椎弓形成術と椎体形成術
椎体形成術（Vertebroplasty）は.もともと椎体の生体力学的強度を高め.椎体の崩壊を防ぎ.腰痛を緩和するために.セメントや骨という凝固材料を台木を介して.あるいは直接椎体に埋め込む開腹手術として始まった。 慢性疼痛を有するC2椎体の海綿状血管腫に対する治療法。
1994年.米国カリフォルニア州のReileyらは.経皮的に椎体に挿入して拡張させることで椎体の高さを回復し.後弯を矯正する拡張型バルーン（別名：エクスパンダブル・ボーン・パウンダー）を設計・開発し.その技術名となった Kyphoplastyは.1998年に米国FDAから臨床使用が承認されました。
Kyphoplastyは.実はvertebroplastyのバリエーションで.vertebroplastyを発展させたものなのです。 近年.外傷性胸腰部骨折に対する椎体形成術・骨盤形成術の研究が始まり.この技術の臨床応用が積極的に広がっています。
適応症と禁忌症
経皮的椎体形成術の適応は.骨髄腫による椎体血管腫.椎体骨融解性転移.脊椎安定性低下および腰痛.軽度から中等度の骨粗鬆症性椎体圧迫骨折などである。 技術の発展に伴い.椎体形成術や椎体形成術の適応は.外傷性胸腰部骨折.特に破裂骨折の治療にも拡大されました。
禁忌は.重度の心疾患.肺疾患.凝固障害.重度の圧迫骨折（上部胸椎で50％以上.腰椎で75％以上の圧迫）.椎体後縁の重度の骨破壊.椎弓の骨折.椎体の崩壊や腫瘍の進展による脊髄や神経の圧迫などです。
技術ポイント
患者は手術台にうつ伏せになり.局所麻酔または全身麻酔が使用されます。 手術方法：中胸椎は通常外側弓状根アプローチ.胸腰椎セグメントは通常経椎弓状根アプローチ.下部腰椎は通常外側弓状根アプローチで行われる。 手術中はCアームマシンの誘導のもと.注射部位と穿刺針の位置を観察すること。
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穿刺針の先端が椎体の前方1/3に到達する位置が最適である。 椎体内静脈造影は.穿刺針から10-5mlのヨード造影剤を注入し.椎体の完全性と椎体静脈叢の位置を推定し.塞栓や骨セメントの静脈への漏出を回避または最小化するために.脊柱管内に行うものである。 充填剤は液状だと漏れやすいので.粘性のある薄いペースト状になってから注入する必要があります。 抵抗の増加を感じたとき.または充填物が椎体後壁に達したとき.硬膜外.椎間孔.静脈叢への漏出が確認されたらすぐに中止すること。
Belkoffらは.2mlの骨セメントをペディクルから両側に注入すると椎体の強度が回復することを示し.Liebschnerらは.過剰充填は生物力学的に最適ではなく.骨セメントは少量ずつ充填して対称的に分布させるべきと結論づけた。
Tohmehらは.骨折を免れた椎体圧迫骨折に対する椎体形成術において.PMMA骨セメントの片側注入と両側注入のバイオメカニクス効果を比較し.剛性回復の点で両者は類似しており.強度回復は片側注入では両側注入より少ないものの.骨折前より高いことを示し.椎体の力学特性の回復の点では両者は類似すると結論付けています。 同様の効果があると考えられます。 充填剤の椎体内分布に応じて片側または両側に注入することが一般的であり.1椎体あたりの平均注入量は5～10mlである。
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穿刺針が椎体の適切な位置に配置された後.針の内芯を抜き取り.ガイド針を挿入する。 穿刺針を引き抜き.ガイド針に沿って拡張カニューレ.作業カニューレを順に配置し.作業カニューレの前端が椎体後縁の皮質より2～3mm前方に位置するようにします。 細いドリルを作業カニューレを通して椎体前縁までゆっくりと穿孔し.その後細いドリルを抜いて拡張バルーンを配置し.椎体前3/4に後上から前下に傾けた側位で理想的に配置されます。
バルーンに造影剤を注入し.通常300psi以下の圧力で拡張させ.椎体の位置を変えて椎体内に空洞を作り.その後バルーンを取り出して充填剤を注入します。
しかし.Steinmannらは片側および両側の椎体形成術のバイオメカニクスを比較検討し.両者とも椎体の強度と剛性を有意に回復させ.両者に有意差はないことを明らかにした。 骨粗鬆症性椎体圧迫骨折の治療では.外側ペディクルルートによる後方骨盤形成術を行うことが推奨されています。
