四肢荷重分散測定装置を用いた犬の重心および後肢機能評価の定量化に関する研究

伊澤, 幸甫

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四肢荷重分散測定装置を用いた犬の重心および後肢機能評価の定量化に関する研究

https://doi.org/10.14944/00005397

名前 / ファイル	ライセンス	アクション
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Item type

学位論文 / Thesis or Dissertation(1)

公開日

2022-09-29

タイトル

四肢荷重分散測定装置を用いた犬の重心および後肢機能評価の定量化に関する研究

タイトル

The center of mass of the dog using the limb load distribution measuring device and study on quantification of hindlimb function evaluation

言語

jpn

資源タイプ

資源タイプ識別子

http://purl.org/coar/resource_type/c_db06

資源タイプ

doctoral thesis

ID登録

10.14944/00005397

ID登録タイプ

JaLC

アクセス権

open access

アクセス権URI

http://purl.org/coar/access_right/c_abf2

著者

伊澤, 幸甫

抄録

内容記述タイプ

Abstract

内容記述

【背景】
フォースプレート (Force Plate; FP) は、一般的に犬の整形外科疾患に対する歩行分析を目的に使用される。歩行中の最大垂直床反力や力積の垂直成分は、薬物治療または整形外科手術後の回復を評価するために使用される動的パラメータである。これらの動的パラメータは四肢の状態の定量化には有用であるが、歩行様式や速度により分析の変動性をもたらす可能性がある。そこで、静的姿勢において荷重分散から計算される重心 (Center of Mass; CoM) や左右の体重バランスが、安定した肢障害評価の定量化パラメータになると仮説を立てた。
本研究では、CoM と肢障害との関連性に焦点を当て、犬のCoM 評価の有用性を検討し、臨床応用のための定量化を目的とした。第一章では、四肢荷重分散測定装置での犬の静的姿勢のCoM 測定方法を確立し、前肢および後肢感覚刺激によるCoM の変化を評価した。第二章では、後肢重負荷時および後肢落下時の後肢バランスを定量化し、これらの後肢感覚刺激による変化を観察した。第三章では、犬の橈骨尺骨骨折および前十字靭帯断裂症例において、橈骨尺骨骨折症例に対してはCoM を、前十字靭帯断裂症例に対してはCoM と後肢バランスをそれぞれ経時的に測定した。これらの結果よりCoM ならびに後肢バランスの静的パラメータが、小動物臨床における機能評価系としての有用性を示す可能性について考察した。
第一章静的姿勢のCoM 測定法の確立と前肢および後肢感覚刺激によるCoM 変化
【材料および方法】
健常ビーグル犬雄6 頭を使用した。またテストフロア上に4 つのFP を設置し、各肢に１つずつ対応するように四肢荷重分散測定装置を作成した。
犬が各FP 上で自然起立位を維持している状態をオリジナルポジションと定義した。試験者は1 肢ずつ挙げ、オリジナルポジション、右前肢 (RF) 挙上、左前肢 (LF) 挙上、右後肢 (RH) 挙上、左後肢 (LH) 挙上の5 つの静的姿勢からデータを得た。右前肢および左後肢にそれぞれ可逆性感覚刺激を与え、同様に5 つの静的姿勢からデータを得た。右前肢および左後肢に対する可逆性感覚刺激による5 つの静的姿勢に関するCoMのX およびY 軸成分の変化は、Bonferroni の多重比較検定にて解析し、有意水準は5%とした。
【結果と考察】
全ての犬において、各静的姿勢でのCoM 測定が可能であった。オリジナルポジションのCoM は、体の中心より前方にあり、左右のバランスは均等であることを示した。RF またはLF 挙上時には、CoM はそれぞれ左後方または右後方に移動した。RH またはLH 挙上時には、CoM はそれぞれ左前方または右前方に移動した。RF 感覚刺激では、オリジナルポジションおよび各肢挙上時のCoM 変化が大きく認められた。しかし、LH 感覚刺激ではオリジナルポジションおよび各肢挙上時のCoM 変化は認められるものの、小さかった。
過去の報告では、前肢への体重負荷が跛行や疼痛の顕在化に関与していることが考えられており、静的姿勢によるCoM 測定は前肢への疼痛評価において特に有用であると結論づけた。
第二章後肢負荷時および後肢落下時の後肢バランスの後肢感覚刺激による変化
【背景】
第一章において、前肢への感覚刺激はオリジナルポジションおよび各肢挙上で明らかなCoM 変化が認められたが、後肢への感覚刺激によるCoM 変化はわずかであった。そこで我々は、後肢感覚刺激の影響を顕在化可能な試験方法の確立を目指し、健常ビーグル犬雄6 頭および既存の装置を使用して以下の2 つの実験を実施した。
【材料および方法】
1．後肢負荷試験による後肢バランスの評価
オリジナルポジションにて試験者は犬の両前肢を持ち、後肢の負荷が体重の60％を超えるまで10秒かけて持ち上げ、持ち上げ前後の後肢荷重を測定した。
2．後肢落下試験による後肢バランスの評価
