骨の治癒を理解し、なぜ治癒しないことがあるのか？
骨の自然治癒プロセス
骨再生は、細胞シグナル伝達経路、炎症性メディエーター、力学的安定性などが高度に協調した生物学的プロセスである。このプロセスは3つの主要な段階からなる：
1.炎症期（0～7日）
骨折直後には血腫が形成され、血小板由来成長因子（PDGF）と血管内皮成長因子（VEGF）が放出され、血管新生を刺激する。マクロファージと好中球が破片を除去し、間葉系幹細胞（MSC）が修復のために動員される。
2.修復期（1～6週間）
軟骨細胞は軟らかい軟骨性カルスを形成し、一時的な安定性をもたらす。このカルスは、骨芽細胞の活動を介した軟骨内骨化によって硬い骨性カルスに骨化する。
3.リフォーム段階（数ヶ月から数年）
編まれた骨は成熟したラメラ骨に再編成され、元の強度を取り戻す。破骨細胞と骨芽細胞が協力して、力学的な要求に基づいて骨を形成する。
骨再生障害の原因
骨折の治癒は、生体力学的、生物学的、あるいは全身的な要因によって失敗することがある：
生物学的要因
- 血管形成不良：不十分な血液供給により栄養供給が妨げられる（例えば、血管壊死）。
- 慢性炎症：インターロイキン-6（IL-6）と腫瘍壊死因子α（TNF-α）の上昇は骨芽細胞分化を障害する。
- 加齢による衰え：高齢者における骨形態形成タンパク質（BMP）の減少は治癒を遅らせる。
バイオメカニクス的要因
- 過度の運動：適切なカルス形成を妨げ、肥大性非結合を引き起こす。
- 固定が悪い：微小運動を引き起こし、ミネラル化を阻害する。
システム要因
- 糖尿病：高血糖は骨芽細胞機能とコラーゲン合成を障害する。
- 喫煙とアルコール：血流を減少させ、骨密度（BMD）を低下させる。
従来の骨癒合法と最新の技術革新の比較
| 方法 | メリット | 制限事項 |
| ギプス固定 | 非侵襲的、単純骨折に有効 | 癒合遅延骨折や非癒合骨折には効果がない |
| 観血的減量・内固定術(ORIF) | 強固なスタビライゼーション | 侵襲性、感染のリスク |
| 骨移植 | 骨欠損をサポート | ドナー組織を必要とし、拒絶反応の可能性がある |
| 電気刺激 | 骨形成を刺激する | 一貫性のない臨床結果 |
| 多血小板血漿(PRP) | 成長因子の供給 | 高コスト、成功率はまちまち |
| 衝撃波治療 (ESWT) | 非侵襲的、細胞反応を高める | 複数回のセッションが必要 |
骨再生のための衝撃波治療を支える科学
衝撃波治療が骨の成長を促進するメカニズム
体外衝撃波治療（ESWT）が適用される 高エネルギー音響波 を骨折した骨や癒合していない骨に投与することで、骨治癒を促進する細胞反応を引き起こす。主なメカニズムは以下の通りである：
骨芽細胞を機械的に刺激する：骨形成の重要な制御因子であるRUNX2の発現を増加させる。
血管新生の促進：VEGFと内皮細胞の増殖を促進し、局所的な血液供給を改善する。
骨膜微小骨折の誘発：身体の自己修復機構を刺激する。
炎症性サイトカイン（TNF-α、IL-1β）の減少：より良好な治癒環境を作り出す。
衝撃波治療の骨に対する主な生物学的効果
| 生物学的効果 | 関与する分子経路 | 臨床結果 |
| 骨形成分化の促進 | BMP-2、RUNX2の発現上昇 | より速い骨基質形成 |
| 血管拡張 | VEGF発現の上昇 | 骨折部位への血液供給の改善 |
| コラーゲン合成の促進 | COL1A1の発現が高い | 強化された骨基質 |
| 炎症マーカーの抑制 | IL-6、TNF-αレベルの低下 | 慢性非結合のリスクが低い |
衝撃波治療と他の骨再生法の比較
衝撃波治療と手術の比較
低侵襲：切開や金具の設置が必要な手術とは異なり、衝撃波治療は外部から治癒を促すため、感染症や金具の故障などの合併症のリスクが軽減される。
回復時間の短縮：外科手術では数週間から数カ月のリハビリが必要なことが多いが、衝撃波治療では通常の活動をより早く再開できる。
