大腿骨頭虚血性壊死の画像診断の進歩
大腿骨頭壊死症（ANFH）は.一般的な整形外科疾患であり.高い障害率を有する治療困難な疾患です。 早期発見.明確な診断.迅速な対応により.大腿骨頭壊死症のさらなる進展を防ぎ.それにより大腿骨頭の崩壊を防ぎ関節機能の回復を図ることができます。 現在.X線.CT.MRI.ECTなどの画像診断の進歩.それぞれの利点と適用限界を評価しています。
1.ANFHの病因
ANFHの病因はまだ完全には解明されておらず.一般に外傷性と非外傷性に分けられると言われています。 外傷性骨折には.大腿骨頚部骨折.股関節脱臼.臼蓋骨折.転子間骨折などがあり.このうち大腿骨頚部骨折はANFHの発生率が最も高いとされています。 外傷性ANFHの病態はよく知られており.主に大腿骨頭を養う動脈血管の解離による大腿骨頭の虚血性・低酸素性壊死が原因である[3]。 非外傷性ANFHの病因はより複雑である。 日本での大規模な疫学調査によると.副腎皮質ステロイド治療後とアルコール依存症が2大危険因子であり.約90％以上の患者が関連しているとのことです[4]。 非外傷性ANFHの主な発症機序は以下の通りである。
(i）血液供給動脈の血栓症や脂肪塞栓症;
(ii) 矢印内圧が上昇する。
(iii) 小動脈の閉塞。
(iv) 静脈還流の障害。 外傷性と非外傷性のANFHの病態は本質的に同じであり.主に大腿骨頭の虚血に伴う血液供給不足による低酸素に対する骨髄の様々な組織の反応である。 低酸素状態になってから6-12時間後に造血組織が.12-48時間後に骨細胞が.2-5日後に脂肪細胞が死滅する。 Chai Benfuらは.大腿骨頭の虚血性壊死後.壊死した骨組織の縁で.正常な骨組織に近いところで.局所的な血行再建と新しい骨形成という形で修復反応が起こることを示した。 Jiangらは.ANFHの病態を壊死期と修復期に分け.壊死期は骨髄細胞や骨髄脂肪細胞が壊死し.骨組織内の骨梁や密度は変化しない状態であるとしている。
2.ANFHの画像診断
2.1 X線プレーンフィルム
プレーンX線検査は.その利便性と低コストのため.一般病院から一次病院まで幅広く利用されています。 X線フィルムは骨中のミネラル含有量を反映するため.ANFHの虚血-壊死期における骨髄細胞や骨髄腔内の脂肪細胞の壊死という病態を反映できず.骨修復期に骨の壊死部やその周辺のミネラル含有量が大きく変化して初めてX線フィルムに映し出される。 Zhang Xuezheらによると.ANFHの初期のX線変化は.大腿骨頭の関節面の部分的な陥没または平坦化.大腿骨頭の中央部および関節面のすぐ隣の上外側領域における軽度の高密度化であるという。 中期の大腿骨頭は扁平化し.関節面は凹凸があり.密度は不規則に増加し.その間に軽度の嚢胞性変性と断片化が見られるようになります。
末期には.大腿骨頭が著しく変形し.骨吸収・溶解.大腿骨頸部の短縮・変形.関節腔の狭小化.変形性関節症の併発が見られます。 Zhao Deweiはまた.X線上のANFHの診断に4段階のアプローチを提案した[1]：第1段階は.X線に陽性所見はなく.時折一様または斑点の弛緩が認められる。 II期には.X線で骨の再構築が認められ.骨密度の増加に混じってびまん性骨粗鬆症と低骨性嚢胞性変化が見られ.時にcrescentic sign（軟骨下骨梁が軟骨から分離または崩壊する徴候）が見られます。 III期では.周囲に硬化を伴う顕著な嚢胞性変化と.体重負荷領域での大腿骨頭の扁平化がみられます。 ステージIVでは.大腿骨頭の著しい崩壊と扁平化が見られ.関節の退行性変化も併発します。 Zhao DeweiによるANFHのX線病期分類は.1980年にFicatら[10]が提案した診断基準を基本としており.現在でも広く医学界に受け入れられ使用されています。
2.2 CT
CTは.断面が薄く.高密度の分解能を持ち.病変のCT値を選択的に決定できるという利点があり.ANFHの早期診断の精度を大きく向上させた。 1990年.張雪澤ら[6]は.中国におけるANFHのCT症状を初めて報告しました。初期の変化は.大腿骨頭が無傷で断片化がないか.断片化がわずかに散在し星状記号（正常な大腿骨頭の海綿体は大腿骨頭を中心として放射状に配列し.太いものから細いものへと外側に伸びている）が変形しています。後半の変化は大腿骨頭の断片化と変形で.断片間に骨吸収部があり星状記号は明らかに変形または消失しています。 Zhang Xuezheの研究に基づき.近年.ANFHのCT診断に新たな追加と改良が加えられています。 Hu Jiuminらは.「星印」の消失や海綿体の歪みに加え.大腿骨頭部にパッチや短冊状の高密度硬化部や様々な形態の骨硬化が存在し.大腿骨頭端の皮質の肥厚や硬化もANFHの初期CT徴候であると提唱しています。
