人工膝関節全置換術後の膝伸展不全に関連する因子の検討
厚生連医誌 第31巻 1 号 19〜24 2022

原著

人工膝関節全置換術後の膝伸展不全に関連する因子の検討
新潟医療センター、リハビリテーション科；理学療法士1）、
新潟医療センター、整形外科；医師2）、済生会新潟病院、整形外科；医師3）

渡邉博史1）、蕪木
飯田武史1）、高橋晋1）、高橋勇樹3）、渡邉

目的：人工膝関節全置換術（TKA）後における膝伸展不全（Lag）の発生を予防するために、Lag の関連因子を検討することである。
方法：対象は2018年 1 月〜2019年12月の期間に当院でTKA を施行した女性34名45膝とした。入院中にLag を認めた Lag 群（17名19膝）と認めなかった非 Lag 群（19名26膝）に分け、年齢、膝関節可動域、下肢伸展筋力等について検討した。
結果：術前の膝屈曲拘縮や術後の下肢伸展筋力が Lagに関連していることが認められた。
結論：理学療法において、術前の膝屈曲拘縮から Lagの発生を予測し、術後早期に下肢伸展筋力を発揮しやすい状態にすることが重要である。
キーワード：人工膝関節全置換術、膝伸展不全、関連因子緒利行1）、高橋言変形性膝関節症（Knee osteoarthritis：以下、膝 OA）
は高齢者に多い一般的な疾患であり、世界の有病率は3.8％で有病者数が約 2 億6700万人と推計されている（1）。日本における膝 OA の有病者数は約2,530 万人、有症状患者数は約800 万人とされ、40 歳以上の中高年者における発生頻度は極めて高いと報告されている（2 4）。また、男女とも年齢の上昇に伴い膝 OA の X線変化が段階的に進行する（5）ことから、超高齢社会の進行とともに膝 OA 患者が増加し重症化することが予想される。重度な膝 OA 患者には人工膝関節全置換術（Total knee arthroplasty：以下、TKA）が推奨され、優れた治療成績と疼痛の軽減が実証されている（6、7）。
しかし、TKA 後の患者満足度は、人工股関節全置換術に比べて低いとされており（8 10）、良好な成績が得られるものの課題も残されている。その課題の 1 つにTKA 後多く観察される現象である膝伸展不全（Kneeextension lag：以下、Lag）が挙げられ、Lag は他動での膝関節完全伸展が可能であるのに自動での完全伸展が困難な状態と定義されている（11 15）。Lag が存在すると膝屈曲位での歩行となり、屈曲位での荷重が膝関節へのストレスを増大させ疼痛等が生じ、臨床上の問題となる（16 19）。そして Lag は、TKA 後の早期身体機能及び身体能力の回復を阻害する要因の 1 つとされている（20）。そのため、TKA 後の Lag を予防すること

祐太1）、梨本聡2）、佐藤智史1）、卓2）が重要であり、術前から Lag の発生を予測し、Lag に関連した機能不全を防ぐための術後早期介入が必要である。そこで本研究では、TKA 後の Lag に関連する因子の検討をした。
対 象 と 方 法
対象は、2018年 1 月〜2019年12月までの 2 年間に当院で TKA を施行した女性34名45膝（平均年齢75.1±6.6歳）で両側同時手術例が 7 名存在し、退院時まで膝屈曲拘縮が残存していた者は除外した。全例手術はMeasured Resection 法で、使用したインプラントはMedial Pivot 型であった。
方法は、まず入院中に Lag を認めた Lag 群（17名19膝）と認めなかった非 Lag 群（19名26膝）の 2 群に分けた。そして、年齢、術前の膝関節可動域（Knee joint
range of motion：以下、膝 ROM）、術直後麻酔下膝最大
伸 展 角（Lateral femoro-tibial angle：以 下、LFTA）（21）、術後早期における炎症所見の評価として、術前及び術後 1 週時の大腿周径（patella 上縁 0 cm と 5 cm）、術後 1 週時の C 反応性蛋白（C-reactive protein：以下、CRP）や、術前及び退院時の下肢伸展筋力について、2 群間で検討した。LFTA は術直後の全身麻酔下での自重による膝最大伸展位 X 線側面像上で計測し（図1a,b）、下肢伸展筋力はアルケア社製ロコモスキャンにて測定した（図 2 ）。大腿周径では術前に対する術後 1 週時の割合を、下肢伸展筋力では体重に対する割合を算出し比較した。
統計学的分析は、統計ソフト R にて Shapiro-Wilk 検定によりそれぞれのデータの正規性を確認したのち、対応のない t 検定と Mann-Whitney の U 検定を用い有意 水 準 を 5 ％と し た。ま た 受 信 者 動 作 特 性 曲 線（Receiver Operating Characteristic curve：以下、ROC 曲線）から Lag の有無に対する術前における膝屈曲拘縮のカットオフ値を求めた。
結果

