外傷学 · 31
人工関節置換術の原則
Principles of endoprosthesis replacement and arthroplasty
🧠 全体像:人工関節置換術 arthroplasty 人工関節置換術(arthroplasty) arthroplasty(人工関節置換術) は、破壊された関節面を置換して疼痛を減らし、安定性・可動性・荷重機能を再建する手術である。成功はインプラント implant インプラント(implant) implant(インプラント) 選択だけでなく、正しい適応、感染リスク低減、アライメントと軟部組織バランス、固定法、血栓予防thrombosis prophylaxis血栓予防(thrombosis prophylaxis)thrombosis prophylaxis(血栓予防)、早期離床early mobilization早期離床(early mobilization)early mobilization(早期離床)、長期サーベイランス surveillance サーベイランス(surveillance) surveillance(サーベイランス) で決まる。
適応と目的
| 適応 | 代表例 | 主な目的 |
|---|---|---|
| 変性関節疾患 | 変形性関節症osteoarthritis, OA変形性関節症(osteoarthritis, OA)osteoarthritis, OA(変形性関節症)、関節リウマチ | 難治性疼痛intractable pain 難治性疼痛(intractable pain)intractable pain(難治性疼痛) の軽減、歩行・ADL改善 |
| 骨壊死osteonecrosis骨壊死(osteonecrosis)osteonecrosis(骨壊死) | 大腿骨頭壊死osteonecrosis of the femoral head大腿骨頭壊死(osteonecrosis of the femoral head)osteonecrosis of the femoral head(大腿骨頭壊死)など | 荷重面weight-bearing surface 荷重面(weight-bearing surface)weight-bearing surface(荷重面) の再建、疼痛軽減 |
| 骨折 | 高齢者の転位大腿骨頸部骨折 femoral neck fracture大腿骨頸部骨折(femoral neck fracture) femoral neck fracture(大腿骨頸部骨折)、固定困難な関節内骨折 intra-articular fracture関節内骨折(intra-articular fracture) intra-articular fracture(関節内骨折) | 早期荷重、固定失敗・再手術revision surgery 再手術(revision surgery)revision surgery(再手術) の回避 |
| 腫瘍・大規模genome mutation 大規模(genome mutation)genome mutation(大規模) 骨欠損 bone defect骨欠損(bone defect) bone defect(骨欠損) | 切除後再建 | 関節・骨長・支持性の再建 |
| 感染後遺症 sequela後遺症(sequela) sequela(後遺症)・先天性変形 | 感染制御後の関節破壊 joint destruction関節破壊(joint destruction) joint destruction(関節破壊)、重い形成不全 | 感染再燃 relapse 再燃(relapse) relapse(再燃) リスクを評価したうえで疼痛と力学を再建 |
| 既往手術失敗 | 偽関節、固定破綻fixation failure固定破綻(fixation failure)fixation failure(固定破綻)、人工関節の摩耗 wear-and-tear摩耗(wear-and-tear) wear-and-tear(摩耗)・弛み | 救済再建 |
活動性感染active infection 活動性感染(active infection)active infection(活動性感染) は原則として一次人工関節の禁忌であり、感染制御を先行する。若年・高活動、神経筋疾患、骨欠損bone defect骨欠損(bone defect)bone defect(骨欠損)、皮膚状態、血管障害、手術利益を得られない重篤な全身状態は相対的リスクとして個別評価する。
置換範囲による分類
| 術式 | 置換範囲 | 例・注意 |
|---|---|---|
| 全置換術total arthroplasty全置換術(total arthroplasty)total arthroplasty(全置換術) | 関節の両側 | THA、人工膝関節全置換術total knee arthroplasty, TKA人工膝関節全置換術(total knee arthroplasty, TKA)total knee arthroplasty, TKA(人工膝関節全置換術) |
| 人工骨頭置換術hemiarthroplasty人工骨頭置換術(hemiarthroplasty)hemiarthroplasty(人工骨頭置換術) | 関節の片側 | 大腿骨頭head of femur 大腿骨頭(head of femur)head of femur(大腿骨頭) のみを置換。寛骨臼acetabulum 寛骨臼(acetabulum)acetabulum(寛骨臼) 軟骨摩耗 wear-and-tear 摩耗(wear-and-tear) wear-and-tear(摩耗) に注意 |
| 単顆・単区画置換術unicompartmental arthroplasty単顆・単区画置換術(unicompartmental arthroplasty)unicompartmental arthroplasty(単顆・単区画置換術) | 障害された一つの区画 | 適応を満たす単区画膝関節 Knee joint 膝関節(Knee joint) Knee joint(膝関節) 症 |
