はじめに
脊椎は身体の中心に位置し，身体を保つ支持組織であ るとともに，脊髄神経を保護する働きがある．人間の腰 椎は，二足歩行による荷重を受け止めるため，上位の脊 椎と比較して太く大きく発達している．さらに体幹の屈 進，回旋などの機構運動を担う役割もある．加齢による 退行性変化や，運動や荷重，外傷による障害，ホルモン バランスの変化などにより，腰椎はさまざまな変形をき たし，腰椎変性疾患と呼ばれる障害が生じる．脊椎由来 の痛みや脊髄馬尾神経の障害による神経症状に対し，腰 椎固定術が行われることがある．腰椎固定術の適応
腰椎すべり症，腰椎分離すべり症，腰椎椎間板症，椎 間孔狭窄，腰椎側弯症など腰椎不安定性や骨性の狭窄に よる障害をきたす病態が腰椎固定術の適応となる．腰椎 不安定性の定義は，腰椎側面の前屈，後屈の機能撮影に おいて，5 mm 以上のすべりを生じ，10 度以上の角度変 連絡先：水野正喜，〒 514 8507 津市江戸橋 2 174 三重大学大学院医学系研究科脳神経外科Address reprint requests to：Masaki Mizuno, M.D., Department of Neurosurgery, Mie University Graduate School of Medicine, 2 174 Edobashi, Tsu shi, Mie 514 8507, Japan
腰椎固定術の基礎と低侵襲手技の発展
水野 正喜，倉石 慶太，鈴木 秀謙
三重大学大学院医学系研究科脳神経外科
Basics and Recent Advances in Lumbar Spinal Fixation
Masaki Mizuno, M.D., Keita Kuraishi, M.D., and Hidenori Suzuki, M.D.
Department of Neurosurgery, Mie University Graduate School of Medicine
Lumbar spinal fixation surgery is often selected to treat low back pain and the neurological symptoms of cauda equina and nerve root disorders. Lumbar spondylolisthesis, lumbar disc disease and foraminal ste-nosis, all of which have lumbar instability and bony degeneration, are indications for lumbar spinal fixation with interbody fusion, postero lateral fusion and posterior fusion. Fixation surgery contributes to the improvement of low back pain and lower extremity pain in the short term, but if the procedure becomes complicated, the incidence of complications also increases, and adjacent spine degeneration becomes a problem in the long term. Therefore, it is important to be aware that surgical procedure selection is a major factor in the patient s prognosis.
In this article, we describe the basic procedure for fixation in lumbar degenerative diseases, and describe the details of the procedure, such as posterior lumbar interbody fusion and postero lateral fusion, based on the patient s historical background. In addition, the recently developed minimally invasive tech-niques, such as the percutaneous pedicle screw, the cortical bone trajectory screw and lateral lumbar interbody fusion are discussed, and their features and effectiveness are explained.
（Received February 1, 2017；accepted March 28, 2017） Key words： lumbar spinal fixation, PLIF, PLF, lateral lumbar interbody fusion, cortical bone trajectory
screw
Jpn J Neurosurg（Tokyo）26：353 361, 2017
