はじめに
2009年の大規模住民コホートResearch on Osteoarthritis /Osteoporosis Against Disability (ROAD)スタディによると，国内における変形性膝関節症（knee  osteoarthritis;以下，膝OA）の有病率は，60歳代，70歳代，80歳代の男性ではそれぞれ35.2%,  48.2%,  51.6%,  女性では57.1%, 71.9%, 80.7%とされ11,年齢とともに増加している．膝OAの治療は患者教育，減量，運動療法といった保存療法が第一選択となるが，保存療法を実施しても十分な疼痛緩和と機能改善が得られない場合は人工膝関節全置換術 (Total Knee Arthroplasty;以下，TKA）が施行される²-4 ). TKA後は，膝関節の疼痛，膝関節可動域，大腿四頭筋とハムストリングスの最大筋力，歩行速度, Western Ontario and McMaster Osteoarthritis (受付日2022年8月7日／受理日2022年11月30日) (WOMAC),日常生活動作(Activities of Daily Living;以下，ADL）などが改善し，術後満足度が高いとされている5-8). またTKA後3か月以内における歩行速度の改善率は術後3か月以降の改善率よりも大きいことや91 ,疼痛，患者立脚型評価による下肢機能評価，階段昇降能力においても術後３か月以内の改善率が大きいことが報告されていろ¹⁰-¹²）すなわち術後3か月までの回復が術後3か月以降の膝関節機能やADLに関与することから，術後経過の予後予測をする上で術後3か月時点の状態を検討することは重要となる.術前の膝関節機能の違いから術後の膝関節機能や歩行能力を検討した先行研究として，術前に膝関節の疼痛が強い症例は術後も疼痛が強いこと¹³),術前のThe Medical Outcomes Study Short Form 36 (SF-36)とWOMACのスコアが高い症例は術後のスコアも高いことが報告されている14). さらに術前の大腿四頭筋とハムストリングスの最大筋力が術後の歩行速度に影響することも報告されている15).よって術前の状態は術後の膝関節機能，歩行能力，Quality of life (以下，QOL)を知るための有益な因子である．また歩行能力の中でも歩行速度は，高齢者における移動の困難さ，ADLの低下および死亡率と関連し16)，膝OA症例においてはWOMACのスコアと関連することが報告されていることから¹ﾌﾘ，TKA症例においても術前後の歩行速度は重要であると考える. TKA症例における歩行速度と膝関節機能の関連として，術前の歩行速度が速い症例は膝関節機能が高いことは報告されており，これらの症例は術後の膝関節機能も高く，歩行速度やQOLも良好であることが予想される。しかし術前の歩行速度別に術後経過について調査した研究は渉猟する限り見当たらない．術前の歩行速度から術後の予後予測が可能となることで，術後の目標を設定する際の一助になると考える.本研究の目的は，術前の歩行速度の違いによってTKA後3か月の膝関節機能，歩行速度，QOLの回復程度が異なるかを検討し，術後３か月の予後予測に関する知見を得ることである.
対象および方法
1.対象
2018年7月から2021年6月に当院でTKAを施行した233名とした. 包含基準は60歳以上の症例，初回片側TKAを施行した症例，Kellegren- Lawrence分類3以上の症例とした．除外基準は，評価の欠損がある症例，過去に反対側のTKAを施行した症例、既往に膝関節以外の運動器疾患、中枢神経疾患，認知機能低下を有する症例とし，最終的に122名122膝を解析対象とした．術式は全例Medial  parapatellar  approachによるMechanical alignment（MA）法であった．TKAの機種はBi- Cruciate-Retaining  (BCR) 型TKA  (Zimmer  Biomet社Vanguard XP，Smith and Nephew社JOURNEYTM II XRTM), Cruciate-Retaining (CR)型TKA (Stryker社Triathlon CR), Posterior-Stabilized  (PS)型TKA  (Stryker社Triathlon PS)であり，機種の選択は術中所見から医師が判断し決定した.
