引用本文： 吳昊, GoutallierDanial. 逆向型人工全肩關節置換研究進展. 中國修復重建外科雜志, 2015, 29(7): 905-911. doi: 10.7507/1002-1892.20150194 復制
自上世紀70年代Neer首次采用非限制性解剖型人工全肩關節置換治療退行性肱盂關節炎以來，該術式在臨床獲得廣泛應用，手術適應證也擴展至肩關節創傷等疾患[1-2]。但隨著臨床應用的增加，眾多學者發現采用非限制性解剖型人工全肩關節置換治療合并肩袖撕裂者的療效欠佳 [1-5]。Franklin等[6]研究發現，合并肩袖病損者置換術后常發生肱骨側假體向近端移位，導致假體上移，進而撞擊上方肩峰和喙肩弓，造成肱骨頭不能穩定在肩胛盂假體里，即使三角肌收縮也不能完成抬肩功能。而肱骨頭移位至肩胛盂假體近端，還會使肩胛盂假體產生偏心負荷，造成肩胛盂假體松動，最終導致肩關節功能不良，關節置換失敗。
為解決這一問題，學者們對解剖型人工全肩關節假體進行了大量改進，但均未成功[7-11]。法國Grammont醫生經生物力學研究，于1985年首次提出逆向型人工全肩關節置換[1]。與非限制性解剖型人工全肩關節不同，逆向型人工全肩關節將肱骨側假體改為杯口狀、肩胛盂側假體改為球面狀，兩者構成半限制性人工全肩關節。自逆向型人工全肩關節于1985年正式應用于臨床以來，經過反復改進，已獲得了較滿意療效，其手術適應證也從合并肩袖病損的骨關節炎發展至肱骨近端骨折及其并發癥、創傷后骨關節炎、肱骨頭無菌性壞死、肱骨近端腫瘤切除術后功能重建和關節翻修手術等。現對逆向型人工全肩關節置換的研發歷史及臨床應用進展作一綜述。
1 歷史沿革
1985年Grammont首次提出逆向型人工全肩關節概念，并于1987年成功設計并制備“Trompette” （Medinov）逆向型人工全肩關節[12]。采用該假體置換是治療合并無法修復的肩袖病變的退行性肩關節炎的基本原則和金標準[5, 11]。之后經多次修改，形成了多種逆向型人工全肩關節亞型[5, 11]。1994年Grammont又對肱骨側進行改進，由1/3球形凹陷的高分子聚乙烯臼杯連接至肱骨近端金屬柄的假體上，插入肱骨髓腔構成新的假體，發展成為第3代逆向型人工全肩關節DeltaⅢ假體[6]。此后，法國Tornier公司對Grammont逆向型人工全肩關節進一步改進；英國DePuy公司生產的逆向型人工全肩關節也于1991年在歐洲面市；2003年第3代逆向型人工全肩關節DeltaⅢ假體通過了美國食品藥品監督管理局（FDA）認證，用于治療嚴重肩袖病變、半肩關節置換翻修、肩骨關節炎和肱骨近端三、四部分骨折。2004年Tournier Aequalis逆向型人工全肩關節、 2005年Trabecular Metal?逆向型人工全肩關節、2007年Delta Xtend?逆向型人工全肩關節也分別得到了美國FDA認證[1, 7, 10]。目前假體設計強調關節能進行肩胛盂側和/或肱骨側假體的調整，以滿足患者個體需要 [1, 11]。
逆向型人工全肩關節獲得成功的關鍵在于：① 假體具有良好的穩定性；② 負重部分呈凹陷型，而支撐部分為凸出型；③ 肩胛盂假體的球形半徑應在肩胛盂內；④ 關節旋轉中心偏內側化和降低化[12]。與正常生理解剖旋轉中心相比，逆向型人工全肩關節假體的旋轉中心存在10 mm內側化和10 mm降低化，從而增加三角肌張力效能，補償肩袖缺失所丟失的功能，維持肩關節穩定性，并使肩關節恢復自動抬舉功能[11-13]。
2 適應證與禁忌證
2.1 適應證
① 退行性或非感染性肩關節炎伴肩袖病損；② 肱盂關節炎肱骨頭失穩脫位；③ 原發性或繼發性肩關節炎合并巨大肩袖撕裂；④ 肩袖病變、修復失敗和無法修復的巨大肩袖撕裂；⑤ 類風濕性關節炎；⑥ 肱骨近端骨折后并發癥或創傷后骨關節炎，大、小結節不愈合或嚴重畸形愈合、肩袖無法固定者；⑦ 急性肱骨近端骨折脫位；⑧ 關節翻修手術（半關節或解剖型人工全肩關節、甚至逆向型人工全肩關節置換術后失敗，合并肩袖病損和需植骨進行肩胛盂重建者）；⑨ 肱骨頭無菌性壞死（關節軟骨面破損）；⑩ 肱骨近端腫瘤切除術后功能重建（Malawer分型為Ⅰa和Ⅰb型）[1-2, 9, 13-21]。
此外，原發性骨關節炎合并以下病損時，也可選擇逆向型人工全肩關節置換[2]：① 靜態肱骨頭后向半脫位和雙凹型肩胛盂；② 岡下和岡上肌脂肪浸潤 ≥2°。
2.2 禁忌證
① 巨大肩袖撕裂并三角肌無功能者，三角肌無功能可能是頸椎神經根病變或既往肩袖手術創傷、腋神經損傷造成，置換后肩關節功能不能恢復。② 關節面及肱骨大小結節正常、肩袖完整且為初次置換的單純骨關節炎或股骨頭缺血性壞死患者，這些患者宜選擇第3代非限制性解剖型人工全肩關節置換。③ 有明顯三角肌病損者，這類患者采用逆向型人工全肩關節置換后，關節功能不僅不能恢復，還存在關節脫位傾向。④ 急性感染為絕對禁忌證（既往感染是相對禁忌證，這類患者術后感染率高）。⑤ 存在神經病變的肩關節炎患者。⑥ 65歲以下患者 [1, 7]，但近年有學者認為60～65歲患者不是手術絕對禁忌證；也有研究表明逆向型人工全肩關節置換可改善肱盂關節炎并肩袖病損年輕患者的關節功能，但滿意率低于老年患者 [19-21]。