化をきたすもの，とされている（slip length 5 mm 以上， slip angle 10度以上）．しかし，すべり症や側弯症などの 画像変化だけでは固定術の適応とはならず，患者の症状 を十分に確認し，まずは神経除圧のみの手技で症状が改 善する余地がないかどうか検討することが必要である． すべりがあれば直ちに固定術を行う，といった短絡的な 考えは控えるべきである．固定術は，短期的には腰痛や 下肢痛の症状改善に寄与するが，手術手技が複雑となり 合併症の発生率も除圧術と比較すると高率となり，長期 的には instrument の緩みや脱転，隣接椎間障害が問題と なることもある． 腰椎変性疾患に対する固定術のガイドライン5）による と，腰部脊柱管狭窄症や腰椎すべり症を伴わない難治性 腰痛に対して，腰椎固定術は治療の選択肢の 1 つである し，除圧固定術は有効な治療法として推奨されている3）． また，腰椎すべり症を伴う腰部脊柱管狭窄症では，腰椎 の除圧と固定術が効果的な治療であると示されてい る10）．一方，すべり症を伴わない狭窄症では除圧術が推 奨されており，不安定性のない状況では固定術によって 治療成績の改善は認められない，とされている11）．
腰椎固定術と骨癒合
―固定術は骨癒合を目指す―
腰椎固定術の目的は，神経除圧と腰椎不安定性の解消 であり，腰椎固定術の最終目標は罹患椎間の骨癒合であ るため，十分な骨癒合が得られるような手術手技を選択 するべきである．実際，放射線学的な骨癒合率と臨床症 状の改善率に相関があることが知られている2）．骨癒合 を得るためには，移植骨が必要であり，移植骨は腸骨や 削除した椎弓などの局所骨，ハイドロキシアパタイトや β TCP などの人工骨が使用される．骨移植を受けた部 位では，骨のリモデリングが行われ，破骨細胞と骨芽細 胞によって 2∼5 カ月の期間で新生骨が形成される．実 際の臨床では，椎体間の骨癒合には半年∼1 年，場合に よっては 2 年以上かかる場合もある（Fig. 1）． 腰椎固定術は骨移植を行う部位によってさまざまな手 術手技がある．椎間板を郭清し椎間内に移植骨を挿入す る椎体間固定術（interbody fusion）や，横突起の背面と 椎間関節の外側面を母床とし上下脊椎の間に橋渡しの移 植骨を置く方法（後側方固定術，postero lateral fusion： PLF），椎弓間や棘突起間に移植骨を置く方法（後方固定 術，posterior fusion）などがある（Fig. 2）．後方椎体間固定術（posterior lumbar interbody fusion： PLIF）は，Cloward1）が初めて報告した手技である．
Fig. 1 Bone remodeling
Osteoclasts：2－4 weeks Osteoblast：2－4 mos
Bone turnover：One cycle 1－4 years Bone remodeling：One cycle 2－5 mos
Hawaiiの neurosurgeon であった彼は，椎間板ヘルニアの 手術で，椎間板摘出後に椎間板をドリルでくり抜き，形 状を合わせた腸骨を挿入し骨癒合を図る手技を開発し た．当時はまだスクリューなどの十分な内固定術が発達 していなかったため，初期成績は良好であったが，骨癒 合率が低く，長期予後は不良であった． また後側方固定術（PLF）は，後方正中の除圧を行っ た後，椎間関節からさらに外側の横突起まで剝離展開 し，移植骨を上下椎体の横突起から椎間関節の間に橋渡 しをするように移植する方法である15）．椎弓根スク リューが発展するまでは，後方除圧＋後側方固定術が一 般的な手技であった．現在でも，横突起‒椎間関節間に移 植骨を置くことは，骨癒合を得るために重要な手技とし て活用されている． いずれの方法も除圧と骨癒合が得られる有効な手技で あるが，骨移植単独では，初期固定力に乏しく，十分な 骨癒合が得られないこともあった． そこで，術直後から強固な安定性を得ることができる 内固定の手技として，椎弓根スクリュー（pedicle screw： PS）による固定術が，上記の手技のうち，主に後側方固 定術と併用されるようになった．特に椎弓根を安全に通 過する目的で，椎弓根プローブを用いた手技が開発され た7）． 椎体間固定術である PLIF はその骨癒合率の低さから 腰椎固定術の第1選択となり得ていなかったが，その後， 椎体間の荷重を支える自家腸骨以外の素材としてチタ ン9）やカーボンが使用されるようになり，椎体間固定の ケージ（移植骨を入れる籠）として開発され，現在では interbody fusionは腰椎固定術の第 1 選択の手技となって いる． 腰椎椎体間固定術の優れた点は，硬膜囊神経根の除圧 が行えること，骨移植の母床が大きく骨癒合率が高いこ と8），椎体間に固定するケージの種類や位置によって腰 椎アライメント矯正が可能であることなどがある（Fig. 3）． 椎体間固定術の弱点は，強固な固定が得られるがゆえ に，隣接した椎間の変性が悪化することがあること（隣 接椎間障害），再手術の際に椎体間の操作を行うことが 困難であること，手技が複雑であり，安全確実に行うに は十分な知識と経験が必要なこと，などが挙げられる．
椎体間固定術の種類と方法