2.方法
1）調査項目基本情報として性別，年齢，身長，体重，Body Mass  Index  (以下，BMI)，術側，TKAの機種，入院期間，以上を問診とカルテから調査した．また，手術前日（以下，術前）と術後3か月に膝関節機能評価として術側の膝関節可動域(Range of motion;以下，ROM）と疼痛，歩行速度，QOLを評価した．ROMは日本整形外科学会と日本リハビリテーション医学会が決定した「改訂関節可動域表示ならびに測定法」に準じ，ゴニオメーターを使用し屈曲と伸展をそれぞれ5°刻みで計測した.疼痛は評価日から数日前までの日常生活動作において最も強いと感じた動作時の膝関節痛をVisual Analogue Scale（以下，VAS）を用いて評価した181. VASは0  mm-100  mmの直線を用い，0  mmは痛みがない状態を示し，100 mmはこれまでに経験した最も強い疼痛の状態とした.歩行速度は，10 m歩行時間を評価し191 ,最大歩行速度で2回計測し，最速値を採用した．10 m歩行は平坦な床面に10 mの歩行区間と前後に3 mの加速，減速区間を設けた直線上で評価をし，得られた結果から歩行速度（m/s）を算出した．また術前から術後３か月における歩行速度の改善率(以下，歩行改善率）を算出した. ※歩行改善率（%）＝（術後3か月－術前）/ 術前× 100 QOLは，日本語版変形性膝関節症機能評価尺度(Japanese Knee Osteoarthritis Measure;以下, JKOM）で評価した．JKOMの質問項目は膝の痛みやこわばり(疼痛),日常生活の状態(ADL),ふだんの活動（活動）健康状態（健康）に関する内容の4つの下位項目に分けられ全25間で構成されている．各項目0点～ 4点で採点し0点は最も良い状態，100点が最も悪い状態を示す．全25間の合計点数と下位項目ごとの合計点数を算出した.
2)群分け
先行研究によると，1.0 m/sの歩行速度は屋外歩行自立のための条件の１つと述べられていることから20 ,  10 m歩行が10秒未満をfast群（以下，F群）とした．またTKA症例における術前の10 m歩行時間は平均10.0 ～ 14.2秒であったと報告されており²¹-²⁴ , 本研究における全体の10 m歩行時間は平均10.2秒であった．よって10秒以上15秒未満をmiddle群（以下、Ｍ群）とした．さらに平均値よりも遅い15秒以上の症例をslow群（以下，Ｓ群）とした.
3）統計学的解析
基本情報はＦ群，Ｍ群，Ｓ群の３群間で比較した．膝ROM，疼痛VAS，歩行速度，JKOM（合計，下位項目）は各群で術前と術後3か月を比較した．また，評価項目ごとに３群間の比較を術前と術後3か月それぞれで実施した．さらに歩行改善率を３群間で比較した．各評価項目の変数に対し正規性の検定としてShapiro-Wilk検定を行い,正規性のない項目を多く認めたこと，また群分けした際に対象が少ない群を認めたためノンパラメトリック検定を採用した．３群間の比較では，カイ二乗検定，Kruskal–Wallis検定を実施し，事後検定としてBonferroni法による多重比較を実施した．各群における術前と術後３か月の比較はWilcoxonの符号付順位検定を用いた．有意差を認めた項目に対しては効果量を算出し，効果量の大きさの判定は先行研究を参考に0.1をSmall,  0.3をMedium,  0.5をLargeとした25) 26).解析ソフトはIBM SPSS Statistics,  ver. 26,  IBMを用い，危険率5%未満を統計学的有意とした.
3.倫理的配慮
本研究は，愛知医科大学病院倫理委員会の承認を得て実施した（倫理承認番号：2021-177）.
結果
対象者全体の基本情報は，男性27名，女性95名，年齢74.9 ± 6.6歳，身長152.5 ± 7.7 cm，体重59.8 ± 10.1 kg,  BMI 25.7 ± 3.8 kg/m²,術側は右膝63名，左膝59名，TKAの機種はBCR型TKA 31名，CR型TKA 88名，PS型TKA 3名であった. Ｆ群, Ｍ群はそれぞれ81名, 30名，11名であり，術後3か月においてそれぞれの群に対応する人数は97名，22名，3名であった．また術前から術後3か月で歩行速度が向上した症例はS群からM群7名，M群からF群18名，S群からＦ群２名であった．また術前から術後３か月で歩行速度が低下した症例はＦ群からM群3名，Ｍ群からＳ群1名であった．基本情報における3群間の比較では，性別，年齢，身長，体重，BMI，術側，機種では有意差を認めなかった．入院期間は，Ｆ群はM群，Ｓ群よりも有意に短かった（表1）.各群における術前と術後3か月の比較では，屈曲ROMはＦ群のみ術前よりも術後３か月で有意に小さく，Ｍ群，Ｓ群は有意差を認めなかった．
BMI; Body Mass Index,  BCR; Bi-Cruciate-Retaining型Total Knee Arthroplasty,  CR; Cruciate-Retaining型Total Knee Arthroplasty,
ADL; Activities of Daily Living F群; fast群.  M群; middle群.  S群; slow群*; p < 0.05.  **; p < 0.01.  ††; p < 0.01 vs. F群効果量: 1 : 0.1 Small,  * : 0.3 Medium,   5 : 0.5 Large伸展ROMはＦ群，Ｍ群，Ｓ群いずれも術後３か月で有意に大きかった．疼痛VASはＦ群，Ｍ群， S群いずれも術後3か月で有意に低値であった.歩行速度はＦ群のみ有意差を認めず，Ｍ群，Ｓ群は術後3か月で有意に速かった.  JKOMの合計はＦ群，Ｍ群，Ｓ群いずれも術後３か月で有意に低値であった．JKOMの下位項目では「活動」においてＦ群とM群は術後3か月で有意に低値であった．その他の項目では全ての群で術後３か月が有意に低値であった（表2）.評価項目ごとにおける３群間の比較では，屈曲ROM，伸展ROM，疼痛VASは術前，術後3か月いずれも有意差を認めなかった．歩行速度は，術前，術後3か月いずれもＦ群がＭ群，Ｓ群よりも有意に速く，Ｍ群とＳ群は有意差を認めなかった．JKOMは，術前の合計ではＦ群がM群，S群と比較し有意に低値であり，下位項目では「疼痛」は３群間に有意差を認めず，「ADL」と「活動」は，Ｆ群がＭ群，Ｓ群と比較し有意に低値であった．また，「健康」はＦ群がＭ群と比較して有意に低値であった．術後3か月では，合計と下位項目いずれも３群間で有意差を認めなかった（表2).歩行改善率は，Ｍ群とＳ群がＦ群よりも有意に大きかった（図1).