3 手術技巧
3.1 手術入路選擇
逆向型人工全肩關節置換手術入路較多，如胸三角肌入路、肩關節前上方入路、經肩峰上方擴大入路、經三角肌（劈開）入路、經肩袖間隙入路、上外側入路等[19, 22-24]。目前，臨床常用手術入路為肩關節前上方入路及胸三角肌入路，前者有利于肩袖修復，而后者可保護三角肌。
肩關節前上方入路手術時必須注意避免損傷腋神經，腋神經在肩峰外側5 cm處經過，一旦受損會導致術后三角肌無力。三角肌前部可從附著在肩峰前部和喙肩韌帶附著點的近端分離出來。手術操作：首先，檢查肩袖腱性部分損傷情況并進行修復。然后，肩關節向后半脫位，以后傾20°行肱骨頭截骨；觀察肩胛盂，其截骨傾斜度取決于植入關節假體的設計（135°或155°）。截骨后、植入假體前，根據試件情況進行最后調整，這一步是采用肩關節前上方入路的手術難點。前上方入路優點是較容易處理肱骨近端和顯露肩胛盂，因保護了肩胛下肌腱而減少了術后失穩的發生。對于曾接受肩袖修復術并伴三角肌缺損患者，也可選擇該入路。其缺點是肩胛盂定位困難，術后肩胛盂假體松動發生率較高，并有肩胛盂假體向上方傾斜的可能[23-24]。
與前上方入路相比，臨床胸三角肌入路應用更多。因該入路無需分離三角肌附著部，減少了腋神經損傷可能，但需進行小結節截骨或肩胛下肌腱切開，將肩袖后側完全從三角肌游離，肱骨上端向前上方半脫位，根據手術植入關節假體的要求進行肱骨近端截骨，植入假體后再進行肱骨小結節的固定或肩胛下肌腱修復[23-24]。
前上方入路和胸三角肌入路各有優缺點，胸三角肌入路術后關節失穩發生率顯著高于前上方入路，但腋神經損傷及肩胛盂側假體松動、肩胛嵴骨折發生率較低；兩種入路術后肩胛盂切痕發生率相似。Molé等[25]對527例分別采用前上方入路和胸三角肌入路行逆向型人工全肩關節置換的患者隨訪2年以上，結果顯示，前上方入路患者術后假體后向失穩率、肩峰骨折發生率均顯著低于胸三角肌入路，而肩胛盂假體松動發生率則顯著增高；兩組肩胛盂切痕發生率、Constant-Murley評分和主動活動度、肱骨干骨折發生率相似。因此，建議對于初次置換、逆向型人工全肩關節置換術后失敗翻修和急性肱骨近端骨折患者采用肩關節前上方入路，具有手術操作簡便及肱骨側準備及置換較容易、肩胛盂顯露較好等優點，可保護肩胛下肌腱，避免胸三角肌入路造成的后向失穩；但也存在肩胛盂定位不夠準確、腋神經損傷和三角肌肌力減弱的問題。
3.2 確定假體旋轉中心
Grammont于1985年在生物力學研究基礎上重新設計了逆向型人工全肩關節，將肩胛盂旋轉中心向內、向下偏移各10 mm，以達到增加三角肌張力、穩定肩關節、恢復肩關節主動抬舉功能的目的。然而，一些研究表明，旋轉中心內移可能導致肩胛盂切痕甚至肩胛盂假體松動，肩關節喪失旋轉功能，最終造成關節失穩。為了恢復主動肩前抬舉和避免以上并發癥的發生，Valenti等[26]總結了4個技術要點：① 降低肩胛盂假體金屬底座位置；② 增加肩胛盂假體下方的肱骨側假體突出，肱骨側假體傾斜角（頸干角）改為135°；③ 增加肩盂關節向外突出，即在肩胛盂假體底座之間植骨6～8 mm，使假體旋轉中心外移，增加關節骨性偏心距；④ 減少逆向型假體內移設計。Valenti等[26]對采用逆向型人工全肩關節置換治療的伴肩袖病變的假性麻痹患者進行了24～ 60 個月（平均44個月）隨訪，術后患者Constant-Murley評分從術前平均24分增加至59分，肩關節主動向前抬舉平均增加61°，疼痛評分平均改善了10 分；垂臂時肩外旋平均增加15°，外展90°位外旋平均增加30°；未見肩胛盂切痕和肩胛盂假體松動發生。Lévigne等[27]認為置換關節旋轉中心內側偏移會導致術后關節內旋受限，術后第1個月40%～70%患者發生肩胛盂切痕，對臨床結果產生負面影響。
Boileau等 [28]認為關節失穩、肩胛盂切痕、肩關節旋轉受限等問題均與假體旋轉中心內側偏移有關，如將假體旋轉中心外移，使肩胛盂底座表面的旋轉力增加，可降低置換失敗率。逆向型人工全肩關節置換時利用肱骨頭松質骨進行肩胛盂植骨，可有效延長肩胛盂骨性結構，使假體旋轉中心向外側偏移，增加假體關節旋轉中心偏心距，減少肩胛盂切痕的發生，改善術后肩關節旋轉和抬舉功能，還能避免假體失穩，肩關節外形也得到改善。與外移肩胛盂假體相比，通過植骨外移有利于假體旋轉中心維持在假體-骨界面，減小肩胛盂假體上的扭轉力。有研究報道，置換時采用植骨修復肩胛盂側骨缺損使肩胛盂假體獲得良好固定，能達到假體旋轉中心外移，減少肩胛盂切痕發生的目的[29-31]。Athwal等[32]研究表明增加關節骨性偏心距的設計，明顯減少了肩胛盂切痕的發生，發生率為40%，較普通類型逆向型人工全肩關節置換后的75%顯著降低。
