位をランダム化するために左側および右側で材料を順次切り替えて、試験材料の１つで、形成された欠損部を埋め戻した。鉗子を用いてペレットを各欠損部に密に充填した。真空骨セメント混合装置（Summit Medical; Gloucestershire, UK）を用いて液体成分と粉末成分とを組み合わせることにより、ボーラス注入材を調製した。２０〜２３”Ｈｇ真空下で３０秒間混合後、材料を２０ｃｍ３シリンジに移動し、１１ゲージ６ｃｍ３ポート式jamshidi型針を介して埋め戻し技術によりボーラス（約６ｃｍ３）を欠損部に送達した。次いで創傷を閉じた。
【0149】
被験体の試験部位から得られた機械的試験片を用いて、新たに形成された骨の極限圧縮強度および弾性率を決定すべく、生体力学的試験を行った。1kN Dynacell Dynamic Load Cell and Bluehill Materials Testing Software（system, load cell, and software: Instron Corp., Canton, MA）を備えたＩｎｓｔｒｏｎ Ｍｏｄｅｌ ８８７４油圧制御機械的試験システムを用いて、試験を行った。球状キャップを除去し、荷重ロッドを試験フレームのアクチュエーターに螺入するように機械加工する形で、ＡＳＴＭ Ｄ６９５準拠圧縮サブプレス（Wyoming Test Fixtures, Inc., Laramie, Wyoming, serial no. WTF-SP-9）を改造した。また、形成された新しい骨材料の量を各試験片で評価すべく、試験を行った。試験直前、試験片の長さおよび半分の各試験片長さの位置の直径を測定した（＋／−０．０１ｍｍ）。
【0150】
明らかな試験片破損が観測されるまで（荷重曲線の有意な低下または試験片の３０％の歪みが達成されるまで）、試験片を０．５ｍｍ／ｍｉｎの速度で非拘束型一軸圧縮試験に付した。得られる応力−歪み曲線から、ソフトウェアにより試験片の極限圧縮強度および弾性率を計算した。５匹の追加のイヌの９個の機械的試験片にコアを設けて、比較用「正常骨」試験片として使用するために同一の方式で試験した。
【0151】
Bluehill Materials Testing Softwareを用いて各試験片で応力対歪み図を作成し、応力−歪み図が傾きゼロになる応力として極限圧縮強度を決定した。試験片の極限圧縮強度（ＭＰａ）および弾性率Ｅ（ＭＰａ）を以下の表１に示す。２つの個別試験でOSTEOSET（登録商標）材料が使用された試験片および各試験（ＩおよびＩＩ）で得られた平均値が含まれる。正常骨の値が比較として含まれる。表２は、同様に、１３および２６週間での新しい骨および残留材料の面積率を示している。標準的ポイントカウント技術により、これらの平均値を決定した。
【0152】
【表1】
【0153】
【表2】
【0154】
以上のデータからわかるように、流動性PRO-DENSE材料では、１３週間での骨形成およびミネラル化に及ぼす効果が正常骨（５．２９ＭＰａ対１．３８ＭＰａ）で観察されたものを上回ることが実証された。この現象は、２６週間で低減し、その時点で、圧縮強度および弾性率の平均値は、正常骨のものにさらによく一致した。正常骨密度に戻るリモデリングのこの現象は、表２の骨密度値と一致し、１３週間の試験では、流動性PRO-DENSE（登録商標）材料の骨面積率は、正常骨密度よりも有意に高かったが、２６週間では、流動性PRO-DENSE（登録商標）材料に関する値は、正常骨密度にかなり近い値であった。これらの知見は、流動性PRO-DENSE（登録商標）材料を用いて治療された試験片の１３週間のラジオグラフで観測された高レベルの放射線濃度と一致した。ペレット状PRO-DENSE（登録商標）材料で治療された試験片は、流動性材料で治療された欠損部で観測されたものと同程度の骨形成を示さなかった。しかしながら、ペレット状材料が、１３週間および２６週間の両方の時点で、依然として、正常骨試験片で観察された性質と実質的に類似しているかさらにはそれよりもかなり良い性質を有する骨の形成を生じることに注目することは、重要である。
【0155】
