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人工股関節全置換術が膝関節負荷に及ぼす影響は？
運動器疾患に対する理学療法・作業療法では多関節運動連鎖を意識した運動療法が重要となります．
人工股関節全置換術後には股関節のみならず腰椎や膝関節といった隣接関節の疼痛や機能障害を呈する症例も少なくありません．
今回は人工股関節全置換術が膝関節負荷に及ぼす影響を考えるうえで参考になる論文をご紹介させていただきます．
今回ご紹介する論文
Front Bioeng Biotechnol. 2020 Sep 21;8:578030. doi: 10.3389/fbioe.2020.578030. eCollection 2020.
Knee Load Distribution in Hip Osteoarthritis Patients After Total Hip Replacement
Stefan van Drongelen 1, Mariska Wesseling 2, Jana Holder 3, Andrea Meurer 3, Felix Stief 3 4
Affiliations expand
PMID: 33072728 PMCID: PMC7534409 DOI: 10.3389/fbioe.2020.578030
今回ご紹介する論文は2020年に掲載された論文です．
研究の目的
Reduced external knee adduction moments in the second half of stance after total hip replacement have been reported in hip osteoarthritis patients. This reduction is thought to shift the load from the medial to the lateral knee compartment and as such increase the risk for knee osteoarthritis. The knee adduction moment is a surrogate for the load distribution between the medial and lateral compartments of the knee and not a valid measure for the tibiofemoral contact forces which are the result of externally applied forces and muscle forces. The purpose of this study was to investigate whether the distribution of the tibiofemoral contact forces over the knee compartments in unilateral hip osteoarthritis patients 1 year after receiving a primary total hip replacement differs from healthy controls.
変形性股関節症例では人工股関節置換術後の立脚終期に膝関節内転モーメントが減少することが報告されております．
この内転モーメントの減少は，荷重を膝内側から外側コンパートメントに移動させ，変形性膝関節症のリスクを高めると考えられております．
膝関節内転モーメントは，膝の内側と外側の荷重分布の代用であり，外力と筋力の結果である脛骨大腿部接触力を測定する有効な手段ではありません．
この研究では初回人工股関節全置換術を施行した片側変形性股関節症例の膝関節部における脛骨大腿骨接触力の分布が健常対照者と異なるかどうかを検討することを目的としております．
研究の方法
Musculoskeletal modeling on gait was performed in OpenSim using the detailed knee model of Lerner et al. (2015) for 19 patients as well as for 15 healthy controls of similar age. Knee adduction moments were calculated by the inverse dynamics analysis, medial and lateral tibiofemoral contact forces with the joint reaction force analysis.
歩行に関する筋骨格系のモデリングは，人工股関節全置換術例19例と同年齢の健常対照者15例を対象とし，Lernerら（2015）の詳細な膝モデルを用いてOpenSimを用いて実施しております．
膝関節内転モーメントは逆動力学解析で，内側と外側の脛骨大腿部の接触力は関節反力解析で算出しております．
統計的パラメトリックマッピングの2標本t検定を用いて，人工股関節全置換術例と対照例のモーメントと接触力を比較しております．
研究の結果
Moments and contact forces of patients and controls were compared using Statistical Parametric Mapping two-sample t-tests. Knee adduction moments and medial tibiofemoral contact forces of both the ipsi- and contralateral leg were not significantly different compared to healthy controls. The contralateral leg showed 14% higher medial tibiofemoral contact forces compared to the ipsilateral (operated) leg during the second half of stance. During the first half of stance, the lateral tibiofemoral contact force of the contralateral leg was 39% lower and the ratio 32% lower compared to healthy controls.
同側および対側の膝関節内転モーメントおよび内側脛骨大腿部接触力は健常対照者と比較して有意差はありませんでした．
対側は立脚終期に同側と比較して14％高い脛骨大腿部内側部接触力を示しております．
また立脚期前半では，対側の脛骨大腿部外側接触力は健常者に比べ39％低く，その比率は32％低い結果でありました．
一方，立脚期後半では健常例と比較して接触力は39％，比率は26％と有意に高い結果でありました．
研究の結論
In contrast, during the second half of stance the forces were significantly higher (39 and 26%, respectively) compared to healthy controls. The higher ratio indicates a changed distribution whereas the increased lateral tibiofemoral contact forces indicate a higher lateral knee joint loading in the contralateral leg in OA patients after total hip replacement (THR). Musculoskeletal modeling using a detailed knee model can be useful to detect differences in the load distribution between the medial and lateral knee compartment which cannot be verified with the knee adduction moment.
人工股関節全置換術後の変形性股関節症例では，脛骨大腿部外側接触力の増加は，対側の膝関節外側の負荷が高いことを示す一方，比率が高いことは，分布が変化したことを示しております．
詳細な膝モデルを用いた筋骨格系モデリングは，膝関節内転モーメントでは確認できない膝内側と膝外側コンパートメントの荷重分布の違いを検出するのに有効であると思われます．
今回は人工股関節全置換術が膝関節負荷に及ぼす影響を考えるうえで参考になる論文をご紹介させていただきました．
今回の結果から考えると人工股関節全置換術後には同側の膝関節のみならず，対側の膝関節にも影響が及ぶということを知っておく必要がありますね．
