疾病の概要
膝蓋軟骨炎は.膝蓋大腿関節の軟骨表面が腫脹.亀裂.破損.浸食され.変形した関節症である。
大腿骨顆部の軟骨にも同様の病変が生じ.その結果.膝蓋大腿関節に変形性関節症が生じる。
1.先天性膝蓋骨形成異常。
2.膝関節の長期的な磨耗がこの病気の原因であることが多い。
3.様々な原因による関節の滑液組成の異常。 症状：I. 若いスポーツ選手に多く.最初は膝蓋骨下の痛みで.少し動くと楽になり.長時間の運動で悪化し.安静にしていると次第に消えていきます。 膝蓋骨の縁に痛みがあり.膝を伸ばした姿勢で膝蓋骨を握ったり押したりすると摩擦の感覚があり.痛みを伴います。 変形性膝関節症の後期には.関節液の浸潤に伴い滑膜炎が発生することがある。 病気が長引くと.大腿四頭筋の萎縮が進行することがあります。 膝蓋軟骨軟化症の診断は.主に膝蓋骨圧迫・研磨テストと片足スクワットテストによる膝蓋後部の痛みに基づいて行われます。 レントゲン：膝関節の正面.側面レントゲン.膝蓋骨の接線レントゲンで.初期には異常はないが.後期には軟骨の広範囲な摩耗により膝蓋骨と大腿顆の隙間が狭くなり.膝蓋骨と大腿顆の縁に骨棘を認めることがあります。 治療は.制動.理学療法.消炎.膝蓋軟骨軟化症パッチ.関節閉鎖術などの非外科的治療が中心で.非外科的治療で効果がない場合や先天性変形がある場合は.外科的治療が可能である。
膝軟骨の損傷により.膝を曲げる動作の際に痛みが生じ.階段の昇り降りの際に顕著に現れます。 また.痛みのために膝の関節が鳴ったり.力が入らなくなったりする患者さんもいます。 長距離を歩くと痛みが悪化する。 しかし.これらの症状を経験するすべての人が膝蓋軟骨症というわけではありません。膝蓋軟骨症は.膝蓋骨の関節軟骨が軟化することによって起こる一連の症状で.軽度の損傷です。
疾患分類
整形外科学（関節外科学）
疾患の説明
膝蓋骨は.上極が大腿四頭筋腱に.下極が膝蓋靭帯によって脛骨結節に固定されている.体内で最も大きな鍬形骨である。 膝蓋大腿関節は.膝蓋骨の関節面と大腿骨の内側顆と外側顆で形成されており.膝を曲げ伸ばしするとき.膝蓋骨は大腿骨の内側顆と外側顆の間で近くから遠くまでS字状にスライドする。 膝蓋軟骨軟化症は.膝蓋骨表面の慢性的な損傷により.軟骨の腫脹.侵食.亀裂.断片化.消失が起こり.最終的には大腿顆の軟骨も同様の病的変化を起こす変形性膝蓋大腿関節症であります。
症状・徴候
1.若いアスリートに多い。 最初の痛みは膝下で.トレーニング開始時に明らかで.少し活動すると緩和される。
痛みが和らぐというより長引くため.しゃがめない.段差の昇り降りがつらい.急に力が抜けて転倒するなどの症状が出る。
2.膝蓋骨の縁に圧迫痛がある。 膝を伸ばした状態で膝蓋骨を圧迫したり.押したりすると.摩擦音や痛みを感じることがあります。 膝蓋骨の軟骨が損傷している場合は.関節液の浸潤は見られません。 長期にわたる場合は.大腿四頭筋の萎縮が見られる。
3.初期に膝関節の痛みや腫れが生じた場合は.安静を守り.体重のかかる膝の屈伸運動は極力避け.直立挙上運動を中心に適切な運動を行うこと。 膝蓋骨周辺の脂肪パッドや軟部組織に反応性の炎症性肥厚や痙攣がある場合は.理学療法や漢方温湿布.マッサージが適応となります。 単純性膝蓋軟骨炎患者の大半は.保存的治療で軽快することができます。 保存的治療が有効でなく.症状の悪化が続く場合は.手術を検討する必要があります。 一般に.膝蓋骨表面への過度の圧力や摩擦は避けるべきである。 50歳以上の方や肥満の方は.膝を半屈曲にした状態で繰り返し操作することは避けるべきです。
クリニカルプレゼンテーション
