近年.中国では腫瘍を利用した人工関節の利用が年々増加しています。 他の再建方法と比較して.人工関節による再建は.早期に体重のかかる歩行が可能であり.術後の機能もより満足できるものであるという利点がありますが.感染.ゆるみ.骨折などの合併症の発生率はまだ高いです。 感染症は管理が最も難しい合併症であり.最近の人工関節の発展により.感染症の発生率は低下していません。
無菌性ゆるみの主な原因は.ストレスマスキングやストレス集中の存在ですが.これは人工関節の設計の改善によって減らすことができます。例えば.近年登場した新しい「加圧式」腫瘍ベースの人工関節は.ストレスマスキングを避けることで満足できる短期フォローアップ結果を達成しています。 長さ調整可能な人工関節は.特に最近の非侵襲的な長さ調整可能な人工関節の出現により.小児の四肢温存のための治療法として選択されるようになってきている。 しかし.腫瘍性人工関節の場合.毎年かなりの数の人工関節が再手術を必要とします。
人工関節の固定方法（セメント固定か生物学的固定か）は.この分野のホットトピックであり続けています。 近年.セメント固定と生物学的固定の両方で無菌性ゆるみの発生率が低いことが報告されており.どちらの方法がより有利かについては.まだ判断がつかない。
人工関節による再建は.他の再建方法と比較して明らかに有利な面がありますが.再建方法を選択する際には.自家移植/同種移植.同種移植人工関節複合体（APC）再建.回転成形などの他の方法も考慮する必要があります。 特定の症例に対して適切な再建方法を選択することによってのみ.最良の結果を得ることができるのです。
I. Oncoplastic Prosthesisの歴史
1970年代初頭.アメリカのMemorial Sloan – Kettering Cancer Centreがアドリアマイシンと大量メトトレキセートに基づく骨肉腫化学療法レジメンを開始すると.Ralph Marcove, Kenneth Francis, Hugh Wattsといった外科医たちは.骨肉腫化学療法を開始しました。 ラルフ・マーコーブ.ケネス・フランシス.ヒュー・ワッツなどの外科医が.腫瘍切除後の大きな骨欠損の再建にカスタムメイドの人工関節を使用し始め.骨腫瘍の分野における四肢温存治療の始まりとなりました。
四肢温存療法の開発は.腫瘍生物学の深い理解.ネオアジュバント化学療法の登場.精密な画像診断技術.高度な手術技術.材料科学の進歩.人工関節のデザインの洗練など.学際的アプローチの結果であった。 これらの分野の複合的な発展により.1970年代後半に骨の原発性悪性腫瘍に対する四肢温存療法が洗練されました。
四肢温存療法における一般的な再建形態は.同種移植.自家移植.人工内耳.同種/自家移植複合体です。APC)を使用しています。
当初.腫瘍切除後の大きな骨欠損を再建する腫瘍用人工関節は.オーダーメイドのエンドプロテーゼでしたが.手術件数の増加.人工関節製作の待ち時間の長さ.術中のサイズ合わせの必要性から.人工関節メーカーは徐々にサイズの異なるオーダーメイド人工関節を事前に製作するようになりました。 これが組立式人工関節の前身である。
1980年代前半には.モジュラー式人工内耳が登場しました。 同時期の腫瘍用人工関節の主な開発は.米国のストライカーHMRS（howmedica modular resection system）の前身であるKotz modular femur & tibia resection system（KMFTR）に代表される生体固定法であった。デザインは.米国ストライカー社のHMRS（howmedica modular resection system）の前身となるものです。
モジュール式人工関節の設計の特徴は.小型で.骨切りの長さや患者の骨格の特徴に合わせてその場で組み立てることができることです。 モジュール式人工関節の利点は.徐々にカスタムメイドの人工関節に取って代わり.主流のデザインになりつつあります。 しかし.特殊なサイズのステムや特殊なサイズの人工関節を必要とするような特殊な症例では.モジュラー式人工関節を補完するものとして.カスタムメイド式人工関節が残されています。
