「 変形性膝関節症の病態と装具療法の実際」 座長： 池田 浩氏 順天堂大学医学部 整形外科学 先任准教授

吉村 典子氏 東京大学医学部附属病院 22世紀医療センター 関節疾患総合研究講座 特任准教授

吉村 典子 氏

村木 重之 氏

出家 正隆 氏

名倉 武雄 氏

日高 滋紀 氏

池田 浩 氏

大規模縦断研究による変形性膝関節症の疫学：The ROAD Study 村木 重之氏 東京大学医学部附属病院 22世紀医療センター 臨床運動器医学講座 特任助教

変形性膝関節症に対する装具療法のエビデンス 出家 正隆氏 広島大学大学院 医歯薬保健学研究院 保健学分野運動器機能医科学 教授

変形性膝関節症の歩行時荷重ベクトルと足底板の効果 名倉 武雄氏 慶應義塾大学医学部 整形外科 講師 （現・慶應義塾大学医学部運動器生体工学寄附講座 特任准教授）

Screw-home movement（SHM）を考慮した靴型装具の臨床効果 日高 滋紀氏 医療法人日高整形外科病院 病院長

総合討論

1

2

3

4

第４回膝OAと運動・装具療法セミナー 2013年７月５日（金）

神戸国際会議場

　変形性膝関節症（膝OA）に対する装具療法は保存療法の１つとして広く行われている。代表的な装具

として膝外反装具や足底板などがあり，その有効性を示す研究結果も報告されているが，装具自体が

どのような作用機序により膝関節に影響を及ぼすかについて検討した研究はいまだ少ないのが現状で

ある。近年では３次元動作解析を通じて装具の有効性について明らかにしようという動きが広まりつ

つあり，今後エビデンスが蓄積されることで，装具療法はさらに普及する可能性もある。2013年７月

に開催された第４回膝OAと運動・装具療法セミナーでは，膝OAの疫学や装具療法のエビデンスにつ

いて４人の医師が講演を行った。

5

Alcare_4thOA_2013.indd 1Alcare_4thOA_2013.indd 1 14.5.30 4:08:37 PM14.5.30 4:08:37 PMプロセスシアンプロセスシアンプロセスマゼンタプロセスマゼンタプロセスイエロープロセスイエロープロセスブラックプロセスブラック

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　平成22年度の厚生労働省国民生活基礎調査によれば，要支援の原因として，変形性関節症（20.2％），転倒・骨折（12.5％）などの運動器疾患が大きな割合を占め，高齢化の進行とともにますます増加傾向にあります。われわれは2005年から国内の運動器疾患の実態を把握すべく，大規模地域住民調査「The Research on Osteoarthritis / osteoporosis Against Disability（ROAD）」を開始し，対象である都市型コホート（東京都板橋区），山村型コホート（和歌山県日高川町），漁村型コホート（和歌山県太地町）の計3,040人1）に対して，400項目以上の問診票調査，医師による診察，単純X線撮影，血液尿検査を実施しました。現在，2005～07年までのベースライン調査および2008～10年の追跡調査が完了し，２回目の追跡調査が進行中です。

　このROAD Studyのデータを基に膝OAの重症度とQOLの低下につながる疼痛およびADL障害の関係について，疼痛はWOMAC Pain，ADL障害はWOMAC Physical Functionを用いて検証しました。　まず，疼痛およびADL障害とKL分類による膝OAの重症度との関連性について検証した結果，KL分類３/４は，KL分類０/１と比較して，WOMAC Pain・WOMAC Physical Functionともに有意に高値を示しました2）。つまり，KL分類が高いほど，疼痛やADL障害が悪化する可能性が示唆されました。　しかし，KL分類は主として骨棘および関節裂隙幅を同時に評価して重症度を分類していますが，両者は必ずしも相関関係にない印象がありました。実際，われわれが開発した骨棘面積（OPA），最小関節裂隙幅（mJSW）などを自動計測する診断支援ソフトウエアKOACAD3）を用いて， OPAとmJSWの関連性を検証したところ，やはり両者の相関係数は低い結果となりました2）。　そこでOPA・mJSWが疼痛およびADL障害とどのように関連するのかを検証しました。その結果，男女ともにmJSWの狭小化およびOPAの増大が，それぞれ独立して疼痛・ADL障害を悪化させる可能性があることが示唆されました（図１）。この結果を単変量解析を用いて検討すると男女ともに疼痛・ADL障害の悪化と， mJSWの狭小化およ

