日関病誌,34(4): 569~575,2015. 569 原著 関節リウマチによる高度変形膝に対する人工膝関節全置換術の臨床成績 国立病院機構九州医療センター整形外科 リウマチ科, 九州大学医学部整形外科学教室濵井敏 国立病院機構九州医療センター 整形外科 リウマチ科 宮原寿明, 江崎幸雄, 平田剛, 千住隆博 九州大学医学部 岩本幸英 整形外科学教室 Clinical Results of Primary Total Knee Arthroplasty in Patients with Severe Deformities due to Rheumatoid Arthritis Satoshi HAMAI, et al. Department of Orthopaedic Surgery and Rheumatology, National Hospital Organization Kyushu Medical Center Department of Orthopaedic Surgery, Faculty of Medical Sciences, Kyushu University Abstract Objective: We performed a retrospective study of total knee arthroplasty (TKA) in rheumatoid arthritis (RA) patients with large bone defects, severe valgus deformities, or severe flexion contractures. Methods: Between 1999 and 2010, 40 knees in 30 patients underwent primary TKA with stem extension, metal block augmentation, and/or constrained condylar knee (CCK) prosthesis at Kyushu Medical Center. The preoperative diagnosis was RA in all 27 female and three male patients. The mean age at the time of the surgery was sixty-one years old. The mean duration of follow-up was 5.9 years. Three knees received posterior-stabilized TKA (NexGen R LPS or LPSflex, Zimmer R ) with tibial stem extension, 26 knees received posterior-stabilized TKA with tibial metal block and stem extension, and 11 knees received CCK (NexGen R LCCK, Zimmer R ). Results: The average pre- and postoperative knee extension/flexion angles were 15 /111 and 1 /114, respectively. The pre- and postoperative Japanese Orthopaedic Association scores averaged 44 and 75. According to the Knee Society roentgenographic evaluation, the average α, β, Keywords: rheumatoid arthritis, total knee arthroplasty, stem extension, metal block augmentation, constrained condylar knee ( 受付 :2014.10.3 受理 :2014.11.28)
570 γ and δ angles were 94, 90, 1 and 85, respectively. On average, a 19 mm deep peripheral tibial bone defect was treated with a 9 mm thick metal block and 11 mm thick polyethylene insert, restoring the joint line 11 mm proximal to the fibular styloid. No progressive radiolucency, and no subsidence of components or changes in alignment were observed. The complication rate was 10%. There was one early failure, consisting of a fragile supracondylar femur fracture, which was revised with a femoral stem extension. There were three late failures