本日もご覧いただきありがとうございます。本日のテーマは膝関節症について。
変形性膝関節症（knee osteoarthritis, 以下膝OA）は、高齢者に多く見られる疾患であり、膝関節の変形や痛み、機能障害を引き起こします。その進行や治療効果の評価には、静的なX線画像だけでなく、動的なアライメント評価や歩行分析が重要です。本記事では、膝OAにおける動的アライメント評価の意義と、歩行分析を組み合わせた評価法について、最新の研究成果を交えて解説していきます。
それではいきましょう。
１．膝関節症（膝OA）の病態理解と病態生理】
◆ 軟骨構造の変性と関節機能障害の進行
膝OAは、関節軟骨の退行性変性を主因とする慢性進行性の関節疾患です。初期病変では、Ⅱ型コラーゲン線維の変性とともに、プロテオグリカンの減少が認められます。プロテオグリカンは水分を保持し軟骨の緩衝作用を担う重要成分であり、その減少により関節軟骨の耐衝撃性が低下します。
変性が進行すると、摩耗した軟骨片が関節腔内に遊離し、これが滑膜を刺激して滑膜炎を引き起こすと考えられています。滑膜炎は滑膜水腫や滑膜肥厚を誘発し、関節内圧の上昇と疼痛、可動域制限をもたらします。
さらに、軟骨の緩衝作用が失われることで軟骨下骨への力学的負荷が増大し、結果的に軟骨下骨の硬化（骨硬化）や骨棘形成（osteophyte）を生じ、関節機能障害が進行します。
◆ 膝OAのリスク因子と誘因
膝OAの発症・進行には全身的要因と局所的要因が関与します。
🔸全身的要因
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加齢：軟骨細胞の代謝活性低下により、修復能力が低下。
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性別：特に閉経後の女性で発症リスクが高い。
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遺伝的素因：関節構造や軟骨代謝に関与する遺伝的因子が示唆される。
🔸局所的要因
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靭帯損傷や半月板損傷：関節の安定性が損なわれ、異常な関節運動や荷重伝達の乱れを生じる。
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肥満：体重増加により、慢性的な力学的ストレスが膝関節に加わる。
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骨配列異常（内反膝など）：関節内の応力集中が一部に偏り、軟骨の局所破壊を助長。
🔷 KL分類（Kellgren-Lawrence分類）
| グレード | X線所見の特徴 | 関節裂隙 | 骨所見・特徴 | 臨床的意義 |
|---|---|---|---|---|
| Grade 0（正常） | 骨棘形成や関節裂隙の狭小化なし | 正常 | 異常なし | 健常な関節状態 |
| Grade Ⅰ（疑わしい変化） | わずかな骨棘形成、軟骨下骨硬化がみられるが、関節裂隙の狭小なし | 正常 | 軟骨下骨硬化あり、明らかな骨変形なし | 変形性関節症初期の疑い |
| Grade Ⅱ（軽度変化） | 骨棘形成が明瞭、関節裂隙の狭小化が25%以下 | 軽度狭小化 | 骨変形なし | 初期OAと診断される段階 |
| Grade Ⅲ（中等度変化） | 関節裂隙が50〜75%狭小化、骨棘形成・軟骨下骨硬化が進行 | 中等度狭小化 | 骨硬化像あり | 症状が強くなり、保存療法の限界が近づく |
| Grade Ⅳ（重度変化） | 骨変化が著明で、関節裂隙が75%以上狭小化、消失に近い | 高度狭小化または消失 | 重度の骨硬化・骨変形 | 高度OA。手術（人工関節など）の検討 |
◆ ポイント解説
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KL分類はX線単純撮影を基にした形態学的評価であり、症状の強さとは必ずしも一致しないことに注意。
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Grade Ⅱ以上で「明確なOA」と診断されるケースが多い。
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関節裂隙の％狭小化は定量的評価にも用いられるが、視診による半定量的評価が実臨床では一般的
膝OAにおける動的アライメントの重要性
膝OAでは、内反膝（varus knee）や外反膝（valgus knee）といったアライメント異常が進行し、関節への負荷が偏在することで症状が悪化します。特に内側型膝OAでは、膝関節が内反しやすく、膝関節内側の荷重圧が高まるとの報告があります。また、骨盤後傾位の姿勢では膝関節は内反しやすく、膝関節内側の荷重圧が高まるとの報告や、骨盤が後傾位になるほど膝関節は屈曲位で大腿膝蓋関節痛を生じているとの指摘があります 。
動的アライメント評価は、歩行中の膝関節の動きや荷重のかかり方を解析することで、静的な評価では捉えきれない関節の機能的な問題を明らかにします。
例えば、歩行中の膝内転モーメント（knee adduction moment, KAM）は、膝関節内側への負荷の指標として用いられ、膝OAの進行度と関連しています。研究によれば、動的な膝アライメントは、X線撮影よりも内側の膝負荷とより強い関係があるとされています 。
2. 歩行分析による動的アライメントの評価
歩行分析は、動的アライメントを評価するための有効な手段です。三次元動作解析装置を用いることで、歩行中の関節角度や関節モーメント、荷重軸の動態を詳細に解析できます。ある研究では、膝OA症例における三次元下肢荷重軸の動態と膝関節運動学および冠状面アライメントの関連を明らかにしています 。
また、歩行中の膝関節の動的安定性に関与する筋群として、大殿筋の重要性が指摘されています。大殿筋の活動が低下すると、歩行時の膝関節の動的安定性が損なわれ、lateral thrust（膝関節外側動揺現象）が出現しやすくなります。
先行研究によると、大殿筋へのアプローチによりアライメントの改善と荷重時痛の軽減が図られたとされています 。
3. 動的アライメント評価と歩行分析の臨床応用
動的アライメント評価と歩行分析を組み合わせることで、膝OAの病態をより正確に把握し、個別の治療計画を立てることが可能になります。
例えば、歩行中の膝内転モーメントが高い患者には、外側ウェッジインソールの使用が推奨されることがあります。研究によれば、外側ウェッジは足圧中心の軌跡を外側に変位させ、膝関節内側への負荷を軽減する効果があるとされています 。
さらに、術前後の膝アライメントの変化が後足部アライメントや歩行に及ぼす影響についての研究も行われています。ある研究では、膝OA症例の術前後の膝アライメントの変化が後足部アライメントや歩行に及ぼす影響を明らかにしています 。
4. 今後の展望と課題
動的アライメント評価と歩行分析は、膝OAの評価・診断・治療において重要な役割を果たしますが、臨床での普及にはいくつかの課題があります。まず、高度な機器や専門的な知識が必要であり、導入コストや運用の難しさが挙げられます。また、評価結果の解釈や治療への反映には、経験と専門性が求められます。
今後は、より簡便で汎用性の高い評価ツールの開発や、人工知能を活用した解析手法の導入が期待されます。また、動的アライメント評価と歩行分析の結果を基にした個別化されたリハビリテーションプログラムの構築が求められます。これにより、膝OA患者のQOL向上や社会参加の促進が期待されます。
まとめ
膝OAにおける動的アライメント評価と歩行分析は、病態の理解と治療戦略の立案において不可欠な要素です。静的な評価だけでは捉えきれない関節の機能的な問題を明らかにし、個別の治療計画を立てるための重要な情報を提供します。今後は、これらの評価法の臨床応用を促進し、膝OA患者の生活の質の向上を目指すことが求められます。
本日はここまでとなります。最後まで見ていただきありがとうございました。