| 表面置換術resurfacing arthroplasty表面置換術(resurfacing arthroplasty)resurfacing arthroplasty(表面置換術) | 骨頭・関節面を薄く置換 | 選択された若年高活動例。金属イオンmetal ion金属イオン(metal ion)metal ion(金属イオン)・骨折など固有リスク |
術前計画
- 疼痛源と画像所見が一致し、保存治療を含む代替手段より利益が大きいか確認する。
- 年齢だけでなく活動性、骨質、BMI、仕事、認知、社会支援、期待を評価する。
- 単純X線でテンプレーティング templating (preoperative) テンプレーティング(templating (preoperative)) templating (preoperative)(テンプレーティング) し、複雑な骨欠損 bone defect 骨欠損(bone defect) bone defect(骨欠損) や変形ではCTなどを追加する。
- 貧血、糖尿病、栄養、喫煙、皮膚病変、歯科・尿路症状を必要に応じ最適化する。
- 感染が疑われる既往人工関節ではCRP・赤沈erythrocyte sedimentation rate, ESR赤沈(erythrocyte sedimentation rate, ESR)erythrocyte sedimentation rate, ESR(赤沈)、関節穿刺arthrocentesis関節穿刺(arthrocentesis)arthrocentesis(関節穿刺)、培養などを組み合わせる。
- 出血、感染、脱臼dislocation脱臼(dislocation)dislocation(脱臼)、血栓、神経損傷、周囲骨折、再置換の可能性を説明する。
無症候性細菌尿asymptomatic bacteriuria, ASB 無症候性細菌尿(asymptomatic bacteriuria, ASB)asymptomatic bacteriuria, ASB(無症候性細菌尿) は、IDSAの2019年の指針が、待機的elective 待機的(elective)elective(待機的) な非泌尿器科手術(人工関節置換術arthroplasty 人工関節置換術(arthroplasty)arthroplasty(人工関節置換術) を含む)の前にスクリーニングも治療もしないことを強く勧める(エビデンスの質は低い)。1 尿路症状がある例は無症候性細菌尿 asymptomatic bacteriuria, ASB 無症候性細菌尿(asymptomatic bacteriuria, ASB) asymptomatic bacteriuria, ASB(無症候性細菌尿) ではなく、症候性の感染として別に評価する。
固定法
| 固定 | 原理 | 利点・注意 |
|---|---|---|
| セメント固定cemented fixationセメント固定(cemented fixation)cemented fixation(セメント固定) | ポリメチルメタクリレートpolymethylmethacrylate, PMMA ポリメチルメタクリレート(polymethylmethacrylate, PMMA)polymethylmethacrylate, PMMA(ポリメチルメタクリレート) が骨との間を充填 | 初期固定が得やすい。脆弱骨に有用。セメント使用時症候群に注意 |
| セメントレス固定uncemented fixationセメントレス固定(uncemented fixation)uncemented fixation(セメントレス固定) | 多孔質porous (coating)多孔質(porous (coating))porous (coating)(多孔質)・表面加工へ骨が進入して生物学的固定 | 良好な骨質で用いる。初期安定性と周囲骨折に注意 |
| ハイブリッド固定hybrid fixationハイブリッド固定(hybrid fixation)hybrid fixation(ハイブリッド固定) | 部位ごとに両者を組み合わせる | 例:セメント大腿骨 femur 大腿骨(femur) femur(大腿骨) ステム+セメントレス cementless (uncemented) セメントレス(cementless (uncemented)) cementless (uncemented)(セメントレス) 寛骨臼 acetabulum 寛骨臼(acetabulum) acetabulum(寛骨臼) カップ |
高齢者の転位大腿骨頸部骨折 femoral neck fracture 大腿骨頸部骨折(femoral neck fracture) femoral neck fracture(大腿骨頸部骨折) に対する人工関節では、NICEはセメント固定 cemented fixation セメント固定(cemented fixation) cemented fixation(セメント固定) インプラント implant インプラント(implant) implant(インプラント) を推奨する。65歳以上の骨折後THAでは、セメント固定cemented fixation セメント固定(cemented fixation)cemented fixation(セメント固定) は周囲骨折と無菌性再置換 aseptic revision 無菌性再置換(aseptic revision) aseptic revision(無菌性再置換) が少ない一方、早期VTEが多かったとの観察研究がある。2 セメント使用時症候群にも注意し、「高齢なら必ずセメント、若年なら必ずセメントレス cementless (uncemented)セメントレス(cementless (uncemented)) cementless (uncemented)(セメントレス)」と一般化せず、関節、骨質、併存疾患comorbidity併存疾患(comorbidity)comorbidity(併存疾患)、インプラントimplant インプラント(implant)implant(インプラント) 実績、周囲骨折リスクで決める。
手術の原則
flowchart TD
