人間の軟骨および軟骨下組織に対するさまざまな微小破壊技術の組織学的効果 - Ex-Vivo 研究
軟骨下骨プレートと関節下海綿体によって形成される軟骨下骨は、関節軟骨を支持する上で重要な役割を果たします。 軟骨下ドリリングなどの骨髄刺激技術は、症候性の小さな軟骨欠損に対する臨床的に重要な治療選択肢です。 しかし、穴あけ中に摩擦により金属と骨の界面から発生する熱は、熱による骨壊死を引き起こす可能性があります。 最近の臨床証拠は、それらが病巣内骨棘などの軟骨下骨プレートの変化を誘発する可能性があり、これが持続して修復組織の変性に役割を果たしている可能性があることを示唆しています。
それらがヒトの軟骨および軟骨下骨に有害な変化を引き起こすかどうかについてはほとんどわかっていません。
この研究の目的は、さまざまな掘削技術によって引き起こされる軟骨および軟骨下の組織学的損傷を比較することでした。
私たちの知る限りでは、人間の組織をその場で検査するのはこれが初めてです。
調査の概要
詳細な説明
慢性関節軟骨欠損は自然に治癒しません。 ただし、急性外傷性骨軟骨病変、または軟骨下骨にまで及ぶ外科的損傷、海綿状化、擦過傷、または骨髄からの多能性間葉系幹細胞の放出を引き起こすドリルによる微小骨折は、線維組織、線維軟骨、または硝子様組織からなる修復組織で治癒する可能性があります。軟骨。 軟骨下ドリリングや微小骨折などの骨髄刺激技術は、軟骨および骨軟骨欠損の修復に最も頻繁に使用される方法の 1 つであり、標準的な技術と考えられています。 [10-12]
掘削穴の周囲の高温が熱損傷を引き起こす可能性があることはよく知られており、論理的です。 [1] 47℃を超える温度が 1 分間続くと、熱性骨壊死が発生します [2、3]。 この壊死した骨が存在すると、治癒が遅れ、感染しやすくなる可能性があります。[1] 多くの研究では、骨へのドリルの熱壊死を評価しています [3-6]。 骨軟骨病変の場合、膝、股関節、距骨などの整形外科手術では、損傷部位のドリリングが最も一般的です。 ドリリングと微小骨折の違いと軟骨治癒への影響を評価したある研究では、急性軟骨下骨構造と骨細胞壊死に対する微小骨折とドリリングの明確な違いが明らかになりました [4] 他の研究では、ウサギの膝におけるドリリングとバーリングの治癒の違いを評価しています。技術と組織構造の両方で変性変化が示されている 2 mm のドリルで軟骨を修復すると寿命が延びる[5] この研究の主な目的は、私たちの知る限りでは、KWire によるドリルとドリルでのドリルの違いを初めて人間で評価することです。熱による骨壊死と組織病理学的損傷の観点から。
方法:
検体は 2 つのグループの患者から採取されます。 最初のグループは、過去に股関節以外の痛みを訴えていた外傷性頭蓋下骨折に相当します。X 線写真では変形性関節症の変化はありません。 2 番目のグループは、標本が変形性関節症の変化による股関節形成手術によって得られたものです。
大腿骨頭は手術中に採取されます。 訓練は連続する 3 つのエリアで実施されます。 第 1 エリアは釘打ち、第 2 エリアは KW 掘削、そして第 3 エリアは通常のドリルで掘削され、3 つの掘削震源で三角形が得られます。 すべては 2 つの異なる直径 (3.5 mm と 1.75 mm) でテストされます。 3 つの方法はすべて、冷却の有無にかかわらず、穴あけ/釘打ち中に生理食塩水による洗浄によってチェックされます。 温度測定には線径 1 mm の熱電対を使用します。
掘削速度、掘削深さ、応力線（骨柱）に対する方向などのパラメータは均一になります。
組織学的側面:
標本は、適量の緩衝化された 4% ホルマリンで 24 ～ 48 時間固定され、その後エチレンジアミン四酢酸で穏やかに脱灰されます。 次に、標本を強力なナイフ/メスで厚さ 3 ～ 5 mm の平行なスライスに切断し、流水で 12 時間洗浄します。 この後、関節表面を含む異常領域の切片をパラフィン包埋に提出します。
組織学的スライドは、ヘマトキシリン エオシン (H&E)、PAS、マッソン トリクローム、およびアルシアン ブルーで染色されます。 病変（変性、出血、壊死など）を顕微鏡のマイクロメーターで測定します。
研究の種類
入学 (予想される)
参加基準
適格基準
就学可能な年齢
健康ボランティアの受け入れ
受講資格のある性別
サンプリング方法
調査対象母集団
説明
包含基準:
- 研究への参加に同意し、インフォームドコンセントフォームに署名した18歳以上の成人。
- 外傷性変化または変性変化により、それぞれ股関節の部分的または完全な関節形成術を受けた患者。
除外基準:
- 臓器/組織を埋葬したいという希望を含む、何らかの理由で患者がサンプリングを拒否すること
- リウマチ - 股関節に影響を及ぼす可能性のある自己免疫疾患（例：乾癬、関節リウマチ、stc'）
- 骨や軟骨に影響を与える可能性のある慢性治療薬の使用（例：ビフォスファンチム、アレンドロネート、リセドロネート、イバンドロネート）
- 骨の病状の疑い：悪性腫瘍、感染症、無血管壊死など
研究計画
研究はどのように設計されていますか？
デザインの詳細
コホートと介入
グループ/コホート |
介入・治療 |
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変形性股関節症
大腿骨頭の標本は、人工股関節全置換術後に使用されます（変形性変形性股関節症のため）
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訓練は連続する 3 つのエリアで実施されます。
第 1 エリアは釘打ち、第 2 エリアは KW 掘削、そして第 3 エリアは通常のドリルで掘削され、3 つの掘削震源で三角形が得られます。
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非変形性股関節症の股関節
大腿骨頭の標本が使用されます - 股関節半関節形成術 - 部分置換術 (外傷性骨折による)
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訓練は連続する 3 つのエリアで実施されます。
第 1 エリアは釘打ち、第 2 エリアは KW 掘削、そして第 3 エリアは通常のドリルで掘削され、3 つの掘削震源で三角形が得られます。
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この研究は何を測定していますか？
主要な結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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組織学的損傷
時間枠：標本固定後 48 時間以内
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3つの一般的な微小破壊技術によるヒト軟骨および軟骨下組織への組織学的損傷を顕微鏡で評価する（形態学的説明）
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標本固定後 48 時間以内
