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| 骨移植 | |
|---|---|
 外科医は、四肢の温存手術中に骨移植片を所定の位置に配置します。 | |
| ICD-9-CM | 78.0 |
| メッシュ | D016025 |
| メドラインプラス | 002963 |
骨移植は、非常に複雑な骨折、患者に重大な健康リスクをもたらす骨折、または適切に治癒しない骨折を修復するために、失われた骨を置き換える外科手術です。一部の小さな骨折や急性骨折は骨移植なしでも治癒できますが、複雑骨折などの大きな骨折の場合はリスクが高くなります。
骨は一般的に完全に再生する能力がありますが、再生するには非常に小さな骨折スペースまたは何らかの足場が必要です。骨移植片は、自家骨（患者自身の体から採取した骨、多くの場合は腸骨稜）、同種骨（通常は骨バンクから入手した死体骨）、または骨と同様の機械的特性を持つ合成骨（多くの場合はハイドロキシアパタイトまたはその他の天然の生体適合性物質で作られる）のいずれかです。ほとんどの骨移植片は、数か月かけて自然骨が治癒するにつれて吸収され、置き換わると予想されます。
骨移植を成功させる原理には、骨伝導（自然骨の修復成長を誘導する）、骨誘導（未分化細胞が活性骨芽細胞になるように促す）、および骨形成（移植材料内の生きた骨細胞が骨のリモデリングに寄与する）が含まれます。骨形成は、自家移植組織および同種移植細胞骨マトリックスでのみ発生します。
生物学的メカニズム
骨移植が可能なのは、骨組織が他のほとんどの組織と異なり、成長するためのスペースがあれば完全に再生する能力を持っているためです。天然骨が成長すると、通常は移植材料を完全に置き換え、新しい骨が完全に統合された領域が形成されます。骨移植の根拠となる生物学的メカニズムは、骨伝導、骨誘導、骨形成です。[1]
骨伝導
骨伝導とは、「組織の成長、骨芽細胞の成長、骨形成が起こるための発達をサポートする材料の特性」と定義されます。[2]骨移植の文脈では、骨移植材料が、天然骨によって永続する新しい骨の成長の足場として機能する場合に発生します。移植される欠損部の縁からの骨芽細胞は、骨移植材料をフレームワークとして利用し、その上に広がって新しい骨を生成します。 [1]骨芽細胞はドナー組織から発生するのではなく、宿主細胞の内部成長によって発生します。[3]骨移植手術で使用されるインプラント内の生物活性化学物質（ベータリン酸三カルシウム）の適切な結合により、欠損部の骨伝導性が促進されます。 [2]少なくとも、骨移植材料は、これらの生物活性化学物質で構成されていることにより骨伝導性である必要があります。
骨誘導
骨誘導とは、骨芽細胞への分化を促す骨芽細胞の刺激であり、骨芽細胞は新しい骨の形成を開始します。最も広く研究されている骨誘導細胞メディエーターは、骨形成タンパク質(BMP) です。[1]骨伝導性と骨誘導性を備えた骨移植材料は、既存の骨芽細胞の足場として機能するだけでなく、新しい骨芽細胞の形成を誘発し、理論的には移植片のより迅速な統合を促進します。[引用が必要]
骨促進
骨促進とは、骨誘導特性を持たずに骨誘導を強化することです。例えば、エナメル質マトリックス誘導体は、脱灰凍結乾燥骨移植（DFDBA）の骨誘導効果を高めることが示されていますが、単独では新しい骨の成長を刺激しません。[4]
骨形成
骨形成は、骨移植材料から生じた重要な骨芽細胞が、他の2つのメカニズムによって生成された骨の成長とともに、新しい骨の成長に寄与するときに起こります。[1]
方法
骨移植が必要な場所に応じて、手術を行う医師が異なる場合があります。骨移植手術を行う医師は、一般的に整形外科医、耳鼻咽喉科頭頸部外科医、脳神経外科医、頭蓋顔面外科医、口腔顎顔面外科医、足病外科医、歯周病専門医、歯科外科医、口腔外科医、インプラント専門医です。[5]
自家移植
自家骨移植では、移植を受ける本人の骨を利用します。骨は、腸骨稜などの必須でない骨から採取することもできますが、口腔外科手術では、下顎結合（あごの領域）や下顎前枝（冠状突起）から採取する方が一般的です。これは、小さな骨ブロックを移植領域に丸ごと置くブロック移植の場合に特に当てはまります。ブロック移植を行う場合、自家骨が最も好まれます。これは、移植片が患者自身の体から採取されるため、移植片拒絶のリスクが少ないためです。[6]上記の図に示すように、このような移植片は、骨誘導性、骨形成性、および骨伝導性です。自家移植のマイナス面は、追加の手術部位が必要となり、実質的に術後の痛みや合併症が発生する可能性のある場所がさらに増えることである。[7]