ここ10年.海外ではモジュラー式人工関節の使用率がオーダーメイド式人工関節を大きく上回っています。 モジュール式人工関節の利点は.再置換の際に損傷した部品のみを交換することができること.義肢の短縮を抑えるために義肢の部品を交換することで義肢を長くすることができることです。
1970年代後半から1980年代半ばまで使用されていた腫瘍型人工膝関節（大腿骨下部と脛骨上部の人工関節）は.単純なヒンジ構造であった。 しかし.経過観察中に無菌性ゆるみが多発したことと.膝のバイオメカニクスに対する理解が深まったことから.1980年代半ばに回転ヒンジ式の腫瘍型人工膝関節が導入されました。
1991年のGrimerらは.四肢温存再建に回転ヒンジ膝を使用した場合の初期のフォローアップ結果を報告しました。 ヒンジ式人工膝関節のみと比較して.無菌性ゆるみの発生率が減少していた[2]。 現在の腫瘍用人工膝関節は.基本的に回転ヒンジタイプの構造になっています。
近年.腫瘍切除後の大きな骨欠損の再建に関する文献では.人工関節による再建が望ましいと結論付けられている。 人工関節による再建の利点は.術後すぐに安定し.早期に体重負荷のかかる歩行ができること.術後短期および長期の機能が向上することである[7]。 人工関節による再建が同種移植による再建より優れている点は.感染症の発生率が低いことである。 大腿骨上部.大腿骨下部.脛骨上部.上腕骨上部.肩甲骨の人工関節による再建は.非常に信頼性が高い。
上部脛骨と寛骨臼の再建はまだ困難である。 人工関節は術後早期には強固で安定した再建が可能ですが.患者の生存期間が長くなると人工関節の故障率が高くなります[7]。
（i）人工関節の予後
最近の人工関節に関する論文は.主にその経過観察結果に焦点が当てられています。 人工関節の故障の定義は文献によって異なり.その結果.統計的な人工関節の生存率に多少のばらつきがある。 多くの文献では.何らかの理由で人工関節の一部または全部の交換が必要となった場合を人工関節の破損と定義しています。 過去2年間に発表された文献では.人工関節の5年生存率は65～94％の範囲にあります。
人工関節の部位が生存率に影響を与える主な要因で.上腕骨上部の人工関節の生存率が最も高く.下腿骨の人工関節は88～93%.上脛骨の人工関節は58%でした。
Bickelsら[7]は.下腿骨の腫瘍性人工関節110例の短期2年追跡結果を報告した。110例中73例が群装着型人工関節で.すべてセメント製の回転ヒンジ型人工関節だった。 主な合併症は深部感染（5.4％）と無菌性ゆるみ（5.4％）であった。 人工関節の5年生存率は93％.10年生存率は88％であった。 Yaskoらは.1991年から1999年の間にFinn rotating hinge tumour type kneeを使用した54例の長期追跡結果を報告し.すべてセメント製人工関節を装着した。
合併症が発生した症例のうち.7例は人工茎の破損.2例は感染症.1例は無菌性ゆるみであった。41例（76％）は再手術を必要としなかった。MSTS機能スコア中央値は84％だった。 また.人工補綴物を用いた同種移植骨再建に失敗した症例の再手術は.術後平均77ヶ月間フォローアップされ.人工補綴物の5年生存率は92％であった[14]。 国内文献で報告されている腫瘍性人工関節の3年生存率は81.8％.5年生存率は65％でした。
②患者の術後機能
四肢温存術後の患肢の機能予後については.文献上多くの報告があるが.エビデンスに基づく医療による前向きで体系的な結果は不足している。 今回の各報告でも最終的な機能スコアが得られていない症例が相当数存在する。 機能評価は一般的にMSTS 1987またはMSTS 1993システムを用いて行われる[18]。MSTSスコアリングシステムは医師が行うスコアであり.結果は主観的である。
患者自身の機能スコアであるトロント四肢救済スコア（TESS）は.医師の主観的要素を排除し.臨床における重要な参考資料としても使用されるべきです。 文献によると.人工関節再建後のMSTSスコアは上腕骨上部で60～78％.大腿骨上部で60～73％.大腿骨下部で66～85％.脛骨上部で74～83％と報告されています。 関節外切除は関節内切除に比べ.全体的に機能的に劣っていた。