びOPAの増大と有意に相関することが確認されました。　さらに，年齢，BMI，mJSW，OPAを説明変数として多変量解析を行ったところ，女性においてはmJSWとOPAの両方が疼痛・ADL障害との有意な相関関係を示しましたが，男性においてはmJSWとADL障害，OPAと疼痛には相関関係が認められませんでした｡ すなわち，男性の疼痛の愁訴にはmJSWが，ADL障害についてはOPAが関連していることが示唆されました（表１）。

　次に，追跡調査のデータを用いた縦断研究により，KL分類による膝OAの重症度が疼痛およびADL障害の進行に及ぼす影響について検証しました｡ その結果，全体的にベースライン時と比較して追跡調査時には疼痛，ADL障害ともに悪化傾向が見られました。さらに，その悪化率をベースライン時の膝OAの重症度ごとに検証した結果，KL分類３/４がKL分類０/１，２と比較して，男性ではADL障害，女性では疼痛，ADL障害ともに有意な差が認められました。　しかし，実際にはベースライン時にKL分類３/４であっても，追跡調査時には疼痛やADL障害が改善した患者もいます。そこで，KL分類による膝OAの重症度と疼痛・ADL障害の発生・消失に関連する因子ついて検討しました（発生：ベースライン調査時にWOMACスコアが０である人が追跡調査時に１以上となっていた場合，消失：ベースライン調査時にWOMACスコアが１以上である人が追跡調査時に０となっていた場合）。①疼痛・ADL障害の発生・消失に関連する因子　膝OAの重症度と疼痛の関連性を検討した結果，男性においては膝OAの重症度と疼痛の発生率には有意な関連が見られな

変形性関節症，転倒･骨折などの運動器疾患は要支援の原因として大きな割合を占める

大規模縦断研究による変形性膝関節症の疫学：The ROAD Study東京大学医学部附属病院 22世紀医療センター 臨床運動器医学講座 特任助教村木 重之氏

変形性膝関節症の病態と装具療法の実際

（Muraki S, et al. Arthritis Rheum 2011; 63: 3859-3864）

図１ 最小関節裂隙幅とQOLの関係

男性（N＝741） 女性（N＝1,298）

WOMACPain

WOMACPhysicalFunction

3

2

1

0第４四分位（最大）

第３四分位 第２四分位 第１四分位（最小）

10

5

0第４四分位（最大）

第３四分位 第２四分位 第１四分位（最小）

3

2

1

0第４四分位（最大）

第３四分位 第２四分位 第１四分位（最小）

10

5

0第４四分位（最大）

第３四分位 第２四分位 第１四分位（最小）

膝OAの重症度が高くなると疼痛・ADL障害が悪化

追跡調査のデータを用いた縦断研究

Alcare_4thOA_2013.indd 2Alcare_4thOA_2013.indd 2 14.5.30 4:08:42 PM14.5.30 4:08:42 PMプロセスシアンプロセスシアンプロセスマゼンタプロセスマゼンタプロセスイエロープロセスイエロープロセスブラックプロセスブラック

3

い一方で，消失率に関しては膝OAの重症度と有意な相関関係が認められました。女性においては，膝OAの重症度と疼痛の発生率，消失率には相関関係が有意に認められました。次に，膝OAの重症度とADL障害の関連性を検討した結果，男性においては，膝OAの重症度とADL障害の発生率間に相関関係が見られましたが，ADL障害の消失率については，関連性は認められませんでした。女性においては，膝OAの重症度とADL障害の発生率，消失率には相関関係が有意に認められました。　続いて，膝OAによる疼痛およびADL障害の発生率と，年齢，BMI（肥満度の指標），握力（全身筋力の指標）との関連性を検討しました。その結果，男性においては，疼痛の発生率と各指標との関連性は認められませんでしたが，ADL障害の発生率には年齢と握力が関連することが認められました。女性においては，疼痛の発生率には年齢とBMIの関連が見られ，握力に関しても相関傾向にありました。また，ADL障害の発生率には，年齢，握力の関連が見られ，BMIに関しても相関傾向にあることが示唆されました。　さらに疼痛・ADL障害の発生に関して，年齢，BMI，握力，KL分類を説明変数として多変量解析を行いました。その結果，男性においては，疼痛の発生に各指標との関連は見られない一方で，ADL障害の発生には，年齢およびKL分類３/４が有意に関連していました。女性においては，疼痛の発生に年齢およびBMIが関連していましたが，KL分類による膝OAの重症度との関連性は認められませんでした。ADL障害の発生については，年齢，BMI，握力が関連することが示されましたが，疼痛の発生と同様に膝OAの重症度との関連は認められませんでした。　また，疼痛とADL障害の消失率に関しても多変量解析を用いて検討したところ，男性においては，疼痛の消失率にはKL分類３/４が，ADL障害の消失率には年齢が関連することが示唆されました。そして女性においては，疼痛の消失率にBMIと握力が，ADL障害の消失率には握力およびKL分類２が関連することが示唆されました。②疼痛・ADL障害の増悪・軽快に関連する因子　次に，膝OAの重症度と疼痛・ADL障害の増悪率との関連を検証しました。全体的に，膝OAの重症度が増悪するにつれて

