イヌの下肢におけるdistraction osteogenesis（DO）の研究において.イリザロフ博士は.切断部の間質領域において骨形成開始前に微小血管網が活発に再生することを観察し.血管造影により下肢のdistraction領域に「微細血管と微小循環」が再構成され.血液と血流量が増加したことを確認した[1,2]［図1］。 四肢の挫滅部[1,2]の「微小血管と微小循環」を再構築し.血液と血流を増加させることです。 近年.イリザロフ式勾留組織形成術（DH）が整形外科や血管外科に応用され.切断寸前の下肢の切断変形を救ったりして満足のいく結果を得ているが.これらはすべてイリザロフ後の時代の技術的進歩であり.学者たちに組織の修復・再建について考えさせるとともに これらはすべて.イリザロフ後の時代の技術的進歩であり.研究者たちに微小循環再建技術の再考と探求を促しているのだ。 その中でも.四肢の虚血性疾患に対するDH法とそこから生まれた微小循環再建術は.「ポスト・イリザロフ時代の微小循環再建術」と呼ばれ.注目されている。
I. これまでの微小循環の概念と微小循環再構築の応用について
微小循環という概念は.1954年に米国で開催された第1回国際微小循環学会で正式に発表されたもので.組織の微小（細）動脈と微小（細）静脈の間の血液循環のことである。 微小循環は.体内の細胞が物質を交換し.重要な臓器の代謝を維持する場所であり.あらゆる病気の発症は.最終的に微小循環の障害に関係している。 大腿骨頭壊死症.血栓閉塞性血管炎.糖尿病足.筋膜コンパートメント症候群.潰瘍疾患.各種外傷性組織壊死などの手術に伴う疾患は.すべて微小循環障害と密接な関係がある。 微小循環再建術とは.損傷した組織に介入して.損傷した微小循環を修復・再生し.組織機能を改善・回復させることである。
20世紀後半の医療技術の大きな革新の一つであるマイクロサージェリー技術は.ここ数十年のマイクロサージェリー技術の高度化に伴い.血管チップを用いたフラップグラフトは.四肢の軟部組織欠損の修復や損傷した微小循環の再建に.幅広い適応と有効性が実証されており.非常に評価の高い方法になっています。 マイクロサージェリー技術は.形成外科や整形外科の分野で.人体組織の外傷性欠損の修復のために最初に開拓された。 顎顔面外科では.軟組織や骨組織を含む大規模な顎顔面腫瘍の切除・修復に使用されています。 整形外科では.特に血管を用いた骨移植.骨・筋フラップ移植.軟部組織欠損修復移植など.ほとんどが救急外傷の分野に属し.手足や命を一度に救うことができる外傷性整形外科の発展・向上に大きく貢献しています。1962年.陳中偉ら[3]は世界で初めて切断された手の再移植に成功しましたが.指動脈・静脈の直径が約0.8mmと小さく.高度な微細血管吻合の技術が必要とされました。 1972年.上海の華山病院整形外科が世界初のフリーフラップグラフトを完成させると.この技術はすぐに上海をはじめ中国全土で成功した。 1970年代初頭.中国とアメリカの整形外科医が小血管吻合法を応用し.遊離腸骨鼠径部フラップグラフトを用いた第一段階の組織欠損の修復に成功しました[4,5]。 中国の整形外科と手の外科の専門家も.この分野の革新と開拓に大きく貢献しています[6-9]。
その他.微小循環再建術の臨床応用は比較的少なく.その臨床的有効性は不明である。 血栓塞栓性血管炎の治療において.遠位小四肢の動脈を吻合する血管バイパス術を行った著者[10,11]もおり.術後早期には病変周辺の微小循環が著しく改善したが.Dilege [11] では術後12.14.36ヶ月の動的追跡調査で微小血管開存率が徐々に低下していることが判明している。 Agarwal [12] は.交感神経切除術が失敗した血栓塞栓性血管炎患者273人を対象に.病巣に固定した大きなオメンタルグラフトで治療し.満足できる長期経過観察を行いました。 治療のメカニズムは.大網の脂質細胞が血管内皮増殖因子を合成し.大網の微小血管内皮細胞が塩基性線維芽細胞増殖因子を合成するというもので.大網の脂質細胞は血管内皮増殖因子を.微小血管内皮細胞は塩基性線維芽細胞増殖因子を合成します。 この2つの成長因子は強力な血管新生因子であることが示されており[13].大動脈.静脈.リンパ管のネットワークが豊富であるため.周辺組織との側副血行路を確立しやすく.移植後の血液供給を向上させることができます。 幹細胞は.高い自己複製能と強い分化能を持つ細胞の一種である。 内皮前駆細胞は.胎生期の血管発生に関与するだけでなく.成体においても血管の再生に関与していることが分かっています[14]。 2002年.湯山立嗣 [15] は虚血性下肢血管疾患に対する自家骨髄幹細胞移植の使用を初めて報告し.満足のいく結果と副作用がないことを明らかにした。 ヒト臍帯血幹細胞移植を行った4名の血管炎患者において.虚血肢の安静時痛は速やかに緩和され.壊死した皮膚病変は4週間以内に治癒しました。