consisting of a case of knee instability, which required polyethylene insert revision, a case of traumatic supracondylar femur fracture which required an internal fixation, and a case of acute infection which required an intraarticular antibiotic infusion after debridement, while retaining the implant. Conclusion: Primary TKA in patients with severe deformities due to RA demonstrated favorable clinical outcomes, but a complication rate of up to 10% can be expected at the intermediate-term follow-up. はじめに 人工膝関節全置換術 ( 以下 TKA) は, 変形性膝関節症や関節リウマチ ( 以下 RA) などで生じた膝関節破壊に対して, 優れた除痛効果と機能回復をもたらし, 良好な長期成績を誇る術式である しかし,RAに伴う高度の骨欠損 ( 図 1), 外反膝 ( 図 2), 屈曲拘縮膝など関節破壊の進行例に対するTKAにおいては, 骨欠損の補填や軟部組織バランスの調整に難渋することがある 辺縁部の骨欠損 1) が15mm 以上の場合, 骨移植もしくはmetal augmentation に stem extensionの併用などが必要となる 骨移植は, bone stockが確保されるため, 比較的年齢が若い場合には勧められるが, 移植骨の癒合不全, 2, 骨壊死や圧潰などの危険性 3) を伴うことから後療法と経過観察を慎重に行う必要がある Metal augmentationは, 初期固定が良好で早期荷重が可能なため, 高齢で合併症があるようなリハビリ期間を短縮したい症例や骨質が不良 4, な症例 5) では有用である 軟部組織バランスの調整が困難な症例には拘束性が強い機種が用いられる 第 1 世代のTC IIIとIB CCK(constrained condylar knee) に 6, おける良好な臨床成績 7) を受けて,1998 年に開発されたLCCKは第 2 世代のCCKであり, オフセットが可能なmodular stem extension, 図 1 脛骨側の辺縁部骨欠損 a: 術前 b:metal block augmentationとstem extension を用いたTKA 術後後十字靭帯置換型のインサートも使用できる locking system, 非対称性の膝蓋大腿関節面などが改良点である 高度変形膝に対するTKAでは, 可動域制限 6, の残存 7) 6, や不安定性 7) 7,, 脱臼 8), インプラ
571 図 2 外反膝 a: 術前 b:lcckを用いたtka 術後ントの緩み 6, 7) 9,, ポストの摩耗 折損 10), 感 6, 7, 染 11) などが懸念されるが, 施設ごとの症例数が限られるため, 術後成績のまとまった報告は少ない そこで本研究の目的は,RAによる高度変形膝に対して,stem extension,metal block augmentation,lcckのいずれかを用いて施行した初回 TKAの臨床成績について後ろ向きに調査することである 対象と方法 1999 年 1 月から2010 年 12 月までに当センターで,RA 患者の膝関節病変に対して初回 TKA を施行した症例数は675 膝であった TKAの機種はZimmer 社 (Warsaw, Indiana, United States) 製のNexGen LPS, LPS-flex, LCCKであり,stem extension, metal block augmentation, LCCKのいずれかを用いてTKAを施行した症例は46 膝 (7%),LCCKに限ると12 膝 (2%) であった 術後 2 年以上経過観察されており, 本研究への参加に同意が得られた30 例 40 膝を対象とした 追跡調査可能な症例は87% であった 本研究は倫理検討委員会の承認を受けたうえで行った 性別は女性が27 例 37 膝, 男性が3 例 3 膝, 手術時年齢は平均 61 歳 (40~74 歳 ) であり, 術後経過観察期間は平均 5.9 年 (2~11.6 年 ) であった RAの罹患期間は平均 18 年 (2~46 年 ) であった 日本整形外科学会 RA 膝治療成績判定基準 ( 以下 JOAスコア ) では, 術前スコアは平均 44(10~75) であった Steinbrockerの病期分類では,class Iが1 例,IIが6 例,IIIが14 例,IVが9 例であった 24 例 32 膝にステロイド内服歴があり, 内服量は平均 6.9mg(1~15 mg) であった 正中縦切開で進入し, 関節の展開は内側傍膝蓋アプローチを用いた 髄内ガイドを用いて大腿骨遠位部は解剖軸に対して6 度外反, 脛骨近位部は機能軸に対して垂直に骨切りを行った 大腿骨の回旋アライメントはMeasured resection 