3.3 肩胛盂及肱骨近端植骨
逆向型人工全肩關節置換可用于治療創傷后肩關節前脫位或后脫位、肩胛盂骨折等肩胛盂中心或非中心型缺損者，以及存在骨缺損的無菌性肩胛盂松動、感染的翻修手術 [33-34]。伴肩胛盂骨缺損的關節置換困難。為了關節置換時假體固定和置換后關節穩定性，需要作詳細的術前計劃，尤其是創傷后存在畸形和移位者。術前可通過CT及三維重建等檢查方法，評估肩胛盂傾斜程度、骨量缺損情況、中心或非中心性磨損程度、取出假體后可能存留的骨量、肩胛盂假體松動程度、肩胛盂穹窿頂是否存在等。對于遺留的骨缺損可選擇自體骨或同種異體骨移植修復。其中自體骨移植修復手術時間較長，并發癥發生率高（6%），包括感染、血腫、髂骨翼骨折等；而同種異體骨移植后容易發生骨吸收，感染率和費用較高 [33-34]。Grammont逆向型人工全肩關節DeltaⅢ型假體中，肩胛盂基座圓形中心有栓及4枚固定螺釘，選用該假體行肩關節置換時，如肩胛盂腔內有輕、中度骨缺損，可采用自體髂骨松質骨移植修復[26]。
逆向型人工全肩關節置換還可用于治療伴肱骨近端大塊骨缺損的患者：① 根據Boileau 4型分類法評定為第4型的創傷性后遺癥；② 根據Malawer等分類法評定為Ⅰa或Ⅰb型的肱骨近端腫瘤；③ 半關節置換后感染導致骨缺損；④ 創傷后行半肩關節或全肩關節置換術后骨缺損[33-37]，因肱骨干骨缺損失去了大小結節，肩袖功能亦喪失，臨床上患者出現肩關節內、外旋遲滯征。但Clark等[36]認為對于置換后即獲得良好活動度和穩定性的患者無需行肩胛下肌腱修復。而Bioleau等[35]認為即使進行了逆向型人工全肩關節置換，也無法糾正內、外旋遲滯征。因此，肱骨近端骨缺損未達1/3者，需通過胸三角肌聯合背闊肌轉移修復肩胛下肌腱。如因骨缺損無法行背闊肌轉移，則需要同種異體骨植骨來固定肌腱。Clouthie等[37]認為對三角肌的固定需足夠的骨附著部位，以保證肩關節主動前伸和外展功能。所以，對于肱骨近端腫瘤切除術等患者，如三角肌附著部骨缺失，需行同種異體骨植骨，以避免關節脫位。
4 臨床效果
由于逆向型人工全肩關節的適應證較廣，各類型病變程度差別大，統一評估其臨床療效較難，其療效取決于適應證的選擇。對于肩袖撕裂者，初次置換術后近中期療效良好，能有效緩解關節疼痛、恢復肩關節抬舉功能 [1, 18]。對于半肩關節置換、解剖型人工全肩關節置換、甚至是逆向型人工肩關節置換失敗患者，逆向型人工全肩關節置換均為最終選擇，并能獲得較好療效 [30]。肩主動旋轉受限患者，其小圓肌和岡上肌無功能，置換時如附加背闊肌和大圓肌腱轉移修復術[35]，可改善肩關節外旋能力和空間控制力，早期療效較好。對逆向型人工全肩關節置換術后的長期隨訪研究表明，10年假體生存率為89%，但術后8年肩關節功能開始逐漸下降，疼痛也增加；10年后Constant-Murley評分由術后早期的72分下降至30分以下；其原因可能是高齡患者三角肌功能減弱[11, 18]。另有研究表明，采用逆向型人工肩關節置換治療類風濕性肩關節炎患者，遠期療效較好[1, 19]。
5 并發癥
逆向型人工全肩關節置換的主要并發癥有肩胛盂切痕、關節失穩甚至全脫位、肩峰撞擊缺損、感染、血腫、神經損傷、術中和術后骨折、肩胛盂假體松動失敗等[38-40]。以下主要討論逆向型人工全肩關節置換的特殊并發癥。
5.1 肩胛盂切痕
肩胛盂切痕由Sirveaux等[41]于2004年首次報道，它是逆向型人工全肩關節置換術后特有的并發癥，發生率為44%～96%[42]。肩胛盂切痕產生原因主要有兩方面：一是肩關節內收時肱骨頭側假體反復撞擊肩胛盂外下緣頸部；二是肱骨側高分子聚乙烯假體產生的微粒造成無菌性炎癥，使肩胛盂頸部下方受到侵蝕[43]。肩胛盂切痕一般在術后6～14個月通過復查X線片發現[43]。Lee等[19]的最新研究表明，40%肩胛盂切痕于術后1年出現，術后10年時肩胛盂切痕的發生率可達87%。根據Sirveaux等[41]的分類系統，肩胛盂切痕X線片影像可分為5 級：0級，無撞擊；1級，僅在盂下角缺損；2級，接觸到肩胛盂底座下方的螺釘；3級，擴展到肩胛盂底座下方的螺釘完全受累；4級，擴展到中央的螺釘。
肩胛盂切痕發生的相關因素包括：假體設計（如頸干角等）、手術入路、肩胛盂假體植入位置、肱骨側假體位置、術前個體解剖結構存在問題（如肩胛盂頸長度等）、肩胛盂磨損等[42-44]。肩胛盂切痕早期往往無疼痛等癥狀，隨著撞擊加重，肩關節活動度、力度和Constant-Murley評分下降，逐漸造成假體磨損，甚至假體松動[42]。其作為導致肩胛盂假體松動的原因，在臨床上逐漸受到重視。Lévigne等[43]為避免肩胛盂切痕的發生，設計了新的逆向型人工全肩關節，其將肩胛盂假體外移，進而旋轉中心外移，還將肩胛盂假體底座降低、底座偏斜，臨床應用取得了較好療效。他們還注意到身體質量指數與肩胛盂外下緣撞擊發生相關，消瘦者發生頻率更高。