考察
本研究では，TKA症例における術後3か月の予後予測に関する知見を得ることを目的とし，術前の歩行速度別に術後3か月における膝関節機能,歩行速度，QOLの回復程度を検討した．今回の研究において明らかになったのは，まず術前の歩行速度が速い症例は術後３か月においても速いこと，次に術前の歩行速度が遅い症例において歩行速度が改善すること，最後に術前の歩行速度に関わらず伸展ROM，疼痛，QOLが改善したことである.術前と術後の歩行速度の関係として，本研究では歩行速度が速かったＦ群は術後3か月においてもM群とS群よりも速い結果であった．TKAの術後経過におけるシステマティックレビューにおいて，術前の歩行速度と術後6か月の歩行速度は関連することが報告されている²討した本研究においても，術前の歩行速度が速い症例は遅い症例よりも術後3か月時点において速いことが明らかとなった.次に，Ｆ群，Ｓ群の人数は術前ではそれぞれ81名，30名，11名，術後3か月においてそれぞれの群に対応する人数は97名，22名，3名であった．術前の歩行速度よりも術後３か月において速い群に移行した症例は27名，遅い群に移行した症例は４名であり，速い群に移行した症例が多い結果であった．また術前Ｆ群であった81名のうち78名の症例は術後3か月で歩行速度を維持できていた．先行研究にてTKA後3か月の歩行速度は術前と比較して有意に速いことが報告されているが²²，術前の歩行速度別に検討をした本研究では，Ｆ群は術前と術後３か月の歩行速度に有意差を認めず、Ｍ群とＳ群は術前よりも有意に改善しており，歩行改善率はM群とS群がF群よりも有意に大きかった．Ｆ群が歩行速度の改善を認めず，術前の歩行速度が遅い症例よりも歩行改善率が小さかった要因として，もともと術前からの歩行速度が速かった可能性が考えられる．合和2年度のスポーツ庁体力・運動能力調査における6分間歩行試験の結果では，75歳から79歳の健常高齢者の平均値を歩行速度に換算すると男性1.70 m/s,女性1.54  m/sの結果では，75歳から79歳の地域在住高齢者の通常歩行速度は男性1.29 m/s,女性1.22 m/sであった301.本研究におけるＦ群の歩行速度は術前1.39 m/s，術後3か月1.42 m/sであり，Ｆ群は術前から既に健常高齢者に近い速度もしくは同年代の高齢者よりも速い歩行速度で歩行をしておりプラトーに達しているため，それ以上の歩行速度の改善は見込めないことが予想され，Ｆ群の歩行改善率は小さく術前と比べて改善しなかったと考えられる。以上より術前の歩行速度が遅い症例において術後3か月で歩行速度が改善することが明らかとなった．さらにJKOMの合計において術前では，Ｆ群はＭ群，Ｓ群よりも有意に良好であり，下位項目では「ADL」と「活動」といった歩行能力が関与する項目において，Ｆ群はＭ群，Ｓ群よりも有意に良好であった．しかし，術後３か月ではJKOMの合計，下位項目いずれも3群間に有意差を認めなかった．このことは，術前の歩行速度が遅い症例の歩行速度が改善したことがQOLの改善に影響した可能性が考えられた.またTKA術前と術後3か月における伸展ROMと疼痛を比較した先行研究において，伸展ROM,疼痛いずれも術前と比較して有意に改善したと報告されている³¹） QOLスコアであるEuroQol  5 Dimension（EQ5D）に関してもTKA後3か月の症例は術前と比較して有意に改善することが報告されている³²².本研究では，伸展ROM，疼痛VAS, JKOMは術前いずれの歩行速度においても先行研究と同様に改善することが明らかとなった．しかし，屈曲ROMはＦ群のみ術前よりも術後３か月で有意に低下していた．本研究における対象と同様の術式であるMA法で施行されたTKA症例の術後3か月の平均屈曲ROMは110°であったと報告されており✉り，本研究における術後3か月の平均屈曲ROMはＦ群113°，Ｍ群114°，Ｓ群115°であり先行研究と同様の結果であった．また術前の屈曲ROMが120°以上の場合，術後1年時の屈曲ROMは維持もしくは減少することが報告されている34 . 本研究における術前の平均屈曲ROMはF群125°，M群119°，S群115°であり，F群は術前のROMが120°を超えていたことから,屈曲ROMが低下した可能性が考えられた.本研究の限界として，術前の歩行速度が中程度から遅い症例の歩行改善率が大きかった要因については明らかではない．