博 士 （ 医 学 ） 冨 田 文 久
Comparisons of Intraosseous Graft He
aling Between the Doubled
flexor tendon graft and Bone‑patellar tendon‑bone graft
in anterior cruciate ligament reconstruction（膝前十字靱帯再建における二重折り屈筋腱移植材料および骨 片 付 き 膝 蓋 腱 移 植 材 料 の 骨孔 内 治 癒 に 関 す る 比 較 ）学位論文内容の要旨
膝前十 字靭帯 （以下、 ACL)は膝関 節の前方 への動 きを制限 し、膝 関節に安定性を与える重要な構 成体の ーっであ る。それ が破断 した膝関 節では 前方不安 定性を 生じるため自家移植組
材 料を 用 い たACL再建 術 が 施行 さ れ るこ とが多い 。A
CL再建術が 成功する ために は移植し た自家組 織が骨 にしっか りと固着 する事 が重要で ある。 しかし移 植した 自家組織が骨孔内でどのよう に固着 するかに ついては 、これ までほと んど知 られてい なかっ た。現在、臨床で広く使用さ れてい る自家移 植材料は 膝屈筋 腱（以下 、FT)と骨片付き膝蓋腱（以下、BTB)である。
これま でどち らか一方 の材料に 焦点を 当てた研 究はい くっか報 告され ていたが、両材料の骨孔 内 治 癒 を 比 較 検 討 し た 研 究 は な く 、 本 研 究 で は そ こ に 焦 点 を当 て て 実験 を 行 った 。
実 験 動 物に は ビ ーグ ル 成 犬24頭 （ 体重10.9+0.
6kg)を 用いた。 両膝に それぞれ 別の移 植
材 料を 用 い てACL再建 を 行 った 。 自 家移 植材料と して右 膝には同 側の膝よ り採取 した幅4mmのBTB（骨片 長10mm)を 、左膝 には同側 の下腿よ り採取 した浅趾 屈筋腱 を二重折りにして直径4mmと し たも の を 用い た 。 脛骨 側 は AC
L付 着 部中 央 を 通る よ う に直 径4mmの骨孔を 作成し、
い ず れ の移 植 材 料も そ の 端か ら 15mmを 骨 孔内 に 位 置さ せ た 。大 腿 骨 側は 大 腿 骨後 外 側 のover−the−topに沿って 作成し た骨溝に 移植材 料の他端 を合わせ て大腿 骨の外側に引き出した 。各 移 植材 料の両 端には1号タイ クロン 糸を通し 、それ ぞれ糸を screwpostに結び 付け固定 した 。 術 後は 外 固 定を 行 わ ずケ ー ジ 内 で飼 育 し 、3週 、 6週 お よび12週 後に各 8頭ず つ屠殺 し 、 そ の う ち 5頭 を カ 学 特 性 の 評 価 に 、 3頭 を 組 織 学 的 観 察 に 供 し た 。
生体力 学的試 験では両 端をレ ジンにて アルミポ ットに固定した大腿骨一移植腱―脛骨(FGT)複合体 を引っ 張りの軸 が骨孔の 長軸方 向に一致 するよ うに万能 試験機 に取り付け、脛骨側の固定糸 を切除 した後に 、20mm/minのcross−head
速 度でFGT複合体 の引き抜 き試験を行った。
破断時 に複合 体の破断 様式を観察し、得られた荷重―変位曲線から最大荷重と剛性を求めた。
組織学 的観察 では各週 数のそれ ぞれの 移植腱― 脛骨の 矢状面の 標本を 作成し、両者とも骨孔内外の 種々の 部位の腱 一骨孔壁 界面お よび腱実 質内に ついて光 学およ ぴ偏光顕微鏡にて観察した。 また6週の破 断様式を 明確に するため に引き抜き試験後の標本を組織学的に観察した。
統計学 的解析 には分散 分析を用 いた。
結 果 。 組織学 的観察 では、FT群 の3週で腱と 骨孔壁と の間隙 は肉芽組 織で埋 められ、 前方― 86―

の一部では腱と垂直に走って腱一骨孔壁聞を結合するS
harp
ey線維様の膠原線維の形成を認めた。6週では、その膠原線維はさらに数を増し、後方より前方の腱―骨孔壁界面に多く存在した。12週ではその膠原線維は前方でさらに密になり、後方では骨孔近位以外は疎であった。
一方、BTB群の3週では移植骨片は壊死していたが、骨片の後方には骨孔壁からの骨新生による癒合が認められた。骨片の腱一骨移行部はほぼ正常であった。6週では、移植骨片の後方は広範囲に骨孔壁と癒合していた。骨孔内の腱一骨孔壁界面にはS
harpey線維様の膠原線維の形成が認められた。移植腱の腱一骨移行部では、軟骨細胞の減少と軟骨基質の染色性の低下を認めた。12週では骨新生が移植骨片内部にまで進展し、腱一骨孔壁界面にはSharpey線維様の膠原線維が増加がしていた。