為避免肩胛盂切痕的發生，應注意以下問題：① 肩胛盂高度：Kelly等[45]和Humphrey等[46]認為肩胛盂底座必須植入至足夠低位置，肩胛盂弧度下方部分突出。即在距離肩胛盂環下緣上方12 mm安裝肩胛盂底座，對于大多數患者可有效降低肩胛盂切痕。② 肩胛盂球面向下傾斜：Lévigne等[43]研究認為肩胛盂球面向下傾斜避免了肱骨側與肩胛盂在肩關節內收時的過多接觸，可避免撞擊切痕。③ 選擇較大的肩胛盂球形假體（42 mm直徑）：Gutiérrez等[47]的研究顯示，增加球面半徑（42 mm）可顯著減少肩胛盂切痕的發生。④ 肩胛盂假體球面外移：Kempton等[48]通過假體設計或采用植骨方式使肩胛盂球面外移，減少肩胛骨緣撞擊頻率，但需注意過度外移可能會引起肩胛盂側假體松動。⑤ 偏心的肩胛盂球面：根據Gutiérrez等[47]研究，肩胛盂假體偏心的球面設計是為了使假體中心更好地向下和向外側偏移，從而減少肩胛盂切痕。⑥ 聯合外移（肩胛盂假體球面和肱骨假體）：Lévigne等[43]研究認為，肩胛盂側球形假體和肱骨側假體均外移植入，可減少肩胛盂切痕。⑦ 減少外傾角度：Gutiérrez等[47]和Kempton等[48]均認為采用155°肱骨側假體，可增加Grammont設計的逆向型人工全肩關節肱骨側假體和肩胛盂側假體的接觸范圍，若能再降低傾斜角度，就可更好降低肩胛盂切痕的發生。
5.2 關節失穩
關節失穩是逆向型人工全肩關節置換術后常見并發癥，包括完全性脫位或半脫位。影響逆向型肩關節穩定性的因素很多，如張力（軟組織的平衡）、肱骨頭半徑、肱骨側假體傾斜角度、臼杯深度等。在上述因素中，Gutiérrez等[47]認為最重要的是張力問題，張力過高會導致關節脫位；其后依次是假體臼杯深度和肱骨頭大小，肱骨臼杯深度（d）和肩胛盂頭半徑（r）的比值是關節穩定性的影響因素之一，比值越高穩定性越高。逆向型人工全肩關節置換與解剖型人工全肩關節置換一致，如術中瘢痕組織未徹底去除，尤其是關節下部分，會影響術后關節活動，增加脫位危險[47]。因此建議：① 肩胛盂假體安置低一些以增加三角肌張力，減少脫位危險。② 假體旋轉中心外移，可通過改進肱骨頭設計或術中植骨，改善關節穩定性。此外，肩袖在維持肩關節穩定性方面可能具有重要作用。Edwards等 [49]認為肩胛下肌肉力量缺失，肩關節失穩危險性增大，而Clark等 [36]則認為肩關節失穩與肩胛下肌的力量無關。因此，目前尚未明確肩胛下肌腱在逆向型人工全肩關節置換中的重要性，有待進一步研究。
肩關節脫位常出現在術后6個月，患者可無疼痛癥狀，僅在隨訪X線片時確診。脫位后最明顯癥狀是患者主動抬肩功能喪失，因此患者一旦抬肩功能突然下降，必須行X線片檢查明確是否發生關節脫位[38-40]。
對于肩關節脫位的治療，一般采取閉合復位和制動或行翻修術（增加高分子基乙烯內襯厚度或假體中加入金屬間隔物）。Zumstein等[38]的臨床研究表明，逆向型人工全肩關節置換術后發生失穩患者占總患者數的4.7%，其中經三角肌入路者達97%。
5.3 關節內外旋轉受限
岡下肌和小圓肌是主要的肩關節外旋動力肌，而三角肌無軸向旋轉活動，所以一旦這兩塊肌肉均萎縮并出現下垂征，單純逆向型人工全肩關節置換僅能借助三角肌的活動恢復主動肩抬舉和外展功能，但不能恢復肩外旋功能。肩關節外旋受限的主要因素有：① 肱骨側假體偏內側植入后，因肱骨側假體對肩胛骨的撞擊，限制了關節外旋；② 逆向型全肩關節假體旋轉中心向內偏移，使三角肌后側部分張力下降，功能不良；③ 小圓肌對肩關節外旋很重要，如果術前小圓肌功能不良，即使假體植入后關節外旋仍然受限；④ 肩胛盂假體植入時致腋神經受損，導致抬舉肩關節活動不良的同時，外旋功能也喪失；⑤ 如果關節置換前小圓肌有明顯脂肪浸潤，術后肩關節外旋功能恢復不良[23-24]。
肩關節內旋受限原因：① 與逆向型人工全肩關節假體原來的設計不良有關；② 逆向型人工全肩關節假體旋轉中心內移，導致三角肌收縮力下降；③ 完整的肩胛下肌是肩關節主動內旋的動力肌，當胸三角肌入路時常影響肩胛下肌腱，而前上入路時則可保護這部分肌肉[23-24]。
6 計算機輔助技術在人工全肩關節置換中的應用價值
近年來，計算機輔助技術在人工全肩關節置換的應用迅速發展[50-53]。術前可采用數字化影像，如MRI和CT，分析個體解剖和病變情況，如肩胛盂表面病理改變形式（旋轉、扁平和過深等）、肩胛盂方向，準確測量肩胛盂方向和傾斜程度、肩關節后向失穩及肱骨頭的位置，為術前計劃奠定基礎。術中可通過導航改善假體定位植入的精確度和可靠性，準確實施術前手術計劃 [50]。還可實時動態了解關節活動度和模擬內收時肩胛骨撞擊情況等[51]。Venne等[52]采用以CT為基礎的術前計劃和術中導航，與傳統逆向型人工全肩關節置換相比，肩胛盂底座固定釘安置以及肩胛盂底座固定的精確性均提高。計算機輔助技術還可達到個體化植入人工肩關節的目的[53]。
