関節置換術
関節置換術
股関節置換術
ICD-10-PCS0?R?0JZ
ICD-9-CM81.5、81.8​​
メッシュD019643

関節置換術は、関節炎または機能不全に陥った関節面を整形外科用人工関節に置換する整形外科手術の一種で、関節形成術とも呼ばれます。関節置換術は、重度の関節痛や機能不全が低侵襲治療では改善しない場合に用いられる治療法です。関節置換術は、変形性関節症や関節リウマチなど、様々な関節疾患において適応となることが多いです。

関節置換術は一般的になりつつあり、主に膝関節と股関節の置換術がこれにあたります。2009年には約77万3000人のアメリカ人が股関節または膝関節の置換術を受けました。[ 1 ]

用途

ショルダー

肩関節置換術では、肩関節へのアクセス方法にはいくつかの主要なアプローチがあります。1つ目は三角筋を温存する三角筋アプローチですが、棘上筋の切除が必要になります。[ 2 ] 2つ目は三角筋横断アプローチで、関節窩にまっすぐアプローチします。しかし、このアプローチでは三角筋を損傷するリスクがあります。[ 2 ]外科医の好みに応じて、両方のアプローチが用いられます。

毎年行われる肩関節置換術の数は増加していますが、世界的な記録を調べた研究によると、肩関節置換術の10例中9例が少なくとも10年以上持続することが示唆されています。[ 3 ] [ 4 ]

ヒップ

股関節置換術は、全置換術と半置換術の2種類があります。全置換術は寛骨臼と大腿骨頭の両方を置換するのに対し、半置換術は通常、大腿骨頭のみを置換します。股関節置換術は現在、最も一般的な整形外科手術ですが、患者の短期的および長期的な満足度は大きく異なります。

補助器具の使用が術後ケアに役立つかどうかは不明である。[ 5 ]

股関節置換手術は主に 3 つの方向から行うことができ、それぞれに利点と欠点があります。古典的なアプローチは後方からで、寛骨臼にアクセスするために大腿部後部の大殿筋とその他の大きな筋肉を剥離する必要があります。前方アプローチは前方から股関節にアクセスし、大きな筋肉の剥離は少なくなりますが、寛骨臼のちょうど内側にある大腿動脈、対応する静脈、および脚の主要神経束が近いため、外科医は注意して適切なランドマークを維持する必要があります。外側アプローチでは後方アプローチよりも小さな筋肉を剥離しますが、前方アプローチと同様のナビゲーション上の懸念があります。外科医の経験が外科医の好みを決定する傾向があるため、外科医が最初に使用するように訓練された方法から逸脱することはめったにありません。

膝

膝関節置換術。

膝関節置換術では、大腿四頭筋（内側広筋）の一部を膝蓋骨から剥離し、膝前面を露出させます。膝蓋骨を関節の片側に移動させることで、大腿骨遠位端と脛骨近位端を露出させます。次に、骨の長軸に向いた切断ガイドを使用して、これらの骨の端部を正確に切断します。軟骨と前十字靭帯は除去されます。後十字靭帯も除去される場合がありますが、脛骨側副靭帯と腓骨側副靭帯は温存されます。[ 6 ]次に、金属部品を骨に埋め込むか、ポリメチルメタクリレート（PMMA）セメントを使用して固定します。セメントを使用せずにインプラントを固定する代替技術も存在します。これらのセメントレス技術には、多孔質金属プロテーゼなどのオッセオインテグレーションが含まれる場合があります。[ 7 ]

手術には通常、術後の痛みが伴い、激しいリハビリテーションが必要になります。回復期間は6週間以上かかる場合があり、術前の運動機能への回復を支援するために、歩行補助具（歩行器、杖、松葉杖など）の使用が必要になることもあります。[ 8 ]

