義肢を装着した膝上切断者の固有感覚

要旨

目的 人工関節を装着した大腿骨切断患者における下肢の固有感覚を評価する。 材料と方法 膝上関節切断を受けた24～65歳（平均：42歳）の患者22名（男性18名、女性4名）に、膝屈曲15°の所定角度での関節リポジションを行い、固有感覚を評価した。 測定は、従来のゴニオメーターを用いて、切断膝と健常膝の両方に適用した。 測定は切断膝と健常膝の両方で行い，最後の1枚は内部統制として使用した． 正常歩行に近い特定の制御可能な状況下で、関節位感知法（JPS）を用いて膝関節の固有感覚を評価するために、全ての患者が閉じた運動連鎖の中で過伸展から15°まで能動的に膝関節の屈曲を行った。 結果 15°屈曲時のJPSは、切断側で13.91（SD=±4.74）、健常側で14.15（SD=±2.61）と算出された。 切断肢と健常肢の間には、統計的に有意な差は検出されなかった（）。 結論 15°のJPSを評価したところ、大腿切断および人工関節装着後、切端の固有感覚情報は大きく影響を受けていないようであった。 これらの患者は膝の感覚受容器の喪失を別のメカニズムで補っていると思われる

1. はじめに

下肢切断は、切断肢だけでなく全身に関わる一連の変化や付随する調整を引き起こす。 このような調整には、姿勢や運動の制御、関節機能の最終制御に必要なすべての求心・遠心経路を含む感覚運動系が大きな役割を担っている。 この複雑なプロセスは、空間における関節の位置の感覚、特殊な感覚受容器を介して関節に生じる力の感覚（力覚）、および運動感覚（特に関節の運動感覚）に関する情報を中枢神経系に伝達することに関係する。

下肢からの固有感覚情報の遮断は、脊髄から大脳半球までのあらゆるレベルの中枢神経系、および四肢の動きを制御・調整する求心・求心性経路の再編成に続いて行われる。

下肢切断を受けた患者のバランスと歩行にも大きな変化が見られ、体重分布が非対称になり、前方に移動し、転倒のリスクが高まります。 さらに、切断後の歩行パターンには、切り株の高さが決定的な役割を果たす。 本研究の目的は、膝上切断を受け、相当期間人工関節を装着した肢の膝の固有感覚を関節位感覚（JPS）法を用いて評価し、その調整度を推定することである。 本研究では、立脚期および遊脚期開始時の歩行で機能的と考えられる15°を目標角度とした。 さらに、これらの患者のための改良された人工関節の構築や最適なリハビリテーションプログラムの作成に貢献することができる。 材料と方法

参加者は、片側下肢切断の患者25人の最初のグループから選択された。 最終的には、必要な基準を満たした24～65歳、平均42歳（SD：11.52）の男性18名、女性4名の計22名が採用された（表1）。

これらの患者は膝上と股関節下の切断を受け、切断から少なくとも1年間人工関節を使用していた.このような患者には、人工関節を使用することをお勧めします.また、このような患者は、人工関節を使用することをお勧めします.

除外基準は、両下肢または上肢の切断、聴覚および視覚系の問題、切端の痛み、アルコール乱用、精神疾患、脳機能の障害またはその他の神経学的欠陥の存在であった。

切断の原因については、18名では交通事故、2名では悪性腫瘍の存在、残りの1名では過去の履歴から職業上の負傷であったことが判明した。

人工関節の種類は、10例が油圧式膝継手、10例が電子式C脚、残り2例が単純多軸膝継手であった(表1)。

膝の固有感覚は、切断脚と内部対照群である健常脚の両方で、所定の角度を再現する方法（関節位置感覚）で計数された。 測定には、健常者と特定集団の両方で臨床評価や研究目的に広く使用されているWhitehall Manufacturing Hydrotherapy and Health Care Products社製の従来のゴニオメーター、より具体的にはG300モデルを使用した。 このゴニオメーターは、人工膝関節の中央にテープで固定した。

平行棒の中には、あらかじめ決めておいた患者の歩幅と長さに応じて、人工関節と正常関節の両方で体重の中心位置を正確に特定するための2つのアナログスケールが設置されている。 その結果、人工関節は正常な膝とは重心位置が異なるため、歩行時に重心線が支持基底面内にとどまり、転倒の危険性が高まらないことが分かりました（図1）。 次に、人工膝関節の過伸展位から、人工肢が傾いている秤の重さを大きくして屈曲を行った。 その際、患者は上肢で支えることができるようにした。 研究者の介助のもと、健常側膝を過伸展させた状態で、評価側膝を15°より大きく屈曲させる動作を3回行い、動作に慣れるようにした。 その後、研究者のサポートを受けながら、膝を所定の角度に戻し、2分間の休憩の後、目標角度である15°を再現することに挑戦した。 3回繰り返し、測定値の平均を算出し、全く同じ手順で前述の測定を行った健常肢の対応する値と比較しました。

変数の比較は従属サンプルの-testを用いて健常者と切断された肢の間で行われました。 データは、連続変数については平均±標準偏差（SD）として表された。 統計解析には統計パッケージSPSS vr 13.00を使用した。

すべての測定は同じ研究者によって行われた。 測定を行った研究者の信頼性をチェックし、確認した。 調査員は特定の角度を測定するよう依頼され、それは最終的に独立した第二の調査員が測定するよう依頼された角度と比較されました。 角度は等価であり、両方の調査員にとって特定かつ未知のものであった。