膝に直接外傷を受けると.膝蓋軟骨や骨軟骨の骨折が起こったり.スポーツ外傷など複数の外傷を受けると.軟骨の表面が荒れて光沢がなくなったり.ひどい場合は軟骨が剥がれて骨が露出し.反対側の大腿骨の関節面が傷ついたりする退行性変化が起こることがあります。 損傷は主に膝蓋骨の中心部です。 主な症状は膝の腱膜後部の痛みで.その程度は様々で.平地を歩いているときにはわからないが.しゃがんだり.階段の上り下り.坂道の上り下り.長距離の歩行などをすると増強されるのが普通です。
病気の病因
基礎理論
1.先天性膝蓋骨発育障害.異常な位置と大腿顆サイズ.または後天性膝関節内旋・外旋変形など.膝蓋骨を不安定にすることができ.膝蓋大腿関節表面圧縮応力が特定のポイントに集中し.慢性障害の基礎となるスライドさせる。
2.自転車やスケーターのトレーニングなど.膝関節の屈伸を長期間.強制的に.急激に行うことで.膝蓋大腿関節の摩耗が進むことが.この疾患の原因としてよく知られています。
3.膝軟骨の栄養は主に滑液から.滑液の組成異常の原因の様々な.膝軟骨の栄養失調.小さな怪我や退行性変化に脆弱なことができます。
トラウマ理論
膝蓋軟骨症 外傷.膝への衝撃.急性の膝蓋骨脱臼などにより.直接または間接的に膝蓋軟骨が損傷し.膝蓋軟骨症が発生することがあります。 ウサギの膝蓋骨への打撃による膝蓋骨軟骨軟化症の動物モデルを開発した。 Qu Mianweiらはウサギの膝蓋骨の摩擦実験において.45時間後に軟骨が著しく変性し.コンドロイチン硫酸が著しく減少することを発見した。また.外傷歴のあるスポーツ選手の膝蓋骨軟骨軟化症241例を調査し.最大で91％の症例がその結果.軟骨軟化症になった。
膝蓋骨の不安定性
膝蓋骨の不安定性は.主に高位膝蓋骨.低位膝蓋骨.膝蓋骨傾斜.膝蓋骨亜脱臼.脱臼と定義されています。 ハイパテラとは.膝蓋靭帯が長すぎて膝蓋骨が滑ってしまう不安定症のことです。 通常の膝の屈曲では.大腿四頭筋は大腿顆に接触しており.膝蓋大腿関節面への圧力は分散されていますが.高膝蓋骨では.同じ屈曲角度でも大腿四頭筋は大腿顆に接触できず.膝蓋大腿関節面への圧力が増加し.高膝蓋骨も膝蓋大腿関節不安定性を引き起こす可能性があると考えられます。 膝蓋腱が短いために.膝蓋骨の位置が低くなっている状態です。 Q角とは.大腿四頭筋腱と膝蓋靭帯の伸展線との角度のことで.15°以下であることが望ましい。 Q角が大きくなると.膝蓋骨にかかる外向きの力が大きくなり.膝蓋骨が不安定になるため.膝蓋大腿関節の圧力分布に異常が生じます。
膝蓋大腿骨骨内圧の上昇
骨内圧は.骨内の血液循環状態を知る上で重要な指標となる。 膝蓋骨への血液供給は.主に膝蓋骨の中央部.内側1/3部.先端部に行われる。 膝前軟部組織の損傷や膝の過活動時に膝蓋周囲動脈輪や膝蓋前血液叢（膝蓋小胞）が損傷しやすいため.膝蓋内血液供給や静脈還流に影響を与え.膝蓋内静脈閉塞や膝蓋内高血圧を引き起こします。 Hejgaardは.膝蓋骨の臨界圧を30mmHgと定義した。
軟骨分解説
Lackは2007年に.損傷後の滑膜の浸透圧の変化により.血漿酵素が滑液に多く入り.その活性が高まるため.軟骨が溶解し.軟骨のコンドロイチン硫酸量が増えて変性し弾力性が失われると指摘した。
軟骨の栄養障害
膝軟骨は.血管神経やリンパ管のない組織である。 滑膜液は.関節腔内にある黄色っぽい透明な小さな液体で.正常な膝関節には約1~2mlの滑膜液がある。 滑膜液の基本成分は.血漿滲出液とヒアルロン酸.コラーゲン.プロテオグリカンなどである。 圧力がなくなると.軟骨の弾力性が回復し.こうして軟骨に栄養が行き渡るのです。 逆に.圧力がなくなると.関節軟骨に十分な栄養が行き渡らなくなり.変性が起こります。
自己免疫論