A["正しい適応と術前最適化"] --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='prophylactic antibiotic (antibiotic prophylaxis)'>予防抗菌薬</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='aseptic technique'>無菌操作</span>"]
B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='osteotomy'>骨切り</span>と<span class='jp-term jp-term-diagram' title='bone defect'>骨欠損</span>評価"]
C --> D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='implant'>インプラント</span>位置・アライメント・回旋を再建"]
D --> E["脚長・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='offset (implant position)'>オフセット</span>・軟部組織バランスを調整"]
E --> F["安定性・可動域・固定性を確認"]
F --> G["止血・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='wound closure'>閉創</span>"]
G --> H["VTE予防+早期荷重・リハビリ"]
- 股関節では寛骨臼 acetabulum 寛骨臼(acetabulum) acetabulum(寛骨臼) カップ位置、大腿骨前捻femoral anteversion大腿骨前捻(femoral anteversion)femoral anteversion(大腿骨前捻)、脚長、オフセットoffset (implant position)オフセット(offset (implant position))offset (implant position)(オフセット)、外転筋abductor 外転筋(abductor)abductor(外転筋) 機能を再建する。
- 膝では機械的・機能的アライメント、屈伸ギャップflexion and extension gaps屈伸ギャップ(flexion and extension gaps)flexion and extension gaps(屈伸ギャップ)、靱帯ligament 靱帯(ligament)ligament(靱帯) バランス、膝蓋骨トラッキングpatellar tracking 膝蓋骨トラッキング(patellar tracking)patellar tracking(膝蓋骨トラッキング) を調整する。
- 軟部組織を必要以上に損なわず、神経血管構造を保護する。
- インプラントimplant インプラント(implant)implant(インプラント) 選択は長期成績、患者解剖、骨欠損bone defect骨欠損(bone defect)bone defect(骨欠損)、術者operator (person performing the procedure)術者(operator (person performing the procedure))operator (person performing the procedure)(術者)・施設経験を踏まえる。
周術期管理
切開前の適切な予防抗菌薬 prophylactic antibiotic (antibiotic prophylaxis)予防抗菌薬(prophylactic antibiotic (antibiotic prophylaxis)) prophylactic antibiotic (antibiotic prophylaxis)(予防抗菌薬)、体温・血糖管理glycemic control血糖管理(glycemic control)glycemic control(血糖管理)、失血blood loss 失血(blood loss)blood loss(失血) 低減、機械的・薬物的静脈血栓塞栓症venous thromboembolism, VTE静脈血栓塞栓症(venous thromboembolism, VTE)venous thromboembolism, VTE(静脈血栓塞栓症)予防を行う。THA・TKAでは少なくとも10〜14日の予防が推奨される一方、最適薬剤は確立していない。3 薬剤と期間は股・膝、骨折・待機手術elective surgery待機手術(elective surgery)elective surgery(待機手術)、出血・腎機能、地域指針で個別化する。早期離床early mobilization 早期離床(early mobilization)early mobilization(早期離床) と理学療法 physiotherapy 理学療法(physiotherapy) physiotherapy(理学療法) で歩行、可動域、筋力、日常機能を回復する。
合併症
| 時期 | 合併症 |
|---|---|
| 早期 | 出血・血腫、創傷治癒障害impaired wound healing創傷治癒障害(impaired wound healing)impaired wound healing(創傷治癒障害)、人工関節周囲感染periprosthetic joint infection, PJI人工関節周囲感染(periprosthetic joint infection, PJI)periprosthetic joint infection, PJI(人工関節周囲感染)、脱臼dislocation脱臼(dislocation)dislocation(脱臼)、神経血管損傷neurovascular injury神経血管損傷(neurovascular injury)neurovascular injury(神経血管損傷)、VTE、周囲骨折 |
