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肩关节置换术的历史

人工肩关节置换的概念最早由Themistocles Gluck于1891年提出。当时提及并设计的人工关节包括髋关节、腕关节等。世界上第一例肩关节置换手术于1893年由法国外科医生Jules Emile Péan在巴黎国际医院为一位37岁的患有关节和骨结核的患者实施。这是第一例有记录的肩关节置换术。假体由巴黎牙医J. Porter Michaels制作,肱骨该假体由铂金金属制成,并通过金属丝连接到涂有石蜡的橡胶头上,形成一个限制性植入物。患者初期效果令人满意,但由于结核病多次复发,假体最终在两年后被移除。这是人类在人工肩关节置换方面的首次尝试。

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1951年,弗雷德里克·克鲁格(Frederick Krueger)报告了一种更具解剖学意义的肩关节假体,该假体由维生素制成,并由尸体肱骨近端制成。该假体​​成功用于治疗一名肱骨头坏死的年轻患者。

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但真正现代化的肩关节置换术是由肩关节大师查尔斯·尼尔(Charles Neer)设计研发的。1953年,为了解决其手术治疗肱骨近端骨折效果不理想的问题,尼尔研发了一种用于治疗肱骨头骨折的解剖型肱骨近端假体,并在随后的二十年中经过多次改进,分别设计了第二代和第三代假体。

20世纪70年代初,为了解决严重肩袖功能障碍患者的肩关节置换术,Neer首次提出了反肩关节置换术(RTSA)的概念,但由于关节盂组件早期失效,该概念随后被放弃。1985年,Paul Grammont根据Neer提出的概念进行了改进,将旋转中心向内外移动,改变了三角肌的力臂和张力,从而完美地解决了肩袖功能丧失的问题。

跨肩假肢的设计原则

反肩关节置换术(RTSA)通过逆转自然肩关节的解剖关系,恢复肩关节的稳定性。RTSA通过使关节盂侧凸起、肱骨头侧凹陷,形成一个支点和旋转中心(CoR)。该支点的生物力学功能是在三角肌收缩外展上臂时,防止肱骨头向上移动。RTSA的特点是人工肩关节的旋转中心和肱骨头相对于自然肩关节的位置向内、向下移动。不同的RTSA假体设计有所不同,肱骨头向下移动25~40mm,向内移动5~20mm。

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与人体自然肩关节相比,内移CoR的一个明显优势是三角肌的外展力矩臂由10mm增大到30mm,提高了三角肌的外展效率,用较少的肌肉力量就能产生相同的扭矩,而且这个特点也使得肱骨头的外展不再完全依赖完整肩袖的下压功能。

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这就是RTSA的设计和生物力学原理,可能有点枯燥难懂。有没有更简单的方法可以理解呢?答案是肯定的。

首先是RTSA的设计。仔细观察人体各个关节的特点,我们可以发现一些规律。人体关节大致可以分为两类。一类是靠近躯干的关节,比如肩关节、髋关节,近端为“杯状”,远端为“球状”。

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另一类是远端关节,例如膝盖和肘部,近端为“球”,远端为“杯”。

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早期医学先驱们在设计人工肩关节假体时,方案是尽可能还原自然肩关节的解剖结构,因此所有方案均以近端为“杯”,远端为“球”进行设计。一些研究者甚至刻意将“杯”设计得更大更深,以增加关节的稳定性,类似于人类的髋关节但后来证明,增加稳定性实际上反而增加了失败率,因此这种设计很快被放弃。而RTSA则颠覆了天然肩关节的解剖特征,将“球”和“杯”倒置,使原本的“髋”关节更像“肘”或“膝”。这一颠覆性的改变最终解决了人工肩关节置换的诸多难点和疑虑,并且在很多情况下,其远期和短期疗效都得到了显著提升。

同样,RTSA 的设计改变了旋转中心,从而提高了三角肌外展效率,这听起来可能有些晦涩难懂。如果我们把肩关节比作跷跷板,就很容易理解了。如下图所示,在 A 方向施加相同的扭矩(三角肌收缩力),如果改变支点和起始位置,显然可以在 B 方向产生更大的扭矩(上臂外展力)。

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RTSA 旋转中心的改变也会产生类似的效果,使不稳定的肩关节能够在不引起肩袖下压的情况下进行外展。正如阿基米德所说:“给我一个支点,我就能撬动整个地球!”

