関節外科　基礎と臨床 36巻5号 (2017年5月発行)

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特集　医工連携による新たな整形外科治療

introduction 山崎　正志 36巻5号 , 2017年5月 , pp.457-457

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銀HAコーティング人工関節の開発上野　雅也 , 馬渡　正明 36巻5号 , 2017年5月 , pp.458-462

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はじめに

整形外科分野において，人工関節や内固定材料などのインプラントを用いた再建治療は日常行われる標準的な手法であり，今後さらに高齢化が進行していくわが国においては，インプラントを用いた手術件数はより増加していくと予測される。インプラントを使用するに当たり合併症の発生は深刻な問題であり，特に人工股関節全置換術（total hip arthroplasty；THA）の主な合併症としては脱臼，弛み，破損および術後感染が挙げられる。近年では人工関節の材質やデザインおよび手術手技の改良による脱臼や，弛み・破損の抑制，手術環境の整備による感染対策などが進んでいる。しかしいったん感染が発症すると，その治療には多大な困難が伴う。加えて，昨今糖尿病や肝疾患，透析患者などの感染リスクの高い症例に対する人工関節置換術も増えており，感染症対策の必要性が増している。そのため近年，感染予防目的にインプラント自体に抗菌性をもたせる研究が多数報告されている1)〜5)。佐賀大学では2005年より，京セラメディカル株式会社と抗菌性インプラント開発の共同研究を行ってきた。2014年，臨床治験を行い，2015年9 月に銀含有ハイドロキシアパタイト（Ag-HA）コーティング人工股関節「AG-PROTEXⓇ」として製造販売承認を取得した。本稿では，これまでの抗菌性インプラント開発の研究結果について総括し，製造販売承認に先立って当院にて行われた20例の臨床治験のデータ，ならびに今後の課題について述べる。

ヨードコーティングチタン製インプラントの開発土屋　弘行 , 白井　寿治 36巻5号 , 2017年5月 , pp.463-469

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はじめに

近年，インプラント性能の向上および手術技術の進歩に伴い，インプラントを使用した手術は増加傾向にある。しかしその一方で，日本は超高齢社会を迎え，合併症を有する症例も増加傾向にあり，それに伴う術後感染の増加が危惧される。手術部位感染（surgical site infection；SSI）は，整形外科手術において重篤な合併症の1つであり，その予防が非常に重要である。清潔手術野における SSIの発生率は，表層および深部SSIを合わせると 0.1 〜17.3％程度であり，創外固定のピン刺入部感染症となると51％にも上るといわれている1)。脊椎手術で0.6 〜11.9％程度，初回人工関節置換術で0.2 〜2.9％程度，人工関節再置換術で0.5 〜 17.3％程度である1)。インプラント関連SSIを予防する目的として，さまざまなインプラント表面加工の研究が報告されている。その代表的なものは，金属の表面にバンコマイシンやゲンタマイシンなどの抗菌薬をコーティングしたもの2)〜4)や，無機物である金5)，銀6)〜10)，銅11),12)などをコーティングしたもので，なかでも銀コーティングは多数研究されており，ドイツでは銀コーティング腫瘍用人工関節がすでに市販され，その良好な治療成績が示されている13),14)。一方で，銀は骨親和性がないことやアルギリア症などの毒性を有することなどが危惧されている13)。実際，腫瘍用人工関節のステムの部分には銀コーティングがされていない。昨年，日本でも銀コーティングした人工股関節が発売されたが，その使用成績はまだ報告されていない。今後の動向が注目されるところである。筆者らは，消毒薬として長年使用されてきたヨードに着目した。ヨードは非常に広域な抗菌スペクトラムを有し耐性菌の出現はなく，創の消毒やコンピュータ断層撮影（CT）の造影剤としても使用されており，安全性が高いことが知られている。またヨードは甲状腺ホルモンに必要な体内必須元素であり，理想的な物質と考え，次世代を担う抗菌インプラントとしてヨードコーティングの研究を行ってきた15)。本稿では，ヨードコーティングチタン製インプラントについて詳述する。

