膝関節骨軟骨移植術における光学的断層像による軟骨イメージングの試み

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23592211
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 小林 雅彦 京都大学, 医学研究科, 講師 (20378623)
• Project Period (FY): 2011-04-28 – 2013-03-31
• Keywords: 再生医学 / 骨軟骨移植術 / イメージング / 光学

Research Abstract

高齢化社会の到来とともに、変形性関節症の患者増が危惧され、軟骨変性の初期段階における感知法とその経時的なモニタリング法の開発と確立が早期に望まれている。また、再生医療においても再生能が最も乏しい臓器とされる、関節軟骨に対する移植術後の継時的モニタリング法の確立が急務である、本研究の目的は、光学的断層撮影の一つである、Optical Coherent ; Tomography (OCT)を用いて、膝骨軟骨移植術後の移植軟骨の質的評価や移植軟骨と周辺軟骨とのintegrationを調べて、関節軟骨再生医療への応用の可能性を探ることである。
初年度は動物実験を主として行った。42羽の日本白色家兎(3-3.5kg)を購入し、20羽に静脈麻酔を行い、右膝関節滑車部に作成した直径5ミリ深さ10ミリの骨軟骨欠損に、対側の左膝滑車部から採取した直径6ミリ高さ10ミリの骨軟骨柱をpress-fitに移植し骨軟骨移植術モデルとした。残りの20羽をコントロールとして、左膝滑車部に、直径5ミリ深さ10ミリの骨軟骨欠損のみを作成し(negative control)、右膝は関節切開のみを行った(sham operation)モデルを作成した。術後4,8,12,24週でそれぞれのグループで5羽ずつ安楽死させ、膝関節を取り出し、Canon OCTを用いて、滑車部のsaggital plane imageを作成して、骨軟骨移植部の軟骨組織と周辺正常軟骨組織とのintegrationの程度を視覚化した。次いで、C-scan法を用いて、関節面に水平方向の断面像を作成して、同じく修復組織と周辺正常部とのintegrationを見た。手術をまったく行わない2羽の両膝(N=4)を0週のコントロールとした。
結果は骨軟骨移植術後の移植軟骨をOCTで、視覚化することが可能であった、また移植骨軟骨柱と周囲の正常部との間の癒合状態を捉えることができた。OCTを関節鏡に組み込むことにより自家骨軟骨柱移植術の経過観察において肉眼的所見では得られない軟骨深部の状態を非侵襲的に観察できる可能性が示唆された。これにより将来的には軟骨再生治療の術後経過観察に於いて、関節鏡検査と同時に移植軟骨と周囲歓骨の深部の状態を関節表面から可視化出来る可能性が広がった。