2020 年度研究助成報告書

膝前十字靭帯再建後の荷重量の違いが関節拘縮および筋萎縮に及ぼす影響の解明1た。対照群以外のラットの右膝には，ACL を切断した
後，尾腱を用いて再建術を行った。ACLR + HU 群には，術直後より尾部懸垂による免荷を行った。ACL 再建 + モルヒネ群には，痛みによる荷重量減少を抑制する

金口瑛典（PT，PhD）1），小澤淳也（PT，PhD）1），
1）

1）

下江淳寛（PTS） ，早川桃伽（PTS） ，1）

髙橋明良（PTS）

ために，術直後から皮下に設置した浸透圧ポンプ（model2ML2；Durect Corporation）から 4.8 mg/ 日のモルヒネ塩酸塩（第一三共）を持続的に投与した。ACL 再建群には術後の介入は行わなかった。

1）

広島国際大学総合リハビリテーション学部リハビリテーション学科

荷重量を評価するために，ACLR + HU 群以外では，術前と術後 1 日，3 日，7 日および 14 日でトレッドミル歩行中の左右後肢の荷重時間比（右 / 左）を測定した。

キーワード：前十字靭帯再建，関節拘縮，筋萎縮

実験期間終了後，麻酔下で両側後肢の皮膚を切除し，14.6 N･mm の膝伸展モーメントを加えた状態で三次元はじめに動作解析装置（キネマトレーサー；キッセイコムテッ

膝前十字靭帯（anterior cruciate ligament：以下，ACL）

ク）を用いて膝伸展可動域を測定することで関節拘縮を損傷はスポーツ外傷のひとつで，おもな治療法は再建術評価した。さらに，下大静脈切断による脱血により屠殺である。再建術は膝の安定性を回復させる一方で，関節した後，膝屈筋を切除し，再度膝伸展可動域を測定した。

構成体の線維化による関節拘縮や筋萎縮に伴う筋力低下

可動域測定後，膝関節を摘出し，固定，脱灰およびパを引き起こす。ACL 再建後のリハビリテーションを大ラフィン包埋した後，矢状断切片を作製した。アルデヒ

きく分けると，術後早期に免荷や関節固定を行ってからドフクシンマッソンゴールドナー染色した後，線維化を徐々に運動を開始する伝統的リハビリテーションと，術評価するために，後方関節包の面積を測定した。

後早期から荷重や関節運動を行う加速的リハビリテー

筋萎縮を評価するために，大腿直筋と腓腹筋から凍結ションが存在する。しかし，どちらが優れた治療効果を横断切片を作製し，ヘマトキシリンエオジン染色を行っもたらすかは明確になっていない。

た後，筋線維横断面積を測定した。

免荷や固定は，再建靭帯に加わるメカニカルストレスと疼痛の軽減が目的であるが，これらはいずれも拘縮や統計解析には二元配置分散分析を用い，ボンフェローニ法を用いて多重比較を行った。

筋萎縮に影響を及ぼす可能性がある。Tyler らは，ACL再建術直後からの荷重は，2 週間免荷を行った場合と比結果較して，膝の可動域に有意な影響を及ぼさなかったと報ACLR 群の荷重時間比は，対照群と比較して 1，3 お告した 1）。しかしこの研究では，痛みによる筋収縮の影よび 7 日で有意に減少した。この荷重時間比の減少は，響を除去できておらず，関節拘縮を正確に評価できてい

ACLR + M 群で部分的に軽減した。

ない可能性がある。また，彼らは内側広筋の筋活動も評

術後 7 日での筋切除前の可動域は，対照群と比較し価し，2 週間の免荷は，術後 2 週時点での随意収縮中のて，ACL 再建を行ったすべての群で有意に減少した

1）
筋活動を有意に減少させることを明らかにした 。しか（表 1）。ACL 再建を行った群間では，ACLR 群と比較し，この筋活動の違いが筋萎縮に及ぼす影響は調査されして，ACLR + HU と ACLR + M 群の可動域が有意にていない。本研究では，ラット ACL 再建モデルを尾部大きかった。術後 14 日の可動域は，対照群と比較して，懸垂（免荷）もしくはモルヒネ投与（鎮痛による荷重量ACLR と ACLR + M 群で有意に減少したままであり，増加）と組み合わせることで，荷重量が関節拘縮およびこの 2 群間に差はなかった。ACLR + HU 群の可動域は，筋萎縮に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。