FGF-2担持チタンデバイスの開発と整形外科治療への応用六崎　裕高 , 伊藤　敦夫 , 原　友紀 , 藤井　賢吾 , 柳澤　洋平 , 十河　友 , 大矢根　綾子 , 山崎　正志 36巻5号 , 2017年5月 , pp.470-475

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はじめに

創外固定の臨床上の問題点に，術後約50％に発生するピン周囲感染がある（図1）1)〜4)。ピン周囲感染により，本来の治療自体が立ち行かなくなり，感染に対する新たな治療が必要になることがある。ピン周囲感染の解決のため，感染を防止する方法と，ピンと骨の緩みを防止する方法がある。前者には，①ヨードを含有したピン5)，②クロルヘキシジン消毒液を含有したハイドロキシアパタイト（hydroxyapatite；HA）コーティングピン6)， ③抗菌薬トブラマイシン含有の骨セメントをピンに付着させる方法7)，④銀コーティングピン8)などがある。後者には，HAをプラズマ溶射したピン9) が存在する。

積層造形法を用いた脊椎インプラントの開発藤林　俊介 36巻5号 , 2017年5月 , pp.476-483

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はじめに

脊椎・四肢関節などの運動器疾患を対象とする整形外科領域においては，チタン合金などの金属製インプラントを用いた即時的な運動器機能再建治療が広く行われている。金属多孔体などの微細な構造をもつインプラントの製造にはさまざまな方法があるが，従来の方法では構造や強度の制御が困難であった。近年，CAD/CAMでの三次元的な微細構造の造形が可能で，造形自由度の高い積層造形法の医療機器への応用に期待が集まっている。また積層造形インプラントの特徴でもある表面粗さは，細胞の吸着や分化・増殖に有利と考えられており，生体親和性の高いインプラントとしての応用も期待されている。筆者らは積層造形法で作製したカスタムメイドインプラントを用いた頚椎前方固定を，京都大学大学院医学研究科・医学部及び医学部附属病院医の倫理委員会の承認を得て行ったので，その一端を紹介する。

積層造形技術を用いた股関節インプラントの開発坂井　孝司 , 吉川　秀樹 36巻5号 , 2017年5月 , pp.484-491

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はじめに

金属積層造形技術は三次元構造体を作製する技術で，整形外科領域や歯科領域における医療機器材料や，航空宇宙機器材料の製造方法として使用されている。医療機器作製に使用されている方法として，主に電子ビーム積層造形法，レーザー積層造形法がある。チタン合金（Ti-6Al-4V）粉末を用いて作製した多孔体では，純チタンに劣らない良好な骨形成能が報告されている。インプラント作製に当たり，母材と表面加工部を一体として，切削法では作製不可能であった複雑な任意の形状の三次元構造体が作製可能で，症例個々の骨形状に合わせたカスタマイズが可能である。わが国でも3Dポーラスの一種として股関節寛骨臼インプラントが近年臨床で使用されているが，股関節大腿骨インプラントをはじめとする下肢インプラントの臨床応用に当たっては現時点で承認されておらず，製造の精度と力学的強度が課題となっている。