7 總結
逆向型人工全肩關節置換適應證廣，因此術者必須能正確判斷導致肩關節癥狀的病理改變，做好術前計劃，術中正確植入假體。逆向型人工全肩關節置換最佳適應證主要是無法修復的肩袖撕裂造成肩關節假性麻痹，肱骨頭向前或向上偏移而三角肌功能完整者。目前，臨床應用結果顯示置換術后總體療效較滿意，但因臨床應用時間較短，中遠期療效有待進一步驗證。
自上世紀70年代Neer首次采用非限制性解剖型人工全肩關節置換治療退行性肱盂關節炎以來，該術式在臨床獲得廣泛應用，手術適應證也擴展至肩關節創傷等疾患[1-2]。但隨著臨床應用的增加，眾多學者發現采用非限制性解剖型人工全肩關節置換治療合并肩袖撕裂者的療效欠佳 [1-5]。Franklin等[6]研究發現，合并肩袖病損者置換術后常發生肱骨側假體向近端移位，導致假體上移，進而撞擊上方肩峰和喙肩弓，造成肱骨頭不能穩定在肩胛盂假體里，即使三角肌收縮也不能完成抬肩功能。而肱骨頭移位至肩胛盂假體近端，還會使肩胛盂假體產生偏心負荷，造成肩胛盂假體松動，最終導致肩關節功能不良，關節置換失敗。
為解決這一問題，學者們對解剖型人工全肩關節假體進行了大量改進，但均未成功[7-11]。法國Grammont醫生經生物力學研究，于1985年首次提出逆向型人工全肩關節置換[1]。與非限制性解剖型人工全肩關節不同，逆向型人工全肩關節將肱骨側假體改為杯口狀、肩胛盂側假體改為球面狀，兩者構成半限制性人工全肩關節。自逆向型人工全肩關節于1985年正式應用于臨床以來，經過反復改進，已獲得了較滿意療效，其手術適應證也從合并肩袖病損的骨關節炎發展至肱骨近端骨折及其并發癥、創傷后骨關節炎、肱骨頭無菌性壞死、肱骨近端腫瘤切除術后功能重建和關節翻修手術等。現對逆向型人工全肩關節置換的研發歷史及臨床應用進展作一綜述。
1 歷史沿革
1985年Grammont首次提出逆向型人工全肩關節概念，并于1987年成功設計并制備“Trompette” （Medinov）逆向型人工全肩關節[12]。采用該假體置換是治療合并無法修復的肩袖病變的退行性肩關節炎的基本原則和金標準[5, 11]。之后經多次修改，形成了多種逆向型人工全肩關節亞型[5, 11]。1994年Grammont又對肱骨側進行改進，由1/3球形凹陷的高分子聚乙烯臼杯連接至肱骨近端金屬柄的假體上，插入肱骨髓腔構成新的假體，發展成為第3代逆向型人工全肩關節DeltaⅢ假體[6]。此后，法國Tornier公司對Grammont逆向型人工全肩關節進一步改進；英國DePuy公司生產的逆向型人工全肩關節也于1991年在歐洲面市；2003年第3代逆向型人工全肩關節DeltaⅢ假體通過了美國食品藥品監督管理局（FDA）認證，用于治療嚴重肩袖病變、半肩關節置換翻修、肩骨關節炎和肱骨近端三、四部分骨折。2004年Tournier Aequalis逆向型人工全肩關節、 2005年Trabecular Metal?逆向型人工全肩關節、2007年Delta Xtend?逆向型人工全肩關節也分別得到了美國FDA認證[1, 7, 10]。目前假體設計強調關節能進行肩胛盂側和/或肱骨側假體的調整，以滿足患者個體需要 [1, 11]。
逆向型人工全肩關節獲得成功的關鍵在于：① 假體具有良好的穩定性；② 負重部分呈凹陷型，而支撐部分為凸出型；③ 肩胛盂假體的球形半徑應在肩胛盂內；④ 關節旋轉中心偏內側化和降低化[12]。與正常生理解剖旋轉中心相比，逆向型人工全肩關節假體的旋轉中心存在10 mm內側化和10 mm降低化，從而增加三角肌張力效能，補償肩袖缺失所丟失的功能，維持肩關節穩定性，并使肩關節恢復自動抬舉功能[11-13]。
2 適應證與禁忌證
2.1 適應證
① 退行性或非感染性肩關節炎伴肩袖病損；② 肱盂關節炎肱骨頭失穩脫位；③ 原發性或繼發性肩關節炎合并巨大肩袖撕裂；④ 肩袖病變、修復失敗和無法修復的巨大肩袖撕裂；⑤ 類風濕性關節炎；⑥ 肱骨近端骨折后并發癥或創傷后骨關節炎，大、小結節不愈合或嚴重畸形愈合、肩袖無法固定者；⑦ 急性肱骨近端骨折脫位；⑧ 關節翻修手術（半關節或解剖型人工全肩關節、甚至逆向型人工全肩關節置換術后失敗，合并肩袖病損和需植骨進行肩胛盂重建者）；⑨ 肱骨頭無菌性壞死（關節軟骨面破損）；⑩ 肱骨近端腫瘤切除術后功能重建（Malawer分型為Ⅰa和Ⅰb型）[1-2, 9, 13-21]。
此外，原發性骨關節炎合并以下病損時，也可選擇逆向型人工全肩關節置換[2]：① 靜態肱骨頭后向半脫位和雙凹型肩胛盂；② 岡下和岡上肌脂肪浸潤 ≥2°。
2.2 禁忌證