RTSA 适应症和禁忌症

RTSA 的经典适应症是肩袖撕裂性关节炎 (CTA),即伴有骨关节炎的巨大肩袖撕裂,其典型特征是肱骨头向上移位,导致肩盂、肩峰和肱骨头持续发生退行性改变。肱骨头向上移位是由于肩袖功能障碍后三角肌作用下力偶不平衡所致。CTA 在老年女性中更为常见,可能出现典型的“假瘫痪”。

肩关节置换术,尤其是RTSA(肩关节置换术)的应用在过去二十年中大幅增长。基于RTSA应用的初步成功结果、手术技术的不断发展以及该技术的熟练应用,RTSA最初较窄的适应症已得到扩展,因此,目前大多数肩关节置换术均为RTSA。

例如,过去对于不伴有肩袖撕裂的肩部骨关节炎,解剖性全肩关节置换术(ATSA)是首选,但近年来,持这种观点的人似乎正在逐渐减少。导致这种趋势的原因有以下几个方面。首先,高达10%接受ATSA的患者已经存在肩袖撕裂。其次,在某些情况下,肩袖的“功能”的“结构”完整性并不完整,尤其是在一些老年患者中。最后,即使手术时肩袖完好无损,但随着年龄的增长,尤其是在ATSA术后,肩袖也会发生退变,肩袖的功能确实存在很大的不确定性。这种现象通常发生在70岁以上的老年患者身上。因此,越来越多的外科医生在面对单纯的肩部骨关节炎时开始选择RTSA。这种情况引发了一种新的想法:仅从年龄来看,RTSA 也可能是肩袖完整的骨关节炎患者的首选。

同样,过去对于无骨关节炎的不可修复的大面积肩袖撕裂(MRCT),替代方法包括肩峰下减压术、部分肩袖重建术、中式手术、上关节囊重建术等,成功率不一。基于RTSA在各种情况下的熟练程度和成功应用,近期越来越多的术者面对单纯的MRCT尝试RTSA,并取得了很大的成功,10年植入物存活率超过90%。

综上所述,除CTA外,目前RTSA扩大的适应症包括不伴有炎性骨关节病的大型不可修复的肩袖撕裂、肿瘤、急性骨折、创伤后关节炎、骨缺损或严重变形的骨关节炎症以及复发性肩关节脱位。

RTSA 的禁忌症较少。除感染等人工关节置换术的一般禁忌症外,三角肌功能丧失是 RTSA 的绝对禁忌症。此外,对于肱骨近端骨折,开放性骨折和臂丛神经损伤也应视为禁忌症,而单独的腋神经损伤应视为相对禁忌症。 

术后护理和康复

术后康复原则:

调动患者康复的积极性,建立患者合理的期望值。

减轻疼痛和炎症,保护愈合结构,但肩胛下肌通常不需要保护。

肩关节前脱位易发生在过伸、内收内旋或外展外旋的终末位,因此术后4~6周内应避免反手等动作,这些位均有脱位风险。

4至6周后,仍需与外科医生沟通并获得其许可,才能开始上述动作和姿势。

术后康复锻炼应先负重、后负重、先无阻力、后有阻力、先被动、后主动。

目前,尚无严格统一的康复标准,不同研究者的方案存在很大差异。

患者日常生活活动(ADL)策略(0-6周):

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敷料

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睡觉

日常锻炼策略(0-6周):

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主动肘关节屈曲

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被动肩关节屈曲

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发布时间:2022年11月21日