法を用いて, 上顆軸, 前後軸 (Whiteside line), 後顆軸などの解剖学的指標を参照にして決定した 脛骨の回旋アライメントは, 脛骨粗面の内側 1/3 と後十字靭帯脛骨付着部中央を結ぶ線 ( 脛骨前後軸 ) を参照にして決定した 大腿骨遠位部に骨欠損を認める症例は, 大腿骨内側上顆から遠位 25mm 12) を目安にmetal augmentationによる補填を行った 大腿骨側のstem extensionは100mm 長を使用した 脛骨側のmetal augmentationは全例 block type を使用し,100mm 長のstem extensionを併用した 良好な内外側靱帯バランスが得られるよう, 内反膝では骨棘の切除後に脛骨近位内側から段階的に解離を行い, 外反膝では内側側副靭帯の剥離は最小限に留め腸脛靱帯の横切や外側後方関節包などの外側支持機構の解離を行った 術中の軟部組織バランスの調整が困難で, 不安定性が残存した症例にLCCKを使用した 屈曲拘縮膝では, 内側傍膝蓋アプローチから連続して外上方へ45 度切り上げるrectus snip 13) を選択した 大腿骨および脛骨コンポーネント
572 は, 骨切り部のみセメント固定,stem extension 部分はプレスフィット固定を行った 14) Stem extensionのサイズは大腿骨側で直径平均 13mm(10~16mm), 脛骨側で直径平均 12.3mm(10~14mm) であり, オフセットは大腿骨側での使用例はなく, 脛骨側では16 膝 (40%) であった 脛骨側の中央部骨欠損 2) に対して3 膝に骨移植を行い, コンポーネント安定性のためにstem extensionを使用した 脛骨側の辺縁部骨欠損 2) に対して28 膝にmetal block augmentationを使用した 骨欠損の部位は, 内顆が26 膝, 外顆が2 膝であり, 深さ 1) は平均 19mm(12~30mm) であった 使用したmetal blockの厚みは平均 9mm(5~15 mm) であり,polyethylene insertの厚みは平均 11mm(9~17mm) であった 大腿骨側の骨欠損に対しては,4 膝にmetal augmentationを使用した 内外反不安定性に対して11 膝にLCCKを使用した 検討項目として, 術前後の可動域,JOAスコア,FTA, 大腿骨および脛骨コンポーネントの設置角度 (α 角,β 角,γ 角,δ 角 ) 15), 術後のjoint line 12) ( 図 3), radiolucent lineの有無とスコア 15),stem extension 周囲の骨硬化像と先端部での皮質骨増殖 16), 術後の合併症を調査した 可動域とJOAスコアの術前後における比較を,paired t-testを用いて行った 有意水準は5% 未満とした 結果術前の可動域は, 伸展平均 15 度 ( 90~0 度 ), 屈曲平均 111 度 (30~140 度 ) であり, 可動域が50 度以下の拘縮膝は5 膝であった 拘縮膝に限ると, 術前の可動域は, 伸展平均 49 度 ( 90~ 10 度 ), 屈曲平均 73 度 (30~95 度 ) であった 下肢アライメントは, 内反膝が20 例 28 膝, 外反膝が10 例 12 膝であった 術前の femorotibial angle(fta) は, 内反膝で臥位平均 189 度 (170~206 度 ), 立位平均 191 度 (178 ~206 度 ), 外反膝で臥位平均 158 度 (146~172 度 ), 立位平均 155 度 (147~168 度 ) であり, 17, FTAが190 以上の高度内反膝 18) は13 膝, 図 3 TKA 術後のjoint line 計測腓骨尖頭から大腿骨コンポーネント遠位端の接線までの距離 (A) を計測 19, 160 以下の高度外反膝 20) は7 膝であった 術後の可動域は, 伸展平均 1 度 ( 10~0 度 ), 屈曲平均 113 度 (65~135 度 ) であり, 術後 120 度以上屈曲可能な症例は20 膝 (50%) であった 拘縮膝 (5 膝 ) の術後可動域は, 伸展平均 3 度 ( 5~0 度 ), 屈曲平均 101 度 (90 ~125 度 ) であった 術後のJOAスコアは平均 75(49~97) であった 術前後で, 屈曲角度は有意差を認めなかったが, 伸展角度, 可動域, JOAスコアは有意 (p<.05) に改善していた 術後のFTAは, 内反膝では平均 176 度 (172 ~179 度 ), 外反膝では平均 175 度 (173~176 度 ) であった インプラント設置角度は,α 角が平均 94 度 (89~99 度 ),β 角が平均 90 度 (88 ~92 度 ),γ 角が平均 1 度 ( 5~3 度 ),δ 角が平均 85 度 (82~91 度 ) であり, 最終観察時に変化は認めなかった 術後のjoint lineは, 腓骨頭先端より平均 11mm(0~24mm) 近位に位置していた Radiolucent lineは, 大腿骨側では2mm 以下の非進行性のものを6 膝 (15%) で認め, 前方 ( ゾーン1) が2 膝, 後方 ( ゾーン4) が5 膝であった 脛骨側ではradiolucent line を18 膝 (45%) に認め, 脛骨側のmetal block augmentation 下面 ( ゾーン1,2 もしくは3,
