経皮的椎体形成術
経皮的椎体形成術は.低侵襲な脊椎外科手術で.経皮的に骨セメントを台木または外台木を介して椎体に注入し.強度と安定性の向上.崩壊の防止.痛みの緩和.さらには椎体の高さを部分的に回復させる技術である。
歴史と現状
経皮的椎体形成術（PVP）は.経皮的にセメントを台座から椎体内に注入.または外部から注入することで.強度と安定性の向上.崩壊の防止.痛みの緩和.さらには椎体の高さの部分的な回復を図る低侵襲な脊椎手術法である。
椎弓形成術は.何十年もの間.開腹手術として台座スクリューを補強し.腫瘍除去後に残った欠損部を埋めるために使用されてきました。 骨組織や骨セメントを椎体に注入し.椎体の構造を機械的に強化する方法です。 しかし.開腹手術のリスクが大きすぎるため.医師や患者の足が遠のいてしまうケースもあり.経皮的椎弓形成術（PVP）が登場することになったのです。 経皮的椎体形成術は.開腹手術に伴う合併症を伴わない椎体形成術の長所を受け継いでいます。 この手術は.1984年にフランスのアミアン大学放射線医学教室のGalibertとDeramondによって初めて行われ.頚椎2番の椎体血管腫の患者さんにポリメチル・メタクリレートPMMAを経皮的に注入して治療に成功し.経皮椎体形成術の先駆けとなった。 フランスのリヨン大学病院の神経放射線科医と神経外科医は.少し改良した手法（18G）を用いて.7人の患者の椎体に骨セメントを注入しました。そのうち2人は椎骨血管腫（VH）.1人は転移性脊椎腫瘍.4人は骨粗鬆症性椎体圧迫骨折を患っていました。 1989年，Kaemmerlenらはこの方法を椎体転移の治療に用いたことを報告した。椎体転移を有する20例中16例が有意な結果を示し，2例は無効，2例は合併症を認めた。 著者らは.人工関節周囲への浸潤を伴わない有痛性骨溶解性転移は.経皮的椎体形成術の最良の適応症の一つであると結論づけた。
PVP（Deramond法を応用）は.1994年に米国バージニア大学が初めて導入した。 それ以来.PVPは痛みを伴う脊椎疾患の治療法として一般的になっています。 近年.経皮的椎体形成術は徐々に普及し.脊髄血管腫.骨髄腫.溶骨性転移に加え.難治性疼痛を伴う骨粗鬆症性椎体圧迫骨折の患者さんに多く使用されています。 腫瘍転移のある患者さんの生存期間が延びるにつれて.QOL（生活の質）や病気の末期における移動のしやすさという点で.患者さんの要求も高まっています。 脊髄転移を有する患者さんにおいて.PVPは痛みを軽減し.骨溶解で損傷した椎体を構造的に強化することが報告されており.患者さんの痛みを軽減し.日常の体重負荷活動を継続できるようにします。 ヨーロッパでは腫瘍（良性・悪性を問わず）に関連した痛みの治療が.アメリカでは骨粗鬆症性圧迫骨折に関連した痛みの治療が中心となっています。経皮的椎体形成術（PKP）は.経皮的椎体形成術を改良・発展させたものです。 1999年.米国バークレー校の整形外科医マーク・レイリーが.経皮的椎体穿刺による拡張バルーン「KyphXTM（Inflatable Bone Tamp）」を開発しました。 この方法は.椎体を経皮的に穿刺してバルーンを拡張させ.椎体の位置を変えて椎体内に空間を作ることで.骨セメントを注入する際の推力を減らし.中に入れたときに流れにくくするものです。 この方法は生体力学的に従来の方法と区別がつかず.痛みを緩和・軽減するだけでなく.圧迫された椎体の高さを大幅に回復し.椎体の剛性・強度を高め.脊椎の生理的湾曲を回復し.胸腔・腹腔の容積を増やし内臓機能を改善し.患者のQOLを高めることが臨床で証明されています。
経皮的椎体形成術と経皮的バルーン形成術は.現在世界中で広く行われており.米国では2002年に.主に骨粗鬆症性椎体圧迫骨折の治療のために.経皮的椎体形成術38,000件.経皮的隆起術16,000件が行われ.90%以上の疼痛緩和率とほとんど深刻な合併症を伴わなかったと報告されています。 の安全性は.医師や患者さんからも認められています。
メカニズム