(iii) 人工関節関連の合併症
手術技術の継続的な進歩.人工関節の設計の改善.および人工材料の継続的な開発により.腫瘍ベースの人工関節は異なる段階を経ており.各段階において主な合併症は異なります：再建に大きなセグメントの金属人工関節があまり使われていなかった1980以前.人工関節の主な合併症は機械の故障と感染でした.1980年代からは 1980年代前半から1990年代半ばにかけては.腫瘍性人工関節の多用により.より多くの経験を積み.人工関節の設計に改良が加えられ.主な合併症は無菌性のゆるみでした。
1990年代後半から現在まで.無菌性のゆるみの発生率は様々な方法で減少し.感染は再び人工関節の主な合併症となりました。
1.人工関節の感染症。 人工関節の感染症の予防と治療は.四肢温存療法において依然として困難な問題である。 最近の文献で報告されている義肢再建不全の第一の原因は感染であり.感染は局所再発に次ぐ四肢温存後の切断原因の第二位で.最近の文献では義肢感染率は5.2～12％であり.近年も義肢感染率の大きな低下はみられない。 人工脛骨上部の感染発生率が最も高く.上腕骨上部の感染発生率が最も低い。
また.小児患者における人工関節の長さ調節は.感染率の上昇につながる可能性があります。 化学療法が感染率を高めるという文献もありますが.化学療法が感染率を高めないという報告もあります。 感染症に対する再手術の成功率は70％であり.感染症の場合は通常2期再手術を選択し.化学療法終了後に2期目の人工関節の植え込みを行うことが多い。 実際.再手術の際には.最初の腓腹筋フラップ移植に加えて.軟部組織の被覆性を高めるための遊離筋フラップ移植も必要である。
2.無菌性ゆるみ。 無菌性ゆるみは.依然として人工関節の再建における主要な合併症である。 近年の文献で報告されている無菌性ゆるみの発生率は.0～56％である。 無菌性ゆるみの発生率は.人工関節の装着部位に関連しており.文献によって異なる結果が報告されています。 緩みの発生率が最も高いのは上部脛骨人工関節で.最も予後が良いのは上部上腕骨人工関節である。
人工関節のゆるみに関する文献で最も引用されているのは.Unwinによる1996年の論文で.1001個のカスタムメイド人工関節の追跡調査により.10年間の無菌性ゆるみの発生率は.大腿骨上部で6.2%.大腿骨下部で32.6%.脛骨上部で42%.ゆるみの大部分は術後3～8年目に発生したと報告しています。
近年.経過観察例で無菌性ゆるみが発生しなかった大規模な症例が多数報告されており.これは従来の常識と一致する。 既発表の文献では.術後2年以内に無菌性ゆるみが発生した例があります。 これは.人工関節の設計や固定方法の選択などの改善によるものと思われます。 無菌性ゆるみの発生を抑えるために.宿主骨と人工関節の接合部に骨移植を行い.皮質外骨ブリッジの形成を促進することで.人工関節の摩耗粉が骨と人工関節の界面に入り込むのを防ぎ.無菌性ゆるみの発生を防ぐことができます。
また.無菌性ゆるみは成人よりも小児に多く.無菌性ゆるみは人工関節の合併症の結果ではなく.プロセスであると考えられており.積極的に介入しなければ.必然的にライナーの摩耗や人工関節の破損といった機械的合併症を引き起こすと考えられています。
3.ポリエチレンライナーの摩耗。 ポリエチレンライナーの摩耗は.人工関節を長期間使用するほど発生率が高くなり.回転ヒンジ式人工関節よりも単純ヒンジ式人工関節の方が発生率が高くなります。 Meyerらは.335例の人工下腿骨再建術の長期追跡調査において.55例がライナー交換を必要としており.最初の手術後ライナー交換までの平均期間は11年.一部の患者には複数回の交換が必要な場合もあることを明らかにしています。 ライナーを交換しないと無菌性ゆるみなどの他の合併症を引き起こす可能性があるため.積極的に交換することが推奨されます。
4.脱臼。 股関節脱臼は.人工股関節上部の最も一般的な合併症であり.脱臼率は11～15％です。 現在.人工股関節上部の再建には.一般的に複動型ヘッドを用い.股関節包は日常的に保持し.寛骨臼成形は行わないのが一般的となっています。 膝の腫瘍型人工関節の脱臼の発生率は低く.主に人工関節の設計に関係している。