費用対効果：手術には入院、麻酔、術後ケアが伴うため、衝撃波治療よりもかなり高額になる。
麻酔は必要ありません：衝撃波治療は鎮静剤を使用せずに外来で行われるため、全身麻酔に伴うリスクを避けることができます。
衝撃波治療と電気刺激の比較
より強い骨形成刺激：衝撃波治療は、骨形成の主要な調節因子であるRUNX2とBMP-2の発現を直接増強するが、電気刺激は主に治癒初期に影響を及ぼす。
非癒合骨折により効果的衝撃波治療は、電気刺激と比較して、遅発性骨折や非癒合骨折の治療に高い成功率を示すという研究結果がある。
血管新生を促進する：衝撃波はVEGFの放出を促進し、血流を改善するが、電気刺激による血管新生への影響は限定的である。
衝撃波治療と多血小板血漿（PRP）の比較
骨の治癒により効果的：PRP療法は主に軟部組織の損傷に効果があるが、衝撃波療法は骨の再生とカルス形成を促進することが臨床的に証明されている。
採血の必要がないPRP療法は患者の血液を採取して処理するのに対し、衝撃波療法は直接、非侵襲的な治療法です。
一貫した臨床結果：PRP療法の効果は血小板濃度や調製方法によって大きく異なるが、衝撃波療法は標準化された治療プロトコールに従っている。
骨治癒における衝撃波治療の臨床応用
衝撃波治療による骨折の癒合不全の治療
骨折の非癒合とは？
骨折の非癒合は、標準的な治療にもかかわらず、骨折した骨が6～9ヵ月以内に治癒しない場合に起こる。骨折の約5-10%がこの病気で、慢性的な痛みや障害を引き起こす。一般的な原因は以下の通り：
- 血管供給不良
- 不十分な固定
- 感染症
- 栄養不足
骨折の癒合不全に対する衝撃波治療の効果
- 骨芽細胞活性の亢進（アルカリホスファターゼおよびRUNX2発現の増加）
- 血管新生の促進（血管内皮増殖因子、VEGFを介して）
- 炎症を抑える（炎症性サイトカインを抑制する）
無作為化比較試験（RCT）では、82%の衝撃波治療の成功率が報告されている。 非癒合骨折の治療67%と比較した。The Journal of Orthopedic Research誌に掲載された別の研究では、高エネルギー衝撃波（0.2～0.5mJ/mm²、2000パルス）がカルス形成を有意に改善した。
ストレス骨折からの回復を促進する
応力骨折は、スポーツ選手や軍人によく見られる、繰り返し荷重によって生じる微小骨折である。通常、脛骨、中足骨、大腿骨に生じる。衝撃波治療は、安静と非ステロイド性抗炎症薬のみと比較して、ストレス骨折の回復時間を30～40%短縮した。
- 骨のリモデリングを促進する：BMP-2とオステオカルシンの発現を増加させる。
- 微小循環を改善する：新生血管の形成を促進し、酸素と栄養の供給を改善します。
- 痛みを抑える：侵害受容器（痛み受容体）を減感作し、神経原性の炎症を抑える。
骨粗鬆症管理における衝撃波治療
骨粗鬆症は、骨密度の低下と骨折リスクの増大を特徴とする病態であり、世界中で2億人以上が罹患している。Osteoporosis International誌に掲載された研究では、6ヵ月間のSWT（0.25mJ/mm²、1500パルス）後、患者はBMDの有意な増加を示し、骨折リスクは25%減少した。
骨粗鬆症の骨に対する衝撃波治療の効果：
- 骨形成を刺激する：オステオプロテジェリン（OPG）を増加させ、RANKLを阻害し、骨吸収を抑える。
- 骨密度(BMD)の向上：SWT後に10～15%のBMDの向上が見られた。
- I型コラーゲンの合成を促進骨基質を強化する
衝撃波治療による術後の骨再生
術後の骨再生が重要な理由：
脊椎固定術、人工関節置換術、骨折固定術などの手術後、骨の再生はインプラントの安定性と回復にとって極めて重要である。ある研究では、脊椎固定術を受けた患者において、衝撃波治療により骨統合までの時間が35%短縮したことが示された。
衝撃波治療が術後の治癒をどのように促進するか：