最近の臨床データのレトロスペクティブな分析によると.椎体形成術は圧迫骨折患者の疼痛緩和.椎体高の回復.後弯の改善に有効であり.圧迫骨折における椎体のより良い再配置を達成するためには片側と両側の処置が同様に有効であることが示唆されています。
胸腰部骨折に対する椎体形成術と骨盤形成術の併用について
[骨粗鬆症性椎体圧迫骨折の治療】。］
骨粗鬆症は.骨量の低下と骨組織の微細構造の破壊を特徴とする全身疾患であり.骨の脆弱性が増加する。 患者は.軽度の外力によって椎骨の圧迫骨折を起こす可能性がある。 骨粗鬆症性椎体圧迫骨折に対する従来の治療は.安静.カルシウム剤による鎮痛.理学療法.装具による支持など.主に緩和的なもので.骨の脱灰や骨粗鬆症をさらに進行させやすく.悪循環を形成しています。
また.開腹手術による治療は.患者の骨粗鬆症や全身状態の悪さによって制限されます。 骨粗鬆症性胸腰椎圧迫骨折に対する新しい低侵襲治療法である経皮的椎体形成術と骨盤形成術は.迅速な疼痛緩和と早期の機能発揮を可能にし.局所骨粗鬆症の外科的治療を可能にするとともに.その後の骨粗鬆症の薬理対抗治療に時間と機会を提供するものです。
Zoarskiらは.44個の椎体圧迫骨折に対して椎体形成術を行った30例のうち.23例を15～18ヶ月間追跡調査し.22例（96％）が結果に非常に満足し.そのうち21例は.将来さらに椎体圧迫骨折が発生したらこの治療を継続したいと述べています。
McGrawらは.骨粗鬆症による椎体圧迫骨折100例156に対して椎体形成術を行った。97例（97％）が術後24時間以内に痛みの著しい軽減を経験し.99例を平均21.5ヶ月フォローした結果.92例（93％）で症状の悪化はなく満足のいく結果を得たという。 しかし.経皮的椎体形成術は骨折した椎体の終板を動かすことができないため.椎体の高さを回復して前弯を改善することが難しく.また.圧縮された椎体に低粘度のセメントを注入するため.高い圧力を必要とし.セメント漏れの危険性もあります。
これに対し.「カイフォプラスティ」は新しい治療法で安全性も高いのですが.「椎弓形成術」よりも高価な治療法です。 Garfinらは.1998年10月から2000年3月までに.米国で603例の椎体圧迫骨折患者340名に発症後3ヶ月以内に骨盤形成術を施行し.疼痛緩和のみならず.椎体高の回復.後弯の矯正.セメント漏れなどの合併症を大幅に減少させたと報告しています。
Liebermanらは.平均期間5.9ヶ月の骨粗鬆症性椎体圧迫骨折を有する患者30人の70個の椎体に対して骨盤形成術を行った。 その結果.6つの椎骨の平面が影響を受けていることがわかりました。
その結果.6つの椎体平面でセメントの漏れが発生したが.本手法に伴う大きな合併症はなく.70％の椎体高が47％で回復し.治療後のSF-36スコアが有意に改善されたことが示された。 Fhillipsらによる研究。
[外傷性胸腰部骨折の治療】。］
胸腰椎は脊椎の中で最も可動性が高く.骨折しやすい部位です。 固定部が短いこと.外科的外傷が少ないこと.満足のいく再ポジショニングが可能なこと.固定が確実なこと.手術が比較的安全なことなどから.経会陰内固定法は今でも胸腰部骨折の理想的な方法の一つと考えられています。 しかし.後方からのアプローチでは.損傷した椎体の高さを回復させながら.圧縮損傷した海綿体を元の海綿体構造に戻すことができず.椎体が「卵の殻」のように変化してしまいます。
特に破裂骨折では.内板が破裂し.椎間板と破断した内板が椎体内に押し込まれることが多く.前中柱の構造的完全性が失われることになります。 かつて.海綿骨をペディクル経由で椎体に注入する方法が推進されましたが.最近のKnopやAlanayらのいくつかの研究により.この方法では椎体の強度や安定性が再建されず.内固定不全や矯正不能の発生率が減少しないことがわかっています。
Mermelsteinらは.椎弓形成術に後方ペディクル・スクリュー・システムによる再位置固定内固定とリン酸カルシウム骨セメントをペディクル経由で損傷椎体に注入することを組み合わせると.損傷椎体前柱の安定性を効果的に向上できることを実験研究により証明しました。 中国では.Xu BaoshanとTang Tianjieの研究により.椎体形成術にリン酸カルシウムセメントを適用すると.損傷した椎体の再建に役立ち.術後の脊椎の生体力学的特性が骨折前に近いレベルになることも明らかにされています。
