人工股関節全置換術後患者における体幹運動機能について

緒　　　言

　人工股関節全置換術（Tot al Hi p Ar t hr opl as t y ：以下 THA ）の適応となる疾患である変形性股関節症は、関 節軟骨の摩耗、変性が生じ滑膜組織の増殖や骨増殖変 化により股関節の変形が生じる疾患である。これによ り、疼痛や可動域制限、脚長差による歩行障害が生じ、

日常生活動作の障害を認めるようになる

。THA は疼 痛の軽減、関節可動域の拡大、歩行能力の向上が得ら れる効果的な治療法であり、現在本邦だけでも年間5 万件以上が施行されている

。

　股関節と脊椎には密接な関係があり、いずれかの病 態が相互に影響を与えることが知られている

。変形 性股関節症患者では骨盤の前傾、腰椎の前彎が増強す ることが知られているが

、一方、THA 術後には腰椎 アラインメントは改善することが報告されている

。 変形性股関節症患者における前額面上の体幹運動への 影響についての報告は散見されるが

、THA がこの運 動に与える影響は明らかになっていない。本研究の目 的は変形性股関節症患者におけるTHA 術前後の前額 面での体幹運動機能を分析することとした。

抄　　　録

【 背景】人工股関節全置換術（THA ）の対象となる股関節疾患患者は股関節のみならず体幹にも機能障 害を有することが報告されている。その要因として股関節と腰椎の病態は相互に影響し合うことが知ら れているが、その詳細は十分明らかではなく、矢状面における股関節と脊椎の関連性についての研究が 主体で、前額面における体幹運動への影響に関する報告は限られている。本研究の目的は健常者および THA 前の変形性股関節症患者を対象に前額面での股関節と体幹運動について術前後の評価することで ある。

【 対象 と方法】THA を施行予定の変形性股関節症患者24例（THA 群）と関節疾患、腰椎、変性疾患の既 往を除く健常者1 5例（対照群）を対象とした。

方法は股関節機能の評価として股関節屈曲および外転可動域、日本整形外科学会股関節判定基準（JOA Hi p Sc or e ）を計測した。体幹機能評価は、デジタルカメラを使用し前額面における体幹のバランス反応 を他覚的に評価する坐位側方傾斜刺激を実施し、刺激前後の胸部ならびに腰部側屈角度と総可動域に対 する胸部、腰部側屈角度の割合について算出した。THA 群の評価時期は術前と術後６か月とした。統計 学的検討は２群間の比較検討とした。

【 結果】術前のTHA 群の腰部側屈角度は、対照群より有意に低値を示した。対照的に胸部側屈角度は、

対照群より有意に高値を示した。THA 術後は胸部側屈角度が有意に低下し、腰部側屈角度の割合が有意 に増加した。

【 結論】本研究により健常者に比べTHA を受ける変形性股関節症患者では前額面における体幹運動が障 害されており、THA 後は体幹運動の一部である腰部側屈が改善することが示された。これらの結果は、

変形性股関節症患者においてTHA による股関節機能の改善が前額面における体幹運動を改善させるこ とを示唆している。

キーワード ： 体幹運動、人工股関節全置換術、前額面

対象と方法

　対象は対照群とTHA 群の二群とした。対照群は股 関節疾患、腰椎、変性疾患の既往のない健常者1 5例で 検査時年齢は1 8～2 6歳（平均2 1 ±２歳）、男性７名、女 性８名であった。THA 群は、2 0 1 5年６月から2 0 1 6年1 0 月までに当院でTHA を施行された患者2 4例で手術時 年齢は4 5～7 7歳（平均6 1 ±７歳）、男性６名、女性1 8名 であった。疾患内訳は一次性股関節症４例、二次性股 関節症2 0例（寛骨臼形成不全症1 7例、大腿骨頭壊死症 ３例）であった。研究内容について山形大学医学部倫 理委員会（平成2 7年第2 8 3号）の承認を得た後、全ての 対象者に書面にて同意を得た。

　方法は、股関節機能の評価として股関節屈曲および 外転可動域、日本整形外科学会股関節判定基準（以下 JOA Hi p Sc or e ）、体幹機能評価としては坐位側方傾斜 刺激とした。

　股関節屈曲および外転可動域は、リハビリテーショ ン医学会が公表している関節可動域表示ならびに測定 法に準じて計測した

。JOA Hi p Sc or e は、疼痛、股関 節可動域、歩行能力、日常生活動作能力の４つで評価 され、股関節疾患を有する患者の機能評価として信頼 性が高く

、健常者では1 0 0点となる検査である。

　坐位側方傾斜刺激は、最大傾斜角度1 5度の傾斜板上 に座位を保持した状態から予告なく最大傾斜させ、側 方傾斜に対する体幹のバランス反応を他覚的に評価す る手法である

