原著
内側開大式高位脛骨骨切り術における
開大部骨形成に関する放射線学的検討
富山市民病院 整形外科・関節再建外科五嶋 謙一，澤口 毅，坂越 大悟，重本 顕史
KKR 北陸病院 整形外科島 洋祐
金沢大学 整形外科井上 大輔
Radiological Evaluation of Bone Formation
in the Osteotomy Gap After Opening-Wedge
High Tibial Osteotomy
Kenichi GOSHIMA, et al.
Department of Orthopedic Surgery and Joint Reconstructive Surgery, Toyama Municipal Hospital
Abstract
Keywords: opening-wedge high tibial osteotomy, bone formation, radiological evaluation （受付：2015.11.17 受理：2016.1.19）
Objective: To evaluate bone formation in the osteotomy gap after opening-wedge high tibial
osteot-omy（OWHTO）and to investigate risk factors for delayed bone healing.
Methods: Fifty-seven knees in 51 patients（mean age, 62.7±9.7 years）who underwent OWHTO were
enrolled in this study. We divided the osteotomy gap into the lateral hinge and four zones on antero-posterior radiography, and defined the zone in which trabecular bone continuity can be seen as gap filling. According to this definition, bone formation in the osteotomy gap was evaluated at 3, 6, and 12 months postoperatively, in addition to when they had plate removal, and at the final follow-up（mean, 60.8±21.5 months）. We also investigated the following factors affecting bone formation including age, body mass index, diabetes mellitus, postoperative femorotibial angle（FTA）, opening width, lateral hinge fracture, and direction of the osteotomy line.
Results: The mean FTA changed significantly from 180.0°±2.2°preoperatively to
168.6°±1.8°postop-eratively. This correction was maintained at the last follow-up. The lateral hinge united at 3 months postoperatively in 49 knees（86.0％）. At one year postoperatively, gap filling in 55 knees（96.5％） reached to zone 1 and in 48 knees（84.2％）to zone 2. At plate removal, gap filling reached to zone 2
ロ ッ キ ン グ プ レ ー ト で あ る TomoFixTM
（DePuy Synthes 社）を用いた内側開大式高位 脛 骨 骨 切 り 術（opening-wedge high tibial osteotomy; OWHTO）は内側型変形性膝関節症 （ 内 側 型 O A 膝 ） や 大 腿 骨 内 顆 骨 壊 死 （osteonecrosis; ON）に対する手術療法として， 良好な短・中期成績が報告されている1—3）。 OWHTO において，開大部に人工骨移植や自家 骨移植を施行している報告3—5）が少なくないが， 著者らは開大部に骨移植を行わず OWHTO を 施行している6）。OWHTO 術後の骨開大部にお ける骨形成を経時的に詳細に検討した報告は少 なく，さらに骨形成評価の定義も明確にされて いなかった。そこで我々は，開大部が完全に新 生骨で充填される部位を gap filling していると 定義し，骨開大部を外側ヒンジならびに外側か ら 4 つの部位に分け gap filling の進行度を評価 する開大部骨形成評価法を報告した7）。本研究 の目的は TomoFixTMを用いた OWHTO 術後の 骨開大部における骨形成を，我々の方法で経時 的に評価し，さらに骨癒合遷延の危険因子につ いて検討することである。 1．対象 2007 年 4 月から 2013 年 6 月までの間に当院 で OWHTO を施行した内側型 OA 膝または ON のうち，術後 1 年以上経過して抜釘術を行った 51 例 57 膝（男性 14 例 17 膝，女性 37 例 40 膝） を対象とした。手術時平均年齢は 62.7±9.7 （38～83）歳，平均 BMI 24.9±2.9（18.7～30.4） kg／m2，平均開大幅 11.8±1.9（7～16.5）mm， 術後平均経過観察期間 60.8±21.5（25～102）カ 月，手術から抜釘までの平均経過期間は 17.4± 4.5（12～57）カ月であった。 2．骨形成の評価方法7） 図 1 は OWHTO 抜釘後の膝関節正面 X 線像 である。開大部において骨形成を評価する際， 骨切り部中央部分（A 部位）もしくは内側部分 （B 部位）のどちらまで骨形成が進行しているか の判断は難しい。開大部の骨形成がどの部位ま で起こっているかを経時的に評価するために は，まず明確な評価方法を定義する必要があ る。そこで開大部骨形成の評価方法を以下のよ うに定義した。 （1）骨形成の評価には膝関節 X 線正面像を 用い，骨開大部において外側ヒンジから内側に は じ め に 対象と方法
in all cases, and progressed further without loss of correction after plate removal. Presence of a lat-eral hinge fracture（Takeuchi classification type 2）and an osteotomy line below the safe zone, both significantly delayed bone formation.