引き抜き試験において移植腱一脛骨複合体の最大破断荷重および剛性は、3週ではFT群はBTB群より有意に低値を示した。しかし、6週及び12週では両群聞に有意差を認めなかった。
破断様式に関しては、3週のFT群は全膝で骨孔から引き抜かれたが、6週では2膝で腱実質部断裂を生じ、3膝では骨孔から移植腱が引き抜けた。引き抜きを呈した標本を組織学的に観察すると、骨孔内には全周性に結合織が付着し、結合織には断裂した移植腱組織が付着していた。12週では全例腱実質部で断裂した。一方、3週のBTB群では骨孔からの骨片の引き抜きが3膝、骨片部の破壊による腱部分の引き抜きが1膝、実質部断裂が1膝であった。6
週のBTB群では骨片部の破壊による腱部分の引き抜きが3膝、実質部断裂が2膝であった。
骨片を伴って移植腱が引き抜けた標本を組織学的に観察すると、骨折が移植骨片の腱一骨移行部 の 遠 位 で 生 じ 、 腱 が 引 き 抜 け て い た 。 12週 で は 全 例 腱 実 質 部 で 断 裂 し た 。
考察。本研究にはいくっかの限界がある。1っめには本研究はビーグル犬を使った実験であり、移植材料やその固定方法、また術後のりハビリテーションなど人間のACL再建とは異なっていることである。しかしこれまで報告された動物実験でも同様の方法で行われ知見を得ており、本研究の結果も支持できるものと考える。2っめは本研究の引き抜き試験の速度が低速ということであるが、速度はカ学試験の結果に影響しなぃとの報告もあり本結果に影響はないと考える。3っめは術後6週の破断強度は破断様式が2種類あるため骨孔内の真の固着カを反映していなぃこと、4っめは本研究は脛骨骨孔内だけの移植腱の治癒を観察しているため、大腿骨骨孔内に関しては明らかでなぃことである。
本研究では腱と骨孔壁をっなぐ膠原線維は後方よりも前方の界面に多いことをはじめて示した。これは間隙がより広い方が膠原線維がより多くなることを示唆した。この理由として広い間隙には多くのフィブリン凝血塊があり、それには多くの成長因子が含まれており移植腱の成熟に関与していると考えられる。また移植腱の前方は膝蓋下脂肪体に接しており、より多くの血管新生が期待でき、細胞の分化、成熟が進み膠原線維が増加する。さらに移植腱の前方部分には後方部分より高い張カがかかり、このストレスが細胞を刺激し膠原線維の合成を促進するとの報告もある。加えて本研究では骨孔内の近位部は遠位部より膠原線維が多い こ と を 示 し たが 、 こ れ は 両 部 位 で の ス ト レス の 違い によ ると考 えら れた 。
B
TBでは骨片部分が腱部分より早期に骨孔内に骨癒合の形で固着し、その後腱部分が膠原線維により骨孔壁と結合する。これは屈筋腱とは明らかに違ったメカニズムである。本研究ではACL再建後の移植腱ー脛骨複合体の中でカ学的に最も弱い部分は、移植腱の種類と時期により異なることを示した。すなわちFTの3週においてその部分は移植腱と骨孔壁問の肉芽組織であった。しかし6週のFTのその部分は、骨孔内に存在する移植腱の線維間にあり、腱一骨孔壁界面のほうがより結合カが強いことが示された。BTB群の6週においては、60％で骨片近位で骨折が起こり、腱部分が骨片をっけて引き抜かれたため、最も弱い部分は腱―骨移行一 87―

部に 近 い 骨 片 内と 腱 部 分 周 囲 の肉 芽 組 織 内 にあ る と 考 え られ た 。
臨床との関連として、3週の骨孔内固定カに関する生体力学的評価ではF
TよりBTBが有意に優れていた。この時期におけるFTのこの弱点は、固定用人工材料によって補われる必要があ り 、FTを 固定 する 人工 材料 はBTBを固 定す るそ れよ り重 要で ある と考 えら れた 。
しかし、6週および12週では骨孔内固定カに関して両移植材料聞に差がなかった。この事
実は、この時期になれば骨孔内固定カは両移植材料の優劣を決定するための因子とはならないことを示した。この事実は、今後の両移植材料を用いるACL再建術における固定材料の開発に重要な情報を与えたと考えている。

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学位論文審査の要旨
主 査 教 授 三 浪 明 男
副 査 教 授 渡 邉 雅 彦
副 査 教 授 安 田 和 則Compansons ofIntraosseousGraftHeali
ngBetweentheDoubled
flexortendongraftandBone‑patellartendon‑bonegraft
in anteriorcruciateligamentreconstruction（ 膝 前 十字 靱帯 再建 にお ける 二重折 り屈 筋腱 移植 材料 およ び
