イヌ骨折モデル動物を用いた骨折治癒過程の力学的,X線学的および組織学的変化の検討

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07671578
• Research Institution: SHINSHU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 中土 幸男 信州大学, 医学部, 助教授 (80115360)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野村 彰夫 信州大学, 工学部・情報工学科, 教授 (00115362) ; 斉藤 覚 信州大学, 医学部・附属病院, 講師 (20175350)
• Keywords: 長管骨 / 力学特性 / インパルス衝撃応答法 / 骨折治癒 / 共鳴振動数

Research Abstract

長管骨においてインパルス衝撃応答法によって測定される共鳴振動数を指標として、これを健側と比較することで、骨折の骨癒合強度が推定できる。今回、動物の骨折モデルにおいて共鳴振動数の推移から骨癒合強度を評価できるか否かをイヌの脛骨を用いて検討した。
イヌの脛骨内果を加振し、脛骨上端内顆で応答波形を加速度センサで記録した。周波数応答関数を求めこれを共鳴振動数とした。実験にはビ-グル成犬10頭を用いた。IRMの測定は健側および手術側を週1回の間隔で行った。健側脛骨の前額面における共鳴振動数は800-1100Hzであった。手術は脛骨中央で横切し、プレートで内固定した。スクリュー固定時のギャップは2mmから0mmであった。術後、共鳴振動数、レントゲン撮影、DXA、血液生化学検査を週1回経時的に実施した。術後5頭は8週で、4頭は18週で、1頭は25週で屠殺し、骨折部の組織学的検査を行った。
8週例ではギャップの大小にかかわらず患側の共鳴振動数は健側のそれに達した例はなかった。一方、18週例および25週例ではすべて18週までに患側の共鳴振動数は健側の値に達した。術後1週目の共鳴振動数は全例において術直後おりも低下した。骨折治癒経過中のレントゲン像で、ギャップが仮骨で埋まる1-2週前に急激な共鳴振動の上昇がみられた。レントゲン像で皮質骨の連続性が完成し、随腔の仮骨像が消失してはじめて健側値に達した。この時期は術後18週前後であった。術後の血中Ca値は術後1週目で上昇し3週目で元の値に戻った。血中AIP値は術後1週目に上昇し以後低下した。骨折部BMDは急激な上昇が8週目までみられた。骨接合部の組織学的検査では、8週例ではいずれも皮質骨では癒合が完成していたが、随腔には内軟骨性骨化巣を含む結合組織が認められた。一方、18および25週例では組織学的にも完全な癒合所見を呈し、内軟骨性骨化巣は消失していた。

Research Products

• [Publications] Nakatsuchi Y: "Assessment of fracture healing in the tibia using the impulse response method" J.Orthop.Trauma. 10. 50-62 (1996)
• [Publications] Nakatsuchi Y: "The vibrational mode of the tibia and assessment of bone union in experimental fracture healing using the inpulse response method" Med Eng Phys. 18. 575-583 (1996)
• [Publications] Tsuchikane A: "The influence of joints and soft tissue on the natural frequency of the human tibia using the inpulse response method" Proc Instn Mech Engrs. 209. 149-155 (1995)
• [Publications] 中土幸男: "インパルス衝撃応答法による脛骨骨癒合評価" 日本臨床バイオメカニクス学会誌. 17. 471-475 (1996)
• [Publications] 中土幸男: "踵骨の超音波伝播パラメータの年齢的変化と骨粗鬆症の踵骨,腰椎、および大腿骨頚部骨塩との相関" 日本臨床バイオメカニクス学会誌. 18(印刷中). (1997)
• [Publications] 中土幸男: "イヌ骨折モデルにおけるインパルス衝撃応答法による骨折治癒過程の力学的評価" 日本臨床バイオメカニクス学会誌. 18(印刷中). (1997)