ヘルニアの生体力学的安定性

Scientific Reports volume 13、記事番号: 4936 (2023) この記事を引用

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ヘルニアは、腹膜や内臓が腹壁の欠損部を貫通するときに発生します。 メッシュ生地の移植は、それに伴う感染や不全のリスクがあるにもかかわらず、ヘルニアで損傷した組織の修復を強化する一般的な方法です。 しかし、腹筋群内の最適なメッシュの配置や、外科的矯正が必要なヘルニア欠損の最小サイズについては合意がありません。 ここでは、メッシュの最適な位置がヘルニアの位置に依存することを示します。 腹横筋にメッシュを配置すると、損傷ゾーンの同等の応力が軽減され、切開ヘルニアに対する最適な補強ソリューションとなります。 ただし、臍傍ヘルニアの場合、白線の直腸後筋の補強は、腹膜前移植、直腸前移植、およびアンレー移植よりも効果的です。 骨折力学の原理を使用して、ヘルニア損傷ゾーンの臨界サイズは、腹直筋では 4.1 cm で、他の腹筋前部ではそれより大きなサイズ (5.2 ～ 8.2 cm) で深刻になることがわかりました。 さらに、ヘルニア欠陥のサイズが破壊応力に影響を与える前に、腹直筋の 7.8 mm に達する必要があることがわかりました。 他の前部腹筋では、ヘルニアは 1.5 ～ 3.4 mm の範囲のサイズで破壊応力に影響を及ぼし始めます。 私たちの結果は、ヘルニア損傷ゾーンが重度になり、修復が必要になる時期を決定するための客観的な基準を提供します。 これらは、ヘルニアの種類に応じて、機械的に安定した補強を行うためにメッシュをどこに埋め込む必要があるかを示しています。 私たちは、私たちの貢献が損傷と骨折の生体力学の洗練されたモデルの出発点となることを期待しています。 たとえば、見かけの破壊靱性は、さまざまな肥満レベルで生活している患者にとって決定されるべき重要な物理的特性です。 さらに、さまざまな年齢や健康状態における腹筋の関連する機械的特性は、患者固有の結果を生み出すために重要です。

ヘルニアは、特定の筋肉または筋肉群内の生体力学的および生化学的変化から生じると考えられている一般的な病状です。 ヘルニアを矯正するために、世界中で年間 2,000 万件以上の手術が行われています1。 これらの手術は日常的な処置と考えられるかもしれませんが、4 年間にわたって 250 万人を対象とした腹部ヘルニアの大規模研究によると、ヘルニア修復後の累積再発リスクは 15 ～ 35% に及ぶ可能性があります 2。 外科的矯正が必要なほど重大なヘルニア欠損のサイズを予測するだけでなく、メッシュ補強が必要なヘルニア欠損のサイズを予測し、適切な機械的補強のために腹壁（AW）内のメッシュインプラントの最適な位置を決定することで、次のようなリスクが軽減されます。ヘルニア再発。 実験に基づいた 3 次元 (3D) 計算モデル化は、腹筋の解剖学的機能を客観的に予測するのに役立ちます。 たとえば、有限要素法 (FEM) は、鼠径ヘルニアの発生をシミュレートし、筋肉量の増加に伴うヘルニアのリスクの減少に関する Keith の長年の予想 3 を実証するために使用されています 4。 さらに、FEM は、AW5 のさまざまな組織の構成的挙動を調べるために使用されています。 最近では、ヘルニア発症の困難なシナリオに対処するために、さまざまな場所で局所的な弱点にさらされている AW の生体力学をシミュレートするために、FEM に基づく全体的なモデルが開発されました6、7、8、9。 たとえば、Tuset et al.9 は、腸ストーマの位置は、白線に位置する場合を除いて、結果として生じる応力と歪みの分布に重大な影響を及ぼさないと結論付けています。 予測モデリング ツールとして、FEM は臨床研究を補完し、外科医の意思決定を容易にします。 たとえば、患者に合わせたソリューションが多数考えられるため、手術前にヘルニア修復シナリオを視覚化、最適化、テストするのに役立ちます。 文献を注意深く調査すると、ヘルニア修復の物理学を系統的に調査した数値研究が存在しないことが明らかになりました。 したがって、この論文では、ヘルニア損傷を受けた AW の強化に対処する際の FEM の可能性を紹介します。