スターサイン」の消失.海綿体の歪み.斑点状や縞状の骨硬化部.小さな嚢胞状の骨吸収部に加え.嚢胞状の低密度部は主に大腿骨頭前部に見られる。 ANFHの初期変化の診断は.主に骨梁の形態変化.すなわち星座の変化に基づいて行われるが.プレーンX線と同様に.骨壊死の修復過程でX線上の骨組織の密度に変化が生じるまでは診断ができない。 しかし.CTの画像特性によるプレーンX線に対する利点は明らかである。すなわち.過形成.硬化.断片化.嚢胞性変化などの初期の微妙な変化を検出できる。初期のANFHの検出と病変範囲の反映は.いずれもプレーンX線より著しく優れているが.ANFHの壊死期を表示できないことが.その限界である。
2.3 MRI
MRIは生体磁気スピン画像法であり.CTの利点（断面撮影.高密度分解能）に加え.患者の体位を変えずにマルチアングル撮影（断面.矢状.冠状）.マルチパラメトリック撮影法（T1WI.T2WI.STIRなど）が可能であり.ANFHの早期診断から骨壊死（骨髄細胞や骨髄の adipocyte necrosis）の段階。 Chen Qinらは.ANFHの診断の正確さは.MRIで100％.CTで73.7％.X線プレーンフィルムで71.9％と結論づけている。 中国では.Wu Zhenhuaら[14]がANFHのMRI病期と病態を初めて報告した。大腿骨頭は.初期および中期のT1強調画像では正常な形態であり.T2強調画像では縁に対して曲がった低信号帯とその内側の高信号領域.さらにその低信号帯の内側に高信号帯が認められる。 末期では.大腿骨頭はほとんどあるいは完全に低信号で.斑点状の高信号が散在し.頭部の扁平化.崩壊を認め.壊死部周辺に低信号帯.T2強調画像の内側に高信号帯が認められる。
Liu Zhaoyuらは動物実験により.MRIに反映されるANFHの病理過程を示した。MRIでは.成形動物において術後7日目に早くもT1WIおよびT2WIで大腿骨頭の骨髄腔に直径2Lの点状低信号を認め.病理組織では骨髄細胞の小さな局所溶解と壊死.炎症細胞の侵入を観察した。 術後14日目に大腿骨頭部に点状および小さなラメラ状の低信号領域がびまん性に分布し.病理切片では骨髄細胞と骨芽細胞がラメラに壊死融合していることが確認されました。
すなわち.T2WI SE シーケンスにおいて.骨壊死を囲む低信号帯の内側に高信号帯があり.これが生骨と死骨の反応界面を表していることから.「ダブルラインサイン」が初期の ANFH を識別する重要なサインであると示唆された。 一方.Chen Qinらの研究[13]では.ANFHの病変部におけるMRI信号変化が.その病態変化やMRI病期を反映する根拠がさらに明らかにされました。 と比較して.脂肪細胞に感度があり.多層・多方向の直接撮影が可能なMRIは.早期ANFHの診断に最も有用である。 MRIは他の画像検査と比較して最も正確で高感度ですが.価格が高いため.臨床応用には限界があります。
2.4 ECT（核種スキャン）
核医学イメージングとは.核技術（核および核標識化合物.核機器）を用いて人体の機能イメージングを行うことである。Emission Computer Tomography（ECT）は，1972年から臨床応用されており，放射性同位元素を生体内の立体画像で可視化する技術で，骨の3回の可視化が主に骨の血流状態を反映する（動的段階では，放射能曲線は主に大腿骨頭血管の血流を反映する）ため，骨に放射性同位元素を投与すると，骨に放射性同位元素が分布することになる． 血液プール相では.主に大腿骨頭における静脈血流を反映する。
静止期にはトレーサーは骨組織に沈着する）ので.ANFHの早期診断に非常に高い感度を持つ。 Li Jinyingらによると.ANFHの初期において.ECTは大腿骨頭部に放射性核種による欠損を示し.局所血液供給と代謝が少ないために周囲の濃厚な反応は見られないという。 修復期には.血行再建.死んだ骨の修復.新しい骨の形成などにより.放射性物質の取り込みが増加し.末期には患部に異常な放射性物質濃度が見られるようになります。 Sang Sibiaoらの動物実験では.ANFHの初期には骨画像に低代謝状態が見られ.徐々に増加し.前倒しのピークに達した。 ECTは主に骨の血流状態を反映し.大腿骨頭の血液灌流不良を示唆するだけなので.ANFHの診断には特異的ではなく.ECTの診断の限界である。