結論として.微小循環の再建と組織機能の回復は様々な要因に影響され[17,18].これまでの微小循環再建の技術は.組織移植を除いて実際には広く臨床に用いられておらず.その正確な効果は長期的に観察されるにとどまっている。
微小循環の再構築に及ぼす張力の影響
機械的刺激が毛細血管の再生や組織の再生を促進すること[19-21].新生血管が憩室骨形成に重要な役割を果たすことは.数多くの研究で証明されている[図2]。 組織学的には.Distraction osteogenesis（DO）中に骨柱間に細い毛細血管が成長し.元の骨端の表面から均一な直径の血管が伸びることが証明されており.微小血管造影では新しい血管が新しい骨と同じ長手方向に向いていることが確認された[1]。 伸展部の中央には線維芽細胞様の細胞がコラーゲン線維を形成し（収縮方向と同じ方向に配列）.コラーゲン線維上の骨芽細胞が骨様組織を作り.徐々に骨梁を形成し.固定後は徐々に骨化する成長領域が出現し.血管壁の中層には活性平滑筋細胞が現れ.収縮部周辺の軟組織では新しい毛細血管の交通枝と血管が多く見られるようになることがあります。 新しい毛細血管は多くの交通枝を持ち.伸展部周辺の軟部組織の血管と吻合し.伸展部とその周辺の血液循環を形成する。
伸展部の血管や血流の様子を免疫組織化学的に調べたところ.血管の基底膜層にあるラミニンとIV型コラーゲンが.伸展後の活発な血管伸長に深く関与していることがわかった。 組織学的および超微細構造学的研究により.薄壁の血管が旺盛に成長していることが明らかになった。 また.血管造影と微小血管造影により.直径約150-200umの洞状血管が多数存在し.宿主骨表面（骨端と骨内両方）から新骨柱の外周を平行に包む中央線維領域へ流れていることも確認された。 局所灌流試験では.シンチグラフィーを応用して血流量を定量化し.被験者の四肢内では対照肢の約10倍と有意に血流量が多いことを明らかにした。 伸展部位と血流増加の程度は相関しているが.対象肢の遠位でも同等の血流増加が見られた。 骨折モデルでは.骨切り後約5週間をピークに一時的に血流が増加した。 しかし.ストレッチによる骨成長中の血流量の増加は異なるようで.一時的な増加ではなく.通常.少なくとも17週間は持続することが可能である[23]。
III.ポストIlizarov時代における微小循環再建術の登場
イリザロフ法の古典的な円形外固定具は.戦傷後の骨欠損.感染症.変形を救うために最初に適用されました。 1850年代にイリザロフ博士が創始してから1990年代初頭に博士が亡くなるまで.30年余りの間に開発された技術であり.イリザロフ博士はraction osteogenesisにおける血管網の再生現象を発見したが.微小循環再建の分野には深く応用されなかった。 2012年はイリザロフ博士の没後20年（1992年）に当たる。 しかし.イリザロフテクニックの基礎を築いた「テンションストレスの法則」とDOテクニックが広く深く理解されるにつれ.イリザロフテクニックの応用は.従来の外傷や骨・軟部組織の欠損に対する治療の枠をはるかに超えるようになりました。 イリザロフのDO（distraction osteogenesis）法による微小循環再生は.最も重要なテクニックの一つである。 組織再生の前駆体（魂技）」とも言われるイリザロフ式横骨引き込み術では.約3週間後に組織間隙に（数本の血管ではなく）無数の毛細血管網が形成されます。 DO法の理論では.ゆっくりとしたストレッチを継続的に行うことで.細胞の増殖や生合成が促され.組織の代謝が活発になるとされています。 骨に適切な伸縮応力を加えることで.組織が本来持っている修復能力を動員し.骨とそれに付随する筋肉.筋膜.血管.神経を同時に成長させ[24,25].損傷した組織の微小循環を自然に再建することができる技術です。 この技術は.これまでの微小循環再建法よりも低侵襲で.組織の自然な修復・再建パターンに適合し.これまでの修復・再建技術とは比較にならないほどの優位性を持っています。