オリジナルポジションにて、試験者は犬の腰を持ち、両後肢を約10cm の高さに持ち上げ、FP に垂直に落下させ、落下前後の後肢荷重を測定した。
両試験において、LH における可逆性感覚刺激による後肢荷重のX 軸およびY 軸成分の差は、Mann–Whitney のU 検定を用いて分析し、有意水準は5%とした。
【結果と考察】
後肢負荷試験においてコントロールでは、両前肢持ち上げ前後のX 軸成分の変化は認められなかった。LH 感覚刺激では、体重の60%の負荷が後肢に加わった時点でX 軸成分の変化が認められ、後肢の体重はRH に向かって有意に偏っていた。
後肢落下試験においてコントロールでは、落下前後のX 軸成分の変化は認められなかった。LH 感覚刺激では、落下直後にLH を踏み直る動作が認められ、踏み直り後のX 軸成分はコントロールと比較して有意にRH に向かって偏っていた。踏み直る動作は、後肢バランスを安定化させるための適応反応の一種であると推察された。
これらの後肢負荷試験と後肢落下試験は、静的姿勢では評価することが困難な後肢異常の検出および後肢機能の定量化が可能であった。後肢の異常時には、静的姿勢によるCoM 評価に加えて後肢負荷試験および後肢落下試験を組み合わせることで後肢バランスの定量化が可能となると結論づけた。
第三章犬の橈骨尺骨骨折および前十字靭帯断裂症例におけるCoM・後肢バランスの時間的推移
【背景】
第一章および第二章で実施した前肢感覚刺激および後肢感覚刺激によるCoM 変化が、臨床症例に応用可能かを検討した。前肢の感覚刺激に対して、小型犬において一般的な前肢の整形外科疾患である橈骨尺骨骨折を対象にした。また、後肢の感覚刺激に対しては、後肢において一般的な疾患である前十字靭帯断裂を対象とした。右側橈骨尺骨骨折症例に対して、オリジナルポジションによるCoM 測定を手術前から手術後に一定期間実施した。左側前十字靭帯断裂症例に対しては、上記に加えて後肢負荷試験および後肢落下試験による測定を追加し、評価・解析した。
【材料および方法】
1．橈骨尺骨骨折症例
2020 年4 月から2020 年10 月にDVMs どうぶつ医療センター横浜整形外科 (神奈川県) に紹介受診した症例のうち右側橈骨尺骨骨折と診断し、Locking Compression Plate (LCP) にて整復固定を実施し、手術後8 週間の診察終了まで経過観察が可能であった5kg 以下の症例16 例を対象とした。対象症例は、右側橈骨尺骨骨折以外の罹患はなく、その他の整形外科領域に関する既往歴はない犬とした。オリジナルポジションの測定は、既存の装置を用いて、手術前、手術後2, 4, 8 週の時点で実施し、それぞれのデータを比較・検討した。
2．前十字靭帯断裂症例
上記期間・同施設にて、左側前十字靭帯断裂と診断し、Tibial Plateau Leveling Osteotomy (TPLO法) にて制動術を実施し、手術後8 週の診察終了まで経過観察が可能であった15kg 以下の症例13 例を対象とした。なお症例は、左前十字靭帯断裂以外の罹患はなく、その他の整形外科領域に関する既往歴はない犬を使用した。オリジナルポジションの測定ならびに後肢負荷試験および後肢落下試験は、既存の装置を用いて、手術前、手術後2, 4, 8 週の時点で実施し、それぞれのデータを比較・検討した。
手術前、手術後2, 4, 8 週間の時点において、右橈骨尺骨骨折症例および左前十字靭帯断裂症例に対するCoM のX 軸およびY 軸成分の差は、Bonferroni の多重比較検定を用いて分析し、有意水準は5%とした。
【結果と考察】
橈骨尺骨骨折症例に関するCoM 変化は、手術後から時間経過に伴い、X 成分は正中に向かって回復し、Y 成分は手術後4 週間以降に変化しない過程が認められた。このCoM 変化は、橈骨尺骨骨折の治療の経過に密接に関連していることを示唆している。橈骨尺骨骨折に関する本検討では、CoM 変化のみに着目しており、骨癒合過程の段階変化や体重に対する固定器具の大きさなどは考慮されていない。骨癒合過程の段階とCoM 変化が相関性を示すことは臨床上重要であり、治療効果判定を行う上で有用であるといえる。
前十字靭帯断裂症例に関するCoM 変化は、橈骨尺骨骨折の結果と異なり、時間経過に伴うX 成分・Y 成分の変化はともにわずかであった。このCoM 変化は、後肢のCoM のみでの治療判定が前肢と比較してより困難であることを示しており、第一章での結果を裏付けることとなった。また手術後8 週の時点では、CoM のX 成分はほぼ中心に位置しているにも関わらず、後肢負荷試験および後肢落下試験において明確な左右バランスの差が認められた。これらの結果の相違は、後肢の治療過程がCoM に大きな変化を与えないが、後肢機能には明確な影響が生じていることを示唆している。本検討では、膝関節の疾患のみに着目しており、股関節や足根関節などの後肢の疾患あるいはその併発に関しては検討しておらず、本章の結果とは異なる変化をする可能性がある。また、手術前および手術後の前十字靭帯断裂に伴う骨関節炎の程度は評価・検討していない。これらの病態が後肢負荷試験および後肢落下試験の結果に影響を与える可能性も少なくないと推察される。
【総括】
本研究では、静的姿勢のCoM は前肢に障害を有する症例において、後肢バランスは後肢障害症例において機能評価に有用な定量的パラメータとなりうることが示唆された。本知見が犬種間あるいは疾患ごとにも一貫したデータ取得が可能であるかどうかは今後検証していく必要がある。CoM の測定および後肢負荷および落下試験に関して、臨床現場にて継続して実施していく予定である。