疼痛とADL障害ともに増悪する傾向が見られました。　また，KL分類３/４ではKL分類０/１と比較して，男性においてはADL障害が，女性においては疼痛およびADL障害が有意に増悪していました。さらに疼痛の増悪率と年齢，BMI，握力の関連性を検討すると，男性においては各指標との関連性が見られない一方で，女性においてはBMIと握力が関連することが示唆されました。　さらに，年齢，BMI，握力，KL分類を説明変数として多変量解析を行いました。その結果，疼痛の増悪率に関しては，男性において各指標ともに関連性は認められませんでしたが，女性においては握力と有意に相関しており，またBMIに関しても相関傾向が確認されました。またADL障害の増悪率に関しては，男女共にKL分類３/４が関連していました。

　多変量解析の結果をまとめると表２のようになります。疼痛に関しては，男性においては膝OAの重症度そのものは疼痛の発生および増悪に関連しませんが，疼痛の消失には関連することが示唆されました。女性においては，膝OAの重症度よりもBMIや握力が疼痛の発生，増悪，消失に関連していることが示唆されました。　そして，ADL障害に関しては，男性においては膝OAの重症度はその発生や増悪に関連しますが，消失には影響がないことが示唆されました。また，女性においてはADL障害の発生には膝OAの重症度よりもむしろBMIや握力の方が強く関連し，消失には膝OAの重症度と握力が関連していることが示唆されました。この結果から，女性の場合，膝OAの重症度が高くても，肥満改善や筋力増大によってQOLが向上する可能性があるのではないかと期待しています。　今後の追跡調査においても，高い追跡率を維持し，有用性の高い新たな知見を発表していきたいと考えています。

1）Yoshimura N, et al. Int J Epidemiol 2010; 39: 988-9952）Muraki S, et al. Osteoarthritis Cartilage 2010; 18: 1227-12343）Oka H, et al. Osteoarthritis Cartilage 2008; 16: 1300-1306

（Muraki S, et al. Arthritis Rheum 2011; 63: 3859-3864）

表１ 関節裂隙幅および骨棘形成とQOLの関係（多変量解析）

WOMAC Pain

調整済み回帰係数（95％ CI）

男性

mJSW －0.29（－0.47～－0.11） 0.002

OPA 0.03（－0.005～0.07） 0.09

年齢，BMI，mJSW，OPAを説明変数とした重回帰分析を用いた

女性

mJSW －0.41（－0.57～－0.25） ＜0.0001

OPA 0.03（0.01～0.04） 0.0001

P値

WOMAC Physical Function

調整済み回帰係数（95％ CI）

－0.48（－1.04～0.08） 0.10

0.20（0.09～0.32） 0.0005

－1.22（－1.72～－0.72） ＜0.0001

0.12（0.08～0.17） ＜0.0001

P値

表２ 疼痛・ADL障害の発生・消失・増悪と年齢・握力・BMI・KL分類との相関（多変量解析）

○：有意な相関関係が認められた

男性

年齢

発生

消失

増悪

発生

消失

増悪

BMI 握力 KL分類

疼痛

ADL障害

○

○

○3/4

女性

年齢 BMI 握力 KL分類

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○3/4

○3/4

○2

（○）相関傾向

○3/4

QOLに相関する因子として重要性が高いのは男性は膝OAの重症度，女性では肥満や筋力

Alcare_4thOA_2013.indd 3Alcare_4thOA_2013.indd 3 14.5.30 4:08:43 PM14.5.30 4:08:43 PMプロセスシアンプロセスシアンプロセスマゼンタプロセスマゼンタプロセスイエロープロセスイエロープロセスブラックプロセスブラック

