脊柱縦弯症の生体力学はじめに脊柱側弯および脊柱縦弯(総称して脊柱彎曲症)は私が個人的に脊椎の研究を深めるために臨床上どうしても分類が必要だったために定義したものである。健常な脊椎を持つ人間は頸椎-後弯、胸椎-前弯、腰椎-前弯、仙椎-後弯となること、そして正面では彎曲なく直線であることが既知の事実である。した状態を脊柱湾曲症と総称する。彎曲症の中に前弯・後弯・側弯が存在する。言葉の定義としては例えば前弯しているはずの部分がストレートになっている場合、実際は後弯化している。よって例えばストレートネックは後弯症に分類される。彎曲症にはその成因で2種類に分類する。する人間は、どこか1箇所が曲がるだけで、他の部分でバランスをとるためにどこかが逆方向へ曲がらなければならない必然がある。1箇所の彎曲症が他の部位の彎曲に必ず影響を与える。これが第1番目の基本原理。次に脊椎の成長は硬膜や脊髄の長さを無視して勝手に伸びることはできない。これが成長性彎曲症の基本原理。あり胎生期の彎曲異常は根本的な脊椎機能の変化をもたらし、それ以降の成長期に機能変化に対応した脊椎の彎曲が必発する。胎生期に決まってしまった未熟な形態の脊椎は、必然的に将来の彎曲症を発症せしめる。脊椎の成長は生活様式や姿勢にも多大な影響を受けるため、彎曲の形式はそれに応じて変化するという幅を持っている。胎生期の未成熟脊椎は腰仙椎部にもっとも多いことは既知である。その種類や形態を詳しく分類した学者はいない(二分脊椎や分離症くらいしか知らないものだ)。...L5に多いことは既知。3、移行椎...様々なタイプの移行椎がある。5、仙椎の脊柱管狭窄...MRIで発見。7、多仙椎...仙骨孔が左右5つずつある(4つと5つもある)がほとんど知られていない。多仙椎の頻度は私の調べでは5%前後。2、ストレート仙椎...仙椎の後弯化消失(現医学では異常と認識されていない)、仙椎はもともと骨頭中心を中心とする弧を描くように仙椎が並ぶという原則がある。5、非対称...主にL5・S1椎弓、L5/S1椎間関節突起に非対称が起こり、未成熟があることのサインとして重要(現医学では異常と認識されていない)。6、回旋異常...かなり多い頻度でみられる。1、終糸分岐部高位...S2下端よりも上方で硬膜管が終わっている。上記の数々の椎体形態異常と高率に合併する(形態異常は氷山の一角)(異常と認識されていない)。2、尖化馬尾...馬尾に強い緊張があると硬膜管の終端が三角錐になる(異常と認識されていない)。...これらの筋はL5に付着しない。移行椎があるとL5に付着し、L5の自由度を奪ってしまう。HighL5の結果としての異常である。私は仙尾部の異常を診断する際に、最低限これらのチェック項目を診る。一般的な整形外科医はここに挙げた項目の1割も診ていないだろう。彼らのほとんどは仙尾部の破格を読むことができない(詳細は「腰椎の破格」参)。仙尾部の異常を読むことは臨床的な意義がないと思っている。ここからは仙尾部の破格がどれほど脊椎のアライメントに大きな影響を及ぼすかについて言及していく。人間は他の脊椎動物と比べ明らかに異なった脊椎の進化を遂げた。それが直立二足歩行である。ダチョウやペンギンなどは一見直立二足歩行に見えるが実は違う。脊椎の縦軸に対して、彼らの大腿骨はほぼ直角になっており、直立ではない(詳しくは「脊椎の基本」を参)。人間の脊椎は直立二足歩行ができるように他の動物たちとは明らかに異なる進化遂げている。それが何なのか?を理解せずして脊椎の弯曲を論ずることはできない。人間の脊椎では頸椎と腰椎が後弯、そして胸椎と仙椎が前弯している理由を研究するには、進化学的な考察が必須なのである。以下に四足歩行の代表として犬の脊椎のXPを掲載する。四足歩行動物の脊椎と人間の脊椎を比較し、どこがどう進化することが二足歩行に必要であったのか?を考える。左と中はそれぞれ犬の屈曲時・四つん這い(伏せ)時のXP。犬種や年齢・性別などが一定しない数匹の犬のXPを合成して作成のため信用度は低いが、おおよそ四足歩行動物の脊椎の機能撮影と同じ意味を持つと考えても、そうそう平均的な値を逸脱しないと考えて話を進める。右は12歳男性の立位側面像である。正常な彎曲を描いているが完全に正常ではない。右図の青で示した仙椎のうち、S1はL6化のある移行椎で破格がある。