関節軟骨表層組織は.抗コラーゲン抗体の軟骨深部組織への侵入を防ぐことで.軟骨深部組織の保護効果を発揮しています。 関節軟骨損傷後の滑膜炎の病態メカニズムには.Ⅱ型コラーゲンに対する自己免疫反応が関与している可能性が指摘されています。 また.膝蓋軟骨炎患者12名の病変軟骨標本を免疫蛍光組織学的に検討した結果.すべての病変軟骨標本において軟骨組織の損傷部位と残存軟骨細胞に免疫グロブリンIgG.IgA.IgM.補体C3が付着していることが判明し.力学的要因による軟骨損傷の病理過程には.自己免疫学的要因があることが結論付けられました。 のメカニズムが関与しています。
膝蓋大腿部圧の影響
膝蓋軟骨軟化症 長年にわたり.ほとんどの学者は.膝蓋軟骨軟化症に対する高圧への影響を強調してきた。高応力による変性は.まず軟骨マトリックスの破壊を引き起こし.コラーゲン線維の網目構造が壊れ.プロテオグリカンが失われる。マトリックスの破壊により正常なミクロ環境に変化が起こり.軟骨細胞の変性に至る。また.高圧による軟骨マトリックスの損傷初期には一部の軟骨細胞が活発に増殖することがあると主張する。 強いストレスによる軟骨基質の損傷の初期には.一部の軟骨細胞が増殖し.合成・分泌機能が活発になりますが.その後.ほとんどの細胞が退縮してしまいます。 しかし.臨床現場における膝蓋軟骨軟化症の発症率の高さを高血圧の教義で説明することは困難である。 これは.内側外側面は膝蓋骨が120°以上に屈曲したときのみ接触する「非習慣的接触域」であり.普段はほとんどストレスがかからないからです。
低ストレス環境と高ストレス環境では.軟骨の変性が起こるメカニズムが異なり.外側膝蓋骨支持帯の締め付けにより内側膝蓋骨のストレスが減少し.まず深部の軟骨細胞が変性し.次に周囲のマトリックスが変性するというものです。 Guinは.関節軟骨の健全性を維持するためには適切なストレス環境が必要であり.適切なストレスがなければ.関節の動きが保たれていても軟骨に効果的に栄養が行き渡らず.軟骨の変性につながることを発見したのです。 近年.膝蓋大腿関節の不均等な圧力分布が注目され.応力不均衡が軟骨変性の原因と考えられています。
病態生理
膝蓋軟骨症は.膝蓋骨表面の慢性的な損傷により.軟骨の腫脹.侵食.亀裂.断片化.喪失が生じ.最終的には大腿顆の軟骨にも同様の病的変化が生じる膝蓋大腿関節の変形性関節症である。
診断テスト
初期の段階ではレントゲンに異常はありませんが.後期になると膝蓋骨半月骨が影響して.膝蓋大腿関節面が滑らかでなかったり.隙間が狭かったりします。 また.レントゲンによって.膝蓋骨が小さい.膝蓋骨が高い.大腿骨上顆低位変形などの原因の一部が明らかになります。
2.放射性核種を用いた骨画像診断では.膝蓋骨の側位で限定的な放射性濃度が確認され.早期診断の意義があるとされています。
関節鏡検査（診断と治療の両方）。
膝蓋軟骨軟化症の診断には.関節鏡検査が最も視覚的に確認できる方法です。 関節軟骨の有無や程度.膝蓋骨の圧痛の程度を確認することができ.特に難しい患者さんでは膝前面の痛みを特徴とする疾患との鑑別に優れています。
また.早期診断には磁気共鳴画像（MRI）が有効です。
治療方法
膝蓋軟骨軟化症が軽度の場合は.膝蓋骨への直接の衝撃を避け.坂道の上り下りや階段.サイクリングなどの膝蓋骨摩擦の活動を減らすことに注意を払う必要があります。 症状が重いものは適時に手術を行い.膝蓋骨の病態に応じた適切な治療を行う必要があります。
1.症状が出てから.まず膝関節に1～2週間ブレーキをかけ.同時に大腿四頭筋の抵抗運動を行い.膝の安定性を高める。
2.腫れや痛みが急に強くなった場合は.冷湿布を貼り.48時間後に湿熱療法や理学療法に切り替える。
3.抗炎症薬「アミノグリコシド」は.軟骨のムコ多糖の合成を助けるグルコサミンが含まれています。1日2回.0.2～0.4gを経口投与すると.痛みを緩和するだけでなく.軟骨の修復も助けることができます。
4.硝子酸ナトリウム（ヒアルロン酸ナトリウム）の関節内注射は.関節液の粘性と潤滑機能を担い.関節軟骨を保護し.関節軟骨の治癒と再生を促進し.痛みを和らげ.関節の可動性を高めることができます。 通常.1回2ml.週1回.4～5回を1クールとして注射する。