内視鏡下脊柱管狭窄症手術の術前･術中支援システム中尾　慎一 , 吉田　宗人 36巻5号 , 2017年5月 , pp.492-499

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はじめに

脊椎内視鏡手術は患者への侵襲が小さいという利点がある反面，その極端に小さい術野と内視鏡独自の視野特性から，術中の解剖学的位置情報を把握するのに熟練を要するという問題があり，実際に手術の習得には険しいラーニングカーブが存在するという報告がある1)。また上位腰椎や椎弓根間の狭い症例では，進入側の対側の除圧不足や，進入側の椎間関節の切除量が大きくなることが問題となっている2)〜4)。さらに超高齢社会が進んでいる状況では，従来であれば固定手術で対応すべき変形を伴った脊柱管狭窄症に対しても，合併症があるがゆえに低侵襲手術でなければ施行できないという患者も増えてくると考えられ，通常とは異なる解剖学的特徴をもつ患者に対しても内視鏡手術を行わなければならないという場合があると思われる。筆者らは術者のストレス軽減と未熟練医の教育のために，パナソニックメディカルソリューションズ社との共同研究で，汎用のコンピュータマウス操作にて手術計画作成や手術体験のできる脊椎内視鏡手術用シミュレーター「Plissimo 2000」を開発した。本稿では本シミュレーターの紹介と研究，臨床応用について述べる。

脊椎手術の精度･安全性向上のための三次元fusion画像の作成古矢　丈雄 , 佐藤　広崇 , 桝田　喜正 , 國府田　正雄 , 山崎　正志 36巻5号 , 2017年5月 , pp.500-507

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はじめに

近年の医学の発展に伴い，脊椎脊髄外科領域の治療学，診断学においても著しい進歩がみられている。かつては不可能とされていた難治性疾患の治療が可能となったり，その治療成績も格段に向上してきている。また，社会ニーズの高まりによって，患者側からの安全で確実な治療への期待度が増してきている。難治性疾患の手術に臨む際に手術精度・安全性を向上させる工夫の1つとして，術前画像検査による入念な事前シミュレーションが挙げられる。高精度のコンピュータ断層撮影法（computed tomography；CT）や磁気共鳴画像（magnetic resonance imaging；MRI）が広く一般診療に普及した現在においては，画像検査による詳細な術前検討が手術成功の重要な要素を占めていることには疑いの余地はない。本稿では，CTと磁気共鳴血管撮影法（magnetic resonance angiography； MRA）の三次元fusion画像に焦点を当て，その有用性を紹介する。

脊椎手術に応用可能なIT技術画像認識･処理技術の最近の動向安倍　雄一郎 36巻5号 , 2017年5月 , pp.508-515

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はじめに

近年のコンピュータ関連技術の進歩に伴い，画像データの加工や処理の学術分野が急速に発展している。カメラをはじめとする画像データ採取機器からの入力にコンピュータ上で何らかの処理を行い，人間の視覚（ビジョン）と同じような処理を実現する研究領域はコンピュータビジョンとよばれ，さまざまな生活用品に広く取り入れられるようになった。デジタルカメラの顔検出，自動車の自動ブレーキシステムや全自動運転機能，拡張現実（augmented reality；AR）機能による携帯ゲームやテレビのスポーツ中継など多岐にわたり，われわれの日常に浸透している1)〜4)。整形外科は骨形状や関節運動などの構造，および機械的要素を取り扱う点において，他の医療分野と異なっており，工学系やコンピュータ関連技術との親和性が高い医療分野といえる。本稿ではコンピュータビジョンやその関連技術と整形・脊椎外科治療のかかわりと，将来的な展望について紹介する。

宇宙医学実験のロコモティブシンドローム治療への応用志波　直人 36巻5号 , 2017年5月 , pp.516-522

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はじめに

加齢により筋肉や骨は1年間に1％程度萎縮するが，ベッドレストなど活動性低下による廃用性萎縮はさらに著しく，筋は1 〜2日で，骨は1カ月で1％程度萎縮する1),2)。宇宙飛行士の筋骨格系は，無重力により力学的負荷・メカニカルストレスが大幅に減少することにより，さらに著しい廃用性変化をきたすことが知られている。2010年のEuropean Working Group on Sarcopenia in Older People （EWGSOP）のコンセンサスで，宇宙飛行士に起こる筋萎縮は廃用性筋萎縮として，二次性サルコペニアに分類されている3)。国際宇宙ステーション（International Space Station；ISS）では，宇宙飛行士の健康維持や筋骨格系廃用性萎縮予防目的で，有酸素運動には無重力で使用できる特殊なトレッドミル（Treadmill 2；T2），エルゴメーター（Cycle Ergometer with Vibration Isolation and Stabilization System； CEVIS），抵抗運動には改良型抵抗運動器（Advanced Resistive Exercise Device；ARED）など大掛かりな装置を用いた運動が行われている4)。今後計画されている火星探査では，より狭い宇宙船内で片道6カ月以上の長期間の運動を必要とするが，従来のトレーニング装置は大型であり，小型の宇宙船では使用できない。