。測定手順を以下に示す。市販されて いるデジタルカメラ（カメラ部有効画素数約1 2 1 0万画

素、1 / 2 .３型CCD 、c anon I XY 200F ，Japan ）を使用 し、動画撮影後、画像解析を行った。デジタルカメラ の動画モードで撮影しソフトウェアを用いて画像解析 を行った。評価時期は術前と手術侵襲における影響が 少ないと思われる時期である術後６か月とした。測定 環境（図１）は、昇降式の治療ベッドを使用し、治療 ベッドは前額面上水平になるようセッティングした。

２ m 後方にカメラを設置し、画面上から上下・左右平 行になるよう固定した。対象者にはあらかじめ、第７ 頸椎（C7 ）、第1 2胸椎（Th12 ）、第５腰椎の棘突起（L5 ）、

両側上後腸骨棘（両PSI S ）の体表面にマーカーを貼付 した（図２）。レンズ特性の一つである歪曲収差の関 与を考慮し、測定誤差を最小限とする

ため、 Th12 が すべて画面中央に配置するようカメラ画面上で確認し た。測定は被験者に口頭にて検査方法を説明後、水平 に固定した傾斜板上に端座位を保持させ（図３左） 「で きるだけ脊柱を伸ばしてください」と指示を統一し た。その後予告なしに傾斜板を一側方に傾斜させ、指 示した姿勢を保持させた（図３右）。計測は再テスト 法を採用し、計測順は左右、右左で行い、左右２回と なるように測定した

。計測回数については、再現 性を確認するため、運動学習効果

を考慮し測定は２ 回とした。解析では開始肢位を端座位保持した位置と し、終了肢位は傾斜板が床に接触したタイミングに定 義した。開始肢位から終了肢位の画像（図３）を抽出 し、画 像 解 析 ソ フ ト ウ ェ ア（I mage J

ve r . 1. 50d;

Nat i onal I ns t i t ut e s of He al t h, Be t he s da, USA ）（図４）

を用いてC7- Th12 の線分およびTh12- L5 の線分とのな す角（胸部側屈角度）、両PSI S を結んだ線の垂線と 図 ２．マーカー貼付位置

対象者には予め第７頸椎（C7 ）、第12胸椎（Th12 ）、第５ 腰椎の棘突起（L5 ）、両側上後腸骨棘（両PSI S ）の体表面 にマーカーを貼付した。

図 １．測定環境

ベッド端より後方２ m にデジタルカメラを設置、垂直に立

てた棒を基準とし画面上でカメラが水平になっていること

を確認した。

TH12- L5 の線分とのなす角（腰部側屈角度）をそれぞ れ算出した。

算出して得られた胸部側屈角および腰部側屈角は、対 照群とTHA 群（術前）の二群、THA 群術前後の経時的 な変化（術前と術後６か月）の二群を比較した。同様 に、胸部側屈角と腰部側屈角を加法した胸腰部側屈角 を算出し、胸腰部側屈角に占める胸部側屈角、腰部側 屈角の割合についても二群間の比較を行った。

　股関節可動域、JOA Hi p Sc or e の統計解析として、

対照群とTHA 群（術前）の比較ではMann Whi t ne y U 検定を、 THA 群術前後の比較についてはWi l c o x o n 符号 付順位検定をそれぞれ用いた。

　坐位側方傾斜刺激における腰部・胸部側屈角につい

ては、１、２回目の測定値の信頼性を検証するため Pe ar s o n の相関係数を検定した。得られた相関係数 r が0 . 7以上であった場合、１、２回の平均値を採用し、

r が0 . 7未満の場合は、恐怖感の影響が少ないデータ と思われる２回目のデータを採用し方法を統一した

（表１）。それぞれのデータについて予めShapi r o － Wi l k 検定を使用し正規分布の有無を確認し、 Le ve ne の 検定にて等分散の検定を行った。正規分布および等分 散が得られれば t 検定を、正規分布であるが等分散が 得られない場合はWe l c h ’ s t 検定を用いて統計学的解 析を行った。統計解析にはすべてR （ve r . 2. 8. 1, I haka e t al ，Ne w Ze al and ）を使用し、有意水準は p ＜ 0. 05 とした。

表 １．対照群、THA 群の坐位側方傾斜刺激における１、２回目測定値の相関係数とP 値 図 ３．坐位側方傾斜刺激時の開始肢位 （ 左）及び終了肢位 （ 右）

図 ４．I ma g eJにおける胸部 ・腰部側屈角の作図方法

結　　　果

　股関節屈曲可動域は対照群1 2 5 °に対しTHA 群（術 前）7 5 °と有意に小さく（Mann Whi t ne y U 検定；p ＜ 0. 01 ）、THA 群（術前）に対しTHA 群（術後６か月）