両者の最大の違いは股関節臼蓋と頭蓋底(緑の線と青の線(最上))のなす角度である。四足歩行動物の脊椎(中図)ではその角度がほぼ90°となり二足直立歩行(右図)ではほぼ0°になるというところ。脊椎の縦弯症を研究する上で脊椎のアライメント調査では最上部は頭蓋底、最下端部は骨盤の臼蓋矢状面の傾斜を計測しなければならない(これはあまりにも当然で異論の余地はないが、頭蓋底や臼蓋矢状面のXPからの計測が困難であることから、世界のだれもやろうとしなかった。これらの計測法を別途明示するので今後の脊椎の研究では必ずこれらを計測することを強く勧める。その理由は臼蓋矢状面の前弯角度がそれよりも上方の脊椎軸の変化に多大な影響を及ぼすからだ(多大な影響を及ぼす証拠は後ほど示す)。この角度を計測せずして脊椎のアライメントは語れないのだ。四足→二足歩行への進化はつまりこの頭蓋底-臼蓋前弯角が90°→0°になる進化と言い換えることができる。その進化のためにどこがどう変化していったか?を追究することで二足歩行の長所と短所が自ずと判明し、臨床的な意義が見えてくるのである。二足歩行脊椎と四足歩行脊椎の共通点この二つの相違点を考えることはたやすいが共通点を考えるのはとても難しい。それは脊椎動物に共通の脊椎力学を理解しなければならないからだ。共通点を考えることは、普通は誰もが無意味だと思っている。共通点がわかれば脊椎動物に共通した弱点が見えてくる。その弱点克服こそが臨床的な治療に役立つからである。犬の脊椎は頸椎が7、胸椎が13、腰椎が7、仙椎が3。人間は7,12,5,5である。これが形態学的な相違であるが、総数は30と29でほぼ等しい。人間には仙椎が6つある破格が少なくない(「腰椎の破格調査」参)ことを考慮すれば、脊椎の数は共通点となる。我々は形態学的に「肋骨がついているのが胸椎、骨盤がついているのが仙椎、その中間が腰椎という考え方をしている。いう区分の仕方は我々の勝手な都合で決めた相違点でしかないということがわかる。その証拠に、人間の脊椎でも第13肋骨はしばしば見られるし、腰椎と仙椎の区別が全くつかない移行椎もよくある。その事実を知れば四足歩行の脊椎も人間の脊椎もほぼ共通とみなすことのできる幅広い視野ができるだろう。その上で、脊椎を一本の臓器とみなし、そこに骨盤がどう付着するとどのような力学的メリット・デメリットがあるのか?を考えていけば、今まで見えていなかったものが見えてくるのである。考えるのではなく、第1仙椎は第25脊椎であるという見方をする。進化で骨盤が上位の脊椎に付着するようになってきたと推測することができるようになる。この新たな考え方が脊椎の力学解明に大きな第一歩となる。形態学的な共通点は上に述べた。次は機能的共通点について考える。ここでは屈曲運動のみに言及し脊屈運動は省略する。断わっておくが機能評価は形態学的な評価よりもさらに個体差が大きい。よって正常値を作成するのは非常に困難な作業となる。した姿勢の変化でも10~20°のばらつきがでる。よって現時点で述べる計測値は暫定的なものである。犬の脊椎機能データは上記のXPから計測し、人の機能データは筆者のデータを参考にしている。ここでは前弯をプラス、後弯をマイナスとしている。小数点以下は0か0.5に統一。8.1このデータが示しているのは四足歩行の脊椎も、二足直立歩行の脊椎も全屈曲可動域に大きな差がないということ。犬の中間位の姿勢は「伏せ」の状態での撮影なので、直立時は胸・腰椎がもう少し前屈よりに(つまり若干伸展位での撮影になっている)。その分を考慮すれば人も犬も大差がない。頚椎の屈曲幅は犬も人も50°と等しい。1椎体あたりの屈曲角度平均も大差がなく、両者とも10°以上には決してならない。椎体あたりの屈曲可動域がほぼ等しいこと。それに対し人の場合、胸椎の可動域が狭く、その分腰椎の可動域が広い。胸椎の可動域は著しく制限され、その分を腰椎がおぎなっているところである。四足歩行から直立二足歩行に進化する上で、腰椎の可動域が増し、胸椎の固定性が強化されたということがわかる。重力に抗するための進化と思われる。これらからわかることは、人の腰椎には他の脊椎動物の腰椎よりも多くストレスがかかるということ。腰椎の破格は人の運動能力に与える影響が極めて大きいということだ。