令和2年度 若手研究者学長表彰 研究成果報告
徳岛大学 脊椎関節機能再建外科学 （整形外科） 特任講師 和田 佳三
健常膝関节の动きを再现した人工膝関节置换术の开発
【研究グループ】
徳岛大学整形外科関節外科グループ
【学术誌等への掲载状况】
- Wada K et al. Influence of Medial Collateral Ligament Release for Internal Rotation of Tibia in Posterior-Stabilized Total Knee Arthroplasty: A Cadaveric Study. J Arthroplasty. 2017. Jan;32(1):270-3.
- Hamada D et al. Native rotational knee kinematics are lost in bicruciate-retaining total knee arthroplasty when the tibial component is replaced. Knee Surgery, Sport Traumatol Arthrosc. 2018. 26(11):3249-56.
- Wada K et al. Native rotational knee kinematics is restored after lateral UKA but not after medial UKA. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2018. 26(11):3438-43.
- Wada K et al. The medial constrained insert restores native knee rotational kinematics after bicruciate-retaining total knee arthroplasty. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2019. 27(5):1621-7.
【研究の着想】
膝関節の変形や「痛み」を来たす性膝関節症は、高齢化の中で患者数が年々増加傾向にあり、厚生労働省の推定では自覚症状を有する患者数で約1000万人、潜在的な患者数は約3000万人にのぼるとされています。変形性膝関節症に対する治療として人工膝関節置換術は「痛み」を取る効果が大きいとされる治療法ですが、その良好な成績が報告される一方で術後患者満足度は股関節に対する人工股関節置換術よりも劣ることがこれまでの研究で報告されています。私の所属する徳岛大学整形外科関節外科グループでは人工膝関節置換術術後の膝関節は健常膝関節と異なる関節動態を示していることに着目し、この関節動態の変化が患者満足度低下の一因ではないかと考え研究を開始しました。
【先行研究と本研究成果】
健常膝関节は伸ばした时と正座した时のつま先の方向が违うように、伸展位から屈曲していくにつれて脛骨が大腿骨に対して内旋する関节动态を示すことが知られています。しかし先行研究では人工膝関节术后にはこの动态が维持されていないことが报告され、人工膝関节术后に『屈曲にともなって脛骨が内旋』する症例では患者満足度が良いことが発表されてきました。
私は人工膝関節に使用されるナビゲーションシステムの術中データを用いて動態解析を行い、その再現性や有用性を報告するとともに、徳岛大学クリニカルアナトミー教育研究センターで未固定遺体膝に対して本手法を応用し、人工膝関節において『屈曲にともなって脛骨が内旋』する动态を再现するために必要な因子についての研究を行なってきました。これまでの主な研究成果として、以下の论文を発表しました。
?通常、人工膝関节置换术において膝関节の内侧软部组织に対する操作が必要となる。この操作が関节动态に与える影响を评価した。
未固定遗体の膝関节に対して通常の人工膝関节置换术を行い、内侧软部组织を段阶的に操作して紧张を低下させると、膝関节屈曲における脛骨内旋角度が段阶的に低下する结果となった。つまり、『屈曲にともなって脛骨が内旋』する动态を再现するためには、内侧软部组织操作を最小限にして软部组织の紧张を维持することが重要であることが明らかとなった。【论文(1)】
?これまで本邦における人工膝関节置换术では、膝関节の重要な靭帯である前十字靭帯と后十字靭帯の両方を温存する事ができなかった。近年本邦でも両十字靭帯を温存できるインプラントの使用が可能となった事から、靭帯温存が関节动态に与える影响を评価した。
未固定遗体の膝関节に対して両十字靭帯を温存したインプラント（叠颁搁）と后十字靭帯のみを温存したインプラント（颁搁）を使用して人工膝関节置换术を行ったが、『屈曲にともなって脛骨が内旋』する动态はどちらのインプラントでも再现されなかった。さらに本研究において大腿骨侧の置换のみでは动态への影响が少なかった事から、脛骨の関节面形状が健常膝から人工関节に変わる事が动态を変化させる因子である事が解明された。【论文(2)】
?上记の研究において脛骨関节面形状が関节动态に影响を与える事が明らかとなった事から、内侧外侧どちらの関节面形状が関节动态により影响を与えているかという新たな疑问が生まれた。健常膝における脛骨関节面形状は内侧が中央の陥凹した形状をしており、外侧が中央の隆起した形状をしている。これを内侧外侧いずれか一方の関节面を置换する人工膝関节単颗置换术（鲍碍础）を使用して検証した。
同じ未固定遗体の膝関节に対して、右膝には内侧関节面だけを、左膝には外侧関节面だけをそれぞれ表面形状が平坦な人工関节にすると、内侧関节面を人工関节にした场合には脛骨内旋角度が変化し、外侧関节面を人工関节にした场合には変化がみられなかった。つまり、『屈曲にともなって脛骨が内旋』する动态の再现には中央の陥凹した内侧脛骨関节面形状の维持が重要な因子である事が明らかとなった。【论文(3)】
?上记研究の结果から、人工膝関节において中央の陥凹した脛骨内侧関节面形状を再现する事によって、健常膝関节动态が再现されるか検証を行った。
未固定遗体に対して先の研究で使用した両十字靭帯を温存するインプラント（叠颁搁）を用いて人工膝関节置换术を行った。以前の研究同様、通常の人工関节では动态は再现されなかったが、内侧関节面を中央が陥凹したものに変更すると『屈曲にともなって脛骨が内旋』する动态が再现された。この结果から、健常膝関节の関节面形状を模した人工膝関节を使用する事で、健常膝関节动态を再现できる可能性が示唆された。【论文(4)】
これまでの研究結果に加え、徳岛大学が国立大学で初めて導入した手術支援ロボットを用いて、引き続き人工膝関節術後に『屈曲にともなって脛骨が内旋』する动态を再现する研究を进めています。
健常膝関节の动きを再现して术后运动能力の低下を防ぎ、高齢者の健康寿命の延伸に贡献する『徳岛発の新しい人工膝関节手术手技ならびにインプラント开発』を目标としています。