TKA症例において下肢筋力と歩行速度には相関があることが報告されているが35)，本研究では筋力についての検討ができていない． Ogawaら³6は，骨折後の高齢者において骨格筋量指数が低い症例は高い症例と比較して,骨格筋量指数の改善率が大きいことを報告している。そのため，術前の歩行速度が遅い症例ほど術後の筋力改善率が大きく，歩行改善率も大きかった可能性が考えられる．また健常高齢者においては，膝伸展筋力と歩行速度の関係は曲線関係にあり，膝伸展筋力が弱い場合は歩行速度と相関するが，ある一定以上の膝伸展筋力では歩行速度と相関しなくなることが報告されている37). 従って, M群，S群では膝伸展筋力の向上に伴って歩行速度が改善したが，F群では術前および術後3か月ともにある一定以上の膝伸展筋力を有していたため歩行改善率が小さく術前と術後3か月で歩行速度が改善しなかったことが推察される．よって，今後は筋力を含めて術前と術後の歩行速度の関係について検討していく必要があると考える．また本研究では術前と術後3か月いずれも，歩行速度に関わらず疼痛に有意差を認めなかった．先行研究では，膝OA症例において膝関節痛を有する症例は膝関節痛がない症例と比較して歩行速度が遅いこと38)，またTKA術後においても膝関節痛と歩行能力に関連があることが報告されている391.本研究の疼痛評価は，「日常生活動作における動作時の膝関節痛」を聴取したため，歩行時の膝関節痛が反映されていなかった可能性が考えられる.そのため，10 m歩行時の膝関節痛の程度について評価し，疼痛と歩行速度の関係および術前の歩行速度が遅い症例の歩行改善率が大きかった要因について再検討する必要があると考える．さらに反対側の膝関節の状態を考慮していないことも本研究の限界として挙げられる．TKA後の歩行速度は反対側の膝関節痛が関与することが報告されており40 ,本研究では反対側のTKAを施行した症例は除外しているものの，反対側の膝OA症例が混在している．よって，今後は両側膝OAと片側膝OAを分けて検討することで，術前の歩行速度別にみた術後経過に関する知見について，より明確にすることができると考える.
結論
本研究は，初回片側TKAを施行した122名の症例を対象とし，術前の歩行速度別に術後3か月における膝関節機能，歩行速度，QOLの回復程度が異なるかを検討した．術前の歩行速度が速い症例は術後３か月においても速いこと，術前の歩行速度が遅い症例においても歩行速度が改善すること，術前の歩行速度に関わらず伸展ROM，疼痛， QOLが改善することが明らかとなった.本研究を行うにあたり，評価にご協力をして頂いた患者様ならびにご指導をして下さった先生方に心より御礼を申し上げます. 1) Yoshimura N, Muraki S, et al.: Prevalence of knee osteoarthritis, lumbar spondylosis, and osteoporosis in Japanese men and women: The research on osteoarthritis/osteoporosis against disability study. J Bone Miner Res. 2009; 27 (5) : 620-628. 2)  Zhang W, Moskowitz RW, et al.: OARSI recommendations for the management of hip and knee osteoarthritis, Part II: OARSI evidence- based, expert consensus guidelines. Osteoarthritis Cartilage. 2008; 16 (2) : 137-162. 3) Kremers HM, Larson DR, et al.: Prevalence of total hip and knee replacement in the United States. J Bone Joint Surg Am. 2015; 97 (17) : 1386-1397. 4)  Carr AJ, Robertsson O, et al.: Knee replacement. 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