5.酢酸プレドニゾロンの関節内注射は症状を緩和しますが.糖タンパク質やコラーゲンの合成を阻害し.軟骨の修復に有害なため.慎重に使用することが必要です。
6.厳密には非手術的治療が有効であるか.先天性奇形があるものは外科的治療が可能である。
外科的治療
脛骨結節挙上術は.膝蓋軟骨軟化症に対してより理想的な治療法として認知されており.86%までの優れた治療率を誇っています。 Zhang Weiguoらは.膝蓋軟骨軟化症30例に対してmodified tibial tuberosity elevationを使用し.良好な結果を得た。 膝蓋大腿関節炎に対して.脛骨結節リフトと軟骨下骨穿孔による治療を行い.満足のいく結果が得られました。
膝蓋軟骨軟化症の治療は.1955年にMcKeeverにより人工膝蓋大腿骨表面置換術が初めて報告されました。 進行した膝蓋軟骨症に対する人工膝蓋大腿骨表面置換術の治療は満足のいくものであった。 膝蓋軟骨軟化症の治療に縫合筋の前進を用いることで.良好な結果が得られています。 膝蓋軟骨腫の治療にドリリング療法が用いられ.その総有効率は838%であった。 17例の膝蓋軟骨炎に対して.骨膜移植とヒアルロン酸ナトリウムを併用した治療を行い.満足のいく結果を得た。 膝蓋軟骨軟化症の治療に関節鏡補助下経皮的外側膝蓋支持帯解除術が用いられ.857％の優れた治療効果を示した。 膝蓋軟骨炎に対して，関節鏡下高周波蒸散術と膝蓋周囲穿孔・減圧術を併用し，56 例に適用し，良好な結果を得た．
近年.組織工学.サイトカイン.遺伝子治療などの研究により.膝軟骨軟化症の治療に新しいアイデアと方法が提供されています。 Kimは.生分解性の多形材料であるPLGAを用い.様々な形状を任意に設定し.新鮮な軟骨細胞をin vitroで1週間足場材料に移植し.体内に移植してヒアルロン酸軟骨組織を形成させた。 サイトカイン療法や遺伝子治療はまだ臨床試験の段階ですが.予備的な研究により.軟骨病変の治療における有効性と信頼性が示されています。 今後.さらに研究が進めば.重要な治療ツールとなることは間違いないでしょう。 手術の目的
(1) 膝蓋大腿関節の運動時の安定性を向上させる。例：外側被膜切除術.大腿骨上顆パディングなど。
(2）膝蓋大腿関節軟骨の小さな浸食病変を削り取り.修復を促進すること。
(3）膝蓋大腿関節軟骨が完全に破壊された症例では.膝蓋大腿関節の変形性関節症の進行を抑えるために膝蓋骨切除術が行われるが.術後の膝関節の脱力が著しく.競技生活を続けることが困難であること。
膝蓋骨の軟骨切断には.表層軟骨切断.骨までの軟骨切断.骨穿孔があります。
表層軟骨切断 鋭いナイフを使って.変性した軟骨を正常な部分まで切断します。 表面的な切断では軟骨の修復能力は非常に弱いのですが.侵食された軟骨を除去した後に数ヶ月の輪郭形成を行うと.表面が平滑化し数層の平板化した細胞で覆われ.より満足度の高い結果を得ることができます。
骨まで軟骨を切断 軟骨の損傷が骨にまで及んでいる場合は.軟骨をすべて切断し.露出した骨を残して傷の縁を面取りするようにします。 髄腔に達しない完全な軟骨欠損は.ゆっくりと内生的に再生され.再生された軟骨はヒアルロン酸軟骨である。
骨まで軟骨を切断して穴を開ける 病変した全軟骨を切断し.露出した骨にカーフ針で数カ所穴を開け.骨床に出血させると.髄腔深部の関節軟骨の完全欠損を髄腔からの間葉系組織で外来的に修復することができる。 上記の処置は.関節鏡視下手術.プレーナーによる切削.直視下での関節切開が可能です。
膝蓋大腿骨形成術 病変した軟骨を切除した後.露出した骨を隣接する滑膜で覆うか.脂肪パッドの層を切り取り.縫合を逆にして露出した骨の表面を覆うことができます。