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　内側型膝OA（膝OA）に対する装具療法は，軽度から重度の病態まで幅広く処方されています。今回は，その装具療法の有効性に関するエビデンスを述べます。　膝OAの疼痛の生体力学的因子としては，膝関節を内反させようとする力である膝関節内反モーメントと立脚初期に膝が急激に外側方向に動揺する現象であるlateral thrustが挙げられます。治療に当たっては，これらの因子による膝関節への力学的負荷を低減させることが重要視されています1）。この低減に有効な装具として，機能的膝外反装具（膝外反装具）や支柱付き膝装具（膝軟性装具）があります。膝外反装具については，これまでの多くの研究により，疼痛の軽減，QOLの向上，内反モーメントの改善効果などが報告され2～6），膝軟性装具においても除痛効果が認められる患者も存在するとの報告もあります。　しかし，膝装具の疼痛軽減に対する作用機序は必ずしも明確になっていません。そこで，３次元動作解析装置および床反力計による歩行動作解析を実施し，膝装具の有用性についてバイオメカニクス的観点から検討を行いました。　３次元動作解析装置による歩行動作解析方法には，「Plug in gait法」と「Point cluster法」の２種類があり，前者が①膝関節へのモーメント②荷重時の膝関節と股関節および体幹との関係－といった全身と膝の運動学・力学の計測であるのに対して，後者は膝関節の①屈曲・伸展②外反・内反角度③回旋角度④前

後移動量－といった膝関節の運動に焦点を絞った解析方法です。本検証においては，健常膝に対し膝外反装具を装着し「Point cluster法」を用いた計測を，次に膝OA患者に対し膝外反装具および膝軟性装具を装着し「Plug in gait法」を用いた計測を行いました。

　まず，膝外反装具を装着した健常膝10例（男性５例，女性５例）を対象に「Point cluster法」を用いて一歩行周期の動作解析を実施しました。その結果，①全歩行周期における膝外反角度の増大②踵接地前後の内旋角度の増加③遊脚期における脛骨前方移動量の増大－が確認されました。膝内旋角度の増加は，膝外反角度が増大する要因となるとの報告があることから7），装具による外反矯正力に加え，内旋角度の増加が膝外反角度の増大に寄与する可能性が示唆されました。また，踵接地前後および立脚中期に確認された膝屈曲角度の増大による関節可動域制限は認められませんでした。　次に，KL分類２以上の内側型膝OA患者14例（男性２例，女性12例／KL分類２：３例，KL分類３：10例，KL分類４：１例）を対象に「Plug in gait法」を用いた検証を行いました。その結果，膝外反装具装着時は非装着時と比較して立脚初期（１～34％）において，膝関節内反角度が有意に減少しました。また，立脚中期（17～23％），立脚後期（40～53％）における内反モーメントおよび最大内反モーメント，ならびに疼痛（VASスコア）の有意な減少が認

膝OAの装具療法に対する有効性をバイオメカニクス的観点から解析

変形性膝関節症の病態と装具療法の実際

変形性膝関節症に対する装具療法のエビデンス広島大学大学院 医歯薬保健学研究院 保健学分野運動器機能医科学 教授出家 正隆氏

（出家正隆氏提供）

図２ 膝軟性装具装着によるlateral thrust減少と疼痛軽減効果

広島大学大学院医歯薬保健学研究科保健学分野運動器機能医科学の臨床試験結果

※非装着を100％

lateral thrust

＊P＜0.01

120

100

80

60

40

20

0非装着 装具装着時

120

100

80

60

40

20

0非装着 装具装着時

（％） （％）

＊

装具装着時でlateral thrustが減少

†

疼痛（VAS）

装具装着時でVASが減少

†P＜0.05

（出家正隆氏提供）

図１ 膝外反装具装着による疼痛軽減効果

広島大学大学院医歯薬保健学研究科保健学分野運動器機能医科学の臨床試験結果

最大内反モーメント

†P＜0.01

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3非装着 装具装着時

ＶＡＳ

80

70

60

50

40

30

20

10

0非装着 装具装着時

（N・m/BW） （mm）

約60％減少

＊ †

＊P＜0.05

膝外反装具による外反角度の増大には外反矯正力に加えて内旋角度の増大が寄与

Alcare_4thOA_2013.indd 4Alcare_4thOA_2013.indd 4 14.5.30 4:08:44 PM14.5.30 4:08:44 PMプロセスシアンプロセスシアンプロセスマゼンタプロセスマゼンタプロセスイエロープロセスイエロープロセスブラックプロセスブラック

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められました。特にVASスコアに関しては約60％と大幅に改善しています（図１）。さらに膝屈曲角度は装着時と非装着時で有意差はなく，健常膝による検証結果と同様に膝外反装具は，膝OA患者の関節運動を制限しないことが明らかになりました。

