日関病誌,35(2):143~148, 原著内側開大式高位脛骨骨切り術における開大部骨形成に関する放射線学的検討富山市民病院整形外科関節再建外科五嶋謙一, 澤口毅, 坂越大悟, 重本顕史 KKR 北陸病院整形外科島洋祐金沢大学井上整形外科大輔 Radiologic

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かげたついとえ
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1 日関病誌,35(2):143~148, 原著内側開大式高位脛骨骨切り術における開大部骨形成に関する放射線学的検討富山市民病院整形外科関節再建外科五嶋謙一, 澤口毅, 坂越大悟, 重本顕史 KKR 北陸病院整形外科島洋祐金沢大学井上整形外科大輔 Radiological Evaluation of Bone Formation in the Osteotomy Gap After Opening-Wedge High Tibial Osteotomy Kenichi GOSHIMA, et al. Department of Orthopedic Surgery and Joint Reconstructive Surgery, Toyama Municipal Hospital Abstract Objective: To evaluate bone formation in the osteotomy gap after opening-wedge high tibial osteotomy(owhto)and to investigate risk factors for delayed bone healing. Methods: Fifty-seven knees in 51 patients(mean age, 62.7±9.7 years)who underwent OWHTO were enrolled in this study. We divided the osteotomy gap into the lateral hinge and four zones on anteroposterior radiography, and defined the zone in which trabecular bone continuity can be seen as gap filling. According to this definition, bone formation in the osteotomy gap was evaluated at 3, 6, and 12 months postoperatively, in addition to when they had plate removal, and at the final follow-up(mean, 60.8±21.5 months). We also investigated the following factors affecting bone formation including age, body mass index, diabetes mellitus, postoperative femorotibial angle(fta), opening width, lateral hinge fracture, and direction of the osteotomy line. Results: The mean FTA changed significantly from ±2.2 preoperatively to ±1.8 postoperatively. This correction was maintained at the last follow-up. The lateral hinge united at 3 months postoperatively in 49 knees(86.0%). At one year postoperatively, gap filling in 55 knees(96.5%) reached to zone 1 and in 48 knees(84.2%)to zone 2. At plate removal, gap filling reached to zone 2 Keywords: opening-wedge high tibial osteotomy, bone formation, radiological evaluation ( 受付 : 受理 : )

2 144 in all cases, and progressed further without loss of correction after plate removal. Presence of a lateral hinge fracture(takeuchi classification type 2)and an osteotomy line below the safe zone, both significantly delayed bone formation. Conclusion: Bone formation progressed from the lateral to medial direction after OWHTO. The presence of a lateral hinge fracture(takeuchi classification type 2)and an osteotomy line below the safe zone were both risk factors for delayed bone formation. はじめにロッキングプレートである TomoFix TM (DePuy Synthes 社 ) を用いた内側開大式高位脛骨骨切り術 (opening-wedge high tibial osteotomy; OWHTO) は内側型変形性膝関節症 ( 内側型 OA 膝 ) や大腿骨内顆骨壊死 (osteonecrosis; ON) に対する手術療法として, 良好な短中期成績が報告されている 1 3) OWHTO において, 開大部に人工骨移植や自家骨移植を施行している報告 3 5) が少なくないが, 著者らは開大部に骨移植を行わず OWHTO を施行している 6) OWHTO 術後の骨開大部における骨形成を経時的に詳細に検討した報告は少なく, さらに骨形成評価の定義も明確にされていなかったそこで我々は, 開大部が完全に新生骨で充填される部位を gap filling していると定義し, 骨開大部を外側ヒンジならびに外側から 4 つの部位に分け gap filling の進行度を評価する開大部骨形成評価法を報告した 7) 本研究の目的は TomoFix TM を用いた OWHTO 術後の骨開大部における骨形成を, 我々の方法で経時的に評価し, さらに骨癒合遷延の危険因子について検討することである対象と方法 1. 対象 2007 年 4 月から 2013 年 6 月までの間に当院で OWHTO を施行した内側型 OA 膝または ON のうち, 術後 1 年以上経過して抜釘術を行った 51 例 57 膝 ( 男性 14 例 17 膝, 女性 37 例 40 膝 ) を対象とした手術時平均年齢は 62.7±9.7 (38~83) 歳, 平均 BMI 24.9±2.9(18.7~30.4) kg/m 2, 平均開大幅 11.8±1.9(7~16.5)mm, 図 1 OWHTO 抜釘後の膝関節 X 線正面像 A 部位ないし B 部位のどこまで骨形成が進行したと評価すべきか難しい術後平均経過観察期間 60.8±21.5(25~102) カ月, 手術から抜釘までの平均経過期間は 17.4± 4.5(12~57) カ月であった 7) 2. 骨形成の評価方法図 1はOWHTO 抜釘後の膝関節正面 X 線像である開大部において骨形成を評価する際, 骨切り部中央部分 (A 部位 ) もしくは内側部分 (B 部位 ) のどちらまで骨形成が進行しているかの判断は難しい開大部の骨形成がどの部位まで起こっているかを経時的に評価するためには, まず明確な評価方法を定義する必要があるそこで開大部骨形成の評価方法を以下のように定義した (1) 骨形成の評価には膝関節 X 線正面像を用い, 骨開大部において外側ヒンジから内側に

