定 材 料
︵ 各 種 の 椎 体 用 の プ レ ー ト シ ス テ ム
︑
pedicle screw
を 用 い た 後 方 よ り の 固 定 器 具 な ど
︶ が 各 種 利 用 で き る た め
︑ 早 期 の 除 圧 と 脊 椎 の 安 定 性 が 容 易 に 獲 得 さ れ る
︒ こ の た め 徐 々 に 早 期 手 術 を 行 う 施 設 が 増 加 し て い る と 思 わ れ る
︒ 一 方 脱 臼 や 骨 折 の な い 非 骨 傷 性 脊 髄 損 傷 に つ い て は
︑ 初 期 治 療 に 関 し て ま だ 十 分 な コ ン セ ン サ ス を 得 て い る と は い え な い
︒ 神 経 症 状 の 改 善 が プ ラ ト ー に 達 し た 状 態 で
︑ 脊 髄 へ の 圧 迫 が 強 く 残 っ て い れ ば 除 圧 術 を 行 う と い う 考 え 方 が 一 般 的 で あ ろ う
︒
２）
内 固 定 材 料 の 進 歩
脊 椎 の 不 安 定 性 に 対 し て は 内 固 定 材 料 を 使 用 せ ず︑ 移 植 骨 と 安 静 に よ り 骨 癒 合 を 保 ち
︑ 安 定 化 を は か ろ う と す る 考 え 方 が 多 か っ た
︒ し か し 入 院 期 間 の 短 縮 や Ｑ Ｏ Ｌ の 改 善 な ど の 考 え 方 に 後 押 し さ れ て
︑ 内 固 定 材 料 を 使 用 し た 早 期 離 床
を は か る こ と が 一 般 的 に な っ た
︒ 使 用 さ れ る 内 固 定 材 料 も 以 前 は
Harrington rod
や
Luque
法 に み ら れ る よ う に
︑ 後 方 か ら の
rod
とhook
あ る い は
rod
と 椎 弓 下 を 通 し たwire
に よ る 固 定 が 主 流 で あ っ た︒ し か し こ の 固 定 法 は 広 範 囲 の 脊 椎 の 固 定 が 必 要 で あ り
︑ 固 定 力 が 弱 い 欠 点 が あ り
︑ 徐 々 に 使 用 さ れ な く な っ て い る
︒ そ れ に 代 わ っ て 椎 弓 根 か ら 椎 体 に か け て ス ク リ ュ ー を 刺 入 す る
pedicle screw and rod system
が 主 流 と な っ て き て い る
︒ こ の 方 法 は 固 定 範 囲 が 少 な く て す む こ と
︑ 強 固 な 固 定 力 が 得 ら れ る こ と が 特 徴 で あ る
︒ 脱 臼 や 骨 折 に よ る 椎 体 変 形 の 矯 正 を 後 方 侵 入 で 行 う 際 の 固 定 法 と し て は 現 在 最 も よ い 方 法 と 考 え ら れ て い る
︒ 一 方 前 方 か ら の 除 圧 迫 や 前 方 か ら の 脊 椎 の 安 定 性 を 保 つ た め に は
︑
Kaneda device
に み ら れ る よ う に
plate and screw
system
が い ろ い ろ 開 発 さ れ て い る
︒ こ の 際 椎 体 に 刺 入 す
る
screw
に よ り
︑ 強 固 な 固 定 が 得 ら れ る た め に は 良 好 な
bone quality
を も つ こ と が
（６１９）
49 CLINICIAN ’02 NO. 511
大 切 で あ る
︒ 骨 粗 鬆 症 に み ら れ る 圧 迫 骨 折 や 破 裂 骨 折 の 際 の 脊 椎 の 固 定 に は
︑ 十 分 な 骨 移 植 と と も に 固 定 器 具 の 慎 重 な 選 択 が 望 ま れ る
︒ 以 上 述 べ た よ う に
︑ 内 固 定 材 料 の 進 歩 に よ り 術 後 の リ ハ ビ リ プ ロ グ ラ ム は 一 変 し
︑ 早 期 の 社 会 復 帰 が 達 成 さ れ た
︒ 患 者 の Ｑ Ｏ Ｌ は 非 常 に 改 善 さ れ た と い え る が
︑
implant
が 非 常 に 高 価 な こ と が 問 題 で あ り
︑ 整 形 外 科 領 域 の 医 療 費 の 上 昇 の 一 因 に も な っ て い る
︒ 今 後 は 再 生 医 療 を 用 い た 損 傷 さ れ た 脊 髄 の 再 建 が 大 き な 課 題 と な り
