初期張力の変化が凍結処理前十字靱帯の力学的特性に及ぼす効果に関する生体工学的解析

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07671557
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 宮城 登 北海道大学, 医学部・附属病院, 助手 (90261297)
• 研究分担者: 安田 和則 北海道大学, 医学部, 講師 (20166507)
• キーワード: 前十字靱帯 / 凍結処理 / 初期張力 / 生体工学 / 力学的特性 / 線維芽細胞 / 引張強度 / 微細構造

研究概要

1.成犬の膝前十字靱帯をin situで凍結処理するための2重螺旋管式液体窒素プローブを開発した。このプローブの凍結処理効果を確認するため、成犬12頭を用いてこのプローブにより膝前十字靱帯を凍結した後に摘出し、組織学的観察および細胞培養法によって生存している細胞の有無を確認した。その結果全ての細胞が死滅しており、十分な凍結処理効果を持つことが証明された。
2.ビ-グルの成犬20頭について、膝前十字靱帯に、2重螺旋管式液体窒素プローブを用いたin situ凍結処理を行って線維芽細胞を死滅させた後、生食で解凍し2群に分けた。いずれの群においても凍結処理後に前十字靱帯脛骨付着部を、脛骨骨幹近位前面の皮質骨を含む円筒形の骨片付きで遊離させ、第1群では前十字靱帯の脛骨付着部の骨片を元の位置に固定し、正常の前十字靱帯の張力へもどした(physiological tension group : P群)。第2群では脛骨遠位付着部の骨片を20ニュートンの力を加えて遠位方向へ牽引し、そこで遠位骨片を脛骨に固定した(high tension group : H群)。P群とH群における、凍結処理前十字靱帯の力学的特性と微細構造との変化に違いについて以下の知見を得た。
3.力学的試験においてP群とH群とを比較すると、術後6週では力学的試験においては両群の間に統計学的な有意差を認めなかった。一方、術後12週では凍結処理前十字靱帯の引っ張り強度、最大荷重およびmodulusについて、H群はP群より有意に低い値を示した。断面積、破断伸びには両群の間に統計学的な有意差を認めなかった。
4.微細構造解析を行った4頭においてP群とH群とを比較すると、術後6週でP群では凍結処理前十字靱帯の実質部表層に線維芽細胞の進入を認めたのに対し、H群では実質間隙に炎症性細胞の進入を認めた。術後12週では、P群で前十字靱帯の実質全体に線維芽細胞の存在を認めたのに対して、H群では前十字靱帯実質内に変性所見を認めた。

研究成果

• [文献書誌] Tohyama H: "Inhibition of extrinsic cell infiltration prohibits reduction of the mechanical properties of the patellar tendon following intrinsic all necrosis." Trans. Orthop. Res. Soc.21. 29-29 (1996)
• [文献書誌] Katsuragi R: "Unphysiologically high initial tension deteriorates the mechanical properties and histology of the in situ frozen canine anterior cruciate ligament." Trans. Orthop. Res. Soc.21. 76-76 (1996)
• [文献書誌] Miyata K: "Fixation strength of the polyester tape-hamstring tendons-tape graft in anterior cruciate ligament reconstruction." Trans. Orthop. Res. Soc.21. 783-783 (1996)
• [文献書誌] 辻野淳: "脛骨付着部を遠位へ移動させた犬前十字靱帯の張力のin vivoにおける経時的変化" 日本臨床バイオメカニクス学会誌. 17. 415-419 (1996)
• [文献書誌] 葛城良成: "過負荷が凍結した犬の前十字靱帯の力学的特性に与える影響" 日本臨床バイオメカニクス学会誌. 17. 421-425 (1996)
• [文献書誌] 宮田康史: "ブタ膝蓋腱および深指屈筋腱の力学的特性とこれを用いた前十字靱帯再建モデルの検討" 日本臨床バイオメカニクス学会誌. 17. 427-431 (1996)
• [文献書誌] 原則行: "成熟家兎における半腱様筋腱と膝蓋腱の力学的特性の差異" 日本臨床バイオメカニクス学会誌. 17. 433-436 (1996)
• [文献書誌] Tohyama H: "Chronic inhibition of extrinsic cell infiltration decelerates deterioration in the mechanical properties of the patellar tendon following intrinsic fibroblast necrosis." Trans. Orthop. Res. Soc.22. 394-394 (1997)
• [文献書誌] Yasuda K: "Effects of initial graft tension on clinical outcome after anterior cruciate ligament reconstruction." Am. J. Sports Med.25. 99-106 (1997)