145 a b 図 2 開大部骨形成の評価法 a : 膝関節 X 線正面像における骨形成の評価法骨切り開大部を外側ヒンジから脛骨内側まで 4 等分して, 外側から zone 1~4 とした b : 各 zone での MPR-CT 矢状断像 gap

骨形成が完了している部分または少しでも骨形成を認める部分のどちらの意味でもとらえられるそこで, 開大部が完全に新生骨で充填される部位 (gap filling) がどこまで進んでいるかを開大部骨形成の指標とした抜釘後に CT(MPR-CT)

カ月術後 6 カ月術後 1 年抜釘時最終経過観察時の開大部骨形成を経時的に評価した 3.

外側ヒンジ骨折は竹内分類 3) を用い, 骨切り方向は Han ら 8) の報告に従い,safe zone( 腓骨頭先端から基部まで ) に骨切り線が入っているか否かで評価した ( 図 3) 統計学的処理は統計ソフト

0%) に外側ヒンジの骨癒合を認めた Gap filling は術後 1 年で 55 膝 (96.5%) が zone 1 以上に到達しており,zone 2 に到達した症例は 48 膝 (84.

3 145 a b 図 2 開大部骨形成の評価法 a : 膝関節 X 線正面像における骨形成の評価法骨切り開大部を外側ヒンジから脛骨内側まで 4 等分して, 外側から zone 1~4 とした b : 各 zone での MPR-CT 矢状断像 gap filling が起こっている部位は, 膝関節 X 線正面像で骨梁が連続していたかけて開大部を 4 等分し, 外側から zone 1~4 とした ( 図 2) (2) 骨形成がどこまで進行しているかは, 骨形成が完了している部分または少しでも骨形成を認める部分のどちらの意味でもとらえられるそこで, 開大部が完全に新生骨で充填される部位 (gap filling) がどこまで進んでいるかを開大部骨形成の指標とした抜釘後に CT(MPR-CT) を撮影した 54 膝において,MPR-CT 矢状断像で gap filling が起こっている部位は, 膝関節 X 線正面像で開大部の上下で骨梁の連続性が明確に確認できる部位であった ( 図 2) 前述の定義を用いて, 膝関節 X 線正面像で術後 3 カ月術後 6 カ月術後 1 年抜釘時最終経過観察時の開大部骨形成を経時的に評価した 3. 骨癒合遷延の危険因子の検討 3 カ月の単純 X 線で外側ヒンジの骨癒合が得られていないものを骨癒合遷延群とし, 骨癒合遷延の危険因子として, 年齢,BMI, 糖尿病, 術後 FTA, 骨切り部開大幅, 外側ヒンジ骨折, 骨切り方向を各々評価した外側ヒンジ骨折は竹内分類 3) を用い, 骨切り方向は Han ら 8) の報告に従い,safe zone( 腓骨頭先端から基部まで ) に骨切り線が入っているか否かで評価した ( 図 3) 統計学的処理は統計ソフト JMP,version11(SAS Institute Inc,NC,USA) を使用し, 危険因子の検討にロジスティック回帰分析による多変量解析を行った結果 1. 骨形成の経時的変化 ( 図 4) 術後 3 カ月で 49 膝 (86.0%) に外側ヒンジの骨癒合を認めた Gap filling は術後 1 年で 55 膝 (96.5%) が zone 1 以上に到達しており,zone 2 に到達した症例は 48 膝 (84.2%) であった抜釘時では全例 zone 2 に到達し, 抜釘後さらに gap filling が進行していた 2. 骨癒合遷延の危険因子 ( 表 1) 骨癒合遷延を 8 膝に認めた 8 膝中 2 膝は偽関節となり, 再手術 (1 膝は腸骨移植 + 外側ステープル固定,1 膝は近位スクリューの入れ替え+ 外側ステープル固定 ) を要したまた残り 5 膝中 1 膝に矯正損失を生じ,2 膝に荷重制限 + SAFHS の追加処置を要した危険因子について, 年齢,BMI, 糖尿病, 術後 FTA, 開大幅は骨癒合に影響せず, 竹内分類 type 2 の外側ヒン