︑ 大 い に 発 展 が 期 待 さ れ る 分 野 で あ る
︒
︵ 関 西 労 災 病 院 副 院 長
︶
CLINICIAN ’02 NO. 511 50
（６２０）
骨の微細損傷とその修復機構
骨粗鬆症治療においては、骨疲労や骨吸収の病態生理を十分に理解 して行うことが重要
森 諭 史
は じ め に
骨 の 基 本 的 代 謝 機 能 に は 骨 芽 細 胞 に よ る 骨 形 成 と 破 骨 細 胞 に よ る 骨 吸 収 が あ る︒ 成 人 の 骨 組 織 で は 微 小 な 骨 単 位
︵ 皮 質 骨 で は オ ス テ オ ン
︑ 海 綿 骨 で は パ ケ ッ ト
︶ ご と に 骨 吸 収 と 骨 形 成 が 連 続 し て 起 き
︑ 組 織 の 入 れ 換 え が 行 わ れ る
︒ こ の 代 謝 様 式 は 骨 リ モ デ リ ン グ と 呼 ば れ
︑ 骨 が 生 体 内 で カ ル シ ウ ム 代 謝 を 調 節 し た り
︑ 運 動 支 持 器 官 と し て 機 能 を 維 持 す る た め に 働 く と 考 え ら れ て い る
︒ し か し な が ら
︑ 骨 が 力 学 的 環 境 に ど の よ う に 適 応 す る の か
︑ リ モ デ リ ン グ が ど の よ う な 働 き を す る の か
︑ 骨 組 織 の ど こ を タ ー ゲ ッ ト に す る か は 明 ら か で は な い
︒ 骨 量 は 骨 形 成 と 吸 収 の バ ラ ン ス で 決 ま る こ と か ら 骨 吸 収 は 骨 粗 鬆 症 治 療 で は と か く 悪 者 扱 い さ れ る が
︑ 破 骨 細 胞 の 機 能 不 全 で 起 き る 大 理 石 病 で は 骨 量 が 高 い に も か か わ ら ず 骨 折 が 多 発 す る１）
︒ 材 料 力 学 的 に 骨 強 度 を 決 め る 因 子 に は 骨 密 度 に 代 表 さ れ る 量 的 因 子 の ほ か に
︑ 海 綿 骨 の 連 結 性 や 皮 質 骨 の 厚
骨の研究をめぐるトピックス
（６２１）
51 CLINICIAN ’02 NO. 511
量的因子 骨量、骨密度
形状因子 骨微細構造 多孔率
質的因子 石灰化 骨疲労
① 骨強度の決定因子
み や 多 孔 率
︑ 断 面 モ ー メ ン ト な ど の 形 状 因 子
︑ 石 灰 化 や 骨 疲 労 な ど の 質 的 因 子 が あ げ ら れ る
︵ 図
①
︶︑ 骨 強 度 を 維 持 す る に は 骨 量 の 他 に 骨 の 形 状 や 質 の こ と も 考 え な け れ ば な ら な い
︒
骨 疲 労
材 料 力 学 の 分 野 で は︑ 材 料 に 反 復 し て 荷 重 が か か る と
︵ 荷 重 の 大 き さ
︶×
︵ 荷 重 回 数
︶ に 応 じ て 材 質 が 劣 化 し 強 度 も 低 下 す る
︒ こ の 現 象 を 疲 労
︵
fatigue
︶ と 呼 ぶ
︒ 材 質 の 劣 化 は 分 子 レ ベ ル の 構 造 破 壊 に 始 ま り 最 終 的 に は マ ク ロ レ ベ ル の 破 壊 で 終 る
︒ 衝 撃 や 疲 労 に 強 い 複 合 材 料 の 疲 労 過 程 で は
︑ 疲 労 初 期 に
microdamage
と 呼 ば れ る 微 小 亀 裂 が 発 生 す る が 強 度 の 低 下 は 著 し く な い
︒ 中 期 で は
microdamage
が 徐 々 に 拡 大 し て 強 度 も 緩 や か に 低 下 し
︑ 後 期 で は
microdamage
数 が 急 激 に 増 加 し 強 度 も 急 激 に 低 下 し て 最 終 破 壊 に 至 る︒ そ の た め 反 復 荷 重 の か か る
Locomotion system
で は
︑ 安 全 性 を 確 保 す る た
CLINICIAN ’02 NO. 511 52
（６２２）
log N（荷重回数） log N（荷重回数）
遺残強度
発生 感知
修復
複合材料 生体の骨
Microdamage
Microdamage
0 1.0
0.5
0.0
（S/Sult） Mdx.