Conclusion: Bone formation progressed from the lateral to medial direction after OWHTO. The
pres-ence of a lateral hinge fracture（Takeuchi classification type 2）and an osteotomy line below the safe zone were both risk factors for delayed bone formation.
図 1 OWHTO 抜釘後の膝関節 X 線正面像
A部位ないしB部位のどこまで骨形成が進行した と評価すべきか難しい。
かけて開大部を 4 等分し，外側から zone 1～4 とした（図 2）。 （2）骨形成がどこまで進行しているかは，骨 形成が完了している部分または少しでも骨形成 を認める部分のどちらの意味でもとらえられ る。そこで，開大部が完全に新生骨で充填され る部位（gap filling）がどこまで進んでいるかを 開大部骨形成の指標とした。 抜釘後に CT（MPR-CT）を撮影した 54 膝に おいて，MPR-CT 矢状断像で gap filling が起 こっている部位は，膝関節 X 線正面像で開大部 の上下で骨梁の連続性が明確に確認できる部位 であった（図 2）。 前述の定義を用いて，膝関節 X 線正面像で術 後 3 カ月・術後 6 カ月・術後 1 年・抜釘時・最 終経過観察時の開大部骨形成を経時的に評価し た。 3．骨癒合遷延の危険因子の検討 3 カ月の単純 X 線で外側ヒンジの骨癒合が得 られていないものを骨癒合遷延群とし，骨癒合 遷延の危険因子として，年齢，BMI，糖尿病， 術後 FTA，骨切り部開大幅，外側ヒンジ骨折， 骨切り方向を各々評価した。外側ヒンジ骨折は 竹内分類3）を用い，骨切り方向は Han ら8）の報 告に従い，safe zone（腓骨頭先端から基部まで） に骨切り線が入っているか否かで評価した（図 3）。統計学的処理は統計ソフト JMP，ver-sion11（SAS Institute Inc，NC，USA）を使用 し，危険因子の検討にロジスティック回帰分析 による多変量解析を行った。 1．骨形成の経時的変化（図 4） 術後 3 カ月で 49 膝（86.0％）に外側ヒンジの 骨癒合を認めた。Gap filling は術後 1 年で 55 膝 （96.5％）が zone 1 以上に到達しており，zone 2 に到達した症例は 48 膝（84.2％）であった。 抜釘時では全例 zone 2 に到達し，抜釘後さらに gap filling が進行していた。 2．骨癒合遷延の危険因子（表 1） 骨癒合遷延を 8 膝に認めた。8 膝中 2 膝は偽 関節となり，再手術（1 膝は腸骨移植＋外側ス テープル固定，1 膝は近位スクリューの入れ替 え＋外側ステープル固定）を要した。また残り 5 膝中 1 膝に矯正損失を生じ，2 膝に荷重制限＋ SAFHS の追加処置を要した。危険因子につい て，年齢，BMI，糖尿病，術後 FTA，開大幅は 骨癒合に影響せず，竹内分類 type 2 の外側ヒン 結 果 図 2 開大部骨形成の評価法 a ： 膝関節 X 線正面像における骨形成の評価法。骨切り開大部を外側ヒンジから脛骨内側まで 4 等分して，外 側から zone 1～4 とした。 b ： 各 zone での MPR-CT 矢状断像。gap filling が起こっている部位は，膝関節 X 線正面像で骨梁が連続し ていた。 a b