腰椎椎体にアプローチする方向によってさまざまな手 技が開発されている． 開腹術を行い腸管や大血管を避けながら椎体間固定を 行う前方椎体間固定術（anterior lumbar interbody fusion： ALIF）や，腹壁と腹膜の間から進入し（retroperitoneal approach）椎体間固定を行う mini ALIF などの手技があ る．これらの前方到達法は，椎体間に強固な固定が必要 な感染や骨折，腫瘍などの病変の際に適用される． 後方からの到達法では，前述の PLIF は現在ではほぼ 椎 弓 根 ス ク リ ュ ー 固 定 と 併 用 し て 用 い ら れ て い る （PLIF＋PS）． 椎体間固定の初期固定の支えに使用されるチタンケー ジは，表面加工が容易で，微細な凹凸を作成することで， 高い骨誘導率を誇り，骨新生に有効である．しかし，骨 と比較して弾性力が非常に高く硬いため，術後の骨代謝 新生の過程で，ケージの沈み込みや偏位などの事象が生 じることがある．そこで弾性係数が皮質骨に近い PEEK （poly eter eter ketone）と呼ばれる合成プラスチックが 近年使用されるようになってきた．しかし PEEK は素材 表面が滑らかであり，骨誘導能が低いため，接地面の椎 体骨に空胞形成や癒合不全が起こり，骨癒合率が低下す る例がみられるようになった．そこでチタンと PEEK の 利点を組み合わせた，チタンコーティングされた PEEK が新たなケージとして開発され臨床応用が開始されてい る．腰椎固定術の低侵襲化
この分野でも，過去 10 年の間に，さまざまな低侵襲手 技が発達してきている．経皮的椎弓根スクリュー，経椎 A Interbody fusion B Postero‒lateral fusion C Posterior fusionFig. 2 Bone graft for fusion B A
間孔腰椎椎体間固定術，cortical bone trajectory スク リュー，側方腰椎椎体間固定術，その他の技術，などが ある． 経皮的椎弓根スクリュー（percutaneous pedi-cle screw：PPS） 腰椎固定術の術後成績を飛躍的に向上させた椎弓根ス クリューであるが，両側の椎弓根背側のスクリュー刺入 点を露出するために，広範な術野の展開を要することが 欠点であった．この点を改善するため傍脊柱筋の筋間か らアプローチする方法や，透視下ガイドのもとでスク リュー挿入を行う PPS が発達し，低侵襲手技として活用 されている（Fig. 4）． 経椎間孔腰椎椎体間固定術（transforaminal
lumbar interbody fusion：TLIF）
後方からの除圧固定として，低侵襲手技として発達し たものが片側進入で行う TLIF である12）．椎体間ケージ を椎間関節の切除部分から挿入するもので，鑿槌で椎間 関節を切除し，上位の exiting nerve root と硬膜囊外側の safety triangleから，前斜方に長いケージを挿入したり， 複数個のケージを挿入することも可能である．直視下手 術でも比較的安全に手技が行えるため，顕微鏡を使用し ない術者に頻用されているが，椎間関節を破壊する点で は侵襲的である．近年では，直径 2 cm 程度の円筒形の開 窓器を使用して侵入し，内視鏡下または顕微鏡下に対側 の除圧を行い，同側は経筋間から直達的にスクリュー挿 入し，対側は経皮的にスクリューを挿入する手技が行わ れ，TLIF＋PPS と呼ばれ低侵襲手技として知られている （Fig. 5）．
Cortical bone trajectoryスクリュー（CBT
screw） CBT screw 法13） は，スクリューの刺入点と方向（trajec-tory）を，従来法とは異なる経路で行う手技で，正中の 術野からの処置を可能とした方法である．スクリューの 進入方向が内側から外側，尾側から頭側に向かうこと で，多くの皮質骨との接触が可能であり，スクリュー長 が短くても従来法と同等の固定力が得られることが特徴 である．骨粗鬆症においては皮質骨の骨密度は比較的に 保たれることから，高齢者のスクリュー固定法として有 効である（Fig. 6）．また，脳神経外科医が通常行う後方 正中からの除圧術と同一の展開で後方固定が可能であり （midline lumbar fusion with CBT screw），microsurgery と
の親和性が高い手技である6）．
側方腰椎椎体間固定術（lateral lumbar
inter-body fusion：LLIF）
外側アプローチによる腰椎椎体間固定術は，近年 instrumentの発達により，低侵襲手技として活用されて いる．extreme lateral lumbar interbody fusion（XLIF）4）や oblique lumbar interbody fusion（OLIF）と呼ばれる手技で ある．その適応症例は，腰椎椎間板症，腰椎変性すべり 症，変性側弯症などである．利点として，椎体横径と同 1 2 3 4
Fig. 3 3DCT of the lumbar spine
A： Preoperative 3DCT showing disc degeneration and a decrease in disc height in L3/4 and L4/5.