両方の研究者が同じデータを得たので、特定の角度に関する彼らの測定値間の相関は、統計的有意水準で強い（相関係数=1.00）ことが証明された。

測定角度の計算には、G300ゴニオメーターとは別に、最新のアイソキネティックCon-Trexダイナモが使用され、大腿脛骨機能ブレースを装着し、このガイドが提供する軸で、アイソキネティックダイナモの角度に従って膝の屈曲が実行された。

この研究は、実施した病院の倫理委員会の承認を得ており、参加者全員がこの研究に参加することに同意したことを書面で表明した

3. 結果

研究に参加した22人のうち、11人（50％）は利き足の切断を受け、残りの11人は非利き足の切断を受けた。

切断した足に関しては、JSP15°の値は4°から22.7°、平均13.91、SD±4.74であり、健足に関しては、その値は10°から19°であった。7°、平均14.15°、SD±2.61°であった（表2）。

切断肢と健常肢の値には統計的に有意な差は検出されなかった（、）。

患肢の測定値は、切断を受けた患者の年齢と人工関節とともに生活した年数によって差があった。

さらに、研究参加者に装着された人工関節の2つの優勢なものの間の測定値には、統計的に有意な差は記録されませんでした（、）。 特に、電子C脚を使用した被験者では、最小角度7.7°、最大角度22.7°、平均角度M：15.38°（SD：4.93°）、油圧膝継手を使用した被験者では、最小角度4°、最大角度18°、M：13.38°を示した。一方、油圧式膝継手使用者は、最小角度4°、最大角度18°で、M：13.43°（SD：4.31°）（表3）

これらの測定値の信頼性については、上記の測定値のa値（係数α）が健常下肢と手術下肢で0.80以上、正確には0.95と0.97と判明したので満足できるものと思われます。

4.考察

本研究では、健常者を内部統制群として、閉鎖運動連鎖環境において、所定の角度を積極的に再現する方法を用いて、下肢の固有感覚を研究しました。 この角度は、通常の歩行で立脚相と遊脚相の開始時に必要とされる膝の屈曲角10°から60°の機能範囲内の代表的な角度であることから選択されたものである。 また、この角度ではメカノレセプターの活性化が大きいようにさえ思われた。

結果分析から明らかなように、人工関節を装着した肢と健常肢との間に統計的に有意な差は報告されていない。

この事実は、研究参加者がある程度の固有感覚値の低下を示したものの、少なくとも1年間は、膝上切断と人工関節装着後に、下肢、特に膝関節の固有感覚情報の深刻な低下を示さなかったことを示唆するものであった。

これらの結果は、切断および人工関節装着後に、同様に関節位置感覚（JPS）の有意な低下を記録しなかった先行研究者の知見と一致する。

Eakinらは、閉鎖運動連鎖の環境において、5°、10°、15°、20°および25°での屈曲における所定の角度を受動的に再現する能力を測定した。 研究者らは、従来の方法では、目標角度に関して、また健常脚との比較において、有意な固有感覚障害を検出することができなかった。 一方、受動的運動経路の検出法では、義足を装着した肢で固有感覚低下が記録された。

LiaoとSkinnerは、膝下切断の患者において、空間における関節位置の感覚と膝関節の運動感覚を評価し、同様の結果を記録している。 その試験では、切断肢で所定の角度を再現する能力を測定することによって、固有感覚情報の有意な低下は記録されなかったが、その試験でも切断肢を特徴づける運動感覚の値の低下が検出された

膝上切断の人々は、膝関節の喪失とそれに伴う機械受容器の喪失を、人工膝関節を守る代替メカニズムによって補償していると思われる。

これらのメカニズムには、おそらく股関節と、人工関節によって及ぼされる圧力からインパルスを受け取る切株の皮膚受容器が含まれます。

この研究で示された固有感覚能力は、切断と義肢装着からの経過時間に関連して増加した。この事実は、時間の経過とともに下肢の固有感覚を高める解剖学的構造が失われることによる代償メカニズムの発達を示唆している。

運動感覚情報の維持における隣接関節の役割は非常に重要であると思われる。 Dhillonらは、少なくとも4年前に肘から上を切断した患者において、残っている機能的な接続が生存可能であること、または運動後に回復することができると報告している。 さらに、感覚ニューロンは運動ニューロンよりも抵抗力があるようです。 また、感覚神経は運動神経よりも回復しやすいようで、低下した感覚神経も、古い切断でも回復することが証明された。

膝上切断の場合、膝と、下肢の固有感覚を支える相当数の機械受容器が失われます。 さらに、大腿四頭筋とハムストリングスの固有感覚も障害される。

この研究で使用した方法で固有感覚障害を検出できなかったのは、運動感覚を測定する他の方法とは異なり、この研究で使用した所定の角度15°屈曲を再現する際に活性化する神経メカニズムが異なるためと思われる．

切断後に行うリハビリテーションプログラムは、切断した下肢に提示される固有感覚を最終的に決定するのに影響を与えます。 リハビリテーションの様々な側面に焦点を当てた理学療法のアプローチは数多くあり、例えば、固有感覚を高めることや筋力を回復させることなどが挙げられる。 この研究では、参加者が同じリハビリテーションプログラムに従わなかったという事実が、この研究の結果にある程度影響を与える可能性がある。

この研究のもう一つの弱点は、患者の年齢と性別に関するサンプルの異質性と、必要な測定が身体機能環境ではなく病院で行われたという事実である。

切断・人工関節装着後の下肢の固有感覚という複雑な現象を探るためには，可能な限り通常の歩行に近い環境で固有感覚の異なる構成要素を測定する異なる方法による，さらなる無作為化試験が必要である。