肩锁关节脱位治疗研究进展

2022-06-07   文章来源:国际骨科学杂志   作者:赵玺玖,蒋佳,赵金忠 点击量:147 我要说

肩锁关节脱位是临床常见肩关节损伤,可对患者的肩锁关节运动及功能造成较大影响。由于连接肩锁关节与胸锁关节的锁骨是促进盂肱关节与肩胛胸关节协同运动的机械耦合的重要支撑,故肩锁关节运动异常还会对肩关节复合体的整体运动造成影响。我们回顾相关文献,对肩锁关节脱位及多种修复治疗方法的生物力学研究进展进行综述。

肩锁关节脱位概述

肩锁关节由肩胛骨的肩峰关节面与锁骨的肩峰端关节面构成,其关节囊较松弛,附着于关节面周边。肩锁关节另有连接肩胛骨喙突与锁骨下面的喙锁韧带(斜方韧带、锥状韧带)加固。肩锁关节为平面关节,可作各个方向的微动运动。正常肩锁关节的间隙约3~5mm,当肩锁韧带或喙锁韧带损伤时,易出现肩锁关节脱位。

肩锁关节损伤有多种分型方法,Rockwood分型是最常用的方法,其他还有Allman分型和Tossy分型。Rockwood分型根据肩锁韧带和喙锁韧带的完整性以及关节稳定性将肩锁关节损伤分为6型,Allman分型及Tossy分型则根据肩锁关节的脱位程度将损伤分为3型和3度。

按照Rockwood分型,Ⅰ、Ⅱ型损伤采取冰敷、止痛、悬吊和相对制动处理,患者疼痛减轻后进行康复锻炼,以恢复运动范围及稳定性。Ⅲ型损伤的治疗目前存在争议。多数学者认为,在初期行保守治疗,根据疗效决定后续治疗方式,不过保守治疗失败可能影响患者的恢复时间和恢复质量。Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ型损伤均需手术治疗。

肩锁关节生物力学研究

正常肩锁关节由肩锁关节囊和肩锁韧带维持其前后方向的稳定性,由喙锁韧带维持其上下方向的稳定性,而三角肌和斜方肌维持肩锁关节微动运动状态下的稳定性。Debski等发现,当施加于肩锁关节的应力方向不同时,肩锁关节移位情况也不同,这表明肩锁关节的运动是多条韧带同时作用下的复合运动。

肩锁韧带在肩锁关节损伤时会先于喙锁韧带断裂,当其完全断裂后,喙锁韧带成为代偿性维持肩锁关节稳定的主要韧带。切断肩锁关节囊会导致锥状韧带的平均原位力显著增加,并明显大于斜方韧带的平均原位力。而保留肩锁关节囊和肩锁韧带,切断喙锁韧带,则锁骨肩峰端运动并未增加。Oki等的研究证实,单独切断肩锁韧带会引起锁骨远端后移,先切断肩锁韧带后再断裂斜方韧带则肩胛骨内旋增加,而锥状韧带离断后,锁骨远端后移和肩胛骨内旋均进一步增加。Morikawa等的研究将肩锁韧带上半部分为前、上、后3个区域,对3个区域行两两组合重建,重建前后的生物力学分析显示,不同组合对肩锁关节的水平稳定性和旋转稳定性的贡献不同。

Mazzocca等发现,喙锁韧带断裂时锥状韧带先于斜方韧带断裂,而锥状韧带和斜方韧带可分别限制肩锁关节向上方、后方的位移,故锥状韧带对维持肩锁关节垂直方向稳定性有重要作用。 Pastor等的研究显示,当肩锁韧带与三角肌及斜方肌同时损伤时,锁骨旋转程度较只有肩锁韧带损伤仅小幅增加,表明三角肌和斜方肌对肩锁关节虽有协同稳定作用但作用较低。Lawrence等研究发现,肩峰撞击患者的肱骨抬高角度较低时,肩胛骨向上旋转的角度较正常时显著减小,且胸锁关节向后旋转也显著减少,其中有症状者较无症状者在肩胛骨平面外展时胸锁关节抬高更小,而胸锁关节与肩锁关节存在一定的生物力学耦合关系。

肩锁关节脱位手术治疗

1 刚性固定物固定

1.1 克氏针

克氏针固定指手法复位肩锁关节后,先后使用2根克氏针,从肩峰外侧穿入肩峰,经肩锁关节沿锁骨方向进入锁骨,固定肩锁关节。该方法对修复喙锁韧带、肩锁韧带以及肌肉损伤也有所帮助。但是,克氏针固定会破坏正常关节面,限制关节微动功能。同时克氏针的韧性和抗旋转能力差,在上肢运动时及上肢自身重力作用下,克氏针容易松动滑脱,甚至断裂。一旦克氏针移位,除了肩锁关节稳定性丢失以及功能无法恢复还会引起并发症,目前此方法已很少应用。改良方法为在克氏针固定基础上联合张力带加固,或同时联合喙锁间固定,如加用喙锁拉力螺钉、Bosworth 螺钉,以获得更好的临床效果。