7、二足歩行では仙腸関節が第25・26・27頚椎に形成されるが、四足歩行では第29・30・31頚椎に形成される(重力に耐えるために骨盤のつく位置が進化の過程で上位椎体に移行してきたと考える)。8、基本的に脊椎の数は人間は犬よりも一つ少ないだけである(尾骨は含めない)。犬の場合は仙腸関節が人間のS3・S4・S5に形成されているにすぎない。(青字の正常値のデータは今後の研究により統計学的に調整する。現在は仮定の正常値)すなわち、これらの特徴が胎生期に中途半端に終わってしまうことが退行型の破格。強調されすぎる場合を過成熟型の破格と考える。退行も過成熟も、どちらも人間の二足歩行生活にとっては不利であるが、圧倒的に退行型のほうが頻度は多い。完全に二足歩行用に進化しきれていない腰仙移行部の脊椎の特徴を挙げる。上記の項目に対応して退行型の破格を図解する。通常は臼蓋の傾斜は25°以下(臼蓋傾斜の測定方法は別記)だが、ここでは29.5°もある。この角度が急であるほど、将来的に変形性股関節症になりやすい。現在の整形外科学では一般的には矢状面の測定を行っていない。この臼蓋の矢状面傾斜角はS1の水平傾斜がゆるやかなほど急になる。S1の水平傾斜を計測すれば脊椎の異常も股関節の将来的な展望も判明する。lineの傾斜が水平に近づくほど臼蓋傾斜角が浅くなり変形性股関節症になりやすい。lineはここでは言及しない)。3、後弯化しない退行型仙椎(破格)この写真では仙椎(黄色で示した)が明らかに前弯していることが見てとれる。臼蓋の矢状面傾斜も28.6°と急で、S1の水平傾斜も23.5°とゆるやかすぎる。白い線は大腿骨頭中心から引いた垂線であるが、重心がこれよりも後ろに存在することがわかる。姿勢としてお腹が出ていばっているような姿勢になっている。フックをかける手術をしているが、ここでは言及しない。lineの角度が緩やかになる)は3つ全てが合併することが多く、その発端は仙椎の前弯化異常にある。重心が後方に移動するとバランスをとるために頸椎はKyphosisにならざるを得ない。腰仙移行部の破格は、脊椎アライメント全体に影響を及ぼす。このことを今後は認識していかなければならない。ang.略してLS角と呼ぶことにする)。このLS角は四足歩行から二足直立歩行に進化する上で最重要な点である。LS角が鋭角化することで人間は直立を可能にしたからだ。ところが腰仙部に破格が存在すると、LS角は上図のように83.4°と鈍化(通常は60°前後)する。この症例ではL5が先天的に未熟で、先天性の分離すべり症を合併している。L5とのLS角を計測すると59.0°と正常であることがわかる。L5がS1の代わりをして直立歩行を担っている。L5は形態が未熟なため骨盤軸を支えきるだけの力学的ゆとりがない。通常、S1が前傾しても体重を支えられる理由は、S1がS2としっかり固定され、S3ともひと塊りになって仙腸関節を形成しているからである。L5がここまで前傾すると、すべりだす方向へと力のベクトルがかかり、ファセットの破損は免れない。この症例では分離症があるため、ファセットに負担はかからないが、そのかわりすべりだす。よって将来的にL5/S1が破壊的に損傷することが手に取るようにわかるのである。学童期にそのことを伝え、姿勢の指導をすることは患者の将来をあまりにも大きく左右する。破格の研究が進めば、学童期に将来設計を指導し、将来の腰椎疾患を未然に防ぐことができる。私はすでにそうした指導を行っている。L5四足歩行では仙腸関節が下位の脊椎に作られ、人間ではその4椎体上位に作られる。進化の過程で仙腸関節が上位に移動してきたと考察する。退行型破格では仙腸関節が通常よりも下方に作られやすい。lineよりもL5が高い位置に来てしまうからだ。L5という退行型破格がある。L5は実は仙腸関節が下方に作成されてしまった破格であるということに気づけばよい。実際に仙腸関節はS2・S3・S4で形成され、仙腸関節は低い位置にある。異常はいもづる式に判明する。S1/S2の前弯化がある。仙椎の数を数えると6つある。赤の矢印は仙骨孔を示すが、矢印は5こ(通常は4)。S6が存在する多椎体破格である。犬の椎体は人間よりも一つ多いことは前に述べた。多椎の症例は、注意して診断すると10から20人に一人の割合で存在する。進化しきれていない例である。