対象の属性について、年齢は Lag 群の平均74.6歳、非 Lag 群の平均75.5歳で有意差を認めなかった。また、他の項目の身長、体重、BMI においても 2 群間で有意差を認めなかった（表 1 ）。

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膝関節角度について、術前の膝 ROM は伸展で差を認め、Lag 群の中央値−10°、非 Lag 群の中央値−7.5°で Lag 群が有意に小さい値であった（図3a）。LFTA はLag 群の平均 9.1°、非 Lag 群の平均 4.6°で Lag 群が有意に大きい値であった（図3b）。
炎症所見について、CRP は Lag 群の中央値 2.0 mg/dl、非 Lag 群の中央値 4.7 mg/dl で Lag 群が有意に小さい値であった（図4a）。大腿周径は 2 群間で有意差を認めなかった（図4b）。
下肢伸展筋力は術後の退院時において差を認め、Lag群の平均25.8％、非 Lag 群の平均33.9％で Lag 群が有意に小さい値であった（図 5 ）。
Lag の有無に対する術前における膝屈曲拘縮のカットオフ値は 10°であった（図 6 ）。
考察

Lag に関連する要因の先行研究では、術前の膝伸展ROM 制限（22）、大腿四頭筋の筋力低下（11、12、15、23）、腫脹（25 27）・疼痛（11、15、24）による大腿四頭筋活動抑制、ハムストリングス収縮・短縮（24）、縫工筋・大腿筋膜張筋の過剰活動（28）、膝蓋骨の可動性低下や腱の滑走性低下（11、12、15、29）、膝関節受容体の変化（30、31）等が報告されている。このように
Lag には多種多様な要因が指摘されており、術前、術中、術後の因子があり、これらの要因が混在しているとされている（22）。本研究では、術前の膝屈曲拘縮、LFTA、術後の下肢伸展筋力が lag の関連因子として認められ、先行研究と同様の結果が得られた。LFTA は麻酔下であることから、不安や痛み等による防御的な筋収縮の影響がなく、純粋な膝の後方軟部組織の伸張性を示していると考えられ、LFTA が小さいと Lag が発生しやすいという結果になったと考える。LFTA について我々は 6°以上であると術後 1 年以上経過時、過伸展になっている可能性があると報告しており（21）、
LFTA が大きいことは、入院中の Lag 発生予防においては利点であるが、術後長期経過後における過伸展のリスクがあり、そのことを念頭に置きながら後療法を行っていくことが必要と考える。CRP については Lag群が有意に小さい値で、先行研究とは逆の結果であった。この理由として、両側同時手術例の 7 名中、Lag群が 1 名、非 Lag 群が 6 名で非 Lag 群に多かったことが影響していると考える。また、術後の腫脹や水腫による大腿四頭筋の活動抑制が、TKA 症例では必ずしもLag の原因にはならないとの報告（28）もあることから、他の要因に比べて炎症所見である CRP の影響は小さいと示唆される。TKA における標準的な理学療法介入の方向性において、術前から膝伸展 ROM を評価し、術後における Lag の発生を予測することが述べられており（32）、本研究の結果から、ROC 曲線にて Lag の有無に対する術前における膝屈曲拘縮のカットオフ値が 10°と示され、術前の膝屈曲拘縮が 10°以上であると術後Lag が生じる可能性が高くなることが示唆された。
Lag は大腿四頭筋による膝伸展の自動運動が、膝最終伸展域において特異的に困難となる現象を指す（22）とされ、Lag が生じている膝最終伸展域での下肢伸展筋力の発揮が不十分な状態であり、主に Lag が生じる要因は筋力の影響と考える。Lag の要因として多種多様の項目が報告されているが、それら全ての項目は、Lag が生じている膝最終伸展域での下肢伸展筋力の発揮を妨げる要因である。理学療法の介入において、術前は膝伸展 ROM の評価から Lag 発生の予測をし、個々の患者の問題となっている Lag の要因を評価し、術後早期に下肢伸展筋力を発揮しやすい状態に整えることが重要と考える。
結論