ACLR および ACLR + M 群と比較して有意に大きく，対照群と同程度であった。

対象および方法

術後 7 日での筋切除後の可動域も，対照群と比較し本研究は，広島国際大学動物実験委員会の承認（承認て，ACL 再建を行ったすべての群で有意に減少した（表番号：AE20-014）を得て行った。52 匹の雄性 Wistar ラッ1）
。ACL 再建を行った群間では，ACLR 群と比較して，ト（8 週齢，日本 SLC）を使用し，以下の 4 群に分け

ACLR + HU 群の可動域が有意に大きかった。術後 14 日

た：無処置の対照群（n = 8）
，ACL 再建群（ACLR；nの可動域は，対照群と比較して，ACLR と ACLR + M= 15），ACL 再建 + 後肢非荷重（hindlimb unloading：群で有意に減少したままであり，この 2 群間に差はなかっ

以下，HU）群（ACLR + HU；n = 15）および ACL 再た。ACLR + HU 群の可動域は，ACLR と ACLR + M 群

建 + モルヒネ投与群（ACLR + M；n = 14）。対照群のと比較して有意に大きく，対照群と同程度であった。

左右の後肢は，別々のサンプルとして解析した。さらに，術 後 7 日 で の 関 節 包 面 積 は， 対 照 群 と 比 較 し て，それぞれの群のラットを 7 日と 14 日の実験期間に分けACL 再建を行ったすべての群で有意に増加した（表 1）。

22020 年度研究助成報告書

表1

膝伸展可動域および関節包面積

術後 7 日対照ACLR

術後 14 日ACLR + HU

ACLR + Mc対照ACLR

筋切除前可動域（°）

a152 ± 4

118 ± 7bca

129 ± 11筋切除後可動域（°）

a161 ± 5

128 ± 8b

138 ± 12c

151 ± 5bca

134 ± 5158 ± 5139 ± 5関節包面積（mm2）0.9 ± 0.1a

2.5 ± 0.4b

2.8 ± 0.8b

2.8 ± 0.4b

1.0 ± 0.1a

2.4 ± 0.7b

131 ± 5ACLR + HU

ACLR + Mb*a*

152 ± 10130 ± 4bb*a*

158 ± 7135 ± 4b

1.6 ± 0.2ac*

2.1 ± 0.5bc*

126 ± 5値は平均値±標準偏差を示す．同じアルファベットをもたない群間に有意差があることを示す（P < 0.05）．
*：同じ群の 7 日時点と比較して有意差があることを示す（P < 0.05）．

表2

筋線維横断面積

術後 7 日

術後 14 日対照

ACLR

ACLR + HU

ACLR + M

対照

ACLR

ACLR + HU

ACLR + M

大腿直筋筋線維横2断面積（ µ m ）3,566 ± 392

2,171 ± 358

2,032 ± 375

2,197 ± 350

3,873 ± 598

3,159 ± 540

2,498 ± 561

2,900 ± 456

腓腹筋筋線維横断面積（ µ m2）

2,485 ± 250

1,699 ± 204

1,206 ± 171

2,096 ± 385

2,739 ± 322

1,998 ± 359

1,447 ± 195

2,255 ± 329

値は平均値±標準偏差を示す．

ACL 再建を行った群間に差はなかった。術後 14 日の関が関節性拘縮の形成に関与したであろう。ACLR 群で節包面積は，対照群と比較して，ACLR と ACLR + Mは術後 14 日も関節包の肥厚は持続したにもかかわらず，群で有意に増加したままであり，この 2 群間に差はな