① 巨大肩袖撕裂并三角肌無功能者，三角肌無功能可能是頸椎神經根病變或既往肩袖手術創傷、腋神經損傷造成，置換后肩關節功能不能恢復。② 關節面及肱骨大小結節正常、肩袖完整且為初次置換的單純骨關節炎或股骨頭缺血性壞死患者，這些患者宜選擇第3代非限制性解剖型人工全肩關節置換。③ 有明顯三角肌病損者，這類患者采用逆向型人工全肩關節置換后，關節功能不僅不能恢復，還存在關節脫位傾向。④ 急性感染為絕對禁忌證（既往感染是相對禁忌證，這類患者術后感染率高）。⑤ 存在神經病變的肩關節炎患者。⑥ 65歲以下患者 [1, 7]，但近年有學者認為60～65歲患者不是手術絕對禁忌證；也有研究表明逆向型人工全肩關節置換可改善肱盂關節炎并肩袖病損年輕患者的關節功能，但滿意率低于老年患者 [19-21]。
3 手術技巧
3.1 手術入路選擇
逆向型人工全肩關節置換手術入路較多，如胸三角肌入路、肩關節前上方入路、經肩峰上方擴大入路、經三角肌（劈開）入路、經肩袖間隙入路、上外側入路等[19, 22-24]。目前，臨床常用手術入路為肩關節前上方入路及胸三角肌入路，前者有利于肩袖修復，而后者可保護三角肌。
肩關節前上方入路手術時必須注意避免損傷腋神經，腋神經在肩峰外側5 cm處經過，一旦受損會導致術后三角肌無力。三角肌前部可從附著在肩峰前部和喙肩韌帶附著點的近端分離出來。手術操作：首先，檢查肩袖腱性部分損傷情況并進行修復。然后，肩關節向后半脫位，以后傾20°行肱骨頭截骨；觀察肩胛盂，其截骨傾斜度取決于植入關節假體的設計（135°或155°）。截骨后、植入假體前，根據試件情況進行最后調整，這一步是采用肩關節前上方入路的手術難點。前上方入路優點是較容易處理肱骨近端和顯露肩胛盂，因保護了肩胛下肌腱而減少了術后失穩的發生。對于曾接受肩袖修復術并伴三角肌缺損患者，也可選擇該入路。其缺點是肩胛盂定位困難，術后肩胛盂假體松動發生率較高，并有肩胛盂假體向上方傾斜的可能[23-24]。
與前上方入路相比，臨床胸三角肌入路應用更多。因該入路無需分離三角肌附著部，減少了腋神經損傷可能，但需進行小結節截骨或肩胛下肌腱切開，將肩袖后側完全從三角肌游離，肱骨上端向前上方半脫位，根據手術植入關節假體的要求進行肱骨近端截骨，植入假體后再進行肱骨小結節的固定或肩胛下肌腱修復[23-24]。
前上方入路和胸三角肌入路各有優缺點，胸三角肌入路術后關節失穩發生率顯著高于前上方入路，但腋神經損傷及肩胛盂側假體松動、肩胛嵴骨折發生率較低；兩種入路術后肩胛盂切痕發生率相似。Molé等[25]對527例分別采用前上方入路和胸三角肌入路行逆向型人工全肩關節置換的患者隨訪2年以上，結果顯示，前上方入路患者術后假體后向失穩率、肩峰骨折發生率均顯著低于胸三角肌入路，而肩胛盂假體松動發生率則顯著增高；兩組肩胛盂切痕發生率、Constant-Murley評分和主動活動度、肱骨干骨折發生率相似。因此，建議對于初次置換、逆向型人工全肩關節置換術后失敗翻修和急性肱骨近端骨折患者采用肩關節前上方入路，具有手術操作簡便及肱骨側準備及置換較容易、肩胛盂顯露較好等優點，可保護肩胛下肌腱，避免胸三角肌入路造成的后向失穩；但也存在肩胛盂定位不夠準確、腋神經損傷和三角肌肌力減弱的問題。
3.2 確定假體旋轉中心
Grammont于1985年在生物力學研究基礎上重新設計了逆向型人工全肩關節，將肩胛盂旋轉中心向內、向下偏移各10 mm，以達到增加三角肌張力、穩定肩關節、恢復肩關節主動抬舉功能的目的。然而，一些研究表明，旋轉中心內移可能導致肩胛盂切痕甚至肩胛盂假體松動，肩關節喪失旋轉功能，最終造成關節失穩。為了恢復主動肩前抬舉和避免以上并發癥的發生，Valenti等[26]總結了4個技術要點：① 降低肩胛盂假體金屬底座位置；② 增加肩胛盂假體下方的肱骨側假體突出，肱骨側假體傾斜角（頸干角）改為135°；③ 增加肩盂關節向外突出，即在肩胛盂假體底座之間植骨6～8 mm，使假體旋轉中心外移，增加關節骨性偏心距；④ 減少逆向型假體內移設計。Valenti等[26]對采用逆向型人工全肩關節置換治療的伴肩袖病變的假性麻痹患者進行了24～ 60 個月（平均44個月）隨訪，術后患者Constant-Murley評分從術前平均24分增加至59分，肩關節主動向前抬舉平均增加61°，疼痛評分平均改善了10 分；垂臂時肩外旋平均增加15°，外展90°位外旋平均增加30°；未見肩胛盂切痕和肩胛盂假體松動發生。Lévigne等[27]認為置換關節旋轉中心內側偏移會導致術后關節內旋受限，術后第1個月40%～70%患者發生肩胛盂切痕，對臨床結果產生負面影響。