　続いて，膝軟性装具の膝OA患者の歩行へ及ぼす影響を検証しました。KL分類３以上の内側型膝OA患者６例（男性３例，女性３例／KL分類３：５例，KL分類４：１例）を対象に一歩行周期の動作解析を行ったところ，装着時は非装着時と比較して，lateral thrustおよびVASスコアの有意な減少が認められました。特にVASスコアに関しては，約30％の改善が見られました（図２）。一方で，膝軟性装具装着により内反モーメントは減少傾向にありましたが，両条件間に有意な差は見られませんでした。 以上の結果，膝軟性装具はlateral thrustを減少させ，それが疼痛の軽減に寄与している可能性が示唆されました。つまり，疼痛を愁訴する内側型膝OA患者へ装具処方をする際は， lateral

thrustの有無を確認し，それが視認される場合には，膝軟性装具の処方によって疼痛改善効果が期待できると考えられます。

　近年，患者の膝装具装着に関する報告を行った海外論文において，「医師と患者は，装具自体の費用と処方から１年または１年以上継続使用する可能性を念頭に置き，その有益性と無益性のバランスを考慮する必要がある」と述べられています8）。　そして，この言葉通り，医師は膝OA患者に対し装具療法を処方する際は，そのメリットおよびデメリットのバランスを十分に考慮して決断すべきだと考えます。

1）Kito N, et al. Clin Biomech（Bristol, Avon）2010; 25: 914-9192）城内若菜ほか. 理学療法 2008; 25: 909-9153）Brouwer RW, et al. Osteoarthritis Cartilage 2006; 14: 777-7834）Pollo FE, et al. Am J Sports Med 2002; 30: 414-4215）Kutzner I, et al. J Biomech 2011; 44: 1354-13606）Fantini Pagani CH, et al. Clin Biomech（Bristol, Avon）2010; 25: 70-767）菅川 祥枝ほか. 理学療法 2007; 24: 565-5728）Squyer E, et al. Clin Orthop Relat Res 2013; 471: 1982-1991

変形性膝関節症の歩行時荷重ベクトルと足底板の効果慶應義塾大学医学部整形外科 講師（現・慶應義塾大学医学部運動器生体工学寄附講座 特任准教授）名倉 武雄氏

　われわれは膝OA患者の病態を歩行動作解析によって検討した研究から，①荷重時における最大膝屈曲角度②関節可動域③lateral thrustそして④内反モーメント（knee adduction moment，以下KAM）－が膝OAの病態と密接に関連していることを報告してきました1～4）。特にKAMは，立脚期の荷重ベクトルからのレバーアーム増大による膝関節内顆への負荷および大腿骨脛骨角（FTA）と非常に高い相関関係があると報告されています5, 6）。このことから，KAMは膝OAの臨床評価における代表的な指標の１つであるといえます。　さらに，近年の研究において，つま先を内側方向に向けるといった歩容の改善が，膝OAの臨床症状を軽減するという報告がなされており，その要因の１つとしてもKAMの減少が報告されています7）。

　そこで，荷重ベクトルに注目し，荷重ベクトルとKAMの関係，そして足底板の装着がKAMおよび荷重ベクトルに及ぼす影響について研究を行いました。　まず，荷重ベクトルは側方ベクトルと垂直ベクトルの２つに分割されます（図１）。そして，この各ベクトルとKAMが健常者と膝OA患者間でどのような差があるのかを明らかにすべく，健

常群７例，膝OA群56例において比較検証しました。その結果，KAM（％体重×身長）は健常群3.2±1.1，膝OA群7.0±2.2，側方ベクトル（％体重）は健常群7.8±1.9，膝OA群9.7±3.2，垂直ベクトル（％体重）は健常群106.1±7.5，膝OA群131.8±10.2となり，膝OA群は健常群と比較して，KAM，側方ベクトル，垂直ベクトルの全てが有意に高値を示すことが明らかになりました。さらにKAMと各荷重ベクトルの相関関係を検証したところ，その相関係数rは側方ベクトルが0.35，垂直ベクトルが0.16となり，側

内反モーメントは臨床症状の把握に有用な指標

（名倉武雄氏提供）

図１ 側方ベクトルと垂直ベクトル

垂直ベクトル

側方ベクトル

荷重ベクトル

軟性装具はlateral thrustを低減させることで膝OA患者の疼痛を低減する

膝装具の処方に当たってはメリット・デメリットを十分に考慮すべき

内反モーメントとの相関度は垂直ベクトルよりも側方ベクトルが高い

Alcare_4thOA_2013.indd 5Alcare_4thOA_2013.indd 5 14.5.30 4:08:44 PM14.5.30 4:08:44 PMプロセスシアンプロセスシアンプロセスマゼンタプロセスマゼンタプロセスイエロープロセスイエロープロセスブラックプロセスブラック

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方ベクトルの方が垂直ベクトルと比較し，KAMに対してより影響を与えている可能性が示唆されました（図２）。