ACLR + HU 群では関節包の肥厚は軽減し，対照群と有かった。ACLR + HU 群の関節包面積は，ACLR 群と比意差のないレベルまで回復した。この結果は，ACL 再較して有意に小さく，対照群と比較して有意な違いはな

建後の免荷は術後 7 日と 14 日の間での関節包のリモデかった。

リングを促進することで，関節拘縮を大きく改善したこ

大腿直筋の筋線維横断面積では，有意な介入の主効果とを示唆する。

が認められた。対照群と比較して，ACL 再建を行った

モルヒネ投与は術後 7 日の筋切除前可動域を増加さすべての群で筋線維横断面積が有意に減少し，ACL 再せ，筋性拘縮を改善したことを示唆する。関節炎後の筋建を行った群間に有意な差はなかった（表 2）。

性拘縮形成には侵害受容刺激が関与し，モルヒネ投与に腓腹筋の筋線維横断面積では，有意な介入の主効果より筋性拘縮は軽減する

4）。そのため，ACL 再建後のが認められた。対照群と比較して，ACL 再建を行った

モルヒネ投与による筋性拘縮の抑制も，荷重量の増加とすべての群で筋線維横断面積が有意に減少した（表 2）。

いうよりは，むしろ侵害受容刺激に抑制による効果かもACL 再建を行った群間では，ACLR + HU 群の筋線維しれない。

横断面積は ACLR 群と比較して有意に小さかった一方大腿直筋の筋線維横断面積は，ACL 再建を受けたすで，ACLR + M 群の筋線維横断面積は ACLR 群と比較べての群で減少し，ACL 再建を行った群間に有意な差して有意に大きかった。

はなかった。この結果は，ACL 再建後の大腿直筋萎縮に対する荷重量の影響は少なく，他の要因の関与が大き考察いことを示唆する。大腿直筋とは対照的に，腓腹筋の筋ACL 再建後の免荷は，筋切除前後両方の可動域を改線維横断面積は，荷重量に比例して増加した。この結果善し，特に，術後 14 日では対照群と同程度まで可動域は，ACL 再建後の腓腹筋の萎縮には，少なくとも部分を改善した。ACL 再建後の関節拘縮には，筋と関節構的には荷重量が影響することを示す。

成体の両方が関与し，筋切除前可動域はおもに筋性要因

結論として，ACL 再建後の免荷は，関節拘縮を改善を，筋切除後可動域は関節性要因を反映すると考えられした一方で，腓腹筋の萎縮を促進した。モルヒネ投与にる

2）。そのため，ACL 再建後の免荷は，筋性と関節性拘縮の両方を改善したことが示唆される。

よる荷重量の増加は，関節拘縮に対する影響は限定的であった一方で，腓腹筋の萎縮を軽減した。

ACL 再建後の関節拘縮のおもな原因は，関節構成体
3）の線維化により特徴づけられる関節線維症である 。本文研究で，術後 7 日の時点では，ACL 再建を行ったすべ

1）Tyler TF, McHugh MP, et al.: The effect of immediate
weightbearing after anterior cruciate ligament reconstruction. Clin Orthop Relat Res. 1998; 141‒148.ての群で関節包の面積が有意に増加しており，この変化

献2020 年度研究助成報告書

2）Kaneguchi A, Ozawa J, et al.: Formation process ofjoint contracture after anterior cruciate ligament reconstruction in rats. J Orthop Res. 2021; 39: 1082‒1092.
3）Mayr HO, Weig TG, et al.: Arthroﬁbrosis following ACL
reconstruction ̶ reasons and outcome. Arch Orthop
Trauma Surg. 2004; 124: 518‒522.
4）Kaneguchi A, Ozawa J, et al.: Nociception contributes tothe formation of myogenic contracture in the early phaseof adjuvant-induced arthritis in a rat knee. J Orthop Res.

32017; 35: 1404‒1413.

発表実績
1）金口瑛典，小澤淳也，下江淳寛，髙橋明良，早川桃伽：
ラット膝前十字靭帯再建後の荷重量の違いが後肢筋の萎縮に及ぼす影響．第 26 回日本基礎理学療法学会学術大会．
2021.10.23