<固定術は.腰椎の安定性を取り戻すための手術として重要な位置を占めています。 腰椎固定術の適応.手術方法.内固定術の使用.バイオメカニクス.関連研究などを理解することは臨床上重要である。 腰椎固定術の発展とその適応 腰椎固定術の発展には100年近い歴史があり.臨床成績の向上のために多くの手術が改良されてきました。 生体力学的研究により.腰椎後方構造と腰椎椎間関節が腰椎の安定性に重要であることがさらに解明され.脊椎固定術の理論的根拠が示されました。 適応症は.椎間板性腰痛.腰椎分離症.分節性不安定症.結核.腫瘍.外傷.腰椎の二次手術などです。 2.腰椎固定術 2.1 腰椎固定術の術式と生体力学的特徴 腰椎固定術には主に.後方移植術（中央分離帯移植術.棘突起間H型移植術.脊椎・薄板移植術など）.後方外側移植術（外側小関節・横突起間移植術など）.前方.すなわち椎体間移植（前・後方）などが含まれます。 1944-1945年にBriggs, Milligan, Clowardが後方月状骨間固定術（PLIF）を初めて提案して以来.多くの外科医の努力によりPLIF術式は完成された。 現在.PLIF法に対する新しい理解が進み.後方アプローチで完全な除圧と体間固定を同時に行うことができ.脊椎不安定症や脊椎狭窄症に対してより効果的です。一部の学者は.体間固定と後側方前-後方固定を組み合わせて.腰椎前柱と後柱の周方向360度の固定を行い.さらに固定の成功率を高める方法を提案しているくらいです。 生体力学的なテストによると.後側方固定と前方固定はより安定（融合したセグメントの椎間移動が少ない）し.後方固定は依然として融合したセグメントの椎間移動が大きい。同時に.すべての固定は隣接する椎骨セグメントの生体応力を増加させ.後方固定が最も顕著で後側方固定は最も少なく.異常応力がしばしば融合失敗原因の1つになっています。 一般に.隣接する2つの椎骨とその間の椎間板や小関節は運動学的区分とされ.脊椎の各運動学的区分の運動中心は.ほとんどが椎間板内に位置している。 脊椎に運動が生じると.運動中心に近い質量は最小限の変位にとどまり.運動中心から遠い質量はより大きく変位する。 理論的には.椎間関節の骨移植が最も効果的である。 2.2 適応の習得 腰椎固定術は脊椎の安定性を再確立するのに有益ですが.生体力学的な観点からは.広範囲な固定は応力集中.脊椎の正常な生理的湾曲の破壊.小さな関節の変性などの合併症を引き起こすことがあります [5]． イスムス型腰椎症.脊柱管狭窄症（変性すべり症.変性側弯症）につながる腰椎不安定症.客観的な分節の不安定性がある場合.腰椎の固定術は治療成績を改善する可能性があるが.椎間板変性による腰痛症や二次手術では固定率が一定でないと報告されている。 複雑な変形や著しい分節の不安定性がある場合は.腰椎固定術が好まれますが.椎間板ヘルニアなどの場合は.単関節の固定術では従来の外科的治療と比較して.治療成績に大きな改善は認められません。 したがって.腰椎固定術の有効性は.患者さんの痛みの原因.機能状態.患者さんの期待などを十分に考慮した上で決定されます。 活動性の炎症.重度の骨粗鬆症.金属アレルギー.重度の精神疾患は.腰椎固定術の絶対禁忌となります。 Cotrel-Duboussetシステムは.Harringtonインスツルメントと対比して.その汎用性を発揮する画期的なシステムである。 近年ではCCD.TSRH.Isola nail-rod systems.前方内固定装置などが登場し.広く使用されている。 近年.下部腰椎不安定症の治療にPLIFが用いられることが多くなりましたが.移植された内部ブロックの亜脱臼や変位.後方への脱出.偽関節形成などの術後合併症が起こりやすくなっています。 従来の体間固定術の問題点を解決するために.1990年代以降.骨移植材（ステンレス.バイオセラミックス.チタン.カーボン.ポリマーなど）を搭載できる様々な埋め込み型固定具が開発されています。 このデザインは.他のデザインよりも利点が多く.取り扱いが容易であるとの比較意見があるが.その長期的な臨床効果はさらに観察する必要がある[7]。 これらのインプラントは.後方だけでなく前方アプローチでも使用することができる。 内部固定具の使用により.多くの腰椎固定術が成功し.インプラント固定と適切な内部固定の組み合わせにより.再置換後の安定性が増し.インプラント固定の成功率向上と術後回復時間の短縮が図られている。 