高度に変形し、あるいは短縮ないし一部を欠損した上肢または下肢の再建は、古くから扱われてきた難問題のひとつである。それが困難な理由は、四肢の重度の変形、短縮、欠損が内包する問題の本質が、大多数において高度の組織欠損なのであるにもかかわらず、生体組織を人為的に新たに形成して、増量することができないという原理的な限界が存在したからである。この問題の根本的な解決には、生きた正常な組織の増量が必要であったが、これは不可能なこととして長らく放置されてきた。

　既存の組織を、連続性を保ちつつ一定の方向へ張力を加え続けることによってその方向へ生きた正常な組織を新生させ、増量させることができるというイリザロフの原理の発見は、このことを可能にする画期的な発見であった。仮骨延長法による脚延長術は、今日、最も広く用いられている脚延長法であって、管状骨の骨幹部または、骨幹端部を骨切りして、そこに形成される仮骨の増加する速さに合わせて骨片を引き離して骨を長軸方向に延長する方法であって、長管骨であれば、10cm以上の延長が可能である。骨が延長されるだけではなく血管や神経など軟部の多くの組織も同時進行的に長軸方向へ組織量が増えているのであって、単なる骨延長術ではなく、複合的な組織形成術といえる。

　仮骨延長による脚延長術によって、骨、軟部の組織をin situで増量させることが可能になった結果、組織欠損をともなう四肢の再建は大きく進歩したが、まだ残された問題がある。なかでも重要な問題は、治療期間が長くかかることである。

　仮骨延長による脚延長術の治療期間は、三つの段階からなっている。すなわち、骨切り部に仮骨が形成されるのを待つ1から3週間の「待機期間」、仮骨を1日0.2ないし2mmの速さでに延長する「延長期間」、および延長部に生じた仮骨が成熟した骨になるのを待つ「骨成熟期間」である。

　治療期間短縮の可能性という観点からみると、待機期間は1から3週間程度にすぎないから、たとえこれをゼロにしても短縮の効果は少ない。延長期間は、治療期間の約1/3に当たるが、これを短縮するためには、延長速度を増す必要がある。しかし、延長速度を増すと、軟部組織の張力が急速に高まり、神経麻痺や血行障害を招く。これに対して、骨成熟期間は、治療期間のおよそ2/3を占めており、これを短縮しても軟部組織への悪影響がなく、しかも治療期間へ短縮の効果が大きい。これによって、仮骨部への機械的刺激、電気刺激、自家骨移植や骨髄液注入によって骨切り部に新生した骨組織すなわち仮骨の形成と成熟を促進する試みが行われてきた。しかし、いずれも効果に限界があり実際には応用されなまま今日に至った。

　近年、骨代謝を調節する成長因子が数多く報告されている。なかでも塩基性線維芽細胞成長因子(bFGF)は、多様な中胚葉系細胞の強力なmitogenとして知られている。骨芽細胞系の細胞より産生され骨基質中に存在し、骨細胞のautocrine/paracrine因子として作用しており、多くの研究者が成熟した骨を形成する作用骨折のin vivoの実験で確認している。しかし、仮骨延長法の延長部の仮骨は、骨折の仮骨とはことなり、生れたばかりの仮骨から成熟した骨組織にいたる全ての段階の組織が長軸方向に広い空間を占めて配列されている。このような多様な段階を含む長大な仮骨においてbFGFがどのような効果をもつかは不明であり、したがって、仮骨延長の治療期間短縮に応用できるかどうかは未知である。

　本研究の目的は、bFGFを延長部の仮骨に投与することにより仮骨の形成を促進できるか否かを実験によって明らかにすることである。

　白色日本家兎の雄54羽を用いた。左下腿に創外固定延長器を装着し、脛骨中央で骨切りを行い10日間の待機期間の後、骨切り部を1.4mm/日の割合で7日間延長して、9.8mmの仮骨延長を行った。延長終了時に投与群24羽には、仮骨延長部中央に200gのbFGFを150lの生食溶液として注入した。対照群24羽には、同量の生食のみを注入した。これらをそれぞれ6羽ずつの4群に分け、第1群は1週後、第2群は2週後、第3群は3週後、そして第4群は5週間後に屠殺し評価した。またこのほかに、第5群として6羽に、延長終了1週間後にbFGFを同量局所投与し2週後に屠殺し同様に評価した。評価方法は、仮骨部の単純X線写真、骨塩量の測定、組織標本における骨形成・成熟の比較とした。

　延長器の脱転、骨折、あるいは、死亡などのために、最終的に評価の可能な個体は、第1群はbFGF群5羽、対照群4羽、第2群はbFGF群6羽、対照群5羽、第3群はbFGF群6羽、対照群6羽。第4群はbFGF群5羽。対照群6羽。第5群5羽であった。

　bFGF群のは、X線写真でも組織標本でも延長仮骨の骨形成があきらかに促進されていた。組織学的には、bFGFを投与した仮骨には内軟骨性骨化、線維性骨化により骨形成が増加していた。ウサギ脛骨仮骨延長におけるbFGF局所単回投与は、延長仮骨の骨形成を促進させた。

　bFGF群の骨塩量は、対照群に比べて第2群で1.7倍、第3群で1.4倍、第4群で1.9倍に増加しており、これらは、統計学的にも有意に増加していた。

　延長終了1週間後にbFGFを同量局所投与し2週後に評価した第5群は、延長終了時に投与した2週後、3週後の対照群、2週後、3週後と5週後のbFGF投与群とも統計学的に有意に骨塩量は、増加していなかった。

　bFGF投与量200gは、過去のウサギの骨折モデルにおいて単回投与で骨形成の促進が証明されたものと同量である。

　bFGF投与の最適時期については、延長終了1週間で投与した群の骨塩量の値が延長終了直後投与に比べて小さかったことから、少なくとも数日以内と考えられるが1週間以後にさらに有効な投与時期があるか否かは本研究では、証明されていない。

　しかし、延長部の仮骨が一様な組織ではなく、そこには未熟な繊維芽細胞、骨芽細胞、軟骨細胞、類骨、骨細胞など多様な細胞があって、仮骨中央より上下の骨片に向かって未熟な組織から成熟した骨組織へと移行して行くこと。そして延長終了後は、中央の最も未熟な部位に向かって成熟が進むこと、および、bFGFの骨形成促進効果は、主として骨芽細胞系の未熟な細胞の増殖と分化を促進す作用であることを考慮すれば、投与時期としては、延長部の仮骨に未分化細胞の多いる延長終了時が適当であり、投与部位は同様の理由で仮骨部中央が適切と考えられた。

　ウサギ脛骨の仮骨延長部に対するbFGF局所単回投与は、延長仮骨の骨形成を促進した。仮骨延長法脚延長術の治療期間短縮法として、bFGFを延長仮骨に局所投与する方法が有効である可能性があると考えられる。