ジ骨折（Odds 比：25.6，P＜0.0001）と safe zone 下への骨切り（Odds 比：26.4，P＜0.0001）が 骨癒合遷延の危険因子であった。 開大部の骨形成を経時的に評価するには，骨 形成評価の定義が明確化されており，かつ簡便 な方法で評価できることが必要である。MPR-CT は gap filling の評価に最も適しているが， 経時的に MPR-CT を撮影するのは日常診療に おいて非現実的である。 OWHTO における開大部の骨形成評価に関 して，Staubli ら2）は術後 6～18 カ月でヒンジか ら 75％の部分まで骨形成を認めたと報告して いる。また，Brosset ら9）は，開大部を外側から 5 つの Zone に分けて骨形成の評価を行い，術後 平均 4.2 カ月でヒンジから 80％の部分まで骨形 成を認めたと報告している。開大部を zone に 分けて評価する方法は，我々と類似しているも のの，骨形成の評価基準が Staubli ら2）と同様に 明確化されておらず再現性があるとはいえな い。開大部骨形成を評価する際，膝関節 X 線正 面像のみを用いて経時的かつ簡便に骨形成を評 価するためには，CT との比較結果から開大部 の上下の骨梁が連続していることを開大部骨形 成（gap filling）の指標とすればよいと考える。 本研究の結果から，TomoFixTMを用いた OWHTO において，骨開大部に骨移植を併用し なくても外側ヒンジ部から徐々に骨形成が起こ り，gap filling が内側へ進行することがわかっ 考 察 表 1 骨癒合遷延の危険因子 正常群 （n＝49） 骨癒合遷延 （n＝8） OR（95％CI） P 値 年齢 62.9±9.5 61.4±11.4 0.99（0.91，1.09） 0.41 BMI（kg／m2） 24.9±3.0 24.8±2.8 0.97（0.72，1.3） 0.29 糖尿病 4／49 2／8 3.75（0.56，25.1） 0.15 術後 FTA 168.4±1.6 169.3±2.2 1.32（0.82，2.28） 0.25 開大幅（mm） 11.7±1.8 12.3±2.4 1.11（0.73，1.72） 0.62 外側ヒンジ骨折 Type 1 12／49 2／8 1.03（0.18，5.78） 0.97 Type 2 3／49 5／8 25.6（4.03，162.1） ＜0.0001 Type 3 0 0 ― ― safe zone 下への骨切り 5／49 6／8 26.4（4.16，167.6） ＜0.0001 外側ヒンジ骨折（竹内分類 type 2）と safe zone 下への骨切りが骨癒合遷延の危険因子であった。
図 3 Safe zone（腓骨頭先端から基部まで） 図 4 Gap filling の経時的変化各経過観察時期ごとに各 zone に gap filling が到 達した症例の割合を示している。抜釘時には全例 zone 2 まで gap filling が起こっており，抜釘後 もさらに骨形成が進行していた。
た。Staubli ら2）は Wolff の法則で知られるよう に骨形成には歪みエネルギーが重要であり， TomoFixTMプレートの弾性が開大部において 骨形成が起こりやすい環境を作り出していると 述べている。我々は，開大部の骨形成に関して 有限要素解析を行い，OWHTO 直後では外側ヒ ンジ部において大きな歪みエネルギーを認め， プレート抜去後は開大部内側に歪みエネルギー が大きくなることを報告している10）。このこと は，外側ヒンジから骨癒合は始まり，gap filling が内側へ進行し，抜釘後さらに gap filling が起 こるという今回の臨床結果と一致していた。つ まり，骨形成には歪みエネルギーが重要であ り，TomoFixTMを用いた OWHTO では骨切り 開大部に何も補填しないことで gap filling が進 行する最適な環境を生み出していると考えられ る。 一方，TomoFixTMプレートは強固な固定性を 有するが，プレートの厚みにより刺激症状を訴 える症例も少なくない11）。