人工関節置換術のすべて

現在では人工関節の材料やデザインの改良、手術手技の格段の進歩などによって、安定して良い成績が得られるようになってきました。

その結果、人工膝関節置換術による合併症はかなり少なくなってきましたが、完全にゼロに出来るわけではありません。

ここでは、実際に臨床の現場でみられる人工膝関節置換術の合併症を挙げていきます。

■感染
数％（１～２％）という低い発生率ですが、一度感染を起すと治療に難渋することも少なくなくありません。多くは細菌による感染で、一度骨の中まで細菌が入るとなかなか死滅させる事が出来ずに、根治させるのが困難になってきます。
一般的には、関節内の傷んだ組織を切除して十分に洗浄したり、進行して骨が解けてしまった場合などでは、一度入れた人工関節を取り出します。
また、手術後早期には感染兆候があらわれずに、体力が低下したり、抵抗力が落ちたときになどに、感染の症状が現れるケースもあります。ケースによっては術後数年経過してから感染が起こることもあるので、定期的な経過観察が必要です。

■人工関節のゆるみ
細菌感染によって骨の一部が溶けてしまうと、人工関節と骨の間に「ゆるみ」が生じる事があります。
また、人工膝関節の超高分子ポリエチレンや金属の磨耗分（まもうふん）が生じて、この磨耗分を細胞が取り込んで炎症を起したりします。さらには、この磨耗分が人工膝関節と骨の隙間に侵入して骨が溶解してくると、人工膝関節にゆるみが生じてくる事があります。

■人工関節の破損
大きな衝撃が繰り返して加わったり、人工関節に過度のストレスが加わったり、軟部組織のバランスが悪く、バランスよく荷重できなかった場合に、人工関節の素材である超高分子ポリエチレンや金属が異常に摩耗したり破損することが稀にあります。
このような場合は、多くの摩耗粉が発生したりするので、人工関節のゆるみが生じたりします。

■深部静脈炎・血栓症・肺塞栓症
人工関節置換術の手術後、下肢の深部（しんぶ）静脈に血栓（けっせん）が生じる深部静脈血栓症が起こり、脚がむくんだり痛みが出たりすることがあります。
また、原因はさまざまですが、この血栓がはがれて血中に遊離（ゆうり）してしまうと、血液とともに流れて肺の血管に防いでしまう場合があります。これは肺塞栓症と呼ばれ、ときに命にかかわる非常に危険で、重大な合併症です。
深部静脈炎や血栓症の予防のために、圧迫包帯や弾性ストッキングで下肢の静脈の血流障害を予防したり、血液の凝固をふせぐ薬剤を用いたり、脚を自動的にマッサージする器械（フットポンプ装置）などを用いたりして、人工関節の術後、出来るだけ早い時期に、脚の運動やストレッチを始めるなどの予防法がとられます。

実際に、人工膝関節置換術が必要になる膝関節とはどんな状態なのでしょうか？

レントゲンで見てみると、「関節裂隙（かんせつれつげき）：大腿骨と脛骨の間の間隙」が狭くなったり、進行した例では殆ど消失しています。

これは、関節軟骨や半月板がすり減ったり、断裂したり、消失したりしているためです。繰り返し骨に負荷がかかると、骨の表面は傷つき、本来の滑らかさを失いデコボコになって、硬くなっていきます。そして骨棘（こつきょく）といわれる骨のトゲが出来てきます。

さらに進行して、関節の破壊が高度になってくると、膝関節の滑らかな動きは出来ず、スムーズに動かなくなり、時にはひっかかったりします。当然痛みも増強していきますので、荷重（体重）をかけられなくなってきます。

このような関節軟骨や骨の破壊を起す病気の代表例として、「変形性膝関節症」と「関節リウマチ」が挙げられます。

これらの疾患に対して、内服や外用剤、関節注射などの薬剤療法、機能訓練を中心とした理学療法、そして装具療法などの保存的治療を行っても効果の得られない場合や効果の少ない場合は「人工膝関節置換術」が行われます。

膝関節の動き：膝関節の屈曲や伸展する運動は、平坦な脛骨の関節面上を曲面の大腿骨の顆部が後方から前方に移動しながら回転することによって行われます。

関節の表面はゆるやかなカーブになっていて、膝を伸ばすと安定して、曲げると遊びができるようになっています。膝は、曲げたり伸ばしたり、ねじれたりする運動や、ころがりとすべり運動が同時に起きている関節なんです。