は9 3 ° と有意に増加した（Wi l c o x o n 符号付順位検定；

p ＜ 0 . 0 1）（図５）。

　股関節外転可動域は対照群4 0 °に対しTHA 群（術前）

1 5° と 有 意 に 小 さ く（Mann Whi t ne y U 検 定； p ＜ 0. 01 ）、THA 群（術前）に対しTHA 群（術後６か月）

は2 0°と有意に増加した（Wi l c o x o n 符号付順位検定；p

＜ 0. 01 ）（図６）。

　JOA Hi p Sc or e の総点は術前4 4 . 5点から術後8 1 . 0点 へ、ADL は術前1 2 . 0点から術後1 6 . 0点へ、歩行は術前 6 . 5点から術後1 5 . 0点へ、疼痛は術前1 0 . 0点から術後 3 5 . 0点へ、可動域は術前1 1 . 0点から術後1 2 . 5点へそれ ぞれ改善した（図７）。総点、ADL 、歩行、疼痛はそ

れぞれ統計学的に有意な改善（Wi l c o x o n 符号付順位検 定；p ＜ 0. 01 ）であったが、可動域は統計学的有意差 を認めなかった（屈曲 p = 0. 72 、外転 p = 0. 23 ）。

　坐位側方傾斜刺激の結果を以下に示す。胸部は対照 群1 4 . 6 ± 6 . 3 °に対し、THA 群（術前）2 8 . 9 ± 8 . 8 °

（No n Pai r e d t 検 定； p ＜ 0. 01 ）が 有 意 に 大 き く、

THA 群（術前）に対しTHA 群（術後６か月）は2 5 . 7 ± 1 0 . 5 °（Pai r e d t 検定； p = 0. 03 ）と有意に減少した。

腰 部 は 対 照 群3 6 . 5 ± 7 . 0 °に 対 し、THA 群（術 前）

1 4 . 6 ± 7 . 4 °（No n Pai r e d t 検 定；p ＜ 0. 01 ）と 有 意 に小さく、THA 群（術前）に対しTHA 群（術後６か 月）は1 6 . 8 ± 6 . 8 °（Pai r e d t 検定；p = 0. 1 ）と増加傾 向にあるが有意差を認めなかった。胸腰部側屈角は対 照群5 0 . 9 ± 6 . 5°に対し、 THA 群（術前）4 3 . 4 ± 8 . 8 °

（No n Pai r e d t 検定； p ＜ 0. 01 ）と有意に小さく、 THA 群（術後６か月）は4 2 . 5 ± 1 1 . 2 °（Pai r e d t 検定；p

= 0. 6 ）と術前後での変化は見られなかった（図８）。

　胸腰部側屈角を1 0 0％とし胸部および腰部それぞれ 図 ７．JOA Hi p Scor e 図 ８．坐位側方傾斜刺激における各群の結果

図 ６．股関節外転可動域

図５．股関節屈曲可動域

の比率を算出し検定した。胸部は、対照群3 0 . 6％に 対 しTHA 群（術前）7 4 . 0％（Mann Whi t ne y U 検定；

p ＜ 0. 01 ）と有意に大きく、 THA 群（術前）に対しTHA 群（６か月）は5 8 . 7％（Wi l c o x o n 符号順位検定；p ＜ 0. 01 ）と有意に減少した。腰部は対照群6 9 . 4％に対し THA 群（術 前）2 6 . 0％（Mann Whi t ne y U 検 定；p ＜ 0. 01 ）と有意に小さく、THA 群（術前）に対し THA 群（６ か 月）は4 1 . 3％（Wi l c o x o n 符 号 順 位 検 定； p ＜ 0. 01 ）と有意に増加した（図９）。

考　　　察

　股関節可動域、JOA Hi p Sc or e については、THA は 著しく破壊されて機能障害に陥った関節に施行される と飛躍的に改善する

。本研究においてはJOA Hi p Sc or e はすべての項目について改善が見られるものの、

関節可動域では統計学的有意差はなかった。しかし、

関節可動域の実測値では屈曲、外転ともに有意な改善 が得られており、術後の股関節可動域に関する諸家の 報告に合致していた

。JOA Hi p Sc or e と関節可動 域測定で有意差の有無が生じたのは、双方の評価で得 られる数値が異なったことが考えられる。JOA Hi p Sc or e では、屈曲は1 0 °毎に加算され1 2 0 °以上で1 2点満 点、外転は1 0 °毎に２点となり3 0 °以上は８点満点とな り、それに対して関節可動域測定は５°刻みで上限は 無い。このことから術前後の変化を生じやすい関節可 動域測定が有意となったと考える。