しかし.脊椎固定装置は決して優れた固定術やインプラント手術に代わるものではありません。 インスツルメンテーションを用いたすべての固定術は.骨癒合が達成されなければ最終的に失敗します。 さらに.腰椎変性症の治療において.補助的に内固定具を使用することには賛否両論があります。 二次的腰椎手術.医学的に誘発された腰椎すべり症.または変性腰椎すべり症の特定の症例では.内固定具の使用は脊椎の固定率を向上させるかもしれません[8]。 しかし.単関節型腰椎すべり症（軽度）や変性性腰椎不安定症ではそうではありません。 Christerson[9]は.後外側腰椎インプラントの融合に対するCD器具の効果に関する前向き研究で.脊椎すべり症（I-II）または退行性分節不安定症例における腰椎融合率とCD適用との間に相関関係がないことを明らかにしました。 内固定術の使用は.費用の増加.手術時間の延長.感染や再手術率の上昇.腰痛の残存.扁平背変形.強固な内固定によるストレスマスキングによる固定セグメントの骨粗鬆症.固定構造の上下の疲労骨折や偽関節など多くのデメリットを伴うことを考えると.内固定装置の選択には.メリットがデメリットを上回ると原則して慎重に行い.合併症を起こす可能性を最小限に抑える必要があります。 合併症の可能性を最小限に抑えることができる。 固定術の成否を判断する統一基準はありませんが.次のような観点で評価することができます。（1）X線平膜で椎間腔の高さが常に一定で.術後3～6ヶ月で移植骨腔の輪郭が不明瞭.1年後には明らかに骨梁が通っている.（2）腰椎動態写真で.屈曲.後伸展で椎間腔の高さの変化を認め.椎体.骨間に異常活動があると考えられる.（3）脊椎の断層写真で.脊椎の高さの変化を認め.脊椎が骨梁を通過している.などです。 (3)腰椎断層撮影による椎間部の異なるレベルでの癒合状態の観察 (4)CTによる椎間部の断面図での癒合過程の観察。 しかし.これらの判定基準は不確実であり.また.指摘されているように.インプラントの癒合率は治験責任者の主観的な思い込みに大きく左右される。 そのため.異なる研究の結果を比較することは特に困難である。 融合が起こったかどうか.画像診断だけでは判断が難しい。 さらに.脊椎のバイオメカニクスの検査は.画像上 の癒合の根拠と必ずしも正確に一致しない。 動物実験によると.X線上で強固な融合が起こったことを示す連続した地殻を持つ脊椎は.脊椎間の2-3Lの繊維状結合を持つ脊椎ほど強固ではないことが示されている。 融合の判定基準として.過伸展と過伸展のX線写真における脊椎の滑りを比較して判定したものと.X線写真上で融合したセグメントを通過する連続した海綿体が存在するかどうかを比較したところ.前者は後者よりも20％近く融合に至る可能性が高いことが判明しました。 X線による癒合を判定する基準については.まだ議論の余地がある。 一般に.融合が成功したとは.連続した骨皮が形成され.融合したセグメントに動きがないことと定義されているが.脊椎の過伸展と屈曲でX線に示される動きの変化に基づく融合の判断は.しばしば困難である。 最近の椎間関節固定装置の研究では.臨床例では.融合したセグメントの動きが5％あれば骨癒合と判断している。また.過伸展・過屈曲の動きが5％あれば融合不全と判断すべきという意見もあるが.多くは2～3％の動きであれば許容できるとする意見である。 また.融合領域内に幅2L以上の半透明な領域があり.インプラント表面の50％を横切っている場合は.融合不全を示唆するとも言われている。 Kantらは.腰椎の癒合の判定基準をさらに検討するために.X線写真を用いた癒合評価の結果と.手術による直接探査の結果とを比較した。 異なる内固定装置で腰椎固定術を受けた75名の患者を選び.後側方固定術.後側方＋体間固定術.自家骨.同種移植骨.両者の混合物などの固定材料を含む手術を再公開した。 その結果.X線上での癒合の正答率は68％にとどまり.L4-5が最も癒合しにくいセグメントで.この平面でのX線上での判定が最も困難であることがわかりました。 したがって.X線写真で強い癒合が示唆されても.術後の腰痛が持続する場合は.非機械的要因を除外した上で.やはり手術を積極的に行うべきである。 5.腰椎固定に影響を与える要因 5.1 インプラントベッドの構築 インプラントの成功には.レシプロエリアの骨の置換が徐々 に進行していくことが必要である。 インプラント床への豊富な血液供給は.