| 晩期 | 無菌性弛みaseptic loosening無菌性弛み(aseptic loosening)aseptic loosening(無菌性弛み)、摩耗wear-and-tear摩耗(wear-and-tear)wear-and-tear(摩耗)、骨溶解osteolysis骨溶解(osteolysis)osteolysis(骨溶解)、慢性人工関節周囲感染 periprosthetic joint infection, PJI人工関節周囲感染(periprosthetic joint infection, PJI) periprosthetic joint infection, PJI(人工関節周囲感染)、周囲骨折、脱臼dislocation脱臼(dislocation)dislocation(脱臼)、剛性stiffness剛性(stiffness)stiffness(剛性)・疼痛、インプラント破損implant ruptureインプラント破損(implant rupture)implant rupture(インプラント破損) |
人工関節周囲感染periprosthetic joint infection, PJI 人工関節周囲感染(periprosthetic joint infection, PJI)periprosthetic joint infection, PJI(人工関節周囲感染) は発熱を欠き、疼痛や弛みだけで発症することがある。早期術後または急性血行性感染では適応を満たせばデブリードマン debridementデブリードマン(debridement) debridement(デブリードマン)・インプラントimplant インプラント(implant)implant(インプラント) 温存(debridement, antibiotics, and implant retention:DAIRDAIR(debridement, antibiotics, and implant retention))を検討するが、報告された成功率は55.5〜90%と幅があり、症例選択が重要である。4 慢性例やDAIR不適応例では一段階または二段階再置換 two-stage revision 二段階再置換(two-stage revision) two-stage revision(二段階再置換) を検討する。
インプラントimplant インプラント(implant)implant(インプラント) 寿命を「15~25年」と保証しない。生存率survival 生存率(survival)survival(生存率) は関節、固定法、インプラントimplantインプラント(implant)implant(インプラント)、年齢、活動性、感染・脱臼dislocation脱臼(dislocation)dislocation(脱臼)・摩耗wear-and-tear 摩耗(wear-and-tear)wear-and-tear(摩耗) で異なり、若年者ほど生涯再置換リスクが高い。
まとめ
- 人工関節置換は疼痛軽減と機能再建を目的とし、正しい適応と周術期管理 perioperative management 周術期管理(perioperative management) perioperative management(周術期管理) が成績を決める。
- 全置換、片側置換、単区画置換、表面置換を病態に合わせる。
- セメント・セメントレスcementless (uncemented) セメントレス(cementless (uncemented))cementless (uncemented)(セメントレス) は年齢だけでなく、骨質と関節・インプラントimplant インプラント(implant)implant(インプラント) 特性で選ぶ。
- 感染、脱臼dislocation脱臼(dislocation)dislocation(脱臼)、VTE、周囲骨折、弛みを短期・長期に監視する。
出典
- 1.Clinical Practice Guideline for the Management of Asymptomatic Bacteriuria: 2019 Update by the Infectious Diseases Society of America(Clinical Infectious Diseases / Infectious Diseases Society of America・2019)IDSA のページ(指針本文の転載)の推奨とその解説を読んで確認した。待機的な非泌尿器科手術を受ける患者では、無症候性細菌尿のスクリーニングも治療も行わないことを勧めること(強い推奨、エビデンスの質は低い)。人工関節置換術を含む整形外科の3研究が根拠で、治療の効果の確実性はきわめて低いこと。「歯科処置」「個別の感染リスク」にあたる記述は見つからなかった閲覧 2026-11-13
- 2.Cemented Versus Cementless Femoral Fixation for Total Hip Arthroplasty Following Femoral Neck Fracture in Patients Aged 65 and Older(The Journal of Arthroplasty・2024)65歳以上の大腿骨頸部骨折後THAではセメント固定が周囲骨折と無菌性再置換を減らす一方で早期VTEが多かったこと閲覧 2026-08-09
- 3.Venous Thromboembolic Prophylaxis After Total Hip and Knee Arthroplasty(The Journal of Bone and Joint Surgery・2021)THA・TKA後のVTE予防は少なくとも10〜14日が推奨される一方で最適薬剤は未確立であること閲覧 2026-08-09
- 4.Debridement, antibiotics, and implant retention (DAIR) for the early prosthetic joint infection of total knee and hip arthroplasties: a systematic review(Journal of ISAKOS・2024)DAIRは早期術後・急性血行性人工関節周囲感染の選択肢だが報告された成功率には大きな幅があること閲覧 2026-08-09