骨軟骨症の治療の進歩

  様々な骨折後治療の中でも.骨壊死の治療は.世界中の整形外科医が直面する課題の一つです。 統計によると.米国で毎年発生する約600万件の骨折のうち.約5-10%に治癒遅延や骨壊死が見られるとされています[1]。 骨軟骨の治療は.外科的治療.生物学的治療.物理療法などに分けられます。現在も自家骨移植による外科的内固定が主な治療法ですが.生物学的治療や物理療法が徐々に有効な新しい治療法になってきています。  骨移植は.骨形成.骨伝導.骨誘導により.新しい骨の形成をサポートします。 一般的に使用される移植片には.自家骨組織.同種骨組織.骨補填材.そして新たに開発された成長因子や遺伝子治療などがあります。 自己海綿骨はそのメリットから今でも好んで使用され.同種骨はより広く使用されています。 このような複雑な欠損の修復は.血液を供給する自家腓骨複合フラップグラフトで実現できますが.手術は侵襲的で患者の痛みを増大させ.技術的にも難しく.手術で吻合した血管塞栓組織フラップが壊死に陥る危険もあります。 移植が成功しても.脛骨の生理的な機能に対応するために.より長い期間の整形が必要です。 一般的に用いられる骨移植の方法:①フリーボーングラフト:従来の骨移植の方法である。 小さな骨欠損には.骨を埋めて支えることができる皮質海綿骨インプラントを使用します。 骨欠損のある脛骨を癒合する場合.脛骨間の骨移植に加え.欠損部にも骨移植を行う必要があります。 (2)先端が血管になっている骨移植片:移植片に良好な血液循環を与え.治癒を促進させることができる。  しっかりとした内固定は骨癒合に直結する。 圧縮プレート固定の適用により.骨折端を密着させ.縦方向の圧縮を高め.骨折端のストレスをなくし.毛細血管の成長とクリープを促進し.治癒を促進することができる。 通常のプレートを装着した場合.ギプスによる拘束期間が必要ですが.コンプレッションプレートは外固定なしで使用できるため.早期に関節や筋肉を動かすことが可能です。 長骨への血液供給は.その骨組織の修復時間に密接に関係していることが実験により示されているため.手術中は常にできるだけ多くの生体組織を保存すること.アプローチを穏やかに行うこと.そして砕けた骨折の断片化した骨片を血流のある軟組織とともに保存することに注意することが重要です[2-3]。 marti [4] らは上腕骨骨幹の軟骨非結合を均一圧縮板+自家骨移植で治療した51人の患者について報告しましたが.ほぼ完全に上腕骨の植立が認められました の切開は.広範な剥離を伴い.血液供給の深刻な破壊と高い確率で橈骨神経を損傷する。 Shen Hongxing and Zhang Chuncai et al [5]は.50例の上腕骨不連続面に対してSwan Memory Joiner(SMC)を適用し.98%の治癒率を達成し.これは国内外の現行文献の報告よりかなり高いものでした。 彼らは.SMC固定セグメントはストレスマスキングがなく.3次元固定動的記憶場を形成し.3~5ヶ月間骨不連続面が「アナトミカル型」を示すと結論付けています。 解剖学的」な板状骨への置換は3〜5ヶ月で行われ.整形期間を「スキップ」します。  骨不連続の患者では.長期的に硬化した骨は生存能力が低く.自家骨移植を行うことで骨形成効果が再活性化し.骨折治癒を促進できるため.骨折端間の瘢痕を外科的に切除し.骨移植を行う必要があります。  2.体外固定法 近年.体外固定法によるオステオインテグレーションが臨床的に多く見られるようになりました。 骨接合型圧縮伸展法は.感染性骨欠損に対する新しい治療法である。 感染性骨欠損の場合.欠損端の圧迫と脛骨骨端の長大化を一段階または段階的に行う(感染部位から15cm以内の骨切り部位を長大化する)ことで.骨移植や内固定をせずに骨欠損.骨不連続.肢短縮の3問題を一度に解決することが可能です。 Mahaluxmivala Jら[6]は.11例の骨壊死に対して.イリザロフ外固定器を用いて脛骨ステムの長さを調整しました。 Yusup Ahmatら[7]は.