20210814 CORR Does Patient-specific Functional Pelvic Tilt Affect Joint Contact Pressure in Hip Dysplasia? A Finite-element Analysis Study

 背景 

生理的骨盤傾斜の個人差や姿勢の変化は、股関節形成不全患者の寛骨臼の向きや被膜に影響を与えるが、股関節の力学的環境に与える影響は十分に理解されていない。生理的骨盤傾斜を考慮した個人別の有限要素解析を行うことで、股関節形成不全の接触力学に関する貴重な知見を得ることができ、この患者集団の病因のさらなる理解と治療の改善につながると考えられる。

質問／目的 

股関節形成不全患者とそうでない患者の間に、(1)生理的骨盤傾斜、(2)骨盤の位置と関節面圧、(3)関節面圧に関連する形態学的要因に違いがあるかどうかを、有限要素解析を用いて検討した。

研究方法 

2016年から2019年にかけて、82名の患者が股関節形成不全の治療のために骨盤骨切り術を受けた。股関節形成不全（仰臥位AP骨盤X線写真で外側中心端角≧0°かつ＜20°）の患者70名を対象とした。進行した変形性関節症、大腿骨頭の変形、過去に股関節または仰臥位での手術歴がある、または画像の質が悪い患者は除外した。32人の患者（32股関節）がこの有限要素解析研究に参加することができた。対照群として、股関節疾患の既往のない女性ボランティア33人を検討した。股関節形成不全（外側中心端角が25°未満）または画像の質が悪い人は除外した。16人（16股関節）がコントロールとして適格であった。2名の認定整形外科医が、骨盤X線写真とCT画像を用いて、骨盤の矢状傾斜（骨盤前面と垂直軸の間の角度：骨盤前面[APP]角度）と寛骨臼の前方開角とカバレッジを測定した。骨盤CT画像を用いて個人別の有限要素モデルを作成し，非線形接触解析を行って，片脚立位の際に寛骨臼軟骨にかかる関節面圧を，骨盤の3つの位置（標準位（骨盤前面部），仰臥位，立位）に関して計算した。形成不全のある患者とない患者の間で、t-テストまたはWilcoxon順位和検定を用いて、生理的な骨盤の傾きを比較した。3つの骨盤位の間の関節面圧の比較には、Bonferroni補正を行ったペアt-testまたはWilcoxon signed rank testを用いた。関節面圧と形態学的パラメータおよび骨盤の傾きとの相関は、PearsonまたはSpearmanの相関係数を用いて行った。

結果 

仰臥位と立位でのAPP角は、個人差が大きかった。股関節形成不全の患者は、対照群の患者よりも立位のときに大きかったが（3°±6°対-2°±8°、平均差5°[95%CI 1°〜9°]、p = 0.02）、仰臥位のときには両群間に差はなかった（8°±5°対5°±7°、平均差3°[95%CI 0°〜7°]、p = 0.06）。股関節形成不全の患者において、仰臥位から立位に移行する際の骨盤の傾きは、平均で6°±5°後傾していた。最大接触圧の中央値（範囲）は、股関節形成不全者の方が対照者よりも高かった（立位時；7.3メガパスカル[4.1〜14]対3.5MPa[2.2〜4.4]、中央値の差3.8MPa、p＜0.001）。股関節形成不全の患者では、骨盤立位での最大関節面圧の中央値が臥位よりも大きかった（7.3MPa［4.1～14］対5.8MPa［3.5～12］、中央値の差1.5MPa、p＜0.001）。標準骨盤位での最大関節面圧の中央値は立位と変わらなかったが（7.4 MPa [4.3 to 15] 対 7.3 MPa [4.1 to 14]; 中央値の差 -0.1 MPa; p > 0.99）、最大面圧の差は-3.3 MPaから2.9 MPaまで変化した。これは立位でのAPP角が広範囲（平均3° ± 6° [-11° to 14°]）であったことを反映している。股関節形成不全の患者では、立位での最大関節面圧は立位APP角と負の相関があった（r = -0.46; p = 0.008）。

結論 

骨盤の傾きの個人差や姿勢差が股関節の関節面圧に影響するという知見に基づき、今後、股関節形成不全の病態や関節温存手術に関する研究では、仰臥位や標準的な骨盤位だけでなく、立位での患者固有の骨盤の傾きが股関節の生体力学的環境に及ぼす影響を考慮する必要がある。

＜論評＞

寛骨臼形成不全の患者さんの骨盤は、立位では前傾すると勝手に思っていましたが、後継するのですね。

立位のAPP角が何で規定されるかがわかると面白そうですねえ。