足首

足関節置換術は、従来の関節固定術（骨癒合術）に代わり、関節形成術を必要とする患者にとって最適な治療法となっている。関節可動域の回復は、関節固定術と比較して足関節置換術が優れている主な特徴である。しかしながら、足関節置換術の優位性を示す臨床的エビデンスは、特定の単独のインプラント設計においてのみ実証されている。[ 9 ]

指

指関節置換術。

指関節置換術は30分程度と比較的短時間で完了する手術ですが、術後には数ヶ月の治療が必要になります。[ 10 ]術後治療には、手関節装具の装着や、機能や痛みを改善するための運動などが含まれます。[ 11 ]

リスクと合併症

医療リスク

手術によるストレスにより、さまざまな発生率と重症度の医学的問題が発生する可能性があります。

術中リスク

  • 部品の不適切な配置
  • 隣接する骨の骨折;
  • 神経損傷;
  • 血管の損傷。

差し迫ったリスク

中期的なリスク

長期的なリスク

  • コンポーネントのゆるみ：骨とコンポーネント、またはセメントとの結合が破壊されたり疲労したりすることがあります。その結果、コンポーネントが骨内で動いて痛みを引き起こします。摩耗粉の破片が炎症反応を引き起こし、骨吸収が起こり、ゆるみを引き起こす可能性があります。この現象は骨溶解として知られています。
  • ポリエチレン滑膜炎-荷重面の摩耗：股関節などの荷重関節では、ポリエチレンは年間0.3mmの速度で摩耗すると考えられています。荷重面の厚さは10mm未満であることが多く、薄くなると変形する可能性があるため、摩耗自体が問題となる可能性があります。また、滑液中のポリエチレン摩耗粒子の増加によって炎症が引き起こされる可能性があり、摩耗によって問題が生じることもあります。

多くの論争があります。整形外科コミュニティの研究努力の多くは、人工関節置換術の研究と改良に向けられています。主な論争は以下のとおりです。

  • 最良または最も適切な支持面 - 金属/ポリエチレン、金属対金属、セラミック対セラミック。
  • コンポーネントのセメント固定と非セメント固定。
  • 低侵襲手術。

技術

大手術を行う前には、麻酔前の徹底的な検査が必要です。高齢者の場合、通常、心電図検査、尿検査、血液学的検査、血液検査が含まれます。また、輸血を受ける人が多いため、血液の交差適合試験も日常的に行われます。術前計画には、患部の関節の正確なX線撮影、インプラントのデザインの選択、そしてX線画像とのサイズマッチング（テンプレーティングと呼ばれるプロセス）が必要です。

数日間の入院の後、数週間は機能保護、治癒、リハビリテーションが行われます。その後、数ヶ月かけて筋力と持久力がゆっくりと改善していくこともあります。

静脈血栓塞栓症や肺炎などの合併症[ 1 ]のリスクを低減するには、早期の運動開始が鍵と考えられています。現代の診療では、患者はできるだけ早く運動を開始し、耐えられる場合は歩行補助具を用いて歩行します。入院期間は、患部の関節や術前の状態によって1日から2週間まで様々ですが、ほとんどの地域で平均4～7日間です。

人工関節置換術後の機能回復には、理学療法が広く用いられています。手術後は筋肉の回復に時間がかかるため、手術後は段階的な運動プログラムが必要です。関節可動域を広げたり、歩行を補助する運動は、激しい運動は避けるべきです。筋肉が回復した後は、運動の目的は筋力強化と機能回復へと広がります。

材料

関節置換に一般的に使用されるセラミック材料には、アルミナ（Al 2 O 3）、ジルコニア（ZrO 2）、シリカ（SiO 2）、ハイドロキシアパタイト（Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2）、窒化チタン（TiN）、窒化ケイ素（Si 3 N 4）などがあります。チタンと炭化チタンの組み合わせは非常に硬いセラミック材料であり、その優れた強度と靭性、そして医療画像との適合性から、関節形成術のコンポーネントによく使用されます。