これらの滑らかな動きは、大腿骨と脛骨の形態に加え、半月板の形や働き、そして靭帯や筋肉の働きや動きがバランスよく成り立っているために可能なのです。

血管と神経：膝にある血管と神経は後十字靭帯の後ろの方にあります。これらは筋肉に保護されるようにして集中して存在しています。

筋肉：膝関節を支え、安定性を与えて関節を滑らかに動かすには、「筋肉」がとても大切です。

膝の動きに関係する筋肉としては、太ももの前側にある「膝を伸ばす筋肉」と太ももの後ろ側にある「膝を曲げる筋肉」の２種類にわける事が出来ます。

膝を伸ばす筋肉の中心はみなさんもご存知の「大腿四頭筋（だいたいし（よん）とうきん）です。これは４つの筋肉に分けられており、それぞれ中間広筋（ちゅうかんこうきん）、外側広筋（がいそくこうきん）、内側広筋（ないそくこうきん）、そして大腿直筋（だいたいちょっきん）といいます。

これらの大腿四頭筋はお皿の骨である膝蓋骨をテコの原理で効率的に伸ばします。よく、膝の痛みが出たときにこの「大腿四頭筋」を鍛えることが大切になってきます。

一方、膝を曲げる筋肉として、内側に半膜様筋（はんまくようきん）や半腱様筋（はんけんようきん）、縫工筋（ほうこうきん）、薄筋（はっきん）が膝を曲げるとともに、下腿の内旋（ないせん）を行っています。また、外側では大腿二頭筋と膝窩筋（しっかきん）が膝を曲げるとともに、下腿の外旋を行っています。

靭帯（じんたい）：膝関節に負担がかかった負担を安定化させている働きがあります。

なかでも、「前後方向」と「ひねり」の運動時の安定を受け持っているのが「十字靭帯（じゅうじじんたい）」。左右の側方向の安定を受け持っているのが「側副靭帯（そくふくじんたい）」と言います。

ちなみに、十字靭帯は「前十字靭帯」と「後十字靭帯」があり、側副靭帯には内側と外側に１本づつあります。つまり、計４本の靭帯で構成されているのです。

前十字靭帯は脛骨（すねの骨）が前に出たり、ねじれたりするのを防いでいます。また、後十字靭帯は脛骨の後方へのズレと膝の反り返りをふせぐ働きがあります。

関節液（かんせつえき）：関節液は非常に粘調度の高いヒアルロン酸とコンドロイチン硫酸という物質が主な成分になっています。

これらは滑膜から分泌されて、古くなると再び滑膜から吸収されます。関節に炎症が起こると、粘調度の低い関節液が多量に分泌されて滑膜からの九州が追いつかなくなってしまいます。

いわゆる「水がたまる」という状態になってしまうわけです。水がたまると、関節の痛みの原因やさらに腫れを増強させる原因いなってしまいます。

滑膜（かつまく）：関節包に裏打ちされている膜で、関節液を生産して関節の中に送り込んで、古くなった関節液を再び吸収したりして取り除く働きもあります。

ちなみに、リウマチなどによってこの滑膜に炎症が起こると、膜が肥厚（厚くなる）したり、ぞうしょくしたりして正常に機能しなくなったりすることがあります。さらに進行して、滑膜が増殖すると徐々に軟骨や骨が破壊されてしまいます。

滑膜（かつまく）：関節包に裏打ちされている膜で、関節液を生産して関節の中に送り込んで、古くなった関節液を再び吸収したりして取り除く働きもあります。

ちなみに、リウマチなどによってこの滑膜に炎症が起こると、膜が肥厚（厚くなる）したり、ぞうしょくしたりして正常に機能しなくなったりすることがあります。さらに進行して、滑膜が増殖すると徐々に軟骨や骨が破壊されてしまいます。

関節軟骨（かんせつなんこつ）：膝関節にかかる荷重（体重）を受ける上で重要なはたらきをしているものとして、関節軟骨があります。

これは弾力性の軟骨（なんこつ）で、関節の骨の表面を覆っている暑さ２～７ｍｍ程度の層です。これらは、軟骨細胞とそのほかの成分（繊維成分であるコラーゲン繊維や、ゲル状のプロテオグリカンなどから構成されていて、非常に水分量が多いのが特徴になっています。

これらの存在によって、体重が膝にかかった時に、その負担を集中させないように分散させることが出来るのです。また、膝関節が動く時の摩擦を少なくして、「滑らかに動かす」重要な働きも担っているのです。