1.2 锁骨钩钢板

锁骨钩钢板是一侧带横沟的特殊钢板,常用的有Wolter钢板和AO锁骨钩钢板。其钩朝向外侧勾住肩峰,内侧钢板带螺钉孔固定于锁骨外侧,将上抬的锁骨外侧向下压,通过锁骨远端钢板固定和穿过肩峰的钩形成杠杆作用,维持肩关节垂直方向的稳定性,钢板与钩形成一定角度维持水平方向的稳定性。锁骨钩钢板适用于肩锁关节脱位、锁骨远端骨折等创伤修复,目前较常用。其优点为对锁骨远端固定较充分,同时允许锁骨的旋转运动,可降低内固定物失败率及活动时疼痛率,患者术后功能锻炼和体育运动均可以更早进行。缺点是易发生肩峰下骨溶解、肩峰下撞击、肩关节僵硬、钢板固定周围骨折、肩袖损伤等术后并发症。

Shih等进行有限元分析研究发现,较长的锁骨钩钢板可降低锁骨内应力值,减小钢板对肩峰的作用力,如果钢板材料的杨氏模量较小,则锁骨应力增加,肩峰承担应力小于锁骨承担应力。韧带修复后尽早拆除钢板可减少术后并发症发生。 Shen等研究认为,肩峰下骨溶解的发生与患者的锁骨远端肩峰角存在一定相关性。锁骨钩钢板钩角的角度与术后并发症发生也有一定相关性。钩角角度越小则锁骨中1/3的应力增加越多,而钩角角度越大肩峰的应力增加越多,合适的钩角角度可以实现钢板与肩峰下表面的精确接触而非点接触,有利于减少术后并发症发生。Hung通过有限元模拟研究也证实了以上结果,且发现钢板最内侧位置的螺钉可产生最大的应力,锁骨钢板的钩角则集中了最大应力。Wu利用3D打印技术根据患者肩锁关节对锁骨钩钢板的钩角进行个体化调整,尽可能增加钩角角度以减少肩峰下钩体占用空间,降低术后肩峰撞击发生的可能。

1.3 Bosworth 螺钉

Bosworth螺钉固定时,采用 1 枚螺钉穿过锁骨并将其垂直固定于喙突基底部,以代替喙锁韧带,为肩锁关节提供稳定性,维持锁骨与喙突间的正常位置。其优点是不破坏肩锁关节完整性,术后发生肩锁关节炎的可能性降低。缺点是固定期间可能出现螺钉断裂或移位,手术后6周需进行二次手术将螺钉取出。该方法同样会限制肩锁关节的微动功能,改变肩锁关节原有的生物力学特性。该方法目前使用较少。

2 Weaver-Dunn 手术及其改良方法

Weaver-Dunn手术使用患者自身喙肩韧带进行重建,手术时切除锁骨远端并将喙肩韧带远端离断后缝合固定于锁骨远端。改良Weaver-Dunn手术加用缝线、螺钉、钢缆等材料固定,主要用于急、慢性肩锁关节脱位,尤其是合并肩锁关节炎、持续锁骨外侧慢性疼痛的患者。其优点是可恢复肩胛骨与锁骨的连接及肩胛骨稳定性,减少肩锁关节继发病变引起的并发症。缺点是喙肩弓完整性被破坏,可影响肱骨头前上方的稳定性。喙肩韧带强度仅为喙锁韧带的 30% 左右,易发生术后肩锁关节再脱位。研究显示,改良 Weaver-Dunn手术经加用材料固定,可明显提高垂直方向强度,但牺牲了肩锁关节囊的稳定性,在水平方向对锁骨稳定性不能很好控制。该方法并非解剖重建喙锁韧带,锁骨位置会改变,可导致术后移位、关节不稳定及肩部力量不足发生。

3 韧带重建

3.1 带袢钢板法重建喙锁韧带

带袢钢板法重建喙锁韧带可分为单隧道重建和双隧道重建。Banffy等的研究表明,单隧道重建的生物力学性能与完整韧带状态相当,与双隧道重建相比,性能相似而锁骨骨折风险更低。 Nuzzo等的研究表明,单隧道重建可以更好地恢复锥状韧带的解剖位置,减少后壁爆裂可能。双隧道重建又分为单喙锁骨环和双喙锁骨环。一项尸体研究表明,天然肩锁关节韧带的静态性能优于这两种重建技术,而单喙锁骨环重建的动态生物力学性能好于双喙锁骨环重建,单喙锁骨环重建较双喙锁骨环重建骨折风险更低,胸锁关节存在与否对重建结果没有明显影响。