573 4) で16 膝 (40%) に認めたが, スコアは平均 1 点 (0~4) と5 点以上の症例は無く, 経時的拡大も認めなかった Stem extension 周囲の骨硬化像は, 大腿骨側は9 膝 (82%), 脛骨側は24 膝 (60%) に認めた 大腿骨側は全て stemから離れて平行に走行しており, 脛骨側はstemから離れて平行に走行したものが 19 膝, stemに接するものが5 膝,stem 先端に向かって広がるものが1 膝であった LCCKを除くと, 脛骨側のradiolucent lineとstem extension 周囲の骨硬化像は,9 膝 (39%) で同時に認め, 8 膝 (35 %) でradiolucent lineのみ,6 膝 (26%) で硬化像のみであった 脛骨側両顆に radiolucent lineを認めた1 膝 (2.5%) では, stem 先端に向かって広がる骨硬化を示していたが, 両者に経時的拡大は認めなかった 脛骨側のstem extension 先端部に4 膝 (10%) で皮質骨増殖を認めた LCCKでは,radiolucent lineは脛骨側で1 膝のみであり,stem extension 周囲の骨硬化像は大腿骨側で9 膝 (82%), 脛骨側で8 膝 (72%) に認めた 術後の合併症として, 皮膚壊死や腓骨神経麻痺は認めなかった 再置換などの手術を要する合併症の発生率は10%(4 膝 ) であった 3 膝は脛骨側の骨欠損に対してmetal augmentationを使用した症例であった 1 膝は術後 1ヶ月で脆弱性大腿骨顆部骨折を認めたためstem extension 付き大腿骨コンポーネントに再置換を行った 1 膝は術後 2 年半で内外反不安定性を認めたため厚めのインサートへの入れ替えを行った 1 膝では転倒後に大腿骨顆上骨折を受傷したため髄内釘固定を行った また,LCCK を使用した1 膝に術後 7ヶ月でメチシリン感受性黄色ブドウ球菌による深部感染を生じたが, インプラントの抜去は行わず, 掻爬および洗浄を行った後に, インサートを交換, ヒックマンカテーテルを用いた高濃度抗生剤注入療法を行った カテーテル留置は19 日で, 感染は鎮静化した 最終経過観察時までに, インプラントの緩み, 脱臼, ポストの破損が発生した症例は認めなかった 考 察 RAの薬物療法は飛躍的に進歩しているが, いまだに手術が遅れて高度の骨欠損, 変形を有する症例も稀ではない RA 患者では外反膝による中央部骨欠損が多いとされているが, 本研究ではmetal bock augmentationによる補填を要した脛骨側の骨欠損は, 進行した内反膝による辺縁部骨欠損が94%(26 膝 ) を占めた 辺縁部骨欠損に対するmetal block augmentationの使用では,block 下面に40%(16 膝 ) にradiolucent lineを認めたが, 術後平均約 6 年 (2~12 年 ) までの経過観察期間中に拡大や緩みなどの問題は生じなかった この結果は,50 % にradiolucent lineを認めたとする Pagnanoらの報告 21) と概ね一致していた 骨欠損の形によってはwedge typeの方がbone stockが温存されるが, 下肢機能軸に対して骨切りが垂直なblock typeの方が荷重支持性に関 22) しては有利であり, 成績もやや良いと報告されている 平均 19mmを示した脛骨側の辺縁部骨欠損に対して, 平均 9mmのaugmentation blockと平均 11mmのインサートを使用して, 術後の joint lineは腓骨尖頭から平均 11mm 近位に位置していた 解剖学的 joint lineは腓骨尖頭から 10mm 近位と報告 12) されており, 良好な位置に再建されていた Joint lineの上昇は, 膝蓋骨の低位によるanterior knee painや屈曲制限, 膝蓋大腿関節障害, 中間屈曲域における膝不安定性 23) などの原因となるため,5mm 以内に留めるべきと報告されている 24) Metal augmentationもしくはlcckを用いた症例では, 骨 インプラント界面に加わるストレスを軽減 25) するために, 全例 100mmの stem extensionを併用した オフセットは脛骨側で40% に使用しており, 脛骨コンポーネントの被覆改善に有用であった LCCKを除くと, 脛骨側におけるstem extension 周囲の骨硬化像は, 発生率が約 50% であり, そのうち約半数で経時的拡大のないradiolucent lineを認めた LCCKでは, 大腿骨と脛骨側のstem extension
