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人工膝関節全置換術（TKA）の機械特性
人工膝関節全置換術（TKA）の理学療法を行う上で，人工膝関節全置換術の機械特性を把握しておくことが重要となります．
昨今，人工膝関節全置換術のインプラントは大きな変化を遂げておりますので，われわれ理学療法士もインプラントに関する知識をアップデートしておくことが重要となります．
今回は理学療法士の視点で人工膝関節全置換術の機械特性について考えてみたいと思います．
人工膝関節全置換術の機械特性
生体膝関節は骨，関節軟骨，半月板，靱帯，関節包，そして筋腱複合体などの関節構成体が複雑に協調することで大きな可動性と安定性という相反する機能が達成されているわけです．
一方で人工膝関節の運動は，大腿骨順部の幾何学的構造および脛骨高原のデザイン，さらに後十字靱帯などの残存組織により規定されます．
すなわち人工膝関節のデザインコンセプトによりその機械特性は異なります．
CR型・PS型・CS型
本邦でよく用いられる機種としては，後十字籾帯温存型(CR型：posterior cruciate retention design），,後十字靱帯代償型（PS型：posterior stabilized･design），CS型（cruciate substituting）Cruciate sacrifice型，Mobile型(mobile bearing design），constrained型などが存在します
インプラントの種類を考える上では，後十字靭帯を温存するかどうかといった点に焦点があてられることが多いですが，人工膝関節は通常，前十字靱帯(ACL)は切離されており，総じてACL不全膝であるといった見方もできると思います．
当然ながら半月板や軟骨も切除されているわけです．
後十字籾帯(PCL)については切除されpost-cam機構に置換されているか，関節面形状の高い適合によって機能代償されている場合がほとんどです，
また後十字靱帯が温存されているとしてもその機能が変化していることも少なくありません．
術前の長期の罹患期間において内外側側副靱帯を中心とする内外側支持機構に拘縮またはゆるみが生じており，術後においてもこのバランスが失われていることが多いわけです．
例えば術前に内側型変形性関節症で内反変形していた膝関節においては，人工膝関節全置換術により軽度外反位に矯正された場合，術後は膝関節の内側に比べ外側に弛みが生じていることが多いです．
さらに術前の回旋変形や関節不安定性，術中操作による軟部組織の処置などにより, 人工膝関節全置換術（TKA）後の関節は徒手検査などで精査すると局所的な弛さや硬さなど正常とは異なる軟部組織バランスになっていることがほとんどです．
これらは術後に正しく評価がなされることが重要となります．
また人工膝関節の関節安定性はその関節面形態による適合性に頼る部分が大きく，生体膝関節とは本質的に異なる機構となります．
すなわち荷重して初めて安定性が得られるという特徴があります．
いずれにしても関節適合性は機種により異なるものの，constrained型を除くすべての人工膝関節は生体膝よりも不安定な関節であるといえます．
上述した人工膝関節の特性は，関節動態の規定や関節不安定性そのものであり，代償動作などとも密接に関係します．
すなわちTKAに用いられた機種や術式はどのようなものかを理解し術後の関節運動を行う必要があります．
関節可動域運動時の注意点
TKAでもscrew home movementを考慮すべきか？
CR型では温存されたPCLの機能を評価しつつ屈伸運動や脛骨の前後並進移動を誘導すべきです．
PS型では屈曲角度が約60°以降になるとpost-cam機構が作動するため，強制rollbackが生じる点に特に注意が必要となります．
postcam機構が作動しているのにもかかわらず，不用意な前後方向への徒手操作（例えばすべり運動のmobilizationなど）は人工関節固定面への剪断応力に直結するため禁忌となります．
一部のCS型やconstrained型では関節運動は完全に人工膝関節自体に制御されます．
これも同様に，不用意な徒手操作などにより関節に剪断応力をかけるべきではありません．
また種々の動作において一定の脛骨回旋可動域の確保は必要ですが，脛骨回旋のパターンは機種デザイン，コンポーネントの回旋設置角度，および関節周囲の軟部組織バランスに大きく影響を受けるます．
したがってすべてのTKA症例に対し，生体膝関節で認められるrollback JP screw home movementに代表されるような脛骨の並進および回旋運動パターンを不用意に適応すべきではないと考えられます．
今回は理学療法士の視点で人工膝関節全置換術の機械特性について考えてみました．
当然ながら人工膝関節置換術後の膝は正常膝とは異なります．
関節可動域運動や筋力トレーニングを行う上でも，人工膝関節全置換術のバイオメカニクスを十分に考慮しておくことが重要です．
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