1.椎体強度の向上：Boらによる40名の新鮮な骨粗鬆症患者の椎体標本のバイオメカニクス試験結果では.圧縮骨折後の椎体の軸圧縮強度と剛性はそれぞれ527±43Nと84±11N/mmであり.リン酸カルシウムまたはPMMAを椎体内注入後の試験結果は.リン酸カルシウム群が1063±127N.157±21N/mmであることが示されました。 PMMA群ではそれぞれ1036±100N，156±8N/mmであり，CT検査では椎体後部を除き，リン酸カルシウム群で85～95％，PMMA群で79～90％と良好な椎体内セメント充填が認められた． 自己硬化型リン酸カルシウムセメント（CPC）を椎体内注入することで.骨折した椎体の力学的特性を大幅に回復できることが明らかになっており.回復の程度は注入するセメントの量に依存し.強度は最大で通常の2倍に.剛性は約15％上回ることが分かっています。 また.骨折後の椎体の強度と剛性は.骨折隙間と椎体内部にCPCを充填することで回復し.それぞれ16.67%（±0.05）と11.05%（±0.05）の増加を示した。
2.椎骨の安定性の修正：Mermelsteinは.骨粗鬆症患者の圧迫骨折に対する椎体形成術後.それらが位置する椎体セグメントのコンプライアンスが術前に比べて有意に減少し.屈曲-伸展コンプライアンスが23％.側屈コンプライアンスが26％減少することを明らかにしたが.Kifuneの研究では.椎体圧迫骨折後.屈曲-伸展および側屈コンプライアンスが術前に比べて34％増加することを明らかにした。 死体標本を用いたバイオメカニクステストでは.病変椎体にペディクルを介して注入した自己硬化型人工骨セメントがペディクルスクリューにかかる応力を直ちに軽減することが示された。mermelsteinは.破裂骨折にペディクルを内固定すると屈曲-伸展剛性が40%増加することを見出し.りん酸カルシウム椎体形成術.りん酸カルシウムは前柱の安定性を大幅に高め.ペディクルに働くストレスを軽減して最終的に骨粗鬆症を誘発し.骨折の バースト骨折とアーチ型内固定術後の安定性の向上。 研究結果は様々ですが.いずれも椎体形成術が椎体圧迫骨折の患者さんの脊椎セグメントの安定性に大きな影響を与えることを示しています。
椎体形成術後の椎体の強度の上昇と剛性の変化は.上下の椎間板の荷重を増加させ（上側の椎間板でより顕著）.隣接する椎体の椎間板変性または骨折につながるという新たな問題を引き起こす可能性があります。 椎体の強度を変化させた後.過剰な剛性はある程度.脊髄の応力や変位場の再分配を引き起こすが.CPCによる椎体の強化は隣接椎体の応力に大きな影響を与えず.隣接椎間板への影響も少ないことが研究で明らかにされている。
3.脊椎の疼痛緩和：椎体の小さな骨折や骨折線の微小運動は.椎体の神経終末を刺激して痛みを引き起こしますが.経皮的椎体形成術はこの場合の痛みに対して非常に良い鎮痛効果を発揮します。 この意味で経皮的椎体形成術は骨折修復術であり.単に椎体を埋めるだけのものではないのです。 骨粗鬆症性圧迫骨折や陳旧性胸腰椎骨折の患者において.ほとんどすべての臨床結果が90％以上の疼痛緩和率を示していますが.その理由は明確な説明はなく.次のようなことが考えられます：（1）椎体内の微細骨折が椎体形成術後に安定する。 (3）椎体の知覚神経末端が破壊される。
PMMAの発熱作用と毒性作用は骨内の神経終末を損傷するため.当初はPMMA椎体形成術後の疼痛緩和はこれらの最後の要因によると考える人が多かったが.後にリン酸カルシウム椎体形成術でも同じ疼痛緩和効果が得られることがわかり.神経終末への損傷作用だけが要因ではないことが示唆されるようになった。 これまで考えられていた.椎体の楔状圧迫による後脊髄神経の膨張による痛みという説明も否定できない。 中国では.Pu Boらが骨粗鬆症ラットの椎骨.椎間板.小関節に脊髄後神経線維が大きく分布していることを発見し.不安定性に関係している可能性が示唆された。
椎骨腫瘍の場合.骨セメントを注入することによる機械的効果で局所血流を遮断し.その化学的毒性効果と重合熱で腫瘍組織とその周辺組織の神経終末を壊死させて鎮痛効果を得.さらにある意味で腫瘍細胞をある程度殺す効果も期待できるのです。
4.効能・効果および禁忌事項
(1) 適応症：椎体腫瘍は.経皮的椎体形成術の最も初期の使用対象であり.非常に良好な結果を得ている。 その適用対象は主に以下の通りです。
椎骨血管腫
骨髄腫
椎体の原発性および転移性悪性腫瘍
良性椎体腫瘍
椎体の良性腫瘍は.好酸球性肉芽腫や椎体リンパ腫など.椎体の骨折崩壊による疼痛を引き起こす良性腫瘍が適応となります。 主に溶骨性の椎体の悪性腫瘍は.腫瘍組織の同時生検に加えて.安定化のためにPMMAを椎体内注入することで診断することができます。
椎骨血管腫では.経皮的椎体形成術により椎体の強度を高め.痛みの緩和と腫瘍の塞栓を行うことができます。その後.必要に応じて椎体の切除を行わずに椎体板の後方減圧を行うことができ.手術の簡略化が可能です。 Laredoらは血管腫を画像診断に基づいて浸潤性または潜在的浸潤性に分類した。 血管腫の主な画像的特徴は.椎体および弓部全体に及ぶこともある椎体骨梁の不規則な柵状突起で.境界が明瞭または不明瞭で.骨皮質を破って硬膜外腔に及ぶこともあり.CTおよびMRIで椎体周辺に腫瘤を認めることである。