（n）
load（times）
〈Reifsnider, 1983 modified〉
Mdx.
（n）
1 2 3 4 5 6
② 複合材料と生体の骨の疲労過程の相違
破 綻
骨 折
初 期
中 期
後 期
め に あ る 一 定 期 間 で 部 品 の 交 換 な ど が 義 務 づ け ら れ て い る
︒ 生 体 に お け る 骨 格 も 日 常 的 に 反 復 荷 重 に さ ら さ れ る
locomotion system
の 一 つ で 疲 労 現 象 が 生 じ て い る
︒ 体 外 で の 骨 の 疲 労 試 験 で は 荷 重 の 大 き さ と 疲 労 寿 命 に は 負 の 相 関 が あ り
︑ 圧 縮 よ り 引 っ 張 り 荷 重 に 弱 い こ と な ど の 特 徴 が 報 告 さ れ て い る
︒ た だ し
︑ 生 体 内 で は 自 己 修 復 機 構 が あ り
︑ 発 生 し た
microdamage
は 正 常 で は 蓄 積
!肋骨内に発生した
microdamage（bulk stain）
（６２３）
53 CLINICIAN ’02 NO. 511
④ microdamageの蓄積機序
運動、加齢 microdamageの発生
microdamageの発生増加 microdamageの修復低下
microdamageの発生
感知機能 感知機能
修復機能 修復機能
microdamageの蓄積
骨細胞ネットワーク
骨リモデリング and/or
荷重回数の増加
加齢骨量減少 単位面積あたりの荷重
さ れ る 前 に 修 復 さ れ 骨 疲 労 の 蓄 積 を 避 け る こ と が で き る の で
︑ 生 体 で の 骨 強 度 は 体 外 で の 骨 疲 労 試 験 結 果 と は 異 な る と 考 え ら れ る
︵ 図
②
︶︒
加 齢 に よ る 骨 疲 労 の 蓄 積
生 体 骨 格 内 のmicrodamage
は
︑
bulk stain
法 に よ り 光 学 顕 微 鏡 で 微 小 亀 裂 と し て 検 出 す る こ と が で き る
︵ 図
③
︶︒ 女 性 屍 体 よ り 採 取 し た 左 第 ９ 肋 骨 で 調 べ た
microdamage
は 年 齢 と と も に 蓄 積 さ れ て い た
︒ 大 腿 骨 頭 の 荷 重 部 海 綿 骨 で ７０
歳 未 満 の 若 年 群 と ７０
歳 以 上 の 老 齢 群 を 比 較 す る と
︑ 老 齢 群 の 単 位 骨 量 は 低 く
︑
microdamage
密 度 が 高 か っ た︒ ま た 老 年 群 で は 骨 細 胞 窩
︵
osteocyte lacunae
︶ 密 度 が 低 く
︑ 骨 細 胞 同 士 を つ な ぐ 骨 細 管 の 数
︑ 長 さ と も に 減 少 し て い た
︒ 以 上 の 結 果 は 高 齢 に な る と 骨 に
microdamage
が 蓄 積 す る こ と を 示 し て い る︒
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（６２４）