　次に，足底板の装着がKAMおよび各ベクトルに及ぼす影響について，膝OA患者30名を対象に検証しました。比較条件は①足底板非装着時②足底板（外側ウェッジ付）装着時③足底板（外側ウェッジ付）＋足関節バンド装着時－の３つです。③において足関節バンドを用いた理由は足底板による足関節の外反効果が距踵関節において阻害されることを防ぐ目的です。その結果，KAM（％体重×身長）は足底板非装着時が4.2±1.7，足底板装着時が3.9±1.5，足底板＋足関節バンド装着時が3.7±1.4となり，足底板非装着時と比較して，足底板装着時が８％，足底板＋足関節バンド装着時が13％の割合でKAMが減少することが確認さ

れました。　しかし，KL分類による膝OAの重症度別に効果を検討すると，KL分類２，３の患者は，足底板装着時，足底板＋足関節バンド装着時ともにKAMが減少していますが，KL分類４では，足底板装着時で有意な改善を示す一方で，足底板＋足関節バンド装着時では有意な改善は確認されませんでした。

　この結果より，足底板および足底板＋足関節バンドはKL分類４といった膝OAの重症度が高い場合には改善効果がないものの，KL分類２，３といった膝OAの重症度が比較的低い群には有益な効果をもたらすことが明らかになりました。この要因としては，やはり側方ベクトルが関連していると考えられます。よって，その点を立証すべく，両側膝OAのある71歳女性患者１人〔KL分

類２，FTA 182度，HSS （Hospital for Special Surgery Knee score；臨床スコア）87点〕を対象に，上記と同一の比較条件にて，KAM（％体重×身長）および側方ベクトル（％体重）ならびに垂直ベクトル（％体重）を計測し，再検討しました。その結果，足底板非装着時ではそれぞれ5.5，6.4，99.8，足底板装着時は5.0，6.1，97.3，足底板＋足関節バンド装着時は4.9，8.3，94.0となりました（図３）。足底板装着時には側方ベクトルの減少が，KAMの減少に寄与していることが推察されます。一方，足底板＋足関節バンド装着時は足底板非装着時より垂直ベクトルは減少しているのですが，側方ベクトルはむしろ増加し，結果としてKAMは減少しています。また，このような例が存在する一方で，足底板装着時や足底板＋足関節バンド装着時において，側方ベクトル，垂直ベクトルがともに減少し，KAMが減少している例も多数あります。このことから，膝OA患者に対する足底板の処方においては，全ての患者において同様の作用機序によりKAMを改善し，疼痛軽減につながるとは一概に断言できません。そのため，足底板による最大の改善効果を得るためには，１人１人の足部の特性に合わせた処方，適合が必要ではないかと考えています。

変形性膝関節症の病態と装具療法の実際

1）Kuroyanagi Y, et al. Osteoarthritis Cartilage 2007; 15: 932-936

2）Kuroyanagi Y, et al. Knee 2009; 16: 371-3743）岩本航ほか. 臨床バイオメカニクス 2011; 32: 407-4114）Kuroyanagi Y, et al. Knee 2012; 19: 130-1345）Andriacchi TP. Orthop Clin North Am 1994; 25: 395-403

6）Hurwitz DE, et al. J Orthop Res 2002; 20: 101-1077）Shull PB, et al. J Orthop Res 2013; 31: 1020-1025 （名倉武雄氏提供）

図３ 足底板効果による荷重ベクトルの変化の１例

歩行計測ソフトによるデモ

KAM側方ベクトル垂直ベクトル

1.65.7101

健常者（60歳女性）両側OA（71歳女性）

左 KL分類２，FTA 182度，HSS 87点

KAM側方ベクトル垂直ベクトル

5.56.499.8

足底板なしKAM側方ベクトル垂直ベクトル

5.06.197.3

足底板ありKAM側方ベクトル垂直ベクトル

4.98.394

足底板＋足関節バンド

FTA２度改善

腸骨

大転子

第５中足骨

膝

踵外果

（名倉武雄氏提供）

図２ 内反モーメントと荷重ベクトルの相関

OAでは側方ベクトル像増加→膝内反モーメント増加

膝内反モーメント（％体重×身長）

（％体重）

側方ベクトル

18

16

14

12

10

8

6

4

2

00 2 4 6 8 10 12 14

r＝0.35

膝内反モーメント（％体重×身長）

（％体重）

垂直ベクトル

160

150

140

130

120

110

1000 2 4 6 8 10 12 14

r＝0.16

足底板＋足関節バンド時に高い内反モーメント改善効果重症度によって効果の発現に差がある

足底板の処方に当たっては１人１人の足の特性を考慮すべき

Alcare_4thOA_2013.indd 6Alcare_4thOA_2013.indd 6 14.5.30 4:08:45 PM14.5.30 4:08:45 PMプロセスシアンプロセスシアンプロセスマゼンタプロセスマゼンタプロセスイエロープロセスイエロープロセスブラックプロセスブラック