146 図 3 Safe zone( 腓骨頭先端から基部まで ) 図 4 Gap filling の経時的変化各経過観察時期ごとに各 zone に gap filling が到達した症例の割合を示している抜釘時には全例 zone 2 まで gap filling が起こっており, 抜釘後もさらに骨形成が進行していた表 1 骨癒合遷延の危険因子正常群 (n=49) 骨癒合遷延 (n=8)

25 開大幅 (mm) 11.7±1.8 12.3±2.4 1.11(0.73,1.72) 0.62 外側ヒンジ骨折 Type 1 12/49 2/8 1.03(0.18,5.78) 0.97 Type 2 3/49 5/8 25.6(4.03,162.1) <0.0001 Type 3 0 0 safe zone 下への骨切り 5/49 6/8 26.4(4.16,167.6) <0.

4 146 図 3 Safe zone( 腓骨頭先端から基部まで ) 図 4 Gap filling の経時的変化各経過観察時期ごとに各 zone に gap filling が到達した症例の割合を示している抜釘時には全例 zone 2 まで gap filling が起こっており, 抜釘後もさらに骨形成が進行していた表 1 骨癒合遷延の危険因子正常群 (n=49) 骨癒合遷延 (n=8) OR(95%CI) P 値年齢 62.9± ± (0.91,1.09) 0.41 BMI(kg/m 2 ) 24.9± ± (0.72,1.3) 0.29 糖尿病 4/49 2/8 3.75(0.56,25.1) 0.15 術後 FTA 168.4± ± (0.82,2.28) 0.25 開大幅 (mm) 11.7± ± (0.73,1.72) 0.62 外側ヒンジ骨折 Type 1 12/49 2/8 1.03(0.18,5.78) 0.97 Type 2 3/49 5/8 25.6(4.03,162.1) < Type safe zone 下への骨切り 5/49 6/8 26.4(4.16,167.6) < 外側ヒンジ骨折 ( 竹内分類 type 2) と safe zone 下への骨切りが骨癒合遷延の危険因子であったジ骨折 (Odds 比 :25.6,P<0.0001) と safe zone 下への骨切り (Odds 比 :26.4,P<0.0001) が骨癒合遷延の危険因子であった考察開大部の骨形成を経時的に評価するには, 骨形成評価の定義が明確化されており, かつ簡便な方法で評価できることが必要である MPR- CT は gap filling の評価に最も適しているが, 経時的に MPR-CT を撮影するのは日常診療において非現実的である OWHTO における開大部の骨形成評価に関して,Staubli ら 2) は術後 6~18 カ月でヒンジから 75% の部分まで骨形成を認めたと報告しているまた,Brosset ら 9) は, 開大部を外側から 5 つの Zone に分けて骨形成の評価を行い, 術後平均 4.2 カ月でヒンジから 80% の部分まで骨形成を認めたと報告している開大部を zone に分けて評価する方法は, 我々と類似しているものの, 骨形成の評価基準が Staubli ら 2) と同様に明確化されておらず再現性があるとはいえない開大部骨形成を評価する際, 膝関節 X 線正面像のみを用いて経時的かつ簡便に骨形成を評価するためには,CT との比較結果から開大部の上下の骨梁が連続していることを開大部骨形成 (gap filling) の指標とすればよいと考える本研究の結果から,TomoFix TM を用いた OWHTO において, 骨開大部に骨移植を併用しなくても外側ヒンジ部から徐々に骨形成が起こり,gap filling が内側へ進行することがわかっ

