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人工肩关节置换研究进展

来源:中国修复重建外科杂志 浏览次数: 日期:2015年4月22日 16:39

     1893年,法国JulesEmilePéan医生将1个金属杆和橡胶球植入1例37岁肩关节结核病但拒绝截肢患者的肱盂关节,完成了首例人工肩关节置换术。但真正意义上的人工肩关节置换是由美国CharlesNeerCS2nd医生完成,他采用钛金属柄肱骨头假体植入肱骨近端的方法,治疗了12例肱骨近端骨折脱位患者。经过反复改进,Neer于1974年用钛金属柄肱骨头和高分子聚乙烯肩胛盂为48例肩关节骨关节炎患者进行了非限制型全肩关节置换。此后,人工肩关节假体种类层出不穷,手术适应证也不断扩展。现对临床常用且疗效较肯定的人工肩关节类型及技术作一综述,旨在为术者选择治疗方法提供参考。


【半肩关节置换】

     上世纪50年代初Neer设计的半肩关节置换仅用于治疗肱骨头严重骨折伴脱位,如今已扩展至急性肱骨头颈骨折和慢性肩关节疾患的治疗,旨在解除肩关节疼痛、改善肩关节活动度和力度等功能。半肩关节置换适应证包括:①Neer四部分骨折、三部分骨折移位明显,肱骨头移位(>10 mm或>45°),因骨质量差而无法实施开放复位及内固定术的50~70岁患者;②保守治疗失败和关节失稳的肱盂骨关节炎,以中心性骨关节炎(肩胛盂A1型)且肩袖完整的年轻患者为最佳选择;③类风湿性肩关节炎;④肱骨头缺血性坏死;⑤肩旋转袖撕裂的部分患者;⑥肱骨近端肿瘤切除后的重建等。禁忌证包括:①活动性感染;②神经系统病变的肩关节;③肩关节僵硬的骨关节炎;④肱骨头和肩胛盂不相称;⑤肩胛盂软骨严重缺失;⑥可行内固定治疗的骨折患者。

     半肩关节置换并发症发生率相对较低,仅为15%,假体10年生存率为94%,并且无肩胛盂溶蚀。一旦手术失败,可改行全肩关节置换(旋转袖完整、肱骨结节愈合良好者)和逆向型肩关节置换(旋转袖和肱骨结节愈合失败者),并能获得良好疗效。

     2012年,Gadea等报道了272例半肩关节置换患者随访结果,结果显示假体10年生存率达88.13%,其中类风湿性关节炎患者达100%,肱骨头缺血性坏死患者达94.9%,初次置换的骨关节炎患者达94.2%,肩旋转袖撕裂病变患者达81.5%;同时,50岁以下患者平均16.2年随访结果表明,半肩关节置换后假体10年生存率为84%。

【全肩关节置换】

     Neer认为假体如模仿肩关节正常解剖结构进行设计,即能获得最佳关节功能,并且耐用。研究显示,选择非限制型解剖型全肩关节假体治疗肩关节骨性关节炎效果较好。全肩关节置换还可用于治疗类风湿性关节炎和肱骨头缺血性坏死等。置换后能正确恢复肩关节解剖结构,如果肩旋转袖完好,术中软组织松解充分,术后即可解除关节疼痛,更好地恢复肩关节功能。全肩关节置换通常用于老年肩关节骨关节炎患者,但对一些特定患者,如伴肩旋转袖撕裂的骨关节炎年轻患者也可选择该术式。

     Raiss等对采用第3代骨水泥固定型假体行全肩关节置换的39例患者进行了10~15年(平均11年)随访,结果显示36%患者出现肩胛盂松动征象,69%患者肱骨侧假体上移;术后13年假体生存率达100%,13年后有患者需行手术翻修。Singh等回顾分析了1976年~2008年间2588例全肩关节置换患者结果,假体10年生存率为90.2%,20年生存率达81.4%。Bartelt等报道全肩关节置换后假体10年生存率为92%;Armstrong等研究表明,全肩关节置换假体10年生存率为83%~93%,15年生存率为73%~87%。