OSTEOSET（登録商標）ペレットで治療された欠損部の機械的性質の平均値は、正常骨のものを下回った。しかしながら、差は、統計的に有意であるとは判定されなかった。また、以上に提供される比較的大きい標準偏差が、このタイプの機械的試験にかなりよく見受けられるものであることに注目されたい。
【0156】
実施例４骨再生材料で補填した形成された空隙内における新しい緻密な骨材料の生成
骨粗鬆症患者で新しい骨成長の形成を評価するために、８０歳のヒト女性の左大腿骨を本発明に従って治療した。特定的には、大腿骨中に空隙を形成し、PRO-DENSE（登録商標）移植材料で補填した。図２３は、移植材を注入前の近位大腿骨のラジオグラフを提供し、図２４は、注入前の近位大腿骨の同一域のＣＴ画像を提供する。図２５は、手術中の近位大腿骨のラジオグラフを提供し、近位大腿骨中の所定の位置の移植材料を示す。
【0157】
以下の表は、手順を受ける前の左大腿骨のＴスコアおよびＺスコアの値を提供する。表はさらに、比較用として使用される右大腿骨（未治療）の同一値を提供する。
【0158】
【表3】
【0159】
手術後、本発明に従って治療された骨の局所領域の密度の変化および対照での変化を経時的に決定するために、多数の間隔で患者を評価した。治療１週間後の試験値を以下の表４に示す。そこに見られるように、治療された大腿骨は、すでに密度の劇的な改善を呈するが、対照の大腿骨は、治療前の値に類似した骨粗鬆症値を呈する。
【0160】
【表4】
【0161】
図２６は、治療の６週間後の治療された左大腿骨のラジオグラフを提供する。そこに見られるように、移植材は、局所領域の骨がリモデリングするとともに、生体により吸収され始める。治療の６週間後のＤＥＸＡ走査法の試験値を表５に示す。
【0162】
【表5】
【0163】
図２７は、治療の１２週間後の治療された左大腿骨のＣＴ画像を提供する。移植材料の存在（明着色塊）は明らかであり、さらなる吸収を示す。表６は、治療の１２週間後のＤＥＸＡ走査法値を提供し、表７は、治療の１８週間後のＤＥＸＡ走査法値を提供する。
【0164】
【表6】
【0165】
【表7】
【0166】
図２８は、治療の２４週間後の治療された左大腿骨のＣＴ画像を提供する。移植材料が吸収されて緻密な骨材料により置換されるとともに、移植材料の存在（明着色塊）は、有意に低減される。表８は、治療の２４週間後のＤＥＸＡ走査法値を提供し、表９は、治療の１２ヶ月間後のＤＥＸＡ走査法値を提供する。
【0167】
【表8】
【0168】
【表9】
【0169】
実施例５空隙の形成および骨再生材料の補填の後の骨粗鬆症骨の局所領域のＢＭＰの増加
World Health Organization（ＷＨＯ）の定義によるとすべて骨粗鬆症とみなされた１２名のヒト患者で試験を行った。各患者で、一方の大腿骨を本発明に従って治療し、対側を比較の目的で未治療のまま残存させた。
【0170】
最初に、ベースラインを得るために、ＤＥＸＡにより両方の股関節部でＢＭＤを測定した。その後、各患者の単一の股関節部の試験部位で、骨粗鬆症骨部分を除去することにより、近位大腿骨に空隙を形成し、実施例４に示される方法と同様に、空隙をＰＲＯ−ＤＥＮＳＥ（登録商標）移植材料で補填した。患者は、通常の日常生活を送り、１、６、１２、１８、２４、５２、７８、および１０４週間で追跡走査を行った。１２名の患者は、すべて２４週間まで評価され、８名の患者は、５２週間まで試験され、３名の患者は、７８週間まで試験され、そして２名の患者は、全１０４週間にわたり試験されたことに注目されたい。
【0171】
各追跡試験（ベースライン測定と同様）では、各患者で大腿骨頸部および大腿骨近位部全体のＤＥＸＡ走査法Ｔスコアを記録した。図２９を参照してわかるように、すべての患者で大腿骨頸部のＴスコアは、ベースラインが−２未満であるが、各患者は、１週間後の評価でＴスコアの有意な増大を呈した（約１〜ほぼ６の範囲内）。この初期の急激な増加の後、各患者のＴスコアは、健常骨の正常範囲（基準として３０歳平均値を用いた）に徐々に戻った。１２週間程度の短い期間内で、少数の患者は、０近傍またはそれをわずかに下回るまでＴスコアの低下を有していた。１０４週間まで試験した患者でさえも、Ｔスコアは、継続して正常値近傍であった（ただし０未満）。図３０に示されるように、大腿骨近位部全体のＴスコアについても類似の傾向が観察された。