Boileau等 [28]認為關節失穩、肩胛盂切痕、肩關節旋轉受限等問題均與假體旋轉中心內側偏移有關，如將假體旋轉中心外移，使肩胛盂底座表面的旋轉力增加，可降低置換失敗率。逆向型人工全肩關節置換時利用肱骨頭松質骨進行肩胛盂植骨，可有效延長肩胛盂骨性結構，使假體旋轉中心向外側偏移，增加假體關節旋轉中心偏心距，減少肩胛盂切痕的發生，改善術后肩關節旋轉和抬舉功能，還能避免假體失穩，肩關節外形也得到改善。與外移肩胛盂假體相比，通過植骨外移有利于假體旋轉中心維持在假體-骨界面，減小肩胛盂假體上的扭轉力。有研究報道，置換時采用植骨修復肩胛盂側骨缺損使肩胛盂假體獲得良好固定，能達到假體旋轉中心外移，減少肩胛盂切痕發生的目的[29-31]。Athwal等[32]研究表明增加關節骨性偏心距的設計，明顯減少了肩胛盂切痕的發生，發生率為40%，較普通類型逆向型人工全肩關節置換后的75%顯著降低。
3.3 肩胛盂及肱骨近端植骨
逆向型人工全肩關節置換可用于治療創傷后肩關節前脫位或后脫位、肩胛盂骨折等肩胛盂中心或非中心型缺損者，以及存在骨缺損的無菌性肩胛盂松動、感染的翻修手術 [33-34]。伴肩胛盂骨缺損的關節置換困難。為了關節置換時假體固定和置換后關節穩定性，需要作詳細的術前計劃，尤其是創傷后存在畸形和移位者。術前可通過CT及三維重建等檢查方法，評估肩胛盂傾斜程度、骨量缺損情況、中心或非中心性磨損程度、取出假體后可能存留的骨量、肩胛盂假體松動程度、肩胛盂穹窿頂是否存在等。對于遺留的骨缺損可選擇自體骨或同種異體骨移植修復。其中自體骨移植修復手術時間較長，并發癥發生率高（6%），包括感染、血腫、髂骨翼骨折等；而同種異體骨移植后容易發生骨吸收，感染率和費用較高 [33-34]。Grammont逆向型人工全肩關節DeltaⅢ型假體中，肩胛盂基座圓形中心有栓及4枚固定螺釘，選用該假體行肩關節置換時，如肩胛盂腔內有輕、中度骨缺損，可采用自體髂骨松質骨移植修復[26]。
逆向型人工全肩關節置換還可用于治療伴肱骨近端大塊骨缺損的患者：① 根據Boileau 4型分類法評定為第4型的創傷性后遺癥；② 根據Malawer等分類法評定為Ⅰa或Ⅰb型的肱骨近端腫瘤；③ 半關節置換后感染導致骨缺損；④ 創傷后行半肩關節或全肩關節置換術后骨缺損[33-37]，因肱骨干骨缺損失去了大小結節，肩袖功能亦喪失，臨床上患者出現肩關節內、外旋遲滯征。但Clark等[36]認為對于置換后即獲得良好活動度和穩定性的患者無需行肩胛下肌腱修復。而Bioleau等[35]認為即使進行了逆向型人工全肩關節置換，也無法糾正內、外旋遲滯征。因此，肱骨近端骨缺損未達1/3者，需通過胸三角肌聯合背闊肌轉移修復肩胛下肌腱。如因骨缺損無法行背闊肌轉移，則需要同種異體骨植骨來固定肌腱。Clouthie等[37]認為對三角肌的固定需足夠的骨附著部位，以保證肩關節主動前伸和外展功能。所以，對于肱骨近端腫瘤切除術等患者，如三角肌附著部骨缺失，需行同種異體骨植骨，以避免關節脫位。
4 臨床效果
由于逆向型人工全肩關節的適應證較廣，各類型病變程度差別大，統一評估其臨床療效較難，其療效取決于適應證的選擇。對于肩袖撕裂者，初次置換術后近中期療效良好，能有效緩解關節疼痛、恢復肩關節抬舉功能 [1, 18]。對于半肩關節置換、解剖型人工全肩關節置換、甚至是逆向型人工肩關節置換失敗患者，逆向型人工全肩關節置換均為最終選擇，并能獲得較好療效 [30]。肩主動旋轉受限患者，其小圓肌和岡上肌無功能，置換時如附加背闊肌和大圓肌腱轉移修復術[35]，可改善肩關節外旋能力和空間控制力，早期療效較好。對逆向型人工全肩關節置換術后的長期隨訪研究表明，10年假體生存率為89%，但術后8年肩關節功能開始逐漸下降，疼痛也增加；10年后Constant-Murley評分由術后早期的72分下降至30分以下；其原因可能是高齡患者三角肌功能減弱[11, 18]。另有研究表明，采用逆向型人工肩關節置換治療類風濕性肩關節炎患者，遠期療效較好[1, 19]。
5 并發癥
逆向型人工全肩關節置換的主要并發癥有肩胛盂切痕、關節失穩甚至全脫位、肩峰撞擊缺損、感染、血腫、神經損傷、術中和術后骨折、肩胛盂假體松動失敗等[38-40]。以下主要討論逆向型人工全肩關節置換的特殊并發癥。
5.1 肩胛盂切痕
肩胛盂切痕由Sirveaux等[41]于2004年首次報道，它是逆向型人工全肩關節置換術后特有的并發癥，發生率為44%～96%[42]。肩胛盂切痕產生原因主要有兩方面：一是肩關節內收時肱骨頭側假體反復撞擊肩胛盂外下緣頸部；二是肱骨側高分子聚乙烯假體產生的微粒造成無菌性炎癥，使肩胛盂頸部下方受到侵蝕[43]。肩胛盂切痕一般在術后6～14個月通過復查X線片發現[43]。Lee等[19]的最新研究表明，40%肩胛盂切痕于術后1年出現，術后10年時肩胛盂切痕的發生率可達87%。根據Sirveaux等[41]的分類系統，肩胛盂切痕X線片影像可分為5 級：0級，無撞擊；1級，僅在盂下角缺損；2級，接觸到肩胛盂底座下方的螺釘；3級，擴展到肩胛盂底座下方的螺釘完全受累；4級，擴展到中央的螺釘。
