繰り返し負荷によって発生する十字靱帯再建膝の塑性変化に与える初期張力の効果の解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680920
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 山中 正紀 北海道大学, 医療技術短期大学部, 助教授 (40166757)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 遠山 晴一 北海道大学, 大学院・医学研究科, 助教授 (60301884) ; 和田 龍彦 北海道大学, 医療技術短期大学部, 教授 (90002112) ; 安田 和則 北海道大学, 大学院・医学研究科, 教授 (20166507)
• Keywords: 前十字靱帯再建術 / 初期張力 / 繰り返し負荷試験

Research Abstract

(1)臨床において行われている膝前十字靱帯(ACL)再建手技のうち屈筋腱をinterference screwで固定する術式で再建した大腿骨・移植材料・脛骨(FGT)複合体について、繰り返し引張負荷を与えたときに発生する大腿骨・移植腱・脛骨複合体の塑性変化に与える初期張力の効果を明らかにすることを目的とした。
(2)ブタの膝関節(N=15)を代用材料とするACL再建モデルを用い、軟部組織用interference screw(RCI)固定を用いた多重束屈筋腱による再建術を施行した。
(3)各5膝ずつ再建術時に代用材料に20N,80N,140Nの初期張力を2分間与え、それぞれを与えた初期張力により3群に分けた。
(4)作成した大腿骨-再建代用材料-脛骨複合体を閉ループ式引張試験機に接続された角度調節機能付き骨把持器に装着する。装着後、5Nより各初期張力までのpreconditioning操作を20回行う。その後、再建代用材料に2mm伸張を5000回加え、繰り返し中の荷重-変位データを記録した。各伸張毎の荷重-変位曲線より、ピーク張力および剛性値を算出した。なお、疲労試験は37℃恒温槽内にて行った。
(5)繰り返し負荷後,大腿骨-再建代用材料-脛骨複合体の破断試験を行ない、破断荷重および線形剛性値を求めた。なお、統計学的検討には2元配置分散分析およびFisherPLSD多重比較検定を用いた。
(6)繰り返し負荷試験:各群ともピーク張力は初期100回以内の急速に低下し、その後は緩徐に低下した。5000回目の伸張時におけるピーク張力に関しては、2群および3群は1群に比較し有意に高値を示したが2群と3群の間に有意差は認められなかった。各伸張毎の剛性値に関しても初回と5000回目との間に有意差を認めた。2、3群の剛性値は1群に比し有意に高値を示したが、2群と3群の間には有意差を認めなかった。
(7)破断試験:破壊荷重は1群が262±83N、2群が284±46N、3群が215±71Nで3群間に有意差は認められなかった。線形剛性に関しても59±8N/mm、2群が67±6N/mm、3群が74±2N/mmで3群間に有意差は認められなかった。
(8)初期張力がinterference screw固定を用いた屈筋腱によるACL再建膝の繰り返し負荷中の力学的挙動に有意の影響を与えることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] Numazaki H.: "The effect of initial graft tension on biomechanical behavior of the Femur-ACL graft-Tibia complex with the flexor tendons. - Comparison using cyclic loading between two arthroscopic procedures -"Trans Orthop Res Soc. 26. 143 (2001)
• [Publications] Tomita F.: "Comparisons of intraosseous graft healing between the doubled flexor tendon graft and the bone-patellar tendon-bone graft in anterior cruciate ligament reconstruction"Arthroscopy. 17. 461-476 (2001)
• [Publications] 冨田文久: "生体吸収性人工靭帯部を有する膝屈筋腱hybrid代用材料の開発に関する基礎的検討"日本膝関節学会誌. 25. 174-178 (2001)
• [Publications] 近藤英司: "半腱様筋腱および薄筋腱から作成できる移植用自家腱束の直径が分布する範囲"関節鏡. 26. 89-92 (2001)
• [Publications] 青木喜満: "陳旧性前・後十字靭帯複合損傷に対する手術的治療とその問題点"Manthly Book Orthopaedics. 14. 57-64 (2001)