軟骨再生治療
軟骨再生治療は.軟骨を内側から修復すること.つまり膝蓋骨に着目した治療法として人気があります。 中国衛生部傘下の中国健康教育センターが発表した健康処方箋によると.現在軟骨再生には.a実験室での軟骨細胞培養.b天然のクヌギザメ軟骨粉末を摂取して自身の軟骨再生を促進.c外科矯正で内部の軟骨修復を促すという3方向性があるとされています。 このうち.aとcはまだ研究段階ですが.bはすでに臨床で使われています。 膝蓋骨は大きな軟骨の塊なので.軟骨の再生が実現すれば.膝蓋軟骨症の撲滅も意味し.国際的な最先端医療のゴールとなる[1]。
日頃の注意点
1.運動前に関節を動かす
運動前に関節を十分に動かすことで.膝蓋大腿関節面のあらゆる部分を刺激し.滑液の栄養分を軟骨組織に均一に浸透させ.関節の潤滑性を高めることができるのです。
2.激しい運動は避ける
しゃがみ続けたり.山登りや階段など膝を曲げるような激しい運動は避けてください。 運動強度の急激な変化は避け.筋力や持久力を高める活動は.徐々に量を増やしていくようにしましょう。
3.適切な体重を維持する
適切な体重は膝関節にかかる重力の力を軽減し.肥満は膝関節の変性疾患のリスクを高めるため.体重が増えるほど痛みが強くなり.逆に体重が軽くなると痛みが軽減するという悪循環に陥ります。
4.軟骨の栄養を補う
果物.野菜.肉.魚介類など.ビタミンやたんぱく質を含む食品を多く摂る。
5.保温・保冷に気を配る。
寒い季節は.風や寒さの侵入を防ぐために関節を温めるようにしましょう。
6.迅速な治療
膝関節に違和感や痛みがあるときは.初期の膝蓋軟骨軟化症の可能性を考え.適時安静にして.関節軟骨の変性が悪化しないように治療してください。
7.暖かさと寒さの季節に注意を払う.関節を暖かく保つために.風と寒さの侵入を防ぐために。
疾病の予防
長時間.力強く.急激な屈伸運動は避けてください。中高年の膝蓋軟骨軟化症の発生には.内因的要因と外因的要因がある。 内在的な要因としては.年齢などに関係する関節軟骨自体の変性があります。 外来因子は.機械的要因による関節軟骨の慢性的な損傷である。 膝蓋軟骨軟化症の予防は.膝蓋大腿関節にかかる一定の圧力を軽減し.軟骨の栄養状態を改善することが主な方法となります。
1.率先して関節を十分に動かす。 これは.体重をかけない状態で行う必要があります。 例えば.ベッドに横になった状態で.膝関節を積極的に伸ばしたり.曲げたりします。 1日1回.朝と晩に10分間を厳守してください。 関節を十分に動かすことで.膝蓋大腿関節面のあらゆる部分を刺激し.滑液の栄養分が軟骨組織に均一に浸透し.関節の潤滑効果を高めることができるのです。
2.膝蓋大腿関節面への継続的な圧迫を防ぐため。 膝を曲げた状態では.膝蓋骨にかかる圧力が大きくなり.関節面を傷つけやすくなります。 膝蓋大腿関節面への継続的なスクワット圧を避けるため。
3.石膏固定や下肢牽引治療を行う場合。 大腿四頭筋は収縮すると膝蓋骨を上下に動かすことができ.軟骨への栄養浸透を助長し.膝蓋大腿関節面への継続的な圧迫を軽減するため.積極的に運動させることが必要です。
4.膝関節に不快感や不定愁訴がある場合。 早期の膝蓋軟骨軟化症の可能性を考慮し.適時安静と治療を行い.関節軟骨変性の悪化を防ぐことが重要である。
医薬品の安全性
1.病変の初期には.膝の活動量を減らし.包帯や軽量の装具で保護します。 症状が緩和されないまま数ヶ月間続き.仕事や生活に影響がある場合は.手術を検討することがあります。
2.関節保護機能の強化 運動する場合は膝に装具をつけ.膝に負担をかけすぎず.少しずつ.均等な速度で始めるとよいでしょう。 途中.休憩や水分補給をきちんとする。
3.膝に障害のある方は.勾配のきつい坂道や大きな段差の上り下りをしないようにしましょう。