その場合，抜釘術が 必要になるが，骨開大部における骨形成がどこ まで進めば抜釘を行ってよいかに関して今まで 明確な基準はなかった。自験例において抜釘時 に全例 zone 2 以上に到達し，抜釘後の矯正損失 は 1 例も認めなかった（術前 FTA 180.0±2.2°， 抜釘前 FTA 168.6±1.8°，最終調査時 FTA 168.9±2.3°）。このことから，我々は外側ヒンジ が骨癒合した後に gap filling が zone 2 以上に到 達すれば抜釘可能であると考えている。これは 骨切り gap が完全に骨に置換されずとも脛骨粗 面後方の骨切り面も癒合しており，荷重に十分 耐えうる力学的強度が得られているためと考え られる。 OWHTO の骨癒合遷延の危険因子に関して， 本研究では，竹内分類 type 2 の外側ヒンジ骨折 と safe zone 下への骨切りが骨癒合遷延の危険 因子であった。一般に，骨癒合に影響を与える 因子として，喫煙，肥満，感染，高齢，糖尿病， NSAIDs の使用，インプラントの固定力不足な どが報告されている12—14）。TomoFixTMを用いた OWHTO において，Meidinger13）は，喫煙，肥 満，外側ヒンジ骨折が骨癒合遷延の危険因子で あると報告している。喫煙に関して，強固な固 定力を有する TomoFixTMを用いた OWHTO で あっても偽関節のリスクが高く，OWHTO の適 応外であるとする報告が多い2,13,15,16）。我々も喫 煙者に関しては自家骨移植を行っており，本研 究の対象に喫煙者は含まれていない。肥満に関 して，BMI≧30 kg／m2の高度肥満は骨切り部に micromotion を起こして骨癒合を遅らせること が報告されている13,16,17）。本研究で肥満は危険 因子ではなかったが，これは欧州諸国と比べ BMI が比較的少なく（平均 BMI 24.9±2.9 kg／ m2），また我々は高度肥満症例を OWHTO の適 応外としていたためと考える。また，年齢，開 大幅，糖尿病の既往は骨癒合に影響しなかっ た。その理由として，従来のプレートと異なり， TomoFixTMを用いた OWHTO の優れた力学的 強度18）が関係していると考える。Meidinger13） や van Houten ら15）も，我々と同様に，年齢， 開大幅，糖尿病の既往は骨癒合に影響がなかっ たと報告している。 外側ヒンジ骨折に関して，Staubli2）はヒンジ の折損は力学的に不安定であり，ヒンジが骨癒 合しないと開大部の骨形成は進行しないと報告 している。また Takeuchi4）は，ヒンジの折損を 3 つの type に分類し，外側ヒンジ骨折が近位脛 腓関節に向かうtype 1は力学的に安定している が，骨折線が近位脛腓関節から遠位に向かうも の（type 2）と外側脛骨関節面に向かうもの （type 3）は力学的に不安定であるため，矯正損 失を伴う可能性が高いと報告している。本研究 においても安定型とされるtype 1外側ヒンジ骨 折は骨癒合に影響せず，type 2 外側ヒンジ骨折 が骨癒合遷延の危険因子であった。また，Han ら8）は近位脛腓関節間の強固な結合織が存在す る safe zone（腓骨頭先端から基部）へ骨切りを 行うことで外側ヒンジ骨折を予防することがで きると報告している。本研究でも safe zone 下 への骨切りは有意に骨癒合遷延をきたした。正 確なレベルへの骨切りと適切な手技により外側 ヒンジ骨折を予防し，ヒンジの癒合を得ること が骨形成の進行において重要であると考えられ る。
利益相反：なし
文 献
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