TKA 後における Lag の発生予防のために、Lag に関連する因子について検討した。術前の膝屈曲拘縮と術後の下肢伸展筋力が Lag に関連していることが認められ、理学療法において、術前の膝屈曲拘縮から Lag の発生を予測し、術後早期に下肢伸展筋力を発揮しやすい状態にすることが重要と考える。
文

献

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英文抄

録

Original article
Factors Related Extension Lag after Total Knee Arthroplasty
Department of Rehabilitation, Niigata Medical Center; PT1）,
Department of Orthopedic Surgery, Niigata Medical Center;MD2）, Department of Orthopedic Surgery, Saiseikai Niigata
Hospital; MD3）
Hiroshi Watanabe1）, Takeshi Kaburaki1）,
Toshiyuki Takahashi1）, Yuta Takahashi1）, Satoshi Nashimoto1）,
Susumu Iida1）, Satoshi Watanabe2）, Takashi Sato2）,
Yuki Takahashi3）
Objective : The purpose of this study is to investigate factors associated with lag in order to prevent theoccurrence of knee extension lag after total knee
arthroplasty.
Methods : The subjects were 34 female patients with 45
knees who underwent TKA at our hospital between
January 2018 and December 2019. They weredivided into Lag group（17 patients,19 knees）andNon-Lag group（19 patients, 26 knees）with andwithout Lag during hospitalization, and their age,knee joint range of motion, and knee extensor
strength were examined.
Results : It was observed that preoperative knee flexion
contracture and postoperative knee extension muscle
strength were related to lag.
Conclusion : In physical therapy, we believe it is importantto predict lag based on preop. flexion contracturesand preparation for the knee to exert extensional
muscle strength early in the postop. period.
Key words : total knee arthroplasty, knee extension lag,related factor－ 21 －厚生連医誌

第31巻

1号

19〜242022

図 1 ．術直後麻酔下膝最大伸展角（Lateral femoro-tibial angle: LFTA）
a．術直後麻酔下 X 線撮影
b．計測方法1 ．脛骨コンポーネント上面の前後端点を結ぶ線に平行で、大腿骨コンポーネントに接する線を Joint Line とする。
2 ．その垂直線を大腿骨近位、脛骨遠位方向に引く。
3 ．Joint Line から 100 mm と 150 mm の位置で、大腿骨及び脛骨における骨間の中点を定め、中点同士を結んだ線を大腿骨骨軸、脛骨骨軸とする。
4 ． 2 軸のなす角を LFTA とする。（伸展を正とする。）

図 2 ．下肢伸展筋力測定：ロコモスキャン（アルケア社製）

表 1 ．対象の属性
Lag

非 Lagp値

年齢（歳）74.6±5.975.5±7.10.69

身長（cm）

150.8±5.4150.7±7.60.65

体重（kg）

61.5±10.5

57.1±10.1

0.17

27.1±5.0

25.0±3.0

0.11

BMI（kg/m ）2Lag（Knee extension lag: 膝伸展不全）：Lag を認めた群、非 Lag：Lag を認めなかった群
P 値：p-value（有意確率）、BMI：Body Mass Index（体格指数）－ 22 －人工膝関節全置換術後の膝伸展不全に関連する因子の検討

図 3 ．膝関節角度
a．術前の膝 ROM：Knee joint range of motion（膝関節可動域）
b．LFTA：Lateral femoro-tibial angle（術直後麻酔下膝最大伸展角）
Lag（Knee extension lag: 膝伸展不全）：Lag を認めた群、非 Lag：Lag を認めなかった群＊：p＜0.05（対応のない t 検定、Mann-Whitney の U 検定）

図 4 ．術後早期の炎症所見
a．術後 1 週時 CRP：C-reactive protein（C 反応性蛋白）b．大腿周径（術前に対する術後 1 週時の割合）
Lag（Knee extension lag: 膝伸展不全）：Lag を認めた群、非 Lag：Lag を認めなかった群＊：p＜0.05（Mann-Whitney の U 検定）－ 23 －

厚生連医誌第31巻1号

19〜242022

図 5 ．下肢伸展筋力（体重に対する割合）
Lag（Knee extension lag: 膝伸展不全）：Lag を認めた群、非 Lag：Lag を認めなかった群＊：p＜0.05（対応のない t 検定）

図 6 ．Lag の有無に対する術前膝屈曲拘縮の ROC 曲線
Lag：Knee extension lag（膝伸展不全）
ROC 曲線：Receiver Operating Characteristic curve（受信者動作特性曲線）－ 24 －