B： Postoperative 3DCT showing improved alignment and disc height.
Fig. 4 Percutaneous pedicle screw
A：Guide wire insertion under fluoroscopy.
B：Percutaneous pedicle screwing using a guide wire.
C：End result of four‒piece screw insertion.
D：Post percutaneous rod insertion.
A B
C D
Fig. 5 Transforaminal lumbar interbody fusion and percutaneous pedicle screw
A： At L4/5 TLIF. Arrow indicates the cutting position on the L4 inferior facet. Arrow head indicates the cutting position on the L5 superior facet.
B：An interbody cage was inserted from the safety triangle.
等の大きなケージ挿入が可能であり，椎体間の高さを上 げることで脊柱管や椎間孔の間接除圧がなされること や，アライメントの改善効果やケージの安定性が高いこ と，靱帯や筋肉など脊椎の後方支持組織を展開しないこ とや脊髄馬尾神経への操作がないこと，ケージの刺入方 向に重要構造がないこと，などが挙げられる．一方，骨 性狭窄では除圧効果に乏しいこと，腰神経叢の損傷の可 能性，後方から PPS などのスクリュー固定が必要なこ と，大血管や腸管，尿管の損傷の危険性があることなど が難点である．しかし，欠点を上回る利点があり，今後 の腰椎固定術の手技として重要な選択肢の 1 つである （Fig. 7）． その他の技術 O arm やその他の術中 CT 撮影可能な機器は，ナビ ゲーションシステムとの組み合わせにより，術中の体位 を反映したリアルタイムナビゲーションを可能とした． 特に多くの instrument を使用する脊椎手術にとって，手 技の安全性の確保と，透視を使わず被曝なしでの経皮的 手技を可能とするこれらの技術は，今後のますますの発 展が期待される．また血管外科系の術中アンギオシステ ムとして開発された Hybrid 手術室（Hybrid OR）は，そ の高い解像度と cone beam CT により，腰椎胸椎固定手 術に有効なシステムである（Fig. 8）．
成人脊椎変形
―高侵襲手術の中での低侵襲手技の応用―
近年，成人脊椎変形に対する矯正固定術が注目を集め ている．これは SRS Schwab14）で提唱された，脊椎の矢 状面バランスを整え症状の改善を図る考え方である．こ の考えは通常の頚椎や腰椎の手術においても有効であ り，脊椎手術を行う際には常に，全脊椎の正面，側面の 立位 X 線写真を撮ることが大切である． この成人脊椎変形に対する手術は，胸腰椎を含めた多 椎間手術となり非常に高侵襲な手術である．この手術を 低侵襲で行うために PPS や LLIF を組み合わせて手術が 行われている（Fig. 9）．しかし，この手技は高侵襲であ 5 A B C DFig. 6 Cortical bone trajectory screw for osteoporotic
patient
A：A dorsal 3DCT CBT image.
B：Lateral view of a CBT screw.
C：Axial CT scan image showing a CBT screw at the L4 level.
Fig. 7 XLIF
A：Postoperative A P x ray showing a large XLIF interbody cage.
B：A postoperative lateral x ray showing proper XLIF cage alignment.