炭化チタンは、超硬質セラミックである焼結多結晶ダイヤモンド表面（PCD）と組み合わせて使用​​できることが実証されており、人工関節用の材料として、より強度が高く、耐久性に優れた材料として期待されています。PCDは、多結晶ダイヤモンド成形体（PDC）から高圧高温処理によって形成されます。立方晶窒化ホウ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウムなどの他のセラミック材料と比較して、PCDは高い硬度と比較的低い摩擦係数など、多くの優れた特性を示します。人工関節への応用においては、コバルト、クロム、チタン、バナジウム、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、ハフニウム、シリコン、コバルトクロム、タングステン、ジルコニウムなどの特定の金属や合金と組み合わせられる可能性が高いです。[ 12 ]これは、ニッケルアレルギーやその他の金属過敏症のある人は、人工関節に含まれる化学物質による合併症のリスクがあることを意味します。[ 13 ]

膝関節置換術では、セラミック製の部品が 2 つあり、これらは同じセラミック製の場合もあれば、異なるセラミック製の場合もあります。ただし、同じセラミック製の場合でも、重量比は異なります。これらのセラミック部品は、インプラントから破片が剥がれても、粒子が無害で鋭利にならないように設計されています。また、2 つのセラミック部品のうちの 1 つから破片が剥がれても、インプラントの検査や点検時に X 線で確認できるようになっています。股関節インプラントなどのインプラントでは、インプラントの球状部分がセラミック製である場合があり、セラミック層とインプラントの残りの部分との接合部の間には、通常、セラミックを保持するための膜があります。この膜はひび割れを防ぐのに役立ちますが、2 か所でひび割れが発生して別の破片ができた場合でも、膜が破片を所定の位置に保持し、破片がインプラントから外れてさらなる損傷を引き起こすのを防ぎます。このような亀裂や剥離が発生する可能性があるため、膜の材料には高い破壊靭性と高いせん断靭性を持つ生体適合性ポリマーが使用されています。[ 14 ]

義肢の交換

感染症や人工関節の破損などの合併症により、人工関節の交換が必要になる場合があります。交換は1回の手術で完了する場合もあります。あるいは、以前の人工関節材料を除去する手術を最初に行い、その後、別の手術で新しい人工関節を挿入する場合もあります。このような場合、特に感染症を合併している場合は、より永続的な人工関節が挿入されるまでの間、関節の基本的な安定性と可動性を確保するための丈夫な塊であるスペーサーが使用されることがあります。スペーサーには、感染症の治療に役立つ抗生物質が含まれている場合があります。[ 15 ]

歴史

ニューヨーク市を拠点とする外科医スティーブン・S・ハダックは、1939年に人工関節の動物実験を開始しました。 [ 16 ] 1948年までに、彼はニューヨーク整形外科病院（コロンビア長老派教会医療センターの一部）に勤務し、海軍研究局からの資金援助を受けて人間の股関節の置換手術を行っていました。[ 16 ]

これまで一般的だった2つの関節形成術は、(1)炎症面を隔てるために皮膚、筋肉、腱などの他の組織を介在させる「間置関節形成術」と、(2)関節面と骨を除去し、瘢痕組織を残して隙間を埋める「切除関節形成術」でした。その他の関節形成術には、切除関節形成術、表面再建術、モールド関節形成術、カップ関節形成術、シリコン置換関節形成術などがあります。関節の適合性を回復または修正するための骨切り術も関節形成術の一種です。

近年、最も成功率が高く、一般的に行われている関節形成術は、関節または関節面を人工関節で置換する外科手術です。例えば、変形性関節症を患った股関節は、人工股関節で完全に置換（人工股関節全置換術）することができます。この手術では、寛骨臼（股関節窩）と大腿骨頭頸部の両方を置換します。この手術の目的は、疼痛の緩和、可動域の回復、歩行能力の改善、ひいては筋力の向上です。

参照

参考文献

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