椎骨血管腫は臨床所見と画像所見により.（1）浸潤性徴候は陰性だが疼痛症状を有する血管腫.（2）浸潤性画像所見を有するが臨床症状を有さない血管腫.（3）浸潤性画像所見と臨床症状を共に有する血管腫.（4）浸潤性画像所見と脊髄神経圧迫症状を有する血管腫に分類されます。 第1群はPVPの選択的適応であり.Deramondらは90%の症例が血管腫の再発なく消失したと報告している。第2群はPVPの最良の適応であり.第3群の血管腫には骨セメントではなく無水アルコールを注入して血管腫を硬化させて椎体の体重支持力を強化すべきであり.大多数の患者は徐々に神経症状を失い.追跡画像で発見できた症例もあった 硬膜外腫瘤が消失する症例もあり.IV群血管腫ではPVPは補助的な役割にとどまる。 従来の手術の前日にPVP病巣にN-butylcyanoacrylate樹脂を血管内注入することで血管腫を塞ぎ.術中の出血を抑え.手術をしやすくします。
脊椎の溶骨性悪性腫瘍で最も多いのは転移と骨髄腫で.しばしば激しい背部痛と運動能力の低下を引き起こします。 治療法は.罹患した脊椎の数と位置.硬膜内病変の程度.神経症状の有無.患者の一般状態.痛みの程度.運動制限の程度によって決まります。 脊椎の悪性腫瘍におけるPVPの最良の適応は.悪性腫瘍が.鎮痛剤で緩和されるベッド上での安静を必要とする動きの制限を伴う重度の局所的な痛みを引き起こしており.硬膜内浸潤がない場合である。 圧迫骨折の場合.椎体の高さが通常の1/3以上であること.椎体の後方皮質が損なわれていないことが条件となります。 椎体悪性腫瘍は圧迫骨折を起こしやすいため.無症状であってもPVP療法が望ましい治療法です。 このデータによると.PVPで治療した患者さんの80％以上に.症状の大幅な緩和とQOLの向上が認められました。 放射線治療は骨セメントの物理的・化学的性質に影響を与えないため.椎体悪性腫瘍にPVPを適用した後.補助的に放射線治療を行って効果を定着させることができる。
9割の患者さんでは.放射線治療開始後10～14日で痛みが緩和・消失しています。また.放射線治療は骨の再建を弱め.放射線治療後2～4カ月で始まることが多く.骨髄腫の患者さんでは放射線治療後に椎体がつぶれやすく.神経圧迫の危険性が高まります。 PVPは.痛みを直ちに取り除き.脊椎の強度と安定性を高めると同時に.椎体の崩壊による後凸の変形を矯正し.腫瘍患者のQOLを大きく改善し.さらに化学療法や放射線療法を容易にすることができます。
(2) 絶対禁忌症
a. 未矯正の凝固障害および出血性身体障害。
b. 手続きに必要なものに対するアレルギー。
(3) 相対的な禁忌事項
a.椎骨崩壊とは無関係の圧迫症候群による.放射状の痛みで.椎骨を著しく超えるもの。
b, 腫瘍が硬膜外腔に進展し.重大な脊柱管圧迫を引き起こしている。
c.椎体の破壊が広範囲に及ぶ場合や重度の椎体崩壊（椎体の元の高さの1/3以下）の場合の椎体形成術の困難性。
d, 骨形成性腫瘍。
e, 3つ以上のセグメントを同時に処理すること。
米国では.骨粗鬆症性椎体骨折の患者さんには.経皮的椎体形成術や椎体形成術がより一般的に使用されています。 以下に.その詳細を説明する。
効能・効果
(1) 薬物療法が奏功しない有痛性骨粗鬆症性椎体圧迫骨折。
(2)骨壊死に伴う有痛性椎体骨折。
(3)不安定な圧迫骨折。
(骨粗鬆症性椎体圧迫骨折が多発し.後方凸部変形が生じ.肺機能.消化器機能.重心移動に影響を与える場合。
(5) 慢性外傷性骨折で.骨折の治癒不能または内部嚢胞性変化を伴うもの。
(6) 神経症状を伴わない急性外傷性骨折。
絶対的な禁忌
(1) 無症状の安定した骨折。
(2) 薬物療法により著明に改善された患者。
(3)急性期の骨折を認めない患者に対する予防的治療。
(4) 未矯正の凝固障害および出血性体質。
(5)骨髄炎を起こした対象椎体。
(6)施術に必要なものに対して過敏症であること。
相対的な禁忌事項
(1)椎体の崩壊とは無関係の圧迫性症候群に起因する神経根性の疼痛で.椎体のそれを著しく超えるもの。
(2) 骨折塊の後退により.著しい脊柱管圧迫が生じた場合。
(3)重度の椎体崩壊がある。
(4) 痛みのない安定した骨折で.2年以上経過しているもの。
(5) 一度に3つ以上のセグメントを同時に処理すること。