癌転移胸・腰椎の剛性・安定性に関する生体力学的研究 : 癌転移胸・腰椎モデルの作成とその生体力学実験

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09671460
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 鐙 邦芳 北海道大学, 医学部, 助教授 (00159419)
• 研究分担者: 伊東 学 北海道大学, 医学部・附属病院, 助手 (00271677) ; 庄野 泰弘 北海道大学, 医学部・附属病院, 講師 (80261288)
• キーワード: 悪性腫瘍 / 胸椎 / 転移 / 生体力学

研究概要

胸椎は悪性腫瘍の好発転移部位であり、腫瘍の大きさおよび局在が椎体圧潰に与える影響が指摘されている一方、胸椎の重要な構造である肋椎間節や椎弓根、椎間関節の破壊が転移椎の強度に及ぼす生体力学的影響に関する情報はほとんどない。これらの解明は、腫瘍の進展度にあわせた治療の時期、治療法の選択の決定において重要な意味を持つ。われわれは、初年度には転移性胸椎症例のX線像と脊髄障害を調査し、癌転移による胸椎破壊の様式を検討した。その結果、椎体の転移巣の拡大と肋椎関節の破壊が転移胸椎の強度に大きな影響を持ち、特に肋椎関節の破壊が破壊されると、脊髄障害発生の危険が高いことが判明した。続く第2、3年度には羊胸椎を用いた溶骨型転移性胸椎腫瘍モデルを作製し、転移巣の大きさと、解剖学的構造の破壊が転移椎の破断強度に及ぼす影響を検討した。転移椎の破綻強度と椎体骨切除量との間には有意な負の相関があり、椎体骨切除に肋椎関節破壊を加えた群は椎体骨切除のみの群に、椎体骨切除に椎弓根と助椎関節の破壊を加えた群は椎体骨切除に椎弓根を破壊した群に対し、それぞれ約25%の有意な破断強度の低下を示した。片側椎弓根、椎間関節の破壊は破断強度に影響しなかった。胸椎の破断強度は、(1)海綿骨切除量に依存し、(2)肋椎関節の破壊により有意に低下した。肋椎関節の荷重分担能が示され、肋骨を介した荷重分担経路を構成することにより、椎体終板へのストレスの増強を抑制していると考えた。
以上の研究から、肋椎関節の荷重分担能の存在が示唆され、癌転移による肋椎関節の破壊は転移椎の強度低下に最も大きく影響すると考えた。

研究成果

• [文献書誌] Kuniyoshi Abumi: "Posterior Occipitocervical Reconstruction Using Cervical Pedicle Screws and Plate-Rod Systems"Spine. 24(14). 1425-1434 (1999)
• [文献書誌] Tatsuto Takeuchi: "Biomechanical role of the intervertebral disc and costovertebral joint in the stability of the thoracic spine. A canine model study"Spine. 24(14). 1414-1420 (1999)
• [文献書誌] Itaru Oda: "The stability of reconstruction methods following thoracolumbar total spondylectomy : An in vitro study investigating"Spine. 24(15). 1634-1638 (1999)
• [文献書誌] Kuniyoshi Abumi: "Correction of cervical kyphosis using pedicle screw fixation systems"Spine. 24(22). 2389-2396 (1999)
• [文献書誌] Itaru Oda: "Biomechanical evaluation of five different occpito-atlanto-axial fixation techniques"Spine. 24(22). 2377-2382 (1999)
• [文献書誌] Kuniyoshi Abumi: "Indirect posterior reduction and fusion of the traumatic herniated disc by using a cervical pedicle screw system"J. Neurosurg. 92(Spin 1). 30-37 (2000)
• [文献書誌] 金山雅弘: "腫瘍病変に対する脊柱再建法の生体力学的検討ー腫瘍切除範囲と脊椎Instrumentationの固定性"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 20(1). 25-28 (1999)