自家骨は通常、顎などの口腔内の骨源、または腸骨稜、腓骨、肋骨、下顎骨、さらには頭蓋骨の一部などの口腔外の骨源から採取されます。[要出典]
すべての骨は移植部位に血液供給を必要とします。移植部位の場所と移植片のサイズによっては、追加の血液供給が必要になる場合があります。これらのタイプの移植片の場合、ドナー骨とともに骨膜と付随する血管の一部の抽出が必要です。このタイプの移植片は生体骨移植片として知られています。[要出典]
自家移植は、例えば上前腸骨棘から切り取った骨など、強固な骨構造がなくても行われることがある。この場合、骨誘導作用と骨形成作用はあるが、強固な骨構造がないため骨伝導作用はない。[要出典]
顎は、皮質海綿骨自家移植の大量供給と、口腔内のあらゆる部位への容易なアクセスを提供します。外来患者として、局所麻酔下で診療所で簡単に採取できます。ドナー部位とレシピエント部位が近いため、手術時間と費用が削減されます。手術アクセスの利便性、罹患率の低さ、入院の不要、ドナー部位の不快感の最小化、皮膚の傷跡の回避などの利点もあります。[要出典]
象牙質移植
抜歯した歯から作られる象牙質骨[8]は歯の構造の85%以上を占め、エナメル質はHAミネラルで構成され、歯の構造の10%を占めています。象牙質は骨と化学組成が似ており、体積で70～75%がHAミネラルで、20%が有機マトリックスで、ほとんどが繊維状のI型コラーゲンです。[9]象牙質は骨と同様に、破骨細胞によって吸収される間に成長因子と分化因子を放出する可能性があります。象牙質移植片を使用可能にし、細菌を寄せ付けないようにするために、一部の企業は、即時または将来の使用のために歯を研磨、選別、洗浄する臨床手順を開発しました。韓国では、韓国歯銀行が2009年1月から2012年10月までの間に38,000本の患者自身の歯のバイオリサイクルを実施しました。[要出典]
同種移植
同種移植骨は、自家骨と同様にヒトに由来するが、同種移植骨は移植を受ける人とは別の人から採取される点が異なっている。同種移植骨は、骨を提供した死体から採取され、それを必要とする生きている人のために用いられる。これは通常、骨バンクから供給される。骨バンクは、選択的全股関節形成術（人工股関節全置換手術）を受ける生体骨ドナー（通常は入院患者）から供給された同種移植骨も供給する。全股関節置換術の際、整形外科医は人工股関節を挿入する過程で必要な部分として、患者の大腿骨頭を除去する。大腿骨頭は、大腿骨の近位端に位置するほぼ球形の骨の領域で、成人では直径が 45 mm ～ 56 mm である。患者の大腿骨頭は、外科処置の最後に病院廃棄物として廃棄されることが最も多い。ただし、患者がいくつかの厳格な規制、病歴、社会歴の基準を満たし、インフォームドコンセントを提供した場合、大腿骨頭は病院の骨バンクに保管される可能性があります。
利用可能な骨移植には3つのタイプがあります：[10]
- 新鮮または新鮮冷凍骨
- 凍結乾燥骨移植（FDBA）
- 脱灰凍結乾燥骨移植（DFDBA）
異質移植
アロプラスチック移植片は、骨の主成分でもある天然鉱物であるハイドロキシアパタイトから作られることがあります。生体活性ガラスから作られることもあります。ハイドロキシアパタイトは合成骨移植片であり、その骨伝導性、硬度、骨への受容性のため、現在他の合成物の中でも最も多く使用されています。現在ハイドロキシアパタイトと組み合わせて使用されるリン酸三カルシウムは、骨伝導性と吸収性の両方の効果をもたらします。接着のために水酸化カルシウムでコーティングされた、一部の微細多孔性グレードのPMMAやさまざまな他のアクリレート (ポリヒドロキシエチルメタクリレート、別名 PHEMA など) などのポリマーも、感染の抑制、機械的弾力性、生体適合性のため、アロプラスチック移植片として使用されます。[11] Corallina officinalisなどの石灰化海藻は、人骨に似た構造を持ち、徐々に吸収されるフルオロヒドロキシアパタイト組成を持っているため、「FHA（フルオロヒドロキシアパタイト）生体材料」異質骨移植として扱われ、標準化されています。[12]
合成変異体
