Traumatology · 25
人工関節置換術の原則
Principles of endoprosthesis replacement and arthroplasty
- 前提:病態
- 変性性・炎症性関節疾患
- 前提:正常
- 総論:関節学総論
🧠 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avascular necrosis大腿骨頭壊死(avascular necrosis)avascular necrosis(大腿骨頭壊死)など | 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 | 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dehiscence骨欠損(dehiscence)dehiscence(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、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、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dehiscence骨欠損(dehiscence)dehiscence(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 | THAtotal hip arthroplastyTHA(total hip arthroplasty)total hip arthroplasty(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unicondylar単顆(unicondylar)unicondylar(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・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dehiscence骨欠損(dehiscence)dehiscence(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)や歯科処置を機械的に理由として手術を延期・抗菌薬投与するのではなく、症候と個別感染リスクに基づく。
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THAtotal hip arthroplastyTHA(total hip arthroplasty)total hip arthroplasty(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が少ない一方、早期VTEが多かったとの観察研究がある。1 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["骨切りと<span class='jp-term jp-term-diagram' title='dehiscence'>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femur大腿骨(femur)femur(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、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dehiscence骨欠損(dehiscence)dehiscence(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。THAtotal hip arthroplastyTHA(total hip arthroplasty)total hip arthroplasty(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。2 薬剤と期間は股・膝、骨折・待機elective待機(elective)elective(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、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、VTE、周囲骨折 |
| 晩期 | 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implantインプラント(implant)implant(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:DAIR)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。3 慢性例やDAIR不適応例では一段階または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.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
- 2.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
- 3.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