Abstract

内容記述タイプ

Other

内容記述

Static measurements have been increasingly used in recent years to assess the condition of limbs in lameness associated with orthopedic disease in dogs. In this study, the usefulness of static measured center of mass (CoM) analysis was investigated in normal dogs and clinical cases. In normal dogs, changes in the CoM when the limbs were suspended and changes in the CoM when pain was given were investigated using five postures. The CoM of the dog in control was located slightly anterior to the center, and moved right or left backward when the left or right forelimb was suspended and right or left forward when the left or right hindlimb was suspended. The CoM was located posterior to the left and backward during pain in the right forelimb and anterior to the right and forward during pain in the left hindlimb. This change in the CoM was more pronounced in the forelimbs than in the hindlimbs. The function of the hindlimbs could be evaluated by combining the hindlimb loading test and the hindlimb dropping test. The weight imbalance could be clarified by increasing the load on the hindlimbs to 60% of the body weight. In addition, the hindlimb dropping test, which requires a rapid response, induced a reaction after the drop and was able to detect a similar imbalance between the left and right hindlimb. Based on these results, we measured and evaluated changes in the CoM over time from postoperative to eight weeks after orthopedic surgery for cases of radial and ulnar fracture and cranial cruciate ligament rupture (CrCLR). In the case of radial and ulnar fracture, the change over time could be associated with functional recovery only by measuring the CoM. On the other hand, it is suggested that the CrCLR case needs to be evaluated statically by combining the hindlimb loading test and the hindlimb dropping test. This is the first study to establish and quantify methods for the CoM measurement and hindlimb function evaluation test in static measurement of dogs. The study also revealed changes in the postoperative CoM over time in cases of radial and ulnar fracture and CrCLR.

学位名

博士(獣医学)

学位授与機関

学位授与機関識別子Scheme

kakenhi

学位授与機関識別子

32701

学位授与機関名

麻布大学

学位授与年月日

2021-09-30

学位授与番号

甲第169号

Rights

値

本論文の一部は以下のとおり公表されている。
This (A part of this dissertation) is the peer reviewed version of the following
article: Displacement of center of mass in dogs in response to foot sensory stimulation.
Izawa K, Fukunaga K, Hirota Y, and Orito K. Veterinary Surgery, 50; 1304-1315, 2021,
which has been published in final form at
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/vsu.13671
This article may be used for non-commercial purposes in accordance with
WileyTerms and Conditions for Use of Self-Archived Versions.

著者版フラグ

出版タイプ

VoR

出版タイプResource

http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85

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