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協力者と研究者
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出版物と役立つリンク
一般刊行物
- Alam K. Exploring thermal anisotropy of cortical bone using temperature measurements in drilling. Biomed Mater Eng. 2016 May 12;27(1):39-48. doi: 10.3233/BME-161566.
- Augustin G, Davila S, Udilljak T, Staroveski T, Brezak D, Babic S. Temperature changes during cortical bone drilling with a newly designed step drill and an internally cooled drill. Int Orthop. 2012 Jul;36(7):1449-56. doi: 10.1007/s00264-012-1491-z.
- Chen H, Hoemann CD, Sun J, Chevrier A, McKee MD, Shive MS, Hurtig M, Buschmann MD. Depth of subchondral perforation influences the outcome of bone marrow stimulation cartilage repair. J Orthop Res. 2011 Aug;29(8):1178-84. doi: 10.1002/jor.21386. Epub 2011 Feb 24.
- Chen H, Sun J, Hoemann CD, Lascau-Coman V, Ouyang W, McKee MD, Shive MS, Buschmann MD. Drilling and microfracture lead to different bone structure and necrosis during bone-marrow stimulation for cartilage repair. J Orthop Res. 2009 Nov;27(11):1432-8. doi: 10.1002/jor.20905.
- Eriksson AR, Albrektsson T. Temperature threshold levels for heat-induced bone tissue injury: a vital-microscopic study in the rabbit. J Prosthet Dent. 1983 Jul;50(1):101-7. doi: 10.1016/0022-3913(83)90174-9. No abstract available.
- Hayashi K, Kumai T, Higashiyama I, Shinohara Y, Matsuda T, Takakura Y. Repair process after fibrocartilaginous enthesis drilling: histological study in a rabbit model. J Orthop Sci. 2009 Jan;14(1):76-84. doi: 10.1007/s00776-008-1284-9. Epub 2009 Feb 13.
- Menche DS, Frenkel SR, Blair B, Watnik NF, Toolan BC, Yaghoubian RS, Pitman MI. A comparison of abrasion burr arthroplasty and subchondral drilling in the treatment of full-thickness cartilage lesions in the rabbit. Arthroscopy. 1996 Jun;12(3):280-6. doi: 10.1016/s0749-8063(96)90059-6.
- Mohlhenrich SC, Abouridouane M, Heussen N, Holzle F, Klocke F, Modabber A. Thermal evaluation by infrared measurement of implant site preparation between single and gradual drilling in artificial bone blocks of different densities. Int J Oral Maxillofac Surg. 2016 Nov;45(11):1478-1484. doi: 10.1016/j.ijom.2016.05.020. Epub 2016 Jun 11.
- Orth P, Goebel L, Wolfram U, Ong MF, Graber S, Kohn D, Cucchiarini M, Ignatius A, Pape D, Madry H. Effect of subchondral drilling on the microarchitecture of subchondral bone: analysis in a large animal model at 6 months. Am J Sports Med. 2012 Apr;40(4):828-36. doi: 10.1177/0363546511430376. Epub 2012 Jan 5.
- Singh G, Jain V, Gupta D, Ghai A. Optimization of process parameters for drilled hole quality characteristics during cortical bone drilling using Taguchi method. J Mech Behav Biomed Mater. 2016 Sep;62:355-365. doi: 10.1016/j.jmbbm.2016.05.015. Epub 2016 May 16.
研究記録日
主要日程の研究
研究開始
一次修了 (予期された)
研究の完了 (予期された)
試験登録日
最初に提出
QC基準を満たした最初の提出物
最初の投稿 (見積もり)
学習記録の更新
投稿された最後の更新 (見積もり)
QC基準を満たした最後の更新が送信されました
最終確認日
詳しくは
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微小破壊技術の臨床試験
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Royal Brompton & Harefield NHS Foundation TrustNational Institute for Health Research, United Kingdom完了