5 147 た Staubli ら 2) は Wolff の法則で知られるように骨形成には歪みエネルギーが重要であり, TomoFix TM プレートの弾性が開大部において骨形成が起こりやすい環境を作り出していると述べている我々は, 開大部の骨形成に関して有限要素解析を行い,OWHTO 直後では外側ヒンジ部において大きな歪みエネルギーを認め, プレート抜去後は開大部内側に歪みエネルギーが大きくなることを報告している 10) このことは, 外側ヒンジから骨癒合は始まり,gap filling が内側へ進行し, 抜釘後さらに gap filling が起こるという今回の臨床結果と一致していたつまり, 骨形成には歪みエネルギーが重要であり,TomoFix TM を用いた OWHTO では骨切り開大部に何も補填しないことで gap filling が進行する最適な環境を生み出していると考えられる一方,TomoFix TM プレートは強固な固定性を有するが, プレートの厚みにより刺激症状を訴える症例も少なくない 11) その場合, 抜釘術が必要になるが, 骨開大部における骨形成がどこまで進めば抜釘を行ってよいかに関して今まで明確な基準はなかった自験例において抜釘時に全例 zone 2 以上に到達し, 抜釘後の矯正損失は 1 例も認めなかった ( 術前 FTA 180.0±2.2, 抜釘前 FTA 168.6±1.8, 最終調査時 FTA 168.9±2.3 ) このことから, 我々は外側ヒンジが骨癒合した後に gap filling が zone 2 以上に到達すれば抜釘可能であると考えているこれは骨切り gap が完全に骨に置換されずとも脛骨粗面後方の骨切り面も癒合しており, 荷重に十分耐えうる力学的強度が得られているためと考えられる OWHTO の骨癒合遷延の危険因子に関して, 本研究では, 竹内分類 type 2 の外側ヒンジ骨折と safe zone 下への骨切りが骨癒合遷延の危険因子であった一般に, 骨癒合に影響を与える因子として, 喫煙, 肥満, 感染, 高齢, 糖尿病, NSAIDs の使用, インプラントの固定力不足などが報告されている 12 14) TomoFix TM を用いた OWHTO において,Meidinger 13) は, 喫煙, 肥満, 外側ヒンジ骨折が骨癒合遷延の危険因子であると報告している喫煙に関して, 強固な固定力を有する TomoFix TM を用いた OWHTO であっても偽関節のリスクが高く,OWHTO の適応外であるとする報告が多い 2,13,15,16) 我々も喫煙者に関しては自家骨移植を行っており, 本研究の対象に喫煙者は含まれていない肥満に関して,BMI 30 kg/m 2 の高度肥満は骨切り部に micromotion を起こして骨癒合を遅らせることが報告されている 13,16,17) 本研究で肥満は危険因子ではなかったが, これは欧州諸国と比べ BMI が比較的少なく ( 平均 BMI 24.9±2.9 kg/ m 2 ), また我々は高度肥満症例を OWHTO の適応外としていたためと考えるまた, 年齢, 開大幅, 糖尿病の既往は骨癒合に影響しなかったその理由として, 従来のプレートと異なり, TomoFix TM を用いた OWHTO の優れた力学的強度 18) が関係していると考える Meidinger 13) や van Houten ら 15) も, 我々と同様に, 年齢, 開大幅, 糖尿病の既往は骨癒合に影響がなかったと報告している外側ヒンジ骨折に関して,Staubli 2) はヒンジの折損は力学的に不安定であり, ヒンジが骨癒合しないと開大部の骨形成は進行しないと報告しているまた Takeuchi 4) は, ヒンジの折損を 3 つの type に分類し, 外側ヒンジ骨折が近位脛腓関節に向かう type 1 は力学的に安定しているが, 骨折線が近位脛腓関節から遠位に向かうもの (type 2) と外側脛骨関節面に向かうもの (type 3) は力学的に不安定であるため, 矯正損失を伴う可能性が高いと報告している本研究においても安定型とされる type 1 外側ヒンジ骨折は骨癒合に影響せず,type 2 外側ヒンジ骨折が骨癒合遷延の危険因子であったまた,Han ら 8) は近位脛腓関節間の強固な結合織が存在する safe zone( 腓骨頭先端から基部 ) へ骨切りを行うことで外側ヒンジ骨折を予防することができると報告している本研究でも safe zone 下への骨切りは有意に骨癒合遷延をきたした正確なレベルへの骨切りと適切な手技により外側ヒンジ骨折を予防し, ヒンジの癒合を得ることが骨形成の進行において重要であると考えられる