長管状骨の複合欠陥骨非結合61例(脛骨29例.大腿骨9例.上腕骨11例.橈骨7例.尺骨5例)にイリザロフテクニックを適用しました。 骨欠損の長さは4~14cm.平均6.4cmで.骨欠損が4~6cmの30例にはIlizarov骨切り術による肢端延長術を.6~9cmの21例にはIlizarovセグメント骨切り術に続く伝達延長術.9cm以上の10例には同側線維性移動とIlizarovフレーム固定術を併用した。 平均骨延長量は4.8cmで.追跡期間は10ヶ月から84ヶ月.平均47ヶ月であった。 しかし.イリザロフ法の欠点は.技術的に難しく.複雑であることであり.この方法を安全かつ効果的に使用するためには.外科医はかなりの生物学的基礎と技術を持ち.経験を積む必要がある。  理学療法 (1) 低強度パルス超音波(LIUS)は.特定のメカニズムによって新鮮な骨折の治癒と骨かさぶたの形成を促進する骨折治癒のための生物物理学的介入である。 LIUSは.軟骨内の骨形成に重要な役割を果たすプロテオグリカンを発現する遺伝子や.骨芽細胞によるβ型トランスフォーミング成長因子(TGF-b)の分泌など.多くの遺伝子発現に影響を与え.血管新生を促進し骨折部位への局所血流を増加させることが分かっています。 Mayr Eら[8]は.100人の患者(治癒遅延64人.オステオインテグレーション36人を含む)を対象に.骨折治癒におけるパルス低強度超音波の役割について前向き研究を行い.この方法で治療した患者の86%が良好な結果を得たと結論づけています。  このように.LIUSは骨軟骨不連続症の治療における非侵襲的な補助療法として有効であり.術後治療としても有効であることから.患者の再手術の痛みを軽減できることがわかります。しかし.LIUSで治療した患者の治癒期間は長く(基本的に5ヶ月以上).骨軟骨不連続症の治療法としてLIUSは2000年に米国医薬品食品局から承認されています。 LIUSは骨軟骨の治療薬として.2000年に米国医薬品食品局から認可されました。  (2) 電気刺激 侵襲的治療と非侵襲的治療の2種類があり.伝導経路や電流は異なるが.いずれも組織内に低強度のパルス電流を流し.骨折端の微小環境におけるカルシウムイオンや特定のサイトカイン(IGF-2.TGF-B.PGE2など)の濃度を高め.局所骨組織の成長を促進し骨折の治癒を促進させるもの。 [9]は.文献のレビューで.電気刺激療法と従来の外科的治療の有効性を比較し.成功率はそれぞれ81%と82%であった。 感染性骨不連続面の治療では.電気刺激は外科的治療よりもわずかに有効であり(治癒率はそれぞれ81%.69%).開放骨折では外科的治療は電気刺激よりも優れていた(治癒率はそれぞれ89%.78%)。 電気刺激の適応となるのは.骨の不連続性.脊椎固定術の失敗.先天性偽関節などの症例である。 治療期間は通常3~9ヶ月で.複雑な症例ではそれ以上かかるものもある[10]。 Luna Gonzalez Fら[11]は.下肢長延長術を受けた患者30名にパルス電磁波を照射することにより.骨組織の成長を促進し.患者の体外固定枠の滞在時間を短縮することを発見している。 電気刺激や電磁波療法は.骨不連続の治療において便利で経済的な治療法です。  (3) 高圧酸素療法 軟部組織感染症.皮膚欠損.皮膚フラップや骨フラップ移植後など.圧挫損傷.骨・筋膜コンパートメント症候群.急性外傷後虚血.慢性骨髄炎の治療において.高気圧酸素の適用を検討することができる。 の処理を行います。 最近.Bennett MHら[13]は.骨折治癒遅延と骨壊死の治療に対する高気圧酸素について検討し.高気圧酸素単独が骨折治癒遅延と骨壊死の治療に有効であると示す証拠は不十分であるが.高気圧酸素は局所血管増殖促進.感染制限.治癒促進にその効果を発揮できるので.骨壊死の治療補助として高気圧酸素を合理的に用いることは可能であるとしている。 (4) 体外衝撃波治療法  (4) 体外衝撃波治療(ESWT) 衝撃波が骨不連続部の硬化端で粉砕骨折を起こし.骨髄腔を再疎通することが研究で明らかにされています。 