骨 片 付 き 膝 蓋 腱 移 植 材 料 の 骨 孔 内 治 癒 に関 す る 比 較 ）膝 前十 字靭 帯(ACL)再 建術 が成 功す るた めに は移植 した 自家 材料 が骨 孔内でしっかりと固着する事が重要であるが、これまでその骨孔内での固着過程についてはほとんど 知ら れて いなかった。申請者はACL再建術における自家移植材料として臨床で広く 用 い ら れて い る 二 重 折り 屈筋腱 (DFT)と 骨片 付き 膝蓋 腱(BTB)を 選択 し、 両移 植材料の骨孔内治癒を生体力学的および組織学的に比較検討し、発表した。実験にはビーグ ル成 犬24頭を 用い、 右膝 には BTBを、 左膝 にはDFTを 用い てACL再建 を行った。
脛 骨 の ACL付 着 部 に 直径 4mmの骨孔 を作 成し 、そ こに 移植 材料 を15mm埋 植さ せた 。
術 後 は 3週 、 6週 お よ ぴ 12週 後 に 各 8頭 ずつ 屠 殺 し 、 3頭 を組織 学的 観察 に、 5頭 をカ学特性の評価に供した。力学特性の評価では万能試験機に大腿骨ー移植腱一脛骨複合体を設置し、引き抜き試験を行った。
組織学的観察では、DFT群は腱と骨孔壁との界面で腱一骨孔壁間を結合するSharpey
線維様の膠原線維の形成を認め、それは後方より前方が、さらに経時的に数を増し密にな って いっ た。一方、BTB群では移植骨片の後方から骨癒合が認められ、それは経時的 に骨 片内 部に拡大していた。また骨孔内の腱―骨孔壁界面にはSharpey線維様の膠原 線維 の形 成が認められ、移植腱の腱一骨移行部では、6週以降では軟骨基質の染色性 の低 下を 認め た。移 植腱 ―脛 骨複 合体 の最大破断荷重は、3週ではFT群はBTB群より 有意 に低 値を 示した が、 6週 及び 12週 では 両群間 に有 意差 を認 めな かった。破
断 様 式 に 関し て は 、 DFT群は 3週の 全膝 で骨 孔か ら引 き抜 け、 6週で は3膝で 骨孔 から引 き抜 け、 12週 では 全例 腱実 質部 で断 裂し た。移植腱が引き抜けた標本では、骨孔内 には 全周 性に 結合織とそれに付着した移植腱組織が観察された。一方、BTB群は3週 では 3膝が 骨孔 から 骨片 全体 が引 き抜 け、 6週で は骨 片部 の骨 折に よる 腱部分の引き 抜き が3膝、 12週 では 全例腱 実質 部で 断裂 した 。小 骨片 を伴 って 移植 腱が引き抜けた標本では、骨折が移植骨片の腱一骨移行部の遠位で生じ、腱が引き抜けていた。
考 察で は両 移植 靭帯 が骨 孔内 に固 着す るメ カニズムに相違があることを明らかにした 。DFTで は腱 と骨 孔壁 をっな ぐSharpey線 維様の膠原線維により固着され、その線維 は後 方の 界面 よりも前方に多いことを示した。一方、BTBでは骨片部分が腱部分より 早期 に骨 孔内 に骨癒合の形で固着し、その後腱部分がSharpey線維様の膠原線維によ り骨 孔壁 と結 合す るこ とを 示し た。 また 術後6週のACL再建後の移植腱一脛骨複合体の中でカ学的に最も弱い部分は、DFTは骨孔内の移植腱の線維間、BTBは腱一骨移行部 に近 い骨 片内 と腱 部分 周囲 の肉 芽組 織に あると考察した。さらに術後3週でDFTがBTBよ りカ 学的 に有意に劣ってる弱点は、人工固定材料によって補われる必要があり、 DFTを固 定す る人 工材 料はBTBを 固定 する それ より 重要で あっ た。 しか し、6週以後は骨孔内固定カに関して両者に差がぬく、この時期になれば両者は同等である。
審 査に あた り、 副査渡邊雅彦教授から、BTBの骨片が移植後壊死に陥ることによる影響 に関 して 質問 があった。申請者は、BTBの引き抜き試験で骨片の骨折が生じ引き抜け るた め、 骨片 壊死はカ学的にBTBの弱点になると回答した。続いて、副査安田和則教授から、今後の本研究の発展に関する質問があった。申請者は、移植靭帯の骨孔内治 癒を より 早期 に達 成す るた めに 成長 因子 を使用した研究を行う予定であると回答した。最後に主査三浪明男教授が、移植した屈筋腱の骨孔内での部位による治癒の差に対する申請者の考察に関して質問があった。申請者は自己の研究結果と文献的知識に基づいて概ね妥当た回答を行った。
こ の論 文は 、屈 筋腱 とBTBを用 いる ACL再建 術の骨孔内治癒に関して同一の環境下において両者を比較検討した最初の報告であり、この結果およぴ研究方法は移植靭帯の骨孔内治癒や移植靭帯の固定材料の開発に重要な情報を与え、今後の研究を発展させることが期待できる。審査員一同は、これらの成果を高く評価し、申請者が博士（医学） の学位 を受け るのに 充分な資 格を有 するも のと判 定した。