吸収性高分子繊維と同種膠原線維束からなる生体同化性ハイブリッド型人工靭帯の開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10558124
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 安田 和則 北海道大学, 大学院・医学研究科, 教授 (20166507)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮城 登 北海道大学, 医学部・附属病院, 助手 (90261297) ; 藤木 裕行 北見工業大学, 工学部, 助教授 (80238550) ; 和田 龍彦 北海道大学, 医療技術短期大学部, 教授 (90002112)
• Keywords: 人工靭帯 / ハイブリッド材料 / 生体吸収性 / 膠原線維 / 靭帯再建術 / 生体材料

Research Abstract

1)実験にはビーグル成犬14頭を用いた.移植材料として,同種膠原線維束と初期強度を近似させた4種類の高分子繊維束(E束;φ0.4mmのPolyester糸7本,L束;φ0.3mmのポリ-L一乳酸糸20本,D束;φ0.6mmのPolydioxanone糸6本,G束;φ0.3mmのPolyglactine糸18本)からなるハイプリッド型人工靭帯を作成した.各動物においては、4種類のhybrid代用材料から無作為に2種類を選択し、両膝に十字靭帯再建を行った.評価の対象とした脛骨側では、直径4.5mmの骨孔の中に膠原線維束部分が15mm入るようにした。6週後に屠殺し,10頭をX線(CT)学的評価と生体力学的評価に、4頭を組織学的評価に供した。
2)X線学的評価:CT画像上で移植腱部中央の骨孔面積には4群間に有意差を認めなかったのに対して、人工繊維部の骨孔面積では,E靭帯はD靭帯およびG靭帯より有意に小さかった(Pく0.05)。
3)引き抜き試験:破断様式はG靭帯の5膝中4膝で人工繊維部が破断し、移植腱全体が骨孔から引き抜かれたが、他の群ではその部位の破断は発生せずにすべて腱実質部での断裂が生じた。最大破断荷重はD靭帯でやや低値を示したものの、4群間に有意差は検出されなかった。
4)組織学的評価:骨孔内の人工繊維周囲にはいずれの群でもそれを取り囲む線維性肉芽組織の形成を認め、特にG靭帯では膠原線維は靭帯様の外観を呈した。しかし、いずれの群においてもこの組織と骨孔壁との間にはSharpey線維様の膠原線維による結合はほとんど認められなかった.一方、E靭帯およびL靭帯では骨孔壁からの人工繊維間への骨新生が著明であったが、G靭帯ではその傾向はほとんど認めなかった.
5)本研究は人工繊維部に吸収性繊維を使用した時,周囲の肉芽組織形成が強ければそれが骨孔内骨新生を阻害することを示した.吸収性繊維のL靭帯は非吸収性のE靭帯に最も近い骨孔閉塞を示した.これにはPLLA糸固有の電気的特性が関与している可能性がある.

Research Products

• [Publications] Katsuragi R, et.al.: "The effect of nonphysiologically high initial tension on the mechanical properties of in situ frozen anterior cruciate ligament in a canine model."Am J Sports Med. 28. 47-56 (2000)
• [Publications] Nakano H, et.al.: "Interference screw fixation of doubled flexor tendon graft in anterior cruciate ligament reconstruction-biomechanical evaluation with cyclic elongation."Clin Biomechanics. 15. 188-195 (2000)
• [Publications] Miyata K, et.al.: "Biomechanical comparisons of anterior cruciate ligament : Reconstruction procedures with flexor tendon graft."J Orthop Sci. 5. 585-592 (2000)
• [Publications] Nakano H, et.al.: "The effect of initial graft tension on mechanical behaviors of the femur-graft-tibia complex during submaximal cyclic loading is different between bone-tendon-bone and flexor tendon grafts."Trans Orthop Res Soc. 25. 777-777 (2000)
• [Publications] Tohyama H, et.al.: "The effects of stress enhancement on the extracellular matrix and fibroblasts in the patellar tendon."J Biomech. 33. 559-565 (2000)
• [Publications] Tohyama H, et.al.: "Extrinsic cell infiltration and revascularization accelerate mechanical deterioration of the patellar tendon after fibroblast necrosis."ASME. 122. 594-599 (2000)
• [Publications] 安田和則: "鏡視下前十字靭帯再建術の進歩.-多重束自家膝屈筋腱を用いる再建術-"日本職業・災害医学会誌. 48. 296-300 (2000)
• [Publications] 酒井俊彦,他: "膝後十字靭帯単独損傷に対する多重束膝屈筋腱-hybrid代用材料を用いた鏡視下後十字靭帯再建術の術後成績."関節鏡. 25. 233-237 (2000)
• [Publications] 中野秀昭,他: "初期張力が繰り返し引張負荷中の大腿骨-再建前十字靭帯-脛骨複合体の力学的拳動に与える効果."日本臨床バイオメカニクス学会誌. 21. 133-137 (2000)