[O-KS-13-4] 虚血再灌流後の筋収縮力の変化と歩行の関係
―ラットを用いた実験的研究―
キーワード：駆血, 筋収縮力, 歩行
【はじめに，目的】
整形外科的手術で出血量抑制のために使用されるターニケットは，虚血再灌流障害を引き起こし骨格筋の浮腫や炎症，萎縮を発生させる可能性が報告されている。我々は先の動物実験において，圧力300mmHgで90分間ターニケットを使用すると，虚血再灌流後に筋収縮力の低下が生じ，その低下は再灌流後7日目においても完全回復に至らないことを明らかにした。しかし，7日目以降の筋収縮力の変化に関しては不明である。そこで，虚血再灌流後の筋収縮力の変化を明らかにする目的で，虚血再灌流後14日目における筋収縮力の測定，および歩行動作との関係について検討した。
【方法】
10週齢Wistar系雄ラット12匹（体重360.1±14.2g）を6匹ずつ正常群（以下C群）と虚血再灌流群（以下IR群）に分けた。IR群は，まず麻酔下で後肢にターニケットカフを巻き，圧力300mmHgで90分間の駆血を実施した。そして14日後に，両群の筋収縮力の測定と歩行観察を実施した。歩行観察は傾斜0°のラット用トレッドミル上を分速10m/minで歩行させ，その様子をビデオカメラで撮影し，その動画から足指伸展角と踵骨高を測定した。足指伸展角は爪先離地時に踵骨と第4中足骨を結ぶ線と床に平行な線がなす角度とし，値が小さい程伸展していることを示す。また踵骨高は足底接地時の踵骨と床の垂直距離とした。筋収縮力の測定は，ヒラメ筋を摘出し95％酸素および5％二酸化炭素の混合ガスを常時通気しているリンゲル液で満たしたオーガンバス内へ入れ，電気刺激を加え測定した。測定後のヒラメ筋は，凍結させHE染色し筋横断面短径を測定した。統計学的解析は，対応のないt検定を用い，危険率5％未満をもって有意差を判定した。
【結果】
筋収縮力はC群116.5±7.4g，IR群69.2±13.3g，筋横断面短径はC群58.6±2.8μm，IR群46.3±4.2μmであり，どちらもC群に比べIR群に有意な低下が認められた（P＜0.05）。一方，歩行に関する測定項目である足指伸展角および踵骨高では，両群間に有意差は認められなかった（P＜0.05）。
【結論】
本研究結果にて，筋収縮力や筋横断面短径はC群よりもIR群が有意に低下していたが，歩行に関する評価項目に有意差は認められなかった。一般的に筋収縮力は，筋横断面積と比例関係にある。また，虚血再灌流障害の症状として浮腫や炎症，筋萎縮が報告されている。そのため，IR群では虚血再灌流により低下した筋収縮力が完全回復していないことが推測できる。一方で，歩行に関して差がなかったことについては，歩行自体は低負荷の運動であるため，運動から筋機能の状態を評価するには，より負荷の高い運動に対する反応から判断する必要性が示唆されたと推測する。よって，虚血再灌流後14日では，歩行が正常であっても，筋機能の回復は完全ではない可能性があることを明らかにした。
整形外科的手術で出血量抑制のために使用されるターニケットは，虚血再灌流障害を引き起こし骨格筋の浮腫や炎症，萎縮を発生させる可能性が報告されている。我々は先の動物実験において，圧力300mmHgで90分間ターニケットを使用すると，虚血再灌流後に筋収縮力の低下が生じ，その低下は再灌流後7日目においても完全回復に至らないことを明らかにした。しかし，7日目以降の筋収縮力の変化に関しては不明である。そこで，虚血再灌流後の筋収縮力の変化を明らかにする目的で，虚血再灌流後14日目における筋収縮力の測定，および歩行動作との関係について検討した。
【方法】
10週齢Wistar系雄ラット12匹（体重360.1±14.2g）を6匹ずつ正常群（以下C群）と虚血再灌流群（以下IR群）に分けた。IR群は，まず麻酔下で後肢にターニケットカフを巻き，圧力300mmHgで90分間の駆血を実施した。そして14日後に，両群の筋収縮力の測定と歩行観察を実施した。歩行観察は傾斜0°のラット用トレッドミル上を分速10m/minで歩行させ，その様子をビデオカメラで撮影し，その動画から足指伸展角と踵骨高を測定した。足指伸展角は爪先離地時に踵骨と第4中足骨を結ぶ線と床に平行な線がなす角度とし，値が小さい程伸展していることを示す。また踵骨高は足底接地時の踵骨と床の垂直距離とした。筋収縮力の測定は，ヒラメ筋を摘出し95％酸素および5％二酸化炭素の混合ガスを常時通気しているリンゲル液で満たしたオーガンバス内へ入れ，電気刺激を加え測定した。測定後のヒラメ筋は，凍結させHE染色し筋横断面短径を測定した。統計学的解析は，対応のないt検定を用い，危険率5％未満をもって有意差を判定した。
【結果】
筋収縮力はC群116.5±7.4g，IR群69.2±13.3g，筋横断面短径はC群58.6±2.8μm，IR群46.3±4.2μmであり，どちらもC群に比べIR群に有意な低下が認められた（P＜0.05）。一方，歩行に関する測定項目である足指伸展角および踵骨高では，両群間に有意差は認められなかった（P＜0.05）。
【結論】
本研究結果にて，筋収縮力や筋横断面短径はC群よりもIR群が有意に低下していたが，歩行に関する評価項目に有意差は認められなかった。一般的に筋収縮力は，筋横断面積と比例関係にある。また，虚血再灌流障害の症状として浮腫や炎症，筋萎縮が報告されている。そのため，IR群では虚血再灌流により低下した筋収縮力が完全回復していないことが推測できる。一方で，歩行に関して差がなかったことについては，歩行自体は低負荷の運動であるため，運動から筋機能の状態を評価するには，より負荷の高い運動に対する反応から判断する必要性が示唆されたと推測する。よって，虚血再灌流後14日では，歩行が正常であっても，筋機能の回復は完全ではない可能性があることを明らかにした。