6 148 利益相反 : なし文献 1) Floerkemeier S, Stauble AE, Schroeter S, et al: Outcome after high tibial open-wedge osteotomy: a retrospective evaluation of 533 patients. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2013; 21: ) Staubli AE, Jacob HA: Evolution of open-wedge high-tibial osteotomy: experience with a special angular stable device for internal fixation without interposition material. Int Orthop. 2010; 34: ) Saito T, Kumagai K, Akamatsu Y, et al: Five-to ten-year outcome following medial opening-wedge high tibial osteotomy with rigid plate fixation in combination with an artificial bone substitute. Bone Joint J Br. 2014; 96: ) Takeuchi R, Ishikawa H, Kumagai K, et al: Fractures around the lateral cortical hinge after a medial opening-wedge high tibial osteotomy: a new classification of lateral hinge fracture. Arthroscopy. 2012; 28: ) Gouin F, Yaouanc F, Waast D, et al: Open wedge high tibial osteotomies: Calcium-phosphate ceramic spacer versus autologous bonegraft. Orthop Traumatol Surg Res. 2010; 96: ) 島洋祐, 澤口毅, 坂越大悟, 他 : 内側型変形性膝関節症に対するロッキングプレートを用いた opening-wedge 高位脛骨骨切り術の治療成績. 整形災害外科.2013; 56: ) 井上大輔, 島洋祐, 澤口毅, 他 :openingwedge 高位脛骨骨切り術における開大部の骨形成に関する検討. 関節外科.2012; 31: ) Han SB, Lee DH, Shetty GM, et al: A safe zone in medial open-wedge high tibia osteotomy to prevent lateral cortex fracture. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2013; 21: ) Brosset T, Pasquier G, Miqaud H, et al: Opening wedge high tibial osteotomy performed without filling the defect but with locking plate fixation (TomoFix TM )and early weight-bearing: prospective evaluation of bone union, precision and maintenance of correction in 51 cases. Orthop Traumatol Surg Res. 2011; 97: ) 島洋祐, 澤口毅, 坂越大悟, 他 : 内側開大式高位脛骨骨切り術の骨開大部における骨形成に関する力学的検討.JOSKAS.2012; 37: )Niemeyer P, Schmal H, Hauschild O, et al: Openwedge osteotomy using an internal plate fixator in patients with medial compartment gonarthritis and varus malalignment: 3-year results with regard to preoperative arthroscopic and radiographic findings. Arthroscopy. 2010; 26: )Brown CW, Orme TJ, Richardson HD: The rate of pseudoarthrosis(surgical infection)in patients who are smokers and patients who are nonsmokers: a comparison study. Spine. 1986; 11: )Meidinger G, Imhoff AB, Paul J, et al: May smokers and overweight patients be treated with a medial open-wedge HTO? Risk factors for nonunion. Knee Surg Sports Traumatol Arhtosc. 2011; 19: )Sloan A, Hussain I, Maqsood M, et al: The effects of smoking of fracture healing. Surgeon. 2010; 8: )van Houten AH, Heesterbeek PF, van Heerwaarden RJ, et al: Medial open wedge high tibial osteotomy: Can delayed or nonunion be predicted? Clin Orthop Relat Res. 2014; 472: )Yacobucci GN, Cocking MR: Union of medial opening-wedge high tibial osteotomy using a corticocancellous proximal tibial wedge osteotomy using a corticocancellous proximal tibial wedge allograft. Am J Sports Med. 2008; 36: )Miller BS, Downie B, McDonough EB, et al: Complications after medial opening wedge high tibial osteotomy. Arthroscopy. 2009; 25: )Agneskirchner JD, Freiling D, Hurschler C, et al: Primary stability of four different implants for opening wedge high tibial osteotomy. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2006; 14:

日本職業・災害医学会会誌第51巻第1号

日本職業・災害医学会会誌第51巻第1号内野ら下腿骨骨折におけるハイブリッド創外固定器の有用性 31 図 2 軟部組織損傷程度と機能成績 Gustilo IIIB 以上の開放骨折では Gustilo IIIA 以下の開放骨折及び皮下骨折よりも明らかに機能低下が認められた図 1 年齢と機能成績 60 歳未満の若年者の方が明らかに良好な成績を示した a b c 図 3 a Gustilo Type IIIB b, c AO 分類 Type