まとめると.X線.CT.MRI.ECTはいずれもANFHの病的変化を反映することができるが.それぞれの撮影メカニズムの違いから.ANFHの病態過程を異なる形で反映する。X線やCTが陽性の場合.病変はすでに修復期に入っており.早期診断が難しい。核医学検査は初期の虚血状態を反映できるが.その特異性は劣る。 一方.MRIは脂肪細胞死と骨髄細胞死の両方の初期虚血壊死相を反映でき.特異性も高いため.現在.ANFHの画像診断法の中で最も感度と特異性が高いと考えられています。 ANFHのリスクが高い人には.安価で簡便なX線フィルムによるスクリーニングを優先し.X線陰性者にはMRIによる定性検査を選択することで.経済的.簡便.迅速かつ正確に検査を行い.早期診断.早期治療を実現すべきと考える。
大腿骨頭虚血性壊死の治療法の進歩
大腿骨頭虚血性壊死症は.複雑な病因を持ち.その病態メカニズムが不完全に解明されていない整形外科的な難病です。 現在.臨床の現場では.以下のような治療法が一般的に行われています。
(1) 非外科的治療：漢方薬や西洋医学.理学療法やマッサージなどには一定の効果があるが.特効薬がなく.効き目が遅い。
(2) 髄腔減圧術：大腿骨頭虚血性壊死の原因の一つは.骨髄内圧の上昇です。 髄腔減圧術は.大腿骨頭髄腔の閉鎖状態を開き.周囲の血管の抵抗を減少させ.骨髄内圧を下げ血流を増加させて.大腿骨頭の血行を改善し患者さんの痛みの症状を緩和するものです。 1974年から1980年までの主な治療法である。 しかし.Liu Yujunは2001年のChina Orthopaedic Injuryの12号で.大腿骨頭壊死の治療において髄膜減圧術の実施率が低いのは.この手術が病気の「結果」.すなわち関節内圧に対処するだけで.病気の「原因」.すなわち骨頭と首への血液供給には対処できないからだと示唆したのです。 そのため.虚血による大腿骨頭の酸素不足を改善することはできず.理論上.壊死した病理学的過程を終了させることはできないのです。
(3）血管付き骨フラップによる骨切り術：大腿骨頭頸部の壊死した骨を削り取り.先端に血管を持つ骨ブロックを移植して頭頸部の血液供給系を減圧.力学的に支持.再構築し.頭頸部の虚血を解決すると同時に大腿骨頭への圧迫を軽減して壊死した大腿骨頭組織の修復の条件を整える仕組みになっています。 文献的には（Chen Zhongwei et al, Preliminary report on treatment of aseptic necrosis of adults with rotating deep iliac vessels 腸骨移植による成人の大腿骨頭壊死症の治療.中国微小外科雑誌, 1986.9(2): 74）.優秀率は80%以上であり.現在.大腿骨頭虚血壊死に対する主要治療方法であるが.短所は主に外傷性で患者がほとんど受け入れたがらないことであると報告されています。
(4）人工大腿骨頭置換術：主に大腿骨頭虚血壊死症ステージIII～IVに適用される。 一方.人工大腿骨頭置換術は感染.神経損傷.脱臼.大腿骨上端裂離.骨化性筋炎.沈み込み.緩み変位などの合併症を起こしやすいため.多くの学者は人工大腿骨頭置換術は高齢者にのみ適していると考えています。
インターベンション治療は.非外科的治療と外科的治療の中間に位置する治療法で.21世紀を代表する医療思想である低侵襲治療に則り.低侵襲.迅速.低痛.有効を目標に掲げています。 中国では1994年から大腿骨頭虚血壊死症に対するインターベンション治療の適用が試みられ.一定の効果が得られているが.まだ満足できる効果は得られておらず.灌流薬の最適な組み合わせ.投与量の選択.有効なインターベンション治療と局所投薬の組み合わせ.インターベンション治療の再治療周期など.さらなる議論が必要であると考える。
1 骨の局所栄養血管の解剖学：大腿骨頭頸部の血液循環は.主に内側と外側の大腿骨回転動脈と閉塞動脈の3本の動脈帯から行われる。 内・外ローター大腿動脈は.ローター間カプセル付着部を越えて飢えた大腿骨頭頸部の基部に選択的大腿動脈輪を形成し.主枝は前支帯動脈.後支帯動脈.後上支持帯動脈.後下支持帯動脈の4群の血管束で.大腿骨頭への血液供給の70%以上を占めます。 大腿骨靭帯動脈の主枝は後方支持帯動脈と約14.8％吻合しており.大腿骨頭への血液供給の約5％を占めています。