変形性膝関節症治療におけるロボットスーツHAL単関節型の応用吉岡　友和 , 久保田　茂希 , 菅谷　久 , 門根　秀樹 , 金森　章浩 , 山崎　正志 36巻5号 , 2017年5月 , pp.524-533

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変形性膝関節症(膝OA)に対して人工膝関節全置換術(TKA)を行ったTKA後急性期患者10例(男性4例、女性6例、平均BMI25.5±1.9)を対象に、装着型動作支援ロボットスーツHAL単関節型(HAL-Sj)を用いた膝関節伸展機構早期回復治療について検討した。その結果、重篤な有害事象はなく、HAL-Sj装着を含む訓練実施時間は平均19分であった。膝関節痛は軽減傾向で、他動時-自動時最大膝伸展角度(EL)は2･3回の介入で有意な改善得られた。以上より、HAL-Sjを用いた治療は安全に実施でき、膝関節の良好な改善を期待できる可能性が示唆された。

脊椎モデルシミュレーションの臨床応用島田　洋一 , 佐々木　研 , 巖見　武裕 , 本郷　道生 , 宮腰　尚久 36巻5号 , 2017年5月 , pp.534-540

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はじめに

脊柱変形には，椎体骨折や椎間板変性，体幹伸展筋力の低下などさまざまな要因が関与しているが，変形の発症や進行のメカニズムについては不明な点が多い。脊柱後弯患者では体幹伸展筋力が低下しており1)〜4)，体幹の筋力増強が脊柱後弯や椎体骨折発生率を減少させる5)。このように，体幹筋力の影響は大きいが，動作中の筋力を実測することはほぼ不可能であることから，筋骨格モデルを用いた逆動力学解析による筋力推定が有用とされている6)〜8)。近年，バイオメカニクスの目覚ましい発展により三次元筋骨格モデルを用いた動作解析が報告されている9)〜11)。しかし，脊椎を含む体幹の動作解析については，その難易性から報告が少ないのが現状である12)。体幹の筋骨格モデルでは，腰椎における二次元的解析が多数を占める6),13)〜15)。一方， 2007年に腰椎での三次元化されたモデルが報告されたが，胸椎は一塊として表現されているにすぎない16)。胸椎，腰椎を含めた二次元的解析においても，モデルは筋走行の直線化，関節形状を単純化・一体化させたものであった17)。理由として，脊柱は24個の椎体とそれを連結する椎間関節，関節包，さらにその間に椎間板，靱帯が存在し，体幹の支持のために脊柱周囲に多くの筋が存在するという複雑な構造を有することが挙げられる。さらに，胸腔・腹腔内圧などの構成要素も含まれる。これら多くの関節・靱帯・椎間板・筋群が複雑に作用・連動し，他の関節にはみられない多様な動作が体幹の解析を困難にしている。また，脊柱の運動には，骨盤や下肢も密接に関連している。このような脊柱の構造上の問題に対し，筆者らは再現性があり，高精度で実証性のある動作解析モデルの開発に取り組んできた。本稿では，最新の脊椎モデルシミュレーションについて概説する。

脊椎脊髄疾患に対するロボットスーツHALを用いた機能回復治療清水　如代 , 門根　秀樹 , 久保田　茂希 , 安部　哲哉 , 上野　友之 , 羽田　康司 , 山崎　正志 36巻5号 , 2017年5月 , pp.541-550