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　膝関節動作においては，膝関節最終伸展時に脛骨が大腿骨に対し軽度の外旋運動を起こす現象である終末強制回旋運動（Screw-home movement；SHM）が不随意的に起こり，膝関節の安定性および関節軟骨に対する負荷の軽減につながるといわれています。しかし，内側型膝OAの症状が悪化すると，SHMにおける脛骨の外旋運動が内旋運動に変化します。そして，これが膝OA患者の立脚初期～中期における膝関節の急激な外側方動揺であるlateral thrustを増大させ，疼痛の愁訴につながると報告されています（図１）1～3）。　このことから，膝OA患者のSHMを正常動作に戻すことができれば，lateral thrustならびに日常生活動作における疼痛を緩和することができるのではないかと考えました。また，当院の理学療法士が，靴の踵部に外旋方向へ矯正可能なスクリュー状機能を付加させた内反足治療装具について討議していたことがあり，その原理は膝OA患者のSHMにおける脛骨の異常動作を矯正可能にする装具として応用できるのではないかと考えました。　このような背景から，脛骨の外旋を矯正し，膝OA患者のSHMを正常化させるスクリュー機構（図２）を踵部に埋め込んだ靴型装具（SHM靴）を靴メーカーと共同開発しました。そして，このSHM靴が膝OA患者の立脚時姿勢および歩行動作に及ぼす効果を明らかにすべく，一般的な靴（通常靴）装着時において大腿脛骨角（FTA）が座位時199°，立位時202°，歩行時208°であり，lateral thrustが顕著に確認できる１例を対象に，SHM靴装着時のFTAならびに膝関節の内反および外反方向の加速度を計測しました。その結果，SHM靴装着時は通常靴装着時と比較して，歩行時FTAが205°に改善しただけでなく，１歩行周期内における膝関節の内反方向への加速度の上昇回数が大幅に減少しました。以上の結果より，SHM靴は立脚時における膝関節の内反モーメ

ントや歩行時におけるlateral thrustを減少させる可能性が示唆されました。そして，実際に患者からも「SHM靴を装着すると非常に歩きやすい」という感想が得られました。　さらに，SHM靴装着時の歩行動作における膝関節動作を詳細に検証すべく，膝OA患者３例を対象として，３次元歩行解析装置による計測を行いました。その結果，通常靴装着時においては立脚早期に脛骨の内旋運動が見られましたが，SHM靴装着時には脛骨が外旋方向へ動作していることが確認され，膝OAの保存療法に対する応用への期待も示唆されました。また，３人の患者から，「より歩きやすさが向上した」という感想が得られました。

　これまでの研究結果を受けて，膝関節最終伸展時に膝OA患者の脛骨を外旋方向へ約７度矯正可能と考えられる４mmのSHM機構を装着した靴型装具（４mmSHM靴）を開発し，その有効性を検証しました。対象者は40歳以上の軽度の膝OA患者23例であり，比較条件として４mmSHM靴装着群，有効性がないと考えられる１mmのSHM機構型靴型装具（１mmSHM靴装着）群，通常靴群のいずれかにランダムに振り分けました。検査項目は，SF-36によるADL評価，Lequesneの重症度指数による膝関節機能評価，ならびに１日当たりの歩数の変化量とし，１カ月，３カ月，６カ月の各時点において調査しました。結果としては，N数が少なかったために，各条件において各検査項目に有意差は認められませんでした。しかし，４mmSHM靴装着群は他の２条件と比較して試験開始時の全測定項目は最も低値だったにもかかわらず，介入６カ月後にはSF-36における身体機能，日常役割機能：身体，体の痛み，全体的健康感，また，Lequesneの重症度指数および１日当たりの歩数において，他条件と比較しても改善傾向が見られました。特に１日当たりの歩数は，試験開始時には平均6,000歩でしたが，介入６カ月後には10,000歩に増

Screw-home movement（SHM）を考慮した靴型装具の臨床効果医療法人日高整形外科病院 院長日高 滋紀氏

膝OAが進行するとSHMの外旋運動が内旋運動へと変化し，lateral thrustを増大させる

（日高滋紀氏提供）

図２ SHM機構

SHM機構

踵部にSHM機構を付けた靴型装具で膝関節機能，ADLが改善される傾向に

（日高滋紀氏提供）

図１ SHM（screw-home movement）

脛骨が外側へ回旋

正常膝関節では立脚期の前期で下腿は大腿に対して外旋の動きをする。

変形性膝関節症ではこの正常な外旋運動が阻害されて，変形が進むと逆SHMが生じてくる。

Alcare_4thOA_2013.indd 7Alcare_4thOA_2013.indd 7 14.5.30 4:08:45 PM14.5.30 4:08:45 PMプロセスシアンプロセスシアンプロセスマゼンタプロセスマゼンタプロセスイエロープロセスイエロープロセスブラックプロセスブラック

