가토 경골에서 저강도 박동성 초음파의 자극이 신연 골형성에 미치는 효과

Abstract

[한글]

뼈의 신연 골형성에 대한 저강도 박동성 초음파의 효과를 검증하기 위해 26마리의 성숙한 가토의 경골을 실험적으로 신연시켜 연구하였다. 경비골 결합 직상부에서 경골을 절골하였고 6일간의 휴지기를 거친 후부터 골 신연기기를 이용하여 10일동안 0.5mm/12시간의 속도로 신연시켰다. 각 가토의 한 쪽 경골은 초음파를 조사하는 자극군으로 무작위로 배정되었고 반대쪽 경골은 비자극군으로 삼았다. 조사한 초음파는 1 MHz sine waves, 200 μsec burst width, 50 mW/cm**2 의 spatial average 및 temporal average intensity의 특성을 가지며, 제 7일부터 시작해서 1일 15분간 22일 동안 매일 조사하였다. 단순 방사선사진을 주기적으로 촬영하여 경골 신연 과정을 추시하였으며 골 표식을 위해 각각 제 14일 및 21일에 calcein 및 tetracycline을 피하 주사하였다. 제 4주후에 가토를 회생시켜 신연된 경골의 신연 골형성을 평가하였다. 골밀도 검사에서는 초음파로 자극한 경골 신연부의 골밀도의 절대치 및 상대치가 유의하게 증가하였다(p<0.01). 3점 고정 굴곡 실험에서는 초음파로 자극한 경골에서 최대부하 및 최대 응력이 증진되었다(p<0.01), 조직형태학적 분석에서는 초음파를 조사한 경골에서 소주골의 용적, 수 및 무기질화 비율이 증대되었다(p<0.05).이러한 소견은 비침습적 저강도 박동성 초음파가 가토 경골의 신연 과정에서 골형성을 유의하게 증가시키는 것으로 사료되며, 사지 연장의 전체 치료 기간을 단축시킬 수 있을 것으로 기대된다.

[영문]

The effects of low-intensity pulsed ultrasound on the distraction osteogenesis of bones were studied in the experimental lengthening of the tibiae of 26 mature male rabbits, The tibiae were osteotomized at the tibio-fibular junction and held for 6 days, Then the tibiae were lengthened at a rate of 0.5 mm/12 hours for 10 days using a dynamic external fixator. One tibia of each rabbit was randomly allocated to be sonicated and the contralateral tibia was designated the control, Ultrasound of 1 MHz sine waves with a burst width of 200 μsec and an average intensity of 50mW/cm**2 (SATA) was sonicated for 15 minutes every day for 22 days, beginning from day 7. Calcein and tetracycline for bone labelling were injected subcutaneously on day 14 and day 21, respectively. At the fourth week, all the rabbits were sacrificed and the distraction osteogenesis of the lengthened tibiae was evaluated. The absolute and relative values of bone mineral density of the ultrasound-stimulated tibiae were significantly increased compared with those in the control tibiae (p<0,01). Three-point bending test revealed an increase in the ultinate load and ultimate stress of the sonicated tibiae (p<0.01). Bone histomorphometry demonstrated that sonication induced an increase in trabecular bone volume, number and mineralized ratio (p<0.05). These findings indicated that non-invasive low-intensity pulsed ultrasound enhances the distraction osteogenesis of rabbit tibiae and may shorten the over-all time course of leg lengthening.