Ｔスコアの急激な増加は大腿骨頸部の場合ほど大きくなかったが、初期増加は、おおよそ比例した（すなわち、各患者は、手順を受けた１週間後、約３ポイント以上の増加を呈する）。この場合も、大腿骨近位部全体のＴスコアは、試験期間が進むにつれて低減したが、各患者で得られた最終スコアは、ベースラインスコアから有意に改善された病態へのリモデリングを示す。治療された股関節部のWard領域では、さらに大きい改善が観察された。図３１に見られるように、１週間以内に、ほとんどの患者のＴスコアは、５〜１７程度の範囲に上昇した。この場合も、治療を受けた患者の股関節部のこの領域での本発明の実施は、再度、正常品質（すなわち、この患者のゼロ超のＴスコア）になる骨のリモデリングをもたらす。
【0172】
本発明に係る置換手順を受けた後の治療された部位での骨品質の効果的な有意な増大を図３２でさらに説明する。この図は、種々の間隔で患者集団間で大腿骨頸部のＢＭＤの平均値の改善を示す。Ｔスコア（骨粗鬆症骨から正常骨へ骨品質の絶対的変化を例証する）に加えて、図３２に示される比較の平均的変化から、低いＢＭＤの骨を除去して有意により大きいＢＭＤを有する新しい骨の成長を促進することにより、本発明に係る手順が治療領域の基本骨構造をリモデリングし得ることが確認される。図３２に見られるように、本発明に係る手順を受けた１週間後以内で、対照（各患者の対側の未治療の股関節部の平均ＢＭＤである）に対して、ＢＭＤは、約１５０％増加した。その後、約２４週間まで、大腿骨頸部のＢＭＤの相対的増加は、正常骨のＢＭＤに向って比較的急激なリモデリングを示す（ＢＭＤは、６週間では対照よりも１２０％大きく、１２週間では対照よりも９６％大きく、そして２４週間では対照よりも７４％大きい）。この時点以降、ＢＭＤは、標準化された形で徐々に減少し始めた。２年間の評価では、試験に残った２名の患者は、依然として、対照に対して大腿骨頸部で３５％の平均ＢＭＤ増加を呈した。
【0173】
類似の結果が図３３で観察される。この図は、種々の間隔で患者集団間で全体でＢＭＤの平均値改善を示す。そこに見られるように、本発明に係る手順を受けた１週間後以内に、対照（各患者中の対側の未治療の股関節部の平均ＢＭＤである）に対して、ＢＭＤは、約６８％増加した。その後、約２４週間まで、大腿骨近位部全体にわるＢＭＤの相対的増加は、正常骨のＢＭＤに向って比較的急激なリモデリングを示す（ＢＭＤは、６週間では対照よりも５４％大きく、１２週間では対照よりも４５％大きく、そして２４週間では対照よりも３６％大きい）。この時点以降、ＢＭＤは、標準化された形で徐々に減少し始めた。２年間の評価では、試験に残った２名の患者は、依然として、対照に対して大腿骨近位部全体にわたり１８％の平均ＢＭＤ増加を呈した。ＢＭＤのこの増加は試験期間全体にわたるので、骨の治療領域は、増大された圧縮強度を呈し（以上で説明したイヌ試験で実証されたとおり）、ＢＭＤが増大しかつ圧縮強度が増大するので、骨折耐性が増大されることが期待されよう。未治療の側ではベースラインからのＢＭＤ測定値の大きな変化は存在しなかった（ただし、図３３から、２０週間以降、未治療の側の大腿骨近位部全体にわたりＢＭＤが徐々に減少することが示唆される）。
【0174】
この場合も、図３４に示されるように、Ward領域のＢＭＤ増加に関しては、さらに大きい結果が観察された。本発明に係る治療の一週間後以内に、平均ＢＭＤは、４００％上昇した。経時的な漸減が観察され、６週間では３５５％大きいＢＭＤ、１２週間では２９５％大きいＢＭＤ、そして２４週間では２２０％大きいＢＭＤである。治療の５２週間後〜治療の１０４週間後にわたる期間では、Ward領域の治療された股関節部のＢＭＤは、対照の股関節部よりも約１４０％〜約２００％大きい範囲内であった。
【0175】
当業者であれば、本発明の多くの変形形態および他の実施形態が考えられようが、それらに対して、本発明は、以上の説明および添付の図面に提示された教示の恩恵を有する。したがって、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、変形形態および他の実施形態は、添付の特許請求の範囲内に含まれるとみなされるものとする。本明細書では特定の用語が用いられているが、それらは、一般的かつ記述的な意味で用いられているにすぎず、限定を目的としたものではない。