Endobutton带袢钢板法是将两块钢板分别置于患者锁骨上方和喙突下方,锁骨和喙突上分别钻孔,再通过一个环形袢形成非刚性固定连接,模拟喙锁韧带重建。环形袢收紧后的张力具有防止喙锁连接断开的作用,在肩关节活动时可以旋转 , 达到解剖复位的同时又可保留锁骨的微动功能,其强度和刚度可以超过喙锁韧带强度的40%。 Endobutton钢板不会对肩峰端产生影响,研究表明,手术后患肩可以充分抬高,锁骨上升可达 35°,内收和后伸运动均可完成,符合肩锁关节运动学。不过,锁骨和喙突上的钻孔易导致这两处骨折。孙辽军等的研究显示,双Endobutton钢板重建喙锁韧带时,选择中心-中心型喙突骨隧道或内侧中心型喙突骨隧道均可以降低术后喙突骨折发生风险。研究表明,固定点的位置对重建效果影响较大。带袢钢板实际上更接近斜方韧带的解剖位置,而固定装置的力臂越短越容易发生锁骨向上脱位,即原本为向下的力矩与引起锁骨远端向上脱位的力矩达到平衡,当固定装置离锁骨远端更近时,则应力减小,从而更偏离于原喙锁韧带的位置,导致其生物力学功能无法保证。

TightRope带袢钢板是将2块钛钮置于患者的锁骨上及喙突下,4根FiberWire线圈通过骨隧道将钛钮连接起来,以模拟喙锁韧带重建。FiberWire线圈的强度超过Endobutton缝线,术中可根据患者情况调整线圈长度,其超高分子量聚乙烯材质能提供更好的机械弹性固定。喙锁韧带的最大可承受轴向负荷为 598 N,TightRope 袢钢板可以提供较其更高的强度。Minkus等认为,TightRope 带袢钢板仅可在垂直方向提供稳定性,而水平方向则无法提供稳定性,所以可发生动态的后向移位。研究显示,TightRope 带袢钢板系统的生物力学效果并未显著优于克氏针固定或锁骨钩钢板固定。

Endobutton 带袢钢板及 TightRope 带袢钢板两种方法还存在缝线或线圈的刚性较高引发过度约束的问题,这可导致锁骨外侧端疼痛、骨溶解发生的风险增加。Voss等的研究显示,距离解剖位置±3mm范围内的过度约束可能不会导致关节内压力增大。

3.2 肌腱移植重建喙锁韧带

肌腱移植重建喙锁韧带包括自体重建、异体重建和人工LARS韧带重建。重建时术者将游离移植物从喙突基底部绕过,穿过锁骨上已钻好的内、外侧骨隧道,并将其固定缝合于钻孔上。研究表明,与Weaver-Dunn手术相比,该重建方式更接近喙锁韧带的原有生物效能,可使肩锁关节前后平移更少。该手术一般选择半腱肌、掌长肌腱、骨薄肌腱等进行移植。韧带解剖重建的优点是移植物的力学强度大,固定牢靠,临床治疗效果好。其中人工韧带移植术后早期的稳定性更好,并发症发生更少,而自体半腱肌与未损伤喙锁韧带的强度相当。通过人工韧带的加强,可以减少自体游离肌腱复位丢失发生的可能。

3.3 肩锁韧带重建

肩锁韧带重建以固定锁骨远端与肩峰,可使锁骨远端有稳定的立体结构,更符合肩锁关节原有的生理解剖关系。肌腱愈合后即形成永久性结构,可减少长期并发症发生。Ibrahim等采用单独重建肩锁韧带的方式来修复肩锁关节,结果显示重建结构于前后方向和上下方向在机械应力下均有较好的平移稳定性,与天然韧带强度相当。该研究表明,无需修复喙锁韧带也可修复肩锁关节损伤。

4 喙锁韧带联合肩锁关节囊修复

重建喙锁韧带只能恢复肩锁关节垂直方向的稳定性,而水平方向稳定性并未恢复。Le Hanneur等的研究显示,通过喙肩韧带重建肩锁韧带联合两条肌腱重建斜方韧带、锥状韧带,可实现肩锁关节的三束解剖重建,修复后的肩锁关节在前、后、上三个方向的稳定性均高于原肩锁关节;同时与改良Weaver-Dunn手术相比,其水平方向平移更小。Schär等提出“双钢丝绳固定附加肩锁关节FiberTape固定(DTRC)”及“Poly-Tape 和 FiberTape 以双足方式(Bipod)分别将锁骨固定于肩峰和喙突”两种修复方法,与仅用双钢丝绳固定锁骨于喙突的方法相比,Bipod方法的伸长率略高,DTRC方法的负荷失效率更高,但两种方法在刚度方面均与仅用双钢丝绳固定无明显差异。这表明喙锁韧带联合肩锁关节囊修复,其益处可能小于再固定带来的潜在风险。

5 关节镜手术

目前关节镜肩锁关节修复术已比较完善,该手术创伤小且便于探查。Hashiguhi等和 Zhang等分别对关节镜下行Endobutton和TightRope喙锁韧带重建进行研究,结果均显示治疗效果满意。关节镜手术将是未来的发展方向。

小结

对肩锁关节生物力学的研究有助于更好地治疗肩锁关节脱位。未来在比较多种手术方法后的生物力学、运动学及动力学情况与正常状态下的异同方面仍需开展更多研究,以了解手术的确切疗效,尤其对治疗方式仍存争议的Rockwood Ⅲ型肩锁关节脱位,需开展多角度研究,以帮助患者更好地恢复肩关节功能。

参考文献:略

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