ひざ関節術後拘縮の新たな予防薬開発に向けた不溶化ヒアルロン酸の有効性の基礎的検証

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K06411
• 研究機関: 帯広畜産大学
• 研究代表者: 上村 暁子 帯広畜産大学, 畜産学部, 准教授 (60823721)
• 研究分担者: 田中 綾 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (70334480)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 術後癒着 / ヒアルロン酸 / 膝関節

研究実績の概要

研究2年目である2020年度は、関節外癒着に対するの予防効果の検証を主目的として健常ラットを用いて膝関節手術を行った。初年度である昨年度、膝関節内に不溶化ヒアルロン酸を適応させた際には、大腿部長、膝上長、ROMにおいて、実験群とコントロール群とで有意差が認められた。2020年度に膝関節外に被検膜を適用することで、膝関節内への適応と膝関節外への適応における膝関節拘縮予防に対する重要部位を検証することを目的とした。
不溶化ヒアルロン酸膜を術中関節外（膝関節周囲筋群）に挿入し、対側には関節手術のみで不溶化ヒアルロン酸膜を適用させないネガティブコントロールとした。術後は不溶化ヒアルロン酸膜適応の有無に対する患肢使用程度の検証を行った。大腿円周長・膝関節上部および下部における膝関節周囲筋群の廃用性萎縮程度について、不溶化ヒアルロン酸適応側およびネガティブコントロールとして不溶化ヒアルロン酸非適応側肢の術後変化を計測した。さらにゴニオメーターを使用し、関節の屈曲角度と伸展角度を不溶化ヒアルロン酸使用側とネガティブコントロール側とで計測し、ROM（関節可動域）についても検証した。
結果は膝上長、膝下長、ROMにおいては実験群とコントロール群で有意差は認められなかったが、大腿部長において実験群とコントロール群とで有意差が認められた。
以上から、不溶化ヒアルロン酸膜をラット関節内に使用することにより、大腿部周囲筋群の廃用性萎縮の低減とに有効である可能性が示唆された。
研究遂行3年目である2021年度は、ラットの膝関節手術時に膝関節内外に不溶化ヒアルロン酸を適用させ、2019年度・2020年度同様に実施・検証予定である。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

2020年度は関節外癒着に対するの予防効果の検証を主目的として研究を遂行した。健常ラットに膝関節楔形切除術を行った（WIラット、雄、5匹、体重440～470g）。不溶化ヒアルロン酸膜を術中膝関節周囲の筋群に挿入し、対側には関節手術のみで被検膜を適用させないコントロールとした。術後は被検膜適応の有無に対する患肢使用程度の検証を行った。大腿円周長による大腿筋群および膝関節上部・下部の周囲長による膝関節周囲筋群の廃用性萎縮程度について、両群の術後の変化を計測した。またゴニオメーターを使用し、膝関節の屈曲角度と伸展角度を両群とで計測し、ROM（関節可動域）についても検証した。結果は次のとおりである
（A: 実験群; B: コントロール群）（統計使用: Mann-Whitney U）。
大腿部長（Median A, 85.00mm, B, 73.00mm; P=0.0079**）、膝上長（Median A, 65.00mm, B, 60.00mm; P=0.1667）、膝下長（Median A, 56.00mm, B, 53.00mm;
P=0.2222）、膝関節ROM（Median A, 101.0度, B, 93.00度; P=0.4206）
大腿部長・膝上長・ROMにおいて、両群間で有意差が認められた。以上から、不溶化ヒアルロン酸膜をラット関節内に使用することにより、大腿部筋群の廃用性萎縮に有効である可能性が示唆された。
有期雇用であった研究代表者の所属が申請時から2度異動したこともあり、犬を用いた研究に進めていないのは残念だが、ラットにおいて有用な結果を得られていることからおおむね順調であると考える。

今後の研究の推進方策

研究遂行3年目である2021年度は、膝関節手術時に膝関節内外に被検膜を適用させ、2019年度および2020年度と同様に検証する予定である。ラットにおいて不溶化ヒアルロン酸膜を術中関節内外に適応させ、対側には関節手術のみで不溶化ヒアルロン酸膜を適用させないネガティブコントロールとする。術後は、不溶化ヒアルロン酸膜適応の有無に対する患肢使用程度の検証を行う。大腿円周長による大腿筋群の廃用性萎縮程度について、不溶化ヒアルロン酸適応側およびネガティブコントロールとして不溶化ヒアルロン酸非適応側肢の術後経時的変化を計測する。大腿円周長に加えて、膝関節上部および下部の周囲長についても計測し、廃用性萎縮についてその程度を検討する。さらにゴニオメーターを使用し、関節の屈曲角度と伸展角度を不溶化ヒアルロン酸使用側とネガティブコントロール側とで計測し、ROM（関節可動域）についても検証する。犬の臨床例を用いた検証は、新型コロナウイルス感染症に起因する頻回の広域移動制限があるため現状では困難であるが、状況が可能になり次第、研究協力施設において実施したいと考えている。
ROM低減軽癒の検証から関節の自由な動きを、大腿円周長から筋肉の使用頻度を推定して疼痛等に起因する患肢の使用程度に関する基礎的データを検討する。
ラットにおいて関節内および関節外の術後癒着・拘縮に対する不溶化ヒアルロン酸膜の有効性検証とその効果判定を行うことで、人におけるひざ関節術後拘縮の新たな予防薬開発に向けたデータの集積とその検証ができるよう、今後とも研究継続の予定である。さらに、初年度からの継続した研究データに基づき、世情が許せば国際学会等での発表を行いたい。なお、国際学術誌への研究成果発表も最終年度である今年度に総括した結果として検討中である。

次年度使用額が生じた理由

今般の新型コロナウイルス感染症に伴い、当初計画していた出張や、人材依頼に対する人件費・謝金の運用が想定外のものとなった。新型コロナウイルスの鎮静化に伴い、当初の計画に則った運用に努めたい。