現在.ほとんどのメーカーが.脱臼が発生するまでに39mm以上の膝の伸展を想定した脛骨コンポーネントを製造しています。 このタイプの脛骨コンポーネントは.広範囲の軟部組織を切除した患者には使用しない方がよいでしょう。
5.その他 Healeyらは.大腿骨下部の回転ヒンジ膝27例のうち.追跡調査時に35例（63％）に膝蓋大腿部の合併症を認め.その内訳は膝蓋骨インピンジメント11例.膝蓋骨骨折2例.骨壊死2例でした。 <膝蓋腱長さと膝蓋腱付着部高さの比（膝外側X線における脛骨関節面接線と脛骨結節の距離）は.膝蓋インピンジメント患者では平均0.9であり.インピンジメントがない患者の1.4に比べて著しく低かった。 低位膝蓋骨の術後機能は正常位置の膝蓋骨に比べて劣ることがわかった。 低位膝蓋骨の術後機能は.正常な膝蓋骨のそれよりも不良であった。 膝蓋大腿骨に起因する膝痛の場合.再手術などの理由がある場合は.症状緩和のために表面膝蓋骨置換術を検討する必要がある。
（a）固定方法
セメント固定と生物学的固定を比較することはできない。 セメント系人工関節の満足な経過観察結果は文献で報告されており.生物学的人工関節の満足な経過観察結果も報告されています。 同じ人工関節の両固定法に関する無作為化比較臨床試験は文献になく.どちらの固定法が再手術時に外しやすいかを証明する証拠は不十分である。
近年.セメント製人工関節の無菌性ゆるみの割合は減少しています。 骨と人工関節.あるいはセメントと人工関節の界面における応力は.単純なヒンジ式人工関節よりも回転ヒンジ式人工関節の方が著しく低い。 また.ハイドロキシアパタイトを噴霧した人工骨-骨接合部のカラーのデザインは.皮質外ブリッジの形成を促進し.無菌性ゆるみの発生を抑制する効果があり.2つの論文で従来のセメント固定よりも非従来型セメント固定で無菌性ゆるみの発生率が低いことが報告されています。
従来のセメント固定法では.髄腔を人工関節のステムより3～4mm大きい直径に拡張するため.人工関節のステムの周囲に2mmの厚さのセメントが付着しますが.非伝統的セメント固定法では.髄腔を人工関節のステムと全く同じ大きさに拡張し.セメント固定前に人工関節を挿入して安定的に固定し.人工関節の最終固定前に骨との間の小さな隙間にセメントを入れてより高い固定性を達成できるような工夫をしています。 最終的に固定する前に.セメントで人工関節と骨の間のわずかな隙間を埋めることで.より強固な固定を得ることができます。 この固定方法の利点は.太い径のステムを使用できることで.ステム破折のリスクを減らすことができ.さらに.より多くの骨量を保持することができることです。
人工関節の設計は固定方法よりも重要で.Grimerは最近.新しい遠位大腿骨固定法であるpressurised prosthesis（Biomet.米国）の初期臨床結果を報告しました。 このプロテーゼは.ストレスマスキングを避けるために.骨切り部の破断端にスプリングで発生する圧力を利用し.プロテーゼの近位端はロッキングピンで固定される。 プロテーゼのカラーにはハイドロキシアパタイトを吹き付け.骨の成長を促進し.脛骨側をセメントで固定する。 この人工関節の臨床結果は.さらなる経過観察が必要ですが.初期の結果は満足のいくものでした。
O’Donnellは最近.化学療法が骨リモデリングに影響を与えることを報告したが.それまでは化学療法が骨リモデリングに影響を与えるという客観的な証拠はなかった。 化学療法が人工関節の合併症の発生率を高めることは現在ではよく知られており.外科医は症例に応じて固定法を選択する際に.化学療法が人工関節に与える影響を考慮する必要があります。
(ii) Lengthenable prostheses
四肢温存後の小児の肢体不自由は.近年.四肢温存の分野でホットな問題である。 長さ調整可能な義肢の設計が継続的に改善され.移植後に義肢の長さを調整することで.肢体不自由の問題を解決することができます。 長さ調整可能な人工関節は.侵襲的長さ調整.低侵襲的長さ調整.非侵襲的長さ調整という3つの発展段階を経てきました。