     全肩关节置换通常采用经胸三角肌入路,通过肩胛下肌腱进行分离和切开,但肩胛下肌腱修复困难,术后会影响肩旋转袖功能,并导致诸多并发症,最终影响疗效。因此,为了保证肩胛下肌腱愈合良好,我们肱骨小结节截骨采用该入路进行全肩关节置换术后,需待肩胛下肌腱愈合或肱骨小结节截骨获得骨性愈合后,才能开始功能锻炼,所以会影响关节功能恢复。近年来,学者们对手术入路进行了大量探索,并获得了较好效果。例如通过肩旋转袖的上方入路,肩肱盂关节显露清晰,保护了肩旋转袖,术后可尽早开始康复训练。

     全肩关节置换选择骨水泥固定型高分子聚乙烯肩胛盂假体一直被认为是假体选择金标准,但也存在假体松动的问题,术后10年放射透亮线高达76%,肩胛盂假体松动率达40%,但与非骨水泥型假体相比其翻修率仍较低。2014年Clitherow等的研究表明,非骨水泥固定型肩胛盂假体翻修率明显高于骨水泥固定型肩胛盂假体;其中55岁以下患者无论采用何种假体,翻修率显著高于其他年龄段患者,而且非骨水泥固定组高于骨水泥固定组。

     Papadonikolakis等研究发现,金属底座的肩胛盂假体因假体松动导致的失败率显著高于高分子聚乙烯假体。vandenBekerom等对1990年~2011年的相关研究文献进行了分析,结果显示全肩关节置换翻修率低于半肩关节置换,但相关并发症较多。Gilmer等认为对于肩关节骨关节炎,全肩关节置换疗效明显优于半肩关节置换。

【肩关节表面置换】

     德国医师Zippel于1975年首先报道了肩关节表面置换,20世纪80年代以Copeland为代表的肩关节表面置换在临床广泛用于治疗肩关节疾患。该手术旨在再造正常的肱骨头解剖结构(直径、弧度半径和前后向倾斜)和肱骨近端的外侧偏心距,从而保持骨量,避免过多切除自体骨组织。肩关节表面置换与全肩关节及半肩关节置换相比,具有以下优势:①假体解剖位置重建;②无需打磨髓腔,也无需骨水泥固定,简化了手术操作;③无特别禁忌证,即使是髓腔已变形或封闭的患者也适用;④无应力骨折或骨干骨折风险;⑤肱骨近端骨折愈合不良也适用;⑥如手术失败,容易行翻修手术。但该术式也存在一些不足:①肱骨头残留骨量需达60%才能满足假体稳定固定的需要;②术中截骨有限,肩胛盂显露较困难。

     肩关节表面置换适应证为原发和继发肩关节骨关节炎、类风湿性关节炎、肱骨头缺血性坏死、骨性关节炎后向失稳、创伤后骨关节炎和继发性肩关节发育不良。原发性骨关节炎采用该术式治疗后疗效较好,尤其是肩旋转袖完好的患者,肩旋转袖撕裂者疗效最差。Pritchett对74例肩关节表面假体置换患者随访达20年以上,结果显示假体10年生存率为96%。明显骨坏死伴超过40%骨量缺失患者、急性肱骨近端骨折是禁忌证。

【无柄肩关节置换】

     有柄肩关节置换的长期随访研究结果表明,其术后存在一系列肱骨柄侧假体相关并发症,如放射性透亮线、应力遮挡、假体松动、假体周围骨折等;此外,翻修术中为取出骨水泥固定或骨已长入的肱骨柄假体,通常需行肱骨干截骨,显著延长了手术时间和出血量。为解决以上问题,无柄肩关节置换应运而生。无柄肩关节置换主要适应证包括:创伤后骨关节炎、原发性肩关节骨关节炎、肱骨头缺血性坏死,伴关节失稳、疼痛并肩旋转袖撕裂的肩关节炎;此外,骨量良好的类风湿性关节炎患者也可选择无柄肩关节置换。存在骨质疏松、骨缺失、骨溶解患者是该术式禁忌证,存在发生假体周围骨折的风险。目前,无柄肩关节置换临床应用时间较短,早期疗效与有柄肩关节置换疗效相当,但尚缺乏10年以上的随访报道,其假体生存率有待进一步观察明确。