人工骨は、リン酸カルシウム（例：ハイドロキシアパタイト、リン酸三カルシウム）、バイオグラス、硫酸カルシウムなどのセラミックから作ることができます。これらはすべて、生理的環境における溶解度に応じてさまざまな程度の生物学的活性があります。[13]これらの材料は、成長因子、ストロンチウムなどのイオンをドープしたり[14] 、骨髄穿刺液と混合して生物学的活性を高めることができます。一部の著者は、この方法は自家骨移植よりも劣ると考えていますが[6]、移植片の感染や拒絶のリスクははるかに低く、ヤング率などの機械的特性は骨に匹敵します。ストロンチウムなどの元素の存在により、体内での骨密度が高まり、骨芽細胞の増殖が促進されます。[要出典]
一時スペーサー
合成材料は、より永続的な材料に置き換えられる前に、一時的な抗生物質スペーサーとして使用されることがあります。たとえば、マスケレ手術では、最初に抗生物質（バンコマイシンまたはゲンタマイシン）を混合したPMMAを4～12週間使用し、その後スペースを自家骨移植で置き換えます。[15]外傷後の骨欠損の治療に使用できます。[15]
異種移植
骨異種移植は、異なる動物種の細胞を人間に移植する骨移植の代替形態です。この移植は、整形外科から歯科まで多岐にわたります。ほとんどの異種移植は、牛や豚などのウシ由来のもので、人間の組織に安全に移植できるように滅菌および処理されています。凍結乾燥または脱灰および脱タンパク質化することができます。異種移植は通常、石灰化マトリックスとしてのみ流通しています。マドレポアやミルポアタイプのサンゴは収穫され、「サンゴ由来顆粒」（CDG） [16]やその他のタイプのサンゴ異種移植になるように処理されます。 [17]サンゴをベースとした異種移植片は主に炭酸カルシウム（および骨の発達を促進する移植の文脈で有用な重要な割合のフッ化物）であるが、天然の人間の骨はリン酸カルシウムと炭酸カルシウムとともにハイドロキシアパタイトでできている。したがって、サンゴ材料は、工業的に水熱処理によってハイドロキシアパタイトに変換され、非吸収性の異種移植片が得られるか、または単にその処理が省略され、サンゴ材料は炭酸カルシウムの状態のままであり、天然の骨による移植片の再吸収が改善される。その後、サンゴ異種移植片は、成長促進ゲルと溶液で飽和される。[18]
健康リスク
研究によると、異種移植は使用可能ですが、拒絶反応のリスクがあるため厳重に監視されています。動物と人間の組織が交配することで発生する病気である人獣共通感染症は、異種移植の成功を脅かします。具体的には、これらの病気は「異種動物共通感染症」と呼ばれます。これらは、ウイルス感染、プリオン媒介感染、細菌感染の 3 つのグループに分類できます。これらは、異なる種を介して病気が伝染しやすくなる可能性があるため、厳重に監視しないと公衆衛生上のリスクが生じる可能性があります。[引用が必要]
成長因子
成長因子強化移植片は、組み換え DNA 技術を使用して製造されます。これらは、ヒト成長因子またはモルフォゲン (骨形成タンパク質とコラーゲンなどのキャリア媒体を組み合わせたもの) で構成されています。
回復とアフターケア
回復にかかる時間は、治療する傷害の重症度によって異なり、2週間から2か月間続きます。激しい運動は最長6か月間禁止される可能性があります。大腿骨遠位部の骨移植は治癒に最長6か月かかります。[19]
用途
歯科インプラント
骨移植の最も一般的な用途は、歯を失った部分の歯槽骨を修復するためのインプラントの適用である。インプラントは、支持と口内への適切な統合のために、インプラントの下に骨を必要とする。前述のように、骨移植には、自家骨（同一人物から）、同種骨、異種骨（主に牛の骨）、異質骨など、さまざまな形態がある。骨移植は、インプラント埋入前またはインプラント埋入と同時に使用することができる。[20]長期間歯槽骨のない状態（歯がない状態）の人は、必要な場所に骨が十分に残っていない可能性がある。この場合、顎、インプラントのパイロット穴、または骨盤の腸骨稜から自家骨を採取し、新しいインプラントの下に挿入することができる。あるいは、外因性骨を使用することもできる。異種骨は、長期間にわたって体積が安定するという利点があるため、最も一般的に使用されている。同種骨は再生の質が最も優れているが、体積の安定性は低い。多くの場合、異なる種類の骨移植片を組み合わせて使用します。[要出典]