C：Postoperative CT scan showing an inserted XLIF cage. A L3 L4 B L3 L4 C
Fig. 8 Intraoperative cone beam CT demonstrating the position of screws and cages during a procedure
り，周術期合併症が高率であること，前屈困難による支 障（靴下が履けない，お尻が拭けない）や，股関節変形 の併発による支障（座位保持ができない）などの生活習 慣に問題が起こることも術前に周知しておかなければな らない． また SRS Schwab のデータは欧米の非高齢者のデータ も含まれており，本邦の実際の高齢者手術にそのまま適 用し，過度なアライメント矯正を行うことは必ずしも好 ましくない．今後，日本固有の高齢者脊椎データによる 指標が確立される見込みである．
おわりに
これまで述べたように腰椎固定術は過去から現在，未 来においてまだまだ発展の余地がある領域である．低侵 襲化や機器の進歩により固定術が容易になってきている が，忘れてはならないのは患者の症状を治すことであ り，そのためには手術適応，特に固定術の適応に厳密に なることが重要で，固定術を行う場合には手術手技を熟 知して実践することが必須条件となる． この論文の主旨は，第 36 回日本脳神経外科コングレス総会 にて発表されました． 著者全員は日本脳神経外科学会へ過去 3 年間の COI 自己申 告を完了しています． 本演題の発表に関して開示すべき COI はありません． 文 献1） Cloward RB：The treatment of ruptured lumbar interverte-bral discs by verteinterverte-bral body fusion. Ⅲ. Method of use of banked bone. Ann Surg 136：987 992, 1952.
2） Dhall SS, Choudhri TF, Eck JC, Groff MW, Ghogawala Z, Wat-ters WC 3rd, Dailey AT, Resnick DK, Sharan A, Mum-maneni PV, Wang JC, Kaiser MG：Guideline update for the performance of fusion procedures for degenerative disease of the lumbar spine. Part 5：Correlation between radio-graphic outcome and function. J Neurosurg Spine 21：31 36, 2014.
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8） Mummaneni PV, Dhall SS, Eck JC, Groff MW, Ghogawala Z, Watters WC 3rd, Dailey AT, Resnick D, Choudhri TF, Sharan Fig. 9 Adult spinal deformity
A：Preoperative scoliotic deformity of the thoracolumbar spine.
B：Postoperative alignment of the spine with lumbar XLIF fusion. A
A, Wang JC, Kaiser MG：Guideline update for the perfor-mance of fusion procedures for degenerative disease of the lumbar spine. Part 11：interbody techniques for lumbar fusion. J Neurosurg Spine 21：67 74, 2014.
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Dai-ley AT, Wang JC, Choudhri TF, Eck JC, Ghogawala Z, Groff MW, Dhall SS, Kaiser MG：Guideline update for the perfor-mance of fusion procedures for degenerative disease of the lumbar spine. Part 9：lumbar fusion for stenosis with spon-dylolisthesis. J Neurosurg Spine 21：54 61, 2014. 11） Resnick D, Watters WC 3rd, Mummaneni PV, Dailey AT,
Choudhri TF, Eck JC, Sharan A, Groff MW, Wang JC, Ghoga-wala Z, Dhall SS, Kaiser MG：Guideline update for the per-formance of fusion procedures for degenerative disease of
the lumbar spine. Part 10：lumbar fusion for stenosis with-out spondylolisthesis. J Neurosurg Spine 21：62 66, 2014. 12） Rosenberg WS, Mummaneni PV：Transforaminal lumbar
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13） Santoni BG, Hynes RA, McGilvary KC, Rodriguez Canessa G, Lyons AS, Henson MA, Womack WJ, Puttlitz CM ：Corti-cal bone trajectory for lumbar pedicle screws. Spine J 9： 366 373, 2009.
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腰椎固定術の基礎と低侵襲手技の発展 水野正喜 倉石慶太 鈴木秀謙 変形性腰椎症による腰痛や脊髄馬尾神経の障害による神経症状に対する治療として，腰椎固定術が 選択されることがある．腰椎すべり症や腰椎椎間板症など，腰椎不安定性や骨性の狭窄などの病態が 腰椎固定術の適応となる．固定術は，短期的には腰痛や下肢痛の症状改善に寄与するが，手技が複雑 になり合併症の発生率も高率となり，長期的にも隣接椎間障害が問題となる．よって手術手技選択が 患者の予後に関与することを知っておかなければならない．この論文では，腰椎変性疾患に対する固 定術の基本手技について説明し，歴史的背景も踏まえて手技の詳細について述べる．また，近年の低 侵襲手技の発達についても触れ，その特徴や有効性について解説する． 脳外誌 26：353⊖361，2017 要 旨