発行：アルケア株式会社編集・制作：株式会社メディカルトリビューン2013年12月作成

　４人の演者による講演後に行われた総合討論では，活発な議論が繰り広げられた。議論の中心テーマは「装具のコンプライアンス」。村木氏は自身の診療経験より，「膝外反装具のコンプライアンスはなかなか向上しないのが実情。患者が継続使用する装具は薄いサポーターくらい」と述べた。出家氏は装具使用のコンプライアンス向上のためには，「まず２週間程度の試用後に効果を実感した人に対してのみ処方することがポイント。自分自身で効果を納得して装具を使用した患者はコンプライアンスも比較的高い」と述べた。コンプライアンスが低い要因として，装具療法のエビデンスが少ないことを挙げたのは日高氏。「エビデンスが蓄積されて，症状に対する効果が高いことが証明さ

れれば，医師としてもさらに積極的に装具療法を勧めやすい」と述べた。名倉氏は「装具療法を膝OAのどの様な状態の患者に適応すべきかについてはエビデンスがほとんどないのが現状。動作解析による研究が進み，装具療法が奏効しやすい患者の特徴が明らかになれば，TKAを回避できる症例も多いのではないか」と話す。座長を務めた池田氏は「20年前までは，保存治療の１つである運動療法の有効性はほとんど認知されない状況が続いたが，多くのエビデンスが重ねられたことで，今やその有効性は全世界的に知られるようになった。装具療法も，長い時間がかかるとは思うが，この研究会がきっかけとなって，数多くのエビデンスが出されるよう期待したい」と会を締めくくった。

変形性膝関節症の病態と装具療法の実際

加していました。

　以上の結果より，膝OA患者に対するSHM靴の有用性が示唆されましたが，SHM靴群の中には歩行時に内側広筋付近に違和感を訴える例がありました。その要因として，SHM靴は歩行時の体重移行期に外旋方向への力を付加しますが，踏み返しにあたる小趾球部において多少の内旋方向の力が付加されなければ，立脚中期におけるSHM靴による脛骨の外反方向への傾きを抑制することができず，MP関節の踏み返しが適切に形成されないことが考えられます。そのため靴型装具の小趾球部に近い部分に，内旋機構を付加し，MP関節の踏み返しを促す改良を行いました（図３）。　そして，この改良型SHM靴の有用性について，重症度の高い膝OA患者３例を対象に検討を行いました。比較条件は裸足，

日常生活において使用する靴（通常靴）装着，改良型SHM靴装着の３条件としました。また，測定項目は20ｍ歩数（３回実施），20ｍ歩行時間（４回実施），歩行快適性（VAS）として評価を実施しました。その結果，改良型SHM靴装着時は，裸足，通常靴装着時と比較して，全ての項目において改善が見られ，また，内側広筋付近の違和感も解消されました（図４）。この結果より，改良型SHM靴は，膝OA患者の身体動作を制限することなく，疼痛を軽減する可能性があることが示唆されました。　最後に，靴は日々の生活において欠かせないものであるため，膝OA患者に対する靴型装具の応用は日常生活の使用においてコンプライアンスが高いのではないかと期待しています。今後，さらに歩行動作解析を実施するなどし，この靴型装具のエビデンスを蓄積することが，実用化のために必要だと考えています。

1）石井 卓ほか. 日整会誌 1992; 66: S14332）大森 豪ほか. MB Orthop 2003; 16: 1-6 3）日高滋紀. MB Orthop 2012; 25: 69-76

（日高滋紀氏提供）

図４ 改良型SHM靴の効果

裸足 通常靴 改良型SHM靴

20m歩数（各３回平均）

40

35

30

25

20Sさん Iさん Mさん

VASによる評価80

70

60

50

40

30

20

10

0Sさん Iさん Mさん

（日高滋紀氏提供）

図３ 改良型SHM靴

足底面より，踵部で約３mm突出し外旋させ，小指球部で約１mm突出し内旋させる構造になっており，足部のあおり運動を促すような構造となっている。

１mm突出（内旋）

SHM靴（底面）

３mm突出（外旋）

総合討論

靴型装具の前方に内旋を促す機構を付けることで適切な踏み返しの形成が可能となる

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