Verlaanらは.予備的臨床応用のグループにおいて.神経学的損傷のない胸腰部破裂骨折の患者20名に対し.後方支柱ネジシステム後1週間以内に両側支柱を通してバルーン拡張により損傷椎体終板の再配置を行い.その後リン酸カルシウム骨セメントの注入を行ったと報告している。
その結果.リン酸カルシウムセメントは損傷した椎体によく分散し.損傷した椎体の中心高さと前方高さはそれぞれ78%と91%回復した。 手術の困難なく.安全かつ確実に椎骨の高さを回復し.椎間腔の境界を再構築することができる方法です。
合併症
椎体形成術や隆起術は比較的安全な手術であり.注射後の漏出が最も一般的な合併症である。 一般に.穿刺針が椎体内端や椎体後端を突破すること.骨セメントの過剰注入.骨セメントの希釈しすぎなどが漏出の原因とされ.高位部位ほど発生頻度が高いとされている。 セメントの漏れ先は脊椎の解剖学的構造に関連しており.傍脊椎軟組織.椎間腔.硬膜外腔.椎間孔.椎骨静脈叢への漏れが含まれる。
骨セメントの椎体軟部組織への漏出は.より一般的ではあるが.一般に臨床的に重要ではない。 骨セメントの椎間への漏出は.急性症状はないものの.隣接する椎体に力学的影響を及ぼし.その骨折発生率を高める可能性がある。 硬膜外および椎間孔への漏出は脊髄および神経根の圧迫症状を.椎体または傍脊椎静脈への漏出は肺塞栓症を引き起こす可能性があります。 PMMA骨セメントが漏れた場合.圧迫が起こるだけでなく.骨セメントが重合する際の発熱により.脊髄や神経根に永久的な損傷を与える可能性があります。
Garfinらは文献を検討し.骨セメントの漏れは椎体形成術で最も頻繁に起こり.30％から67％であり.治療した骨粗鬆症性圧迫骨折の4％で神経根の損傷を.約0.5％で脊髄圧迫を引き起こした。 Phillipsらは.骨粗鬆症性椎体圧迫骨折に対する椎体形成術と後凸型椎体形成術の骨セメントの漏れを比較研究し.後凸型椎体形成術の方が.後凸型椎体形成術の場合 その結果.posterior convex plastyにより.セメント漏れが有意に減少することがわかった。
しかし.Nussbaumらは.FDA医療機器ウェブサイトに報告されている椎弓形成術と後根管形成術の合併症を検討し.後根管形成術で使用する太いトロカールは椎弓根を容易に損傷し.さらには破裂させる可能性があるとし.セメント漏出による合併症の発生率と重症度は後根管形成術は椎弓形成術と変わらないと結論づけた。
問題点と展望
椎体形成術や整復術は.従来の治療ではコントロールが困難な椎体圧迫骨折を合併した骨粗鬆症による疼痛緩和に有効なだけでなく.胸腰椎の外傷性骨折.特に破裂骨折に対して独自の利点.すなわち外傷が少なく.すぐに脊椎を安定させることができるので.国内外での理論的研究および臨床応用が進んでいます。 非常に期待できるアプリケーションです。
しかし.最も早くから臨床で使用されているPMMA骨セメントは.重合時に発生する局所温度が高いため隣接組織.特に脊髄や神経根を焼く可能性があり.モノマーは細胞毒性があり正常な骨組織と置換できず.一度注入すれば永久に異物として残ってしまうという問題がある。 そのため.骨伝導性と組織適合性を有する生分解性リン酸カルシウム骨セメントが最も研究されており.PMMA骨セメントの代替品として最も有望と考えられている。
しかし.リン酸カルシウム骨セメントの生体内での長期的な生体力学的・生物学的動物実験やさらなる臨床応用はまだ見えていない。形成までに時間がかかり.体液中で形成する前に外力により外れたり移動したりするので.さらなる改良研究が必要である。
後方椎体形成術は.椎体の生体力学的強度を回復するだけでなく.椎体の高さを回復し.椎体形成術よりも後弯変形を矯正することができます。 しかし.膨張式バルーンは使い捨てで高価なため.中国での普及は難しい。 科学技術の進歩発展に伴い.吸収性でリーズナブルな価格の生体用バルーンなど.椎体の高さを復元し充填剤の漏れを防ぐ手術器具が必ず誕生し.胸腰椎骨折の治療における椎体形成術の操作が簡単になり.その適用がさらに促進されると考えています。