- 骨細胞の増殖を増加させる：間葉系幹細胞の分化を促進する。
- 瘢痕組織の形成を抑える：骨の修復と同時に軟部組織の治癒を促進する。
- インプラントの一体化を最適化します：骨とインプラントの界面を強化し、ゆるみリスクを低減します。
衝撃波治療で最も恩恵を受けるのは誰か？
衝撃波治療は、特定の患者グループや症状に対して特に効果的である。
骨再生におけるSWTの最良の候補：
- 骨折が癒合していない患者：82-85%の治癒成功率を示す研究がある。
- ストレス骨折から回復したアスリート：SWTは安静のみと比較して30-40%回復を促進する。
- 非侵襲的治療を求める骨粗鬆症患者：SWTはBMDを増加させ、骨折リスクを最大25%減少させる。
- 整形外科手術後の回復期の患者：骨移植や癒合後の骨統合を促進する。
恩恵を受けにくいのは誰か？
- 重篤な血管疾患のある患者は、血行不良により治癒の可能性が制限されるからである。
- 骨がもろくて機械的刺激に耐えられない極度の骨粗鬆症の高齢患者。
- 肥満患者（BMI 35以上）は、過剰な脂肪が衝撃波の浸透効果を弱める可能性があるため。
骨再生のための衝撃波治療プロトコル
推奨される治療の頻度と期間
骨再生におけるSWTの成功は、正確なエネルギー供給とセッションの頻度に依存している。臨床研究は、最適な治療パラメータのガイドラインを提供している。
標準化された衝撃波治療 骨癒合のプロトコール：
| コンディション | エネルギー束密度（EFD） | 1セッションあたりのショック回数 | 週あたりのセッション | 総治療期間 |
| 骨折非癒合 | 0.15～0.55ミリジュール/mm²。 | 2000-4000 | 1セッション/週 | 3～6回 ストレス |
| 骨折 | 0.12～0.35ミリジュール/mm²。 | 1500-2500 | 1～2セッション/週 | 4～6回 |
| 骨粗鬆症 | 0.10～0.25ミリジュール/mm²。 | 1000-2000 | 1セッション/週 | 8～10回 |
| 術後の骨再生 | 0.15～0.4ミリジュール/mm²。 | 2000-3000 | 1セッション/週 | 4～8回 |
衝撃波治療の持続時間は、骨の種類、治癒段階、患者の要因によって異なる。皮質骨(大腿骨など)は海綿骨(脊椎など)よりも高いエネルギーを必要とする。急性骨折は慢性の非結合骨折よりも治癒が早く、若く健康な患者ほどよく反応する。メタアナリシスによると、衝撃波治療は4～6回のセッションで76%の非結節を治癒したのに対し、固定のみの場合は50%であった。
衝撃波治療と戦略の組み合わせ
骨治癒を最大化するために、SWTはしばしば他の再生戦略と組み合わされる。
1.衝撃波治療＋多血小板血漿（PRP）療法
PRPは成長因子（TGF-β、PDGF、VEGF）を供給することによって骨芽細胞の増殖を促進する。
SWTは血管透過性を高めることによりPRPの吸収を改善する。
SWT＋PRPはPRP単独よりも骨折治癒率を35%改善した。
2.衝撃波療法＋体重負荷エクササイズ
SWT後の機械的負荷はカルス形成を促進する。
レジスタンス・トレーニングは骨のミネラル化を改善する。
リハビリテーションのプロトコールには、SWT後2週間から低負荷のエクササイズが組み込まれている。
3.衝撃波治療＋骨移植（大きな欠損の場合）
SWT前処置は移植片統合率を40%増加させた。
脛骨と大腿骨の複雑骨折に有用。
患者の転帰と成功率
複数の臨床試験で、衝撃波治療が骨治癒に有効であることが確認されている。
参考文献
長管骨骨折の非結合に対する体外衝撃波治療：
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2903117
骨修復促進における衝撃波の役割-基礎原理から臨床応用まで：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0020138321001844