レシピエント部の造血性骨と非造血性移植骨との密接な接触を促し.移植骨の上に活発な血管性肉芽組織が成長することを可能にする。 そのため.移植時に理想的な骨移植床を形成する必要があります。例えば.硬化した骨をトリミングしたり.移植部位の骨 皮質を十分に除去したり.表面の骨皮質をノミで削って魚の鱗状の粗い表面（深さ約2～4L）にしておくなどです。 海綿骨の骨形成誘導能は皮質骨よりも優れており.皮質骨と海綿骨を混在して移植する場合.海綿骨を周囲組織と接触するように周辺部に配置すると.迅速な骨形成が可能となる Ehrler らは腰椎固定術における同種骨の使用について系統的な研究を行い.自家骨よりも同種骨が多く得られること.新鮮冷凍骨はより高い免疫原性を有し.より完全な癒合が得られると結論づけている。 免疫原性が高く.凍結乾燥骨よりも完全な癒合が可能であり.標準的な取得方法で疾患伝播は最小限であるとした。 同種骨単独または自家骨との併用は.自家骨移植に比べ.腰椎後方固定では成功率が低下するが.前方固定では高い固定率が得られる。Wimmerら[16]は.1993年に腰椎間体前方固定を行った94例を追跡し.脊椎固定率への影響に有意差はないことを明らかにしている。 さらに.サンゴ粒子を自家骨と混合することで.より良好な癒合結果が得られた。 5.3 脊椎内固定装置の適用 骨移植後.特に最初の3週間は.脊椎の固定が重要である。 この時期の骨と軟骨の動きは.海綿骨移植片に供給する小血管を容易に損傷する可能性があるからです。 強力な内部固定は脊椎の安定性を高め.インプラント癒合率を向上させる。同時に.金山らは羊のモデルでインプラント癒合とのプロセスを相関させることにより.脊椎への内部固定装置の適用が脊椎癒合率をも加速することを発見した。 5.4 物理的要因の影響 骨ブロックは.遊離後できるだけ早くレシピエントエリアに移植されるべきである。 生理食塩水.手術室の照明.温度（42℃以上）.抗菌剤の浸漬はすべて骨移植片の細胞の生存に影響を与える可能性がある。 骨移植片を得た後.血液を染み込ませたスポンジで包むとよい。 伊藤ら［18］は.電磁波が内固定による骨粗鬆症を軽減する効果があり.骨癒合率の向上に有効であることを示した。埋め込み型電気刺激装置が脊椎固定術のリスクの高い集団で使用されており.結果は比較群と比較して脊椎固定術の成功率と臨床症状の緩和が有意に増加することが示された。 5.5 生物学的要因の影響 脊椎固定術のトレンドは.生物学的材料や組織物質の使用であ る。 この10年間で.骨伝導および骨誘導メディエーターとしての生物学的骨由来物質の応用がかなり進んでいる。 その中で最も重要なものは.脱灰骨マトリックス（DBM）と骨形成タンパク質（BMP）を分節性骨欠損の修復と脊椎固定モデルに使用することである。 近年.内視鏡技術や低侵襲技術の向上.ケージやネジ式同種移植片リングなどの高度な内固定デバイスの使用により.骨形成成長因子に関する研究が盛んになってきています。遺伝子組換え型骨形成タンパク質-1（rhOP-1）.P-15.有糸分裂由来間質細胞.少量のアデノウイルス媒介遺伝子療法などの使用により.骨癒合の促進.手術期間や入院期間の短縮.手術外傷の軽減が確認されています。 5.6 内固定器具の製造に使用される材料 Sun Changtaiら[21]は.チタンとステンレスのペディクルスクリューの骨-ネジ界面の違いを組織的.力学的に比較した。 その結果.チタン合金製の骨盤用ネジは.ステンレス製の器具と比較して.ネジと骨の界面の結合が良好であること.ネジのねじり試験では.ステンレス製の骨盤用ネジよりもチタン合金の方が高いねじりモーメントを有することが示されました。 チタン製の内固定具を使用することで.脊椎の安定性が増し.その結果.癒合の成功率が上がることは間違いありません。 また.金属タンタルは骨の成長を促進する働きがあるため.金属タンタル製の内固定具も開発されています。 5.7 個人的要因 体力があり.栄養状態の良い患者さんは腰椎固定術の成功率が高く.早いのですが.骨粗鬆症や喫煙者は腰椎固定術の成功率が比較的低くなります。 ニコチンは脊椎固定術における骨の不連続率を高め.長期間の喫煙は脊椎固定術と疾患治癒の可能性を低下させることが多数の研究で示されているが.Wingはウサギの脊椎固定術モデルの研究で.手術前に喫煙を止めると固定術の成功率が高まることを発見している。