イリザロフ時代以降の微小循環再建術の利点と臨床応用
DH微小循環再建術は.従来の微小外科技術を拡張したもので.現在の微小外科技術では0.2mm未満の血管を吻合しても数本の小血管にしかならないのに対し.DH法では「血管網」の形成を促すことができます。 したがって.ポストIlizarov時代の微小循環再建は.再建前の破壊という組織修復再建モデルを突破し.その臨床応用の有効性が証明されたと言えるでしょう。 術後の血管造影では.変位した骨の周囲に豊富な新生血管網が形成されていることが確認され[26]［図3］.虚血組織の微小循環が効果的に再構築されていることが確認された。 Qu Longら[27] [図4]は.崩壊した大腿骨頭壊死の治療に骨内再配置法を用い.満足のいく臨床結果を得ました。 ロシアのイリザロフ技術センターは，慢性脳虚血性疾患の治療に頭蓋骨再配置を適用し，脳の微小循環を効果的に改善することができた[24]． 秦思和[28][図5]は.切断寸前の下肢の不自由な変形の治療にイリザロフ技術を適用し.9名全員が本技術により患肢を保持し.下肢の変形を改善した。
秦思和教授は.ロシアのイリザロフ生物学的組織収縮理論[29]を導入・消化し.多くの臨床を行い.自ら組織修復・再建の自然法則に適合する整形外科の自然再建理論[30]を提唱しました。 整形外科における自然再建の概念は.骨や関節の外傷に対して.置換術による再建から自然再建の時代の幕開けを意味し.イリザロフ技術はこの時代の鍵を握るものである。 イリザロフ技術が現代の体外固定技術に大きな影響を与えたことに鑑み.国際体外固定・骨再建連合中国（ICEF&BR中国）会長の秦思和教授により.第1回北京体外固定・骨再建国際会議が2012年4月19日から22日まで発起して開催されました。 軟部組織の再生・修復と微小循環の再構築」。 安井夏生氏による「日本における骨延長術の歴史」.Qu Long氏による「ポストイリザロフ時代-微小血管網再建術と四肢血管再生・修復」.Qin Sihe教授による「イリザロフテクニックで四肢を救う」などが発表されました。 Shu Hengsheng教授による「Ilizarov technique for ischemic foot and ankle deformities at risk of amputation」.「Ilizarov technique combined with tipped flap transfer for treatment of calf and foot and ankle trauma sequelae」などが挙げられます。 イリザロフ法は.四肢組織の微小循環の再構築に重要な役割を担っている。 イリザロフ法に代表される最新の体外固定術は.様々な虚血性疾患や外傷性疾患の治療に広く用いられている微小循環再建術に静かな革命をもたらしています。
V. 展望と結論
イリザロフ博士が後世に残したものは.その技術だけでなく.より重要な自然組織の修復と再建の概念である。 局所組織の増強や再生は.その前に微小血管の再生が必要です。これまでの微小血管の再建は.組織の自然な再生能力を本当に動員することなく.依然として本質的に置換再建の技術に制限されています。 しかし.移植技術が高度化すればするほど.組織が自ら修復・再構築するという自然の法則から外れてしまうのです。 ポストIlizarov時代に主導された微小循環再建術は.血管チップを用いた遊離組織移植術という微小手術の適応を減らし.一部の四肢虚血性疾患の治療範囲を拡大し.臨床的には切断寸前の虚血性下肢切り株をより安全で低侵襲な医療行為で救うことができるようになりました。 ロシアでは.頭蓋骨の外板を引っ張ったり滑らせたりして.脳組織の該当部分の微小循環の再構築を促すことで.脳虚血性疾患や脳卒中の治療に用いられている[18]。 血管損傷や四肢虚血性疾患に対するイリザロフ微小循環再建術はまだ歴史が浅いため.基礎研究.手術適応.手術方法.医療工程管理.有効性評価基準などの面で発展途上にあり.幅広い探索の可能性を秘めています。
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