1976年に初めて使用された長さ調整可能な人工関節は.イギリスのSEER人工関節（Stanmore Extensible Endoprosthetic Replacement）に代表され.ウォームドライブ設計.タングステンボール充填設計（1982）.C型カラー設計（1988）を経て.第一世代の長さ調整可能人工関節が誕生しました。 と低侵襲設計を採用しました（1993年）。
第2世代の伸長式人工関節であるモジュール式人工関節は.HMRS人工関節に代表されるものである。 これは.膝の屈伸運動によってラチェット機構が駆動し.スクリューによって人工関節を長くする仕組みで.自動延長型人工関節に続いています。 その後.フランスで発明されたPhenix非侵襲的長尺化人工関節が登場し.1990年代から改良を重ね.現在はRepiphysis人工関節（米国ライト社）として市販されています。 長さ調整可能な人工関節は.体外の電磁場の作用により長さを調整する。
最も一般的に使用される長さ調整可能な人工関節は.低侵襲性または非侵襲性の長さ調整可能な人工関節です。 11歳以上の女子と13歳以上の男子では.やや長めの人工関節を選択し.対側の非侵襲的な関節面に細い茎の生物学的固定人工関節（骨端成長への影響が最小限）を使用することで肢体の不同を最小化できるため.長さ調整人工関節再建は通常必要ではありません。
非侵襲的長尺人工関節の欠点は.生物学的固定を行うとハンマーの激しい衝撃で人工関節の長尺化機構が損傷する可能性があるため.セメント固定しかできないことである。 また.非侵襲的な長さ調整可能な人工関節を装着した患者は.MRI検査の磁場が長さ調整装置に影響を与えるため.MRI検査を受けることができない。
長尺化人工関節の主な問題は.無菌性のゆるみです。 これは.子供の骨の成長によって骨と髄腔の横径が大きくなるためで.子供の活動量が多いこともゆるみの原因です。 もし子供が大人になってから無菌性のゆるみを発症した場合.長さ調整可能な人工関節は通常.通常の大人の人工関節に交換する必要があります。 長さ調整人工関節のもう一つの大きな問題は.主に侵襲性長さ調整人工関節に見られる関節の硬さです。 硬さの原因は.一方では.複数回の手術による創傷拘縮が激しく.リハビリが困難であること.
他方では.長さ調整後に膝を曲げたときに膝蓋腱と四頭筋腱の長さが比較的短くなり.屈曲が困難であることです。 また.関節のこわばりは.低悪性度感染の初期症状である可能性があり.深刻に受け止める必要があります。 現在.多くの低侵襲性長尺人工関節が従来の開放性長尺人工関節に取って代わりつつありますが.低侵襲性長尺人工関節は.患者さんが感染する可能性を高める可能性があります。
従来のオープン型長尺化手術は.低侵襲型長尺化手術よりも感染の可能性が高く.上部脛骨長尺化人工関節の再建は.あらゆる部位の中で最も感染の可能性が高い状態が続いています。
人工関節のデザインにおけるもう一つの進歩は.生物学的根拠に基づく保存関節面非侵襲性長尺化人工関節で.人工関節はハイドロキシアパタイトのスプレー表面と小さな固定ネジによって保存関節面端に固定され.これにより患部の関節面を保存することができる。
最近の論文では.大腿骨遠位端の骨肉腫患者8名において.腫瘍切除後の四肢再建にこのタイプの人工関節を使用し.術後平均24ヶ月の経過観察.術後6週間で完全体重支持を行ったことが報告されており.人工関節関連の合併症や再手術はなかったといいます。 1名の患者さんは.非侵襲的な延長術を受け.平均MSTS93スコアは80%でした。 このプロテーゼのデザインが実際に成功すれば.特定の腫瘍の治療に関する従来の常識を覆す可能性がある。 <結論
腫瘍治療用人工関節の設計と使用は.より多くの臨床経過観察の結果が蓄積されるにつれて.改善され続けるでしょう。 人間の生体力学的環境により適合した人工関節の設計は.無菌性ゆるみや人工関節の破損の発生率を効果的に低下させるであろう。
今後数年間は.機械的故障を減らすために人工関節の設計を更新すること.小児用の非侵襲的な拡張可能人工関節の設計を洗練すること.そして固定方法の選択に焦点が当てられるでしょう。 人工関節の開発により.より多くの骨悪性腫瘍の患者さんが.より長い寿命と少ない合併症で機能的な四肢を保持できるようになることは間違いありません。