574 周囲で共に高率に骨硬化像を認めていたが, radiolucent lineは脛骨側の1 膝のみであり, 顆部からstem extensionへの適切なストレス分散の結果と考えられた 先端部での皮質骨増殖は脛骨側のみに10% で認めたが, 疼痛との関連はなかった Stem extension 先端部の疼痛を 15~20% に認めたとの報告 26) もあり, 今後も経過観察が必要である TKA 術後の合併症の一つとして, 骨脆弱性を基盤として発生する人工関節周囲骨折が報告されている 27) 本研究においても,1 膝で術後早期に脆弱性大腿骨顆部骨折が生じた RA 患 4, 者のTKAでは骨質の脆弱性 5) が問題であり, 骨萎縮が強くインプラントの固定性に不安な症例ではstem extensionの使用は選択肢の一つである RAの長期罹患およびコントロール不良, 術前の長期の活動性低下および術後の活動性増加, 高齢女性, ステロイド服用, 外反膝などが, 脆弱性骨折の危険因子と報告 27) されている 高度膝関節破壊に対するTKAでは, 術前に骨欠損や骨質の評価をCTなどで慎重に行うことが望ましい また, 骨形成促進剤などによる骨粗鬆症治療やRAのタイトコントロールは, 手術時に良好な骨質を得るうえでも重要である 術後の不安定性により, インサートの再置換を要した症例は1 膝であった TKAにおける再置換の10~22% は, 不安定性が原因と報告されている 28) 特に内側側副靭帯機能不全を伴う高度外反膝 29) では, 過度の軟部組織剥離により遅発性の不安定性が生じる危険性が指摘されている 30, 31) また,RA 患者の屈曲拘縮膝に 8) 対するTKA 後に, 後方脱臼を生じた例も報告されている 本研究でLCCKを使用した症例は,11 膝中 7 膝が高度外反膝,2 膝が拘縮膝であった Lachiewiczらは, 初回 TKAにおいて LCCKを使用した症例における術後平均 5.4 年の臨床成績を初めて報告 10) しており,27 膝中 1 膝に大腿骨顆上骨折,1 膝にインプラントの緩み,1 膝にポストの破損,1 膝に膝蓋骨脱臼が生じていた 本研究におけるLCCKの経過観察期間は術後平均 5.9 年で, 深部感染を1 膝に認めるのみで, 比較的良好な中期成績であった RA 患者では免疫異常やステロイド内服に関連する易感染性から, 術後感染のリスクは高いと報告されている 11) 掻爬洗浄後の高濃度抗生剤注入療法 32) は, 感染の鎮静化が得られ, インサートを除くインプラントの温存が可能であり, 有用な方法であった まとめ高度の骨欠損, 外反膝, 屈曲拘縮膝など, RAによる関節破壊の進行例に対して,stem extension, metal block augmentation, LCCK は有用であり, 術後平均 5.9 年において, 概ね良好な膝関節の機能とインプラントの固定性を維持することが可能であった 文献 1)Brand MG, Daley RJ, Ewald FC, et al: Tibial tray augmentation with modular metal wedges for tibial bone stock deficiency. Clin Orthop Relat Res. 1989; 248: 71-79. 2)Dorr LD, Ranawat CS, Sculco TA, et al: Bone graft for tibial defects in total knee arthroplasty. Clin Orthop Relat Res. 1986; 205: 153-165. 3)Laskin RS: Total knee arthroplasty in the presence of large bony defects of the tibia and marked knee instability. Clin Orthop Relat Res. 1989; 248: 66-70. 4)Hvid I: Trabecular bone strength at the knee. Clin Orthop Relat Res. 1988; 227: 210-221. 5)Kikkawa T, Okano T, Hagino H, et al: Knee deformity in rheumatoid arthritis is closely correlated with generalized osteoporosis. Mod Rheumatol. 2008; 18: 45-51. 6)Lachiewicz PF, Falatyn SP: Clinical and radiographic results of the Total Condylar III and Constrained Condylar total knee arthroplasty. J Arthroplasty. 1996; 11: 916-922. 7)Lachiewicz PF, Soileau ES: Ten-year survival and clinical results of constrained components in primary total knee arthroplasty. J Arthroplasty. 2006; 21: 803-808. 8)Abe S, Kohyama K, Yokoyama H, et al: Total knee arthroplasty for rheumatoid knee with bilateral, severe flexion contracture: report of three cases. Mod Rheumatol. 2008; 18: 499-506.
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