　坐位側方傾斜刺激は体幹側屈要素が多いバランス反 応の検査であり、この条件における体幹は、頭部を垂 直に保持し骨盤と協調しながら身体を安定させるため に働く

とされ、体幹筋の協調性や可動性を反映する。

在することが示唆された。術前後の比較では、胸部側 屈角の有意な減少が認められたが、腰部側屈角につい ては増加傾向であったものの統計学的な有意差は認め られなかった。胸腰部全体における胸部と腰部の割合 で比較すると、腰部側屈は有意に増加し、胸部側屈は 有意に減少した。これらは腰部を中心に利用した健常 者の体幹運動パターンに近づいたことを示しており、

THA による股関節機能の向上が腰部運動機能を向上 させ、胸部の代償運動を減少させていたことによると 考えられた。以上のことからTHA による股関節痛の 軽減と股関節機能の改善は前額面においても胸腰部に 好転的な影響を与えることが示唆されたが、これまで 同様な報告はなく、本研究が初めての報告となる。

　本研究の限界は、症例数が少なく、対照群とTHA 群 の年齢、男女比に差があるため、症例数をさらに増し て、マッチングの精度を向上させる必要がある。ま た、本研究は皮膚上にマーカーがある二次元の動作解 析となっていることから、三次元動作解析装置を用い て骨格動態をより正確に反映させることでさらに精度 の高い検証が可能になると期待される。

謝　　　辞

　本論文は筆者が山形大学医学部大学院医学系研究科

生命環境医科学専攻博士前期課程に在学中の研究成果

の一部をまとめたものである。同専攻リハビリテー

ション医療学講座整形外科学講座教授髙木理彰先生に

は主査として本研究の実施の機会を与えて戴き、ご助

言を戴くとともに論文の細部にわたりご指導を戴い

た。ここ深謝の意を表する。同講座准教授佐々木幹先

生には指導教官として本研究の遂行にあたり終始、ご

指導戴いた。ここに深謝の意を表する。法医学講座水

野大先生には副査として論文の細部にわたるご指導を

戴くとともに有益なご助言を頂いた。ここに深謝の意

を表する。本研究の実施に際し、 THA 群として協力戴

いたすべての対象者様ならびに対照群として協力戴い

た山形大学医学部佐野顕史様をはじめとするバスケッ

トボール部の皆様に深謝の意を表する。山形大学医学

図 ９．胸腰部側屈角に占める腰部側屈角 ・胸部側屈角の分布

部附属病院リハビリテーション科の村川美幸先生、石 川雅樹先生には日頃から有益なご助言と研究場所の提 供ならびに在学中のリハビリテーション業務の調整に 多大な協力を戴いた。ここに深謝の意を表する。

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Backgr ound : Tr unk move me nt s i n t he c or onal pl ane af t e r a t ot al hi p ar t hr opl as t y ( THA) has not be e n pr e c i s e l y e l uc i dat e d.

Subj ect s and met hod : Twe nt y- f our pat i e nt s unde r goi ng THA ( THA gr oup) and 15 he al t hy pe opl e ( c ont r ol gr oup) we r e i nve s t i gat e d i n t hi s s t udy . A t hor ac i c and l umbar l at e r al be ndi ng angl e of a s i t t i ng pos i t i on was e val uat e d wi t h a t i l t i ng t abl e be f or e and 6 mont hs af t e r THA.

Resul t : The l umbar l at e r al be ndi ng angl e i n t he THA gr oup was s i gni f i c ant l y s mal l e r t han t hat of t he c ont r ol gr oup. I n c ont r as t , t he t hor ac i c l at e r al be ndi ng angl e i n t he THA gr oup was s i gni f i c ant l y l ar ge r t han t hat i n t he c ont r ol gr oup.

　I n t he THA gr oup, t he r at i o of l umbar l at e r al be ndi ng i n a t hor ac ol umbar move me nt s i gni f i c ant l y i nc r e as e d af t e r t he s ur ge r y .

Concl usi on : Thi s s t udy s howe d t hat t he t r unk move me nt s i n pat i e nt s unde r goi ng THA was i mpai r e d i n t he c or onal pl ane and t he l umbar l at e r al be ndi ng as a par t of t r unk move me nt s i n t he pat i e nt s i mpr ove d af t e r THA. The s e r e s ul t s s ugge s t e d t hat r e moval of a hi p j oi nt i mpai r me nt c oul d l e ad t o an i mpr ove me nt of t r unk move me nt s i n t he c or onal pl ane .

Key wor ds : Tr unk move me nt s , Tot al hi p ar t hr opl as t y , Cor onal pl ane

ABSTRACT