一般的に、骨移植は、欠損部により適合できるように、ブロック状（顎または下顎の上行枝領域など）で使用されるか、または粒子状に使用されるかのいずれかです。
歯科骨移植は、失われた顎骨を再建するために開発された特殊な口腔外科手術です。この損失は、膿瘍、歯周病、外傷、または老化の自然なプロセスなどの歯の感染の結果である可能性があります。失われた骨組織を置き換え、自然な骨の成長を促す理由はさまざまであり、それぞれの技術は顎骨の欠陥に異なる方法で対処します。骨移植が必要になる理由には、上顎洞増大、ソケット保存、顎堤増大、または再生などがあります。現在、歯周病の治療に骨移植を使用する場合、自己血小板濃縮物（組織再生を促進する成長因子を含む細胞断片）の使用を支持する証拠がいくつかあります。[21]
腓骨幹
歯科インプラントに使用されるものよりもしっかりした、もう 1 つの一般的な骨移植は腓骨骨幹の移植です。腓骨骨幹の一部が除去された後、骨欠損のある脚で走ったりジャンプしたりするなどの通常の活動が許可されます。移植された血管化腓骨は、先天性骨欠損のある四肢の長骨の骨格の完全性を回復するため、また外傷や悪性腫瘍の侵襲後に骨の一部を置換するために使用されています。骨膜と栄養動脈は通常、骨片とともに除去されるため、移植片は新しいホスト サイトに移植されたときに生きたまま成長します。移植された骨が新しい場所に固定されると、通常は、それが付着していた骨への血液供給が回復します。[引用が必要]
他の
骨移植は、欠損した骨が治癒するか、または拒絶反応がほとんどまたは全くなく再生することを期待して使用されます。[19]骨移植の主な用途である歯科インプラントの他に、この手順は、動きを防ぐために関節を固定したり、骨が失われた骨折を修復したり、まだ治癒していない骨折を修復したりするために使用されています。[19]さらに、骨移植または代替物は、脊椎固定手術の増強に広く使用されています。[22]
リスク
あらゆる処置と同様に、リスクが伴います。これには、薬剤に対する反応、呼吸困難、出血、感染症が含まれます。[19]感染症は症例の1％未満で発生すると報告されており、抗生物質で治癒可能です。全体的に、既存の病気を抱えている患者は、全体的に健康な患者と比較して感染症にかかるリスクが高くなります。[23]
腸骨稜からの移植のリスク
腸骨稜をドナー部位とする骨移植の潜在的なリスクと合併症には以下のものがある： [23] [24] [25]
- 後天性腸ヘルニア（これは、より大きなドナー部位（> 4cm）ではリスクとなる）。[23] 1945年から1989年までに約20例が文献で報告されており[26]、世界中で数百例しか報告されていない[27]
- 感覚異常性大腿痛（ベルンハルト・ロス症候群とも呼ばれる外側大腿皮神経の損傷）
- 骨盤不安定症
- 骨折（非常に稀で、通常は他の要因を伴う[28] [29]）
- 陰窩神経の損傷（座ることで悪化する後骨盤痛を引き起こす）
- 腸骨鼠径神経の損傷
- 感染
- 軽度の血腫（よくあること）
- 外科的介入を必要とする深部血腫
- 漿液腫
- 尿管損傷
- 腸骨動脈偽瘤（まれ）[30]
- 腫瘍移植
- 美容上の欠陥（主に骨盤縁上部を保存しないことによって生じる）
- 慢性的な痛み
後腸骨稜から採取した骨移植は一般的に合併症が少ないが、手術の種類によっては、患者が全身麻酔下にある間に骨を反転させる必要がある場合がある。[31] [32]
費用
骨移植手術は手術そのものだけではありません。移植延長部を補う複雑な後外側腰椎固定骨移植の3か月間の総費用は、平均約33,860ドルから37,227ドルの範囲です。[33]この費用には、3か月間の入院と通院の費用がすべて含まれています。骨移植自体の費用（250～900ドル）の他に、手術にかかる費用には、外来リハビリテーション費（5,000～7,000ドル）、ネジとロッド（7,500ドル）、宿泊費と食費（5,000ドル）、手術室費（3,500ドル）、滅菌用品費（1,100ドル）、理学療法費（1,000ドル）、外科医費（平均3,500ドル）、麻酔科医費（1時間あたり約350～400ドル）、薬剤費（1,000ドル）、医療用品、診断手順、機器使用料などのサービスに対する追加料金などがある。[34]
参照
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