周囲の軟組織や骨膜は無傷なので.衝撃波によって形成された骨片が骨折線を埋めていきます。 同時に.局所的に新たな血腫が発生することもあります。 これにより.新鮮な骨折と同じような生体環境が作られ.無菌的な炎症が起こるのです。 Chooiら[14]は.骨の不連続性を有する5人の患者に体外衝撃波治療によるESWTを行い.そのうち2人が有意な結果を得て.骨治癒までの平均時間は22週間であった。 体外衝撃波治療は.非侵襲的で合併症の少ない治療法ですが.組織や臓器に対する正確な効果や作用機序に関する研究成果が不足しており.比較研究も少ないため.臨床ではまだ補助的に使用されているに過ぎません。  4. 骨誘導療法 骨形成(オステオインダクション)とは.未分化な間葉系細胞が骨成長因子の作用により.持続的に分裂を繰り返し.徐々に骨形成能を有する骨芽細胞に変化する過程をいう。 骨誘導のプロセスには.骨誘導物質.介在する間葉系細胞.骨成長に寄与する血液供給環境という3つの要素が必要であり.このうち.骨誘導物質と介在する間葉系細胞.血液供給環境という3つの要素に注目した。 成長因子は化学的に小さなペプチドで.未分化な間葉系細胞の骨芽細胞への分裂転換を促進し.骨形成に関与する。 成長因子には骨誘導作用があり.現在.治癒しない骨折の治療やオステオインテグレーションに使用されています。 主な因子としては.TGF-β.BMP.FGFなどが挙げられます。 Mario Rnongaら[15]は.105名の骨壊死患者を対象に.全患者をBMP-7+自家骨移植群とBMP-7単独治療群に分け.観察的.後ろ向き.非ランダム化研究を行い.平均フォローアップ期間は.1年間とした。 Colnot Cら[16]は.動物実験からメタロプロテアーゼ9(MMP9)が骨折修復における軟骨形成と骨芽細胞分化を促進する役割を果たすと結論付けたが.さらなる臨床試験が待たれている。 骨誘導には成長因子の発現と媒介が必要であり.骨誘導性成長因子の研究が進むにつれて.骨折治癒を促進する新しい方法が徐々に見つかってきている。  5.経皮的自家赤色骨髄移植自家赤色骨髄は骨形成効果があり.動物実験では骨欠損部形成後1週間後に自家骨髄を経皮的に注入し.骨髄成分の中心部とすることが確認されています。 組織切片には.増殖が活発な新しい軟骨組織が大量に確認された。 注入後2-3週間までに軟骨組織内に骨梁が出現し.徐々に結合してパッチが形成され.定期的なX線観察により.骨欠損部の新生骨形成が徐々に増加し.骨欠損部の隙間が縮小することが確認され.骨欠損部への自家骨髄移植による有意な骨形成効果が確認されました。 自家骨髄は.広く入手できる.採取が容易.手術が簡単.ドナー部での合併症が少ない.軟部組織の状態に制約されないなどの利点があります。  6.遺伝子治療 遺伝子治療は.新しく開発された技術です。 標的遺伝子を特殊なベクターで特定部位に導入し.発現させることで治療用タンパク質を生産する。 遺伝子治療は.局所治療と全身治療に分けられます。 非治癒性骨折の局所治療には.アデノウイルスによる非治癒性骨折端への経皮的な遺伝子移入が可能で.移入された遺伝子は少なくとも1ヶ月間局所的に発現する[17]。 遺伝子導入システムは.あらゆる疾患に対する遺伝子治療の鍵となるものであり.遺伝子治療開発の大きな制約要因となっている。 適切なシステムがなければ.骨折治癒の臨床治療に遺伝子治療が普及する可能性は低い。また.骨壊死による大きな骨欠損に遺伝子操作した細胞を増殖させるための足場を提供する組織工学技術も期待されている。 結論として.遺伝子治療はまだ手探りの段階であり.技術の発展とさらなる研究の積み重ねによって.いずれは満足のいく結果が得られると思われます。  まとめると.骨不連続の治療には.現在.人工内耳自家骨移植が主な治療法となっています。 骨折の基礎・臨床研究の進展と生体工学技術の開発により.オステオインテグレーション治療は大きな進歩を遂げていますが.より良い結果を得るためには.様々な状況や骨折部位の違いに応じて適切な治療法を選択することが必要です。