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はじめに

医療従事者とエンジニアとの連携による医工連携技術により開発された，歩行支援ロボットを用いたリハビリテーションが注目されている。歩行支援ロボットの草分け的な存在として知られるLokomatⓇ（Hocoma社）や，パートナーロボットGEAR（トヨタ自動車社）は据え付け型歩行ロボットであり，トレッドミルと付随した免荷装置および足圧・角度センサによる受動歩行を行うことができる。また，装着型ロボットには，外骨格型のReWalkTM（ReWalk Robotics社）や内側系機構のWPAL（アスカ社）があり，関節角度センサや傾きセンサを用いて歩行支援をする1)。

症例と治験

脊柱起立筋転移をきたした胃癌の1例酒井　康臣 , 中島　浩敦 , 高津　哲郎 , 小西　滋 36巻5号 , 2017年5月 , pp.551-554

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78歳男性。右腰部脊柱起立筋の軽度の瀰漫性腫脹と圧痛を主訴とした。食道胃接合部腺癌に対する食道中下部切除術とリンパ節郭清術、術後TS-1内服治療を受けていた。術後約1年半に主訴が出現した。単純CT、MRI、CTガイド下針生検、病理所見より、右腰部脊柱起立筋への胃癌転移と診断された。化学療法抵抗性で疼痛が強いため1cm wide marginでの広範切除を行い、疼痛は消失した。術後放射線治療･化学療法は行わず経過観察としたが、術後6ヵ月で原発部位の再発、多発筋転移、多発リンパ節転移、第5腰椎転移をきたした。化学療法を開始し、術後1年現在、ラムシルマブ+パクリタキセル継続中である。

後方侵入大腿骨人工骨頭挿入術における短外旋筋共同腱温存法上島　謙一 , 中村　琢哉 , 丸箸　兆延 , 橋本　典之 , 笹川　武史 , 舩木　清伸 36巻5号 , 2017年5月 , pp.555-559

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過去2年間に、大腿骨頸部骨折に対する後方侵入大腿骨人工骨頭挿入術症例で、短外旋筋共同腱温存法(CPP)を行い1ヵ月以上経過観察した68例(男性16例、女性52例、平均年齢83歳)を対象に、治療成績について検討した。その結果、平均手術時間80分、平均術中出血量171mlであった。ステムアライメントは外反2.6度-内反4.2度で、1例を除き内外反3度以内であった。脚長差は平均2.3mmの延長、オフセットは平均2.7mmの増大を認めた。下双子筋の完全断裂を4例で認め、3例は骨頭脱臼時に生じ、1例はラスピングによる損傷であった。CPP手技関連の合併症や再手術例はなかった。以上より、CPPは後方侵入骨頭挿入術における脱臼抑制に対して有効性があると考えられた。

連載

これだけは知っておきたい、整形外科的徒手検査法(第17回)　下肢-膝関節　McMurray test 小島　岳史 , 帖佐　悦男 36巻5号 , 2017年5月 , pp.560-561

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McMurray testは，McMurray1)によって1942年の『British Journal of Surgery』に初めて記載された。1940年12月にRoyal College of Surgeonsで開催された“The semilunar cartilages”という演題の記念講演の内容が基になっている。“Semilunar cartilages”という半月の表現は聞き慣れないが，1983年に発行されたGhoshら2)の論文を最後に“meniscus”という表現に置き換わっている。原著には「この検査は簡単ではなく，手技の習得にはかなりの練習が必要である。」と記載されており，われわれも肝に銘じておく必要がある。

整形外科の歴史を変えた偉人たち(第17回)　Ignacio V.Ponseti(1914-2009) 齋藤　知行 36巻5号 , 2017年5月 , pp.562-563

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Ignacio Ponsetiはスペイン出身の小児整形外科医である。幼児の先天性内反足（congenitalclubfoot）に対する治療法を開発し，その方法は“Ponseti method”として，現在でも用いられている世界的な標準治療法である。

基本情報

関節外科　基礎と臨床
36巻5号
(2017年5月発行)

電子版ISSN：2423-9666 印刷版ISSN：0286-5394 メジカルビュー社

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