2 介入のメカニズム：これまでの研究により.外傷.ホルモン.アルコール依存がANFHを引き起こす3大要因であり.ANFH症例の93％以上を占めていることが明らかになっています。 外傷では.内外動脈の解離や血栓塞栓症による大腿骨頭の急性虚血による虚血壊死や.外傷性関節炎による大腿骨頭の血管透過性の亢進.血漿漏出による血流低下.血液停滞.血液灌流阻害による慢性虚血による虚血壊死が起こります。
ホルモンやアルコールの乱用でANFHが起こるメカニズムには多くの説があり.その中でも脂質代謝異常説と血管内凝固説が有力である。
(1) ホルモン使用やアルコール乱用により脂質代謝が乱れ.血中の遊離脂肪酸が増加し.局所的な脂肪塞栓を起こすことがある。
ホルモン剤の使用やアルコール依存症は.小血管の内皮を傷つけ.血管壁のコラーゲンの露出.血小板の局所凝集.TXA2の放出.血栓形成を引き起こす。一方.内皮の損傷により.PGA2の放出が減少し.局所血管収縮.血栓形成に至る。 大腿血管は末端血管で側副血行が少ないため.いったん血液供給が遮断されると大腿骨頭の栄養状態に影響を与え.骨芽細胞や骨髄細胞の虚血性・低酸素性壊死を引き起こします。
ANFHの発症メカニズムは主に血管攣縮.塞栓形成.微小循環障害であるため.大腿骨頭虚血性壊死の治療には.鎮痙.血栓溶解.微小循環の改善が重要な鍵となります。 漢方薬.理学療法やマッサージ.体外式カウンターパルサーなどは.程度の差こそあれ.組織の血液供給を改善し.臨床症状を緩和することができますが.経口や静脈注射による薬物送達方法では.全身に薬物が行き渡り.標的臓器への濃度や効果も非常に限定的です。
医療用画像の発達に伴い.1994年に大腿骨頭虚血壊死症の治療に血管インターベンション灌流療法が適用され.大腿骨頭頚部の主要な血液供給血管である内大腿動脈.外大腿動脈.閉鎖動脈を選択して鎮痙薬や血栓溶解薬を灌流することにより.薬効の直接性.高い局所薬濃度.薬効のファーストパス効果によりANFH治療に一定の効果が得られ.その結果として.以下の効果が期待できる。 これにより.ANFHの手術と非手術の間に治療法の道が開かれたのです。 しかし.ANFHの病態メカニズムは複雑であり.特異的な治療薬もないため.治療薬の選択と相乗的な併用が有効な治療のカギとなります。
3.インターベンション治療法：セルディンガー法で対側の大腿動脈を穿刺し.5.0Fコブラカテーテルでカニュレーションし.カテーテルをスーパーセレクトして内側.外側大腿動脈と閉塞した動脈に入るようにしています。 654-2 20-60mg+丹参注射液30-60mL+低分子ブドウ糖60-120mL）を1回2-3回.2回目から2週間.3回目から3ヶ月の間隔で.股関節の機能訓練運動を補い.3ヶ月以上体重負荷しないようにします。
4.介入治療の有効性：我々は股関節の早期ANFH患者38人を治療し.全例に最低6ヶ月.最高2年のフォローアップを行った。 FicatステージIのANFH症例には核スキャンを.FicatステージIIの症例にはX線を用いて比較観察した結果.FicatステージIのANFH症例には核スキャンを.FicatステージIIの症例にはX線を用いて比較観察しました。 この症例群の有効性は.1995年に遼寧省丹東市で開催された第1回骨壊死学会において中医整形外科学会が策定した成人大腿骨頭虚血壊死症の有効性評価基準に従って.主に股関節の機能を十分に分析するための4つの合計点（痛み25点.機能18点.関節可動性17点.X線評価40点）の基準点によって評価された。 ～結果は表のとおりです。
ステージング ヒップ数(n) 治療前(点) 治療後(点) 差異
ステージI（6） 77.5±0.5 100±0.00 * 22.5±0.5
第Ⅱ相（32名） 54.56 ± 7.27 93.5 ± 5.11 * 41.23 ± 8.51
治療前と治療後のスコアの差は.t検定により有意であった（p<0.05）
I期症例では.診断と治療後の対照を骨核スキャンで行い.治療後に元の核欠損が正常に戻った。II期症例では.治療前と治療後の対照をX線で行い.治療後に壊死した嚢胞部分が消失または縮小し.新しい骨が充満した。 治療前後の血管造影では.インターベンション治療後に大腿骨頭部の血管数が有意に増加し.太く長くなり.染色性が向上していることが確認されました。 漢方と西洋医学を統合して治療した38例の大腿骨頭早期虚血壊死症の総合治療優秀率は95％以上であった。