【逆向型肩关节置换】

     肩旋转袖围绕在肱骨头周围,对肱骨头施压,将其控制在肩胛盂里,以提供一个支点使三角肌收缩运动完成肩关节前伸和侧举。当肩旋转袖病损缺失导致功能丧失时,肱骨头不能稳定在肩胛盂里,而向前上方移位到肩峰下或喙肩弓下,肩关节的功能支点不存在,即使三角肌收缩也不能完成抬肩活动。此时如选择解剖型全肩关节置换,因存在肩胛盂偏心负荷,手术失败率高。为了补偿肩旋转袖病损缺失,学者们研发了逆向型肩关节置换。

     早在1970年Neer就开始和使用逆向型肩关节置换,但之后因存在假体松动、假体骨折和早期失败等问题,于1974年弃用该假体。直至1985年Grammont等经过生物力学研究重新设计了逆向型肩关节假体。它与传统的由钛金属肱骨头和骨水泥固定的高分子聚乙烯肩胛盂构成的Neer解剖型人工肩关节相反,这种半限制型人工关节由球面凹陷形的高分子聚乙烯肱骨侧假体和金属球面的肩胛盂侧假体所构成。

     逆向型肩关节置换的基础理论是:如果肩旋转袖撕裂,进行逆向型肩关节置换后,通过重建的旋转中心比原有的旋转中心内移10mm和远移10mm而增加三角肌产生的收缩力,补偿了因肩旋转袖病损失效后功能的丧失,行使抬肩外展功能。逆向型肩关节置换适应证:①并发较大肩袖损伤的骨性关节炎;②肱骨近端骨折;③人工肩关节翻修;④类风湿性肩关节炎;⑤有巨块肩旋转转轴撕裂无肩关节炎等。巨大肩旋转袖撕裂并三角肌无功能是其禁忌证,因为三角肌无功能可能是由于颈椎神经根病变或既往肩袖手术创伤、腋神经损伤造成的结果。

     目前,有关逆向型肩关节置换联合肌腱转移的报道较少。研究显示,对于伴巨大后上部肩旋转袖和小圆肌撕裂者,逆向型肩关节置换联合Epis-copo手术可恢复主动肩关节前抬举和外旋的功能。结合了背阔肌和大圆肌转移的逆向型肩关节置换,可改善肩关节前上举和外旋功能。背阔肌和大圆肌可附着固定于肱骨近端前外侧,无需采用肌腱对肌腱缝合至三角肌,既可恢复肩外旋功能,又不影响肩内旋功能。

     Guery等报道了1992年~1998年间77例(80个肩关节)行逆向型肩关节置换的疗效,其中66个肩关节存在较大肩旋转袖撕裂,14个为类风湿、创伤和翻修。术后肱骨侧假体10年生存率为91%,肩胛盂侧假体10年生存率为84%。Ek等于1997年~2006年间对40例巨大肩旋转袖撕裂无法修复患者实施逆向型肩关节置换,术后假体10年生存率为88%。

【结论】

     半肩关节置换通常用于伴移位的肱骨近端骨折、肩旋转袖完好而肩胛盂较少或无磨损的肩关节类风湿性关节炎、肱骨头缺血性坏死病例。解剖型全肩关节置换主要适用于肩胛盂磨损而肩旋转袖完好的首次肩关节骨关节炎,以及部分首次半肩关节置换失败但肩旋转袖完整、肱骨结节愈合良好的翻修病例。逆向型肩关节置换主要用于肩旋转袖病损严重的肩关节骨关节炎和肩关节置换失败后肩旋转袖病变未能解决的翻修病例。肱骨头表面置换和无柄肩关节置换可能部分代替和填补某些肩关节疾患的治疗。

     各种类型的肩关节置换均有其相应的适应证和禁忌证,只要掌握得当,注意术中操作,术后可解除肩痛和改善肩关节活动功能,还可能达到10年或以上的假体生存率。

来源:中国修复重建外科杂志

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