ちなみに膝関節の動きが非常に滑らかで、軟骨の摩擦係数（まさつけいすう）は約0.001と極めて低くなっています。関節軟骨には血管やリンパ管、神経が通っていないので、一度これらに傷がつくとなかなか回復しません。

半月板（はんげつばん）とは、関節の中にある繊維軟骨（せんいなんこつ）でできたクッションのようなものです。
三日月のような形をしていて、膝関節を安定させたり、関節の円滑な動きを補助する働きをしています。
また、大腿骨から脛骨への荷重が伝達される際に、接触面積を２倍以上に拡大する事で、荷重が１か所に集中しないように分散する役割もしています。この半月板は滑膜から分泌される関節液から栄養を受けています。

人工膝関節置換術について理解していただく前に、「膝関節のしくみ」について説明しておきましょう。

そもそも膝関節は、大腿骨（だいたいこつ；太ももの骨）、脛骨（けいこつ：すねの骨）そして膝蓋骨（しつがいこつ；お皿の骨）の３つの骨から構成されている関節です。この膝関節は荷重関節とよばれ、体重を支えています。一般的に歩行するだけで体重の約３倍。階段の上り下りや走ったりするときには約５～６倍の負担がかかります。
　
さて、これだけの負担を支えられるにはいくつかの理由があります。膝の構造とその働きについて説明していきましょう。

膝関節の中において、骨の表面は非常に滑らかな「軟骨（なんこつ）」で覆われています。そしてその隙間には半月板（はんげつばん）という繊維軟骨（せんいなんこつ）があります。
また、関節は関節包（かんせつほう）というふくろで覆われており、その内側にはひだ状の滑膜（かつまく）があり、潤滑油の役割をしている関節液（かんせつえき）を分泌しているのです。
これら、軟骨や半月板、そして関節液などのはたらきによって、膝関節は非常に滑らかな動きを可能にしているのです。

膝の屈曲角度（まがる角度）：一般に、膝の痛みで困っている人を除き、膝の曲がる角度を意識しておられる方は少ないと思います。どれくらい曲がるか知っていますか？

膝の曲がる角度は、最大でほぼ１５０度です。これは日本の伝統である正座をする時の角度です。また、しゃがみこむ時は約１２０度、歩く時は約６０度です。これらの曲がる角度は人工関節の手術においては最近非常に注目されています。

人工関節置換術の殆どの手術は膝関節と股関節で占められています。ここでは、人工膝関節置換術について説明していきます。

人工膝関節置換術は英語で「Total Knee Arthroplasty ( TKA )」とか「Total Knee Replacement ( TKR )」と表記され、それぞれ略して「TKA」とか「ＴＫＲ」と言われています。さて、人工膝関節置換術は、後ほど説明しますが「変形性膝関節症」や「関節リウマチ」などの疾患によって、破壊され変形した膝関節の痛みのために歩く事が困難になったり、日常生活に大きな支障を来たす患者さんに対して行われる手術です。

人工膝関節置換術を簡単に説明すると、関節の壊れてしまった骨・軟骨の部分を切除して、人工関節を埋め込みます。人工関節は金属（コバルトクロム合金やチタン合金）と超高分子ポリエチレンで出来ています。わかりやすい例えで言えば、歯がダメになった方に対して再びものがしっかり噛めるように入れ歯にするようなものです。つまり、人工膝関節は膝関節の「総入れ歯」と同じようなものであることをイメージしてください。

１９５０年代に始まった人工膝関節置換術ですが、当初は成績が安定せず現在まで様々な製品の改良や手術手技の改善が繰り返されてきました。その結果、人工膝関節置換術の成績は近年極めて安定して良好な結果を示し、今では患者さんが安心して受ける事の出来る手術になってきました。

安定して結果を残せるようになって以来、この人工膝関節置換術は年々増加しております。２００４年のデータでは、１年間に日本で約４万例もの人工膝関節置換術が行われました。今では高齢化や手術手技の普及によって、更に増加し続けています。ちなみに、人工関節の先進国であるアメリカでは、この人工膝関節置換術は日本と比較してずっと一般的であり、毎年２０万例以上の手術が行われています。そのため、日本とは異なりアメリカを始め海外では「人工関節専門医」として、人工関節の手術を専門にしている整形外科医によって行われています。日本ではまだ少ないですね。ですから、アメリカでの人工関節専門医の経験は日本と比べ物にならないくらい多く、知識や技術も優れています。もちろん、日本人は元来とても勤勉で器用ですから知識や技術は負けていませんが、経験では中々追いつけません。