肩胛盂切痕發生的相關因素包括：假體設計（如頸干角等）、手術入路、肩胛盂假體植入位置、肱骨側假體位置、術前個體解剖結構存在問題（如肩胛盂頸長度等）、肩胛盂磨損等[42-44]。肩胛盂切痕早期往往無疼痛等癥狀，隨著撞擊加重，肩關節活動度、力度和Constant-Murley評分下降，逐漸造成假體磨損，甚至假體松動[42]。其作為導致肩胛盂假體松動的原因，在臨床上逐漸受到重視。Lévigne等[43]為避免肩胛盂切痕的發生，設計了新的逆向型人工全肩關節，其將肩胛盂假體外移，進而旋轉中心外移，還將肩胛盂假體底座降低、底座偏斜，臨床應用取得了較好療效。他們還注意到身體質量指數與肩胛盂外下緣撞擊發生相關，消瘦者發生頻率更高。
為避免肩胛盂切痕的發生，應注意以下問題：① 肩胛盂高度：Kelly等[45]和Humphrey等[46]認為肩胛盂底座必須植入至足夠低位置，肩胛盂弧度下方部分突出。即在距離肩胛盂環下緣上方12 mm安裝肩胛盂底座，對于大多數患者可有效降低肩胛盂切痕。② 肩胛盂球面向下傾斜：Lévigne等[43]研究認為肩胛盂球面向下傾斜避免了肱骨側與肩胛盂在肩關節內收時的過多接觸，可避免撞擊切痕。③ 選擇較大的肩胛盂球形假體（42 mm直徑）：Gutiérrez等[47]的研究顯示，增加球面半徑（42 mm）可顯著減少肩胛盂切痕的發生。④ 肩胛盂假體球面外移：Kempton等[48]通過假體設計或采用植骨方式使肩胛盂球面外移，減少肩胛骨緣撞擊頻率，但需注意過度外移可能會引起肩胛盂側假體松動。⑤ 偏心的肩胛盂球面：根據Gutiérrez等[47]研究，肩胛盂假體偏心的球面設計是為了使假體中心更好地向下和向外側偏移，從而減少肩胛盂切痕。⑥ 聯合外移（肩胛盂假體球面和肱骨假體）：Lévigne等[43]研究認為，肩胛盂側球形假體和肱骨側假體均外移植入，可減少肩胛盂切痕。⑦ 減少外傾角度：Gutiérrez等[47]和Kempton等[48]均認為采用155°肱骨側假體，可增加Grammont設計的逆向型人工全肩關節肱骨側假體和肩胛盂側假體的接觸范圍，若能再降低傾斜角度，就可更好降低肩胛盂切痕的發生。
5.2 關節失穩
關節失穩是逆向型人工全肩關節置換術后常見并發癥，包括完全性脫位或半脫位。影響逆向型肩關節穩定性的因素很多，如張力（軟組織的平衡）、肱骨頭半徑、肱骨側假體傾斜角度、臼杯深度等。在上述因素中，Gutiérrez等[47]認為最重要的是張力問題，張力過高會導致關節脫位；其后依次是假體臼杯深度和肱骨頭大小，肱骨臼杯深度（d）和肩胛盂頭半徑（r）的比值是關節穩定性的影響因素之一，比值越高穩定性越高。逆向型人工全肩關節置換與解剖型人工全肩關節置換一致，如術中瘢痕組織未徹底去除，尤其是關節下部分，會影響術后關節活動，增加脫位危險[47]。因此建議：① 肩胛盂假體安置低一些以增加三角肌張力，減少脫位危險。② 假體旋轉中心外移，可通過改進肱骨頭設計或術中植骨，改善關節穩定性。此外，肩袖在維持肩關節穩定性方面可能具有重要作用。Edwards等 [49]認為肩胛下肌肉力量缺失，肩關節失穩危險性增大，而Clark等 [36]則認為肩關節失穩與肩胛下肌的力量無關。因此，目前尚未明確肩胛下肌腱在逆向型人工全肩關節置換中的重要性，有待進一步研究。
肩關節脫位常出現在術后6個月，患者可無疼痛癥狀，僅在隨訪X線片時確診。脫位后最明顯癥狀是患者主動抬肩功能喪失，因此患者一旦抬肩功能突然下降，必須行X線片檢查明確是否發生關節脫位[38-40]。
對于肩關節脫位的治療，一般采取閉合復位和制動或行翻修術（增加高分子基乙烯內襯厚度或假體中加入金屬間隔物）。Zumstein等[38]的臨床研究表明，逆向型人工全肩關節置換術后發生失穩患者占總患者數的4.7%，其中經三角肌入路者達97%。
5.3 關節內外旋轉受限
岡下肌和小圓肌是主要的肩關節外旋動力肌，而三角肌無軸向旋轉活動，所以一旦這兩塊肌肉均萎縮并出現下垂征，單純逆向型人工全肩關節置換僅能借助三角肌的活動恢復主動肩抬舉和外展功能，但不能恢復肩外旋功能。肩關節外旋受限的主要因素有：① 肱骨側假體偏內側植入后，因肱骨側假體對肩胛骨的撞擊，限制了關節外旋；② 逆向型全肩關節假體旋轉中心向內偏移，使三角肌后側部分張力下降，功能不良；③ 小圓肌對肩關節外旋很重要，如果術前小圓肌功能不良，即使假體植入后關節外旋仍然受限；④ 肩胛盂假體植入時致腋神經受損，導致抬舉肩關節活動不良的同時，外旋功能也喪失；⑤ 如果關節置換前小圓肌有明顯脂肪浸潤，術后肩關節外旋功能恢復不良[23-24]。
肩關節內旋受限原因：① 與逆向型人工全肩關節假體原來的設計不良有關；② 逆向型人工全肩關節假體旋轉中心內移，導致三角肌收縮力下降；③ 完整的肩胛下肌是肩關節主動內旋的動力肌，當胸三角肌入路時常影響肩胛下肌腱，而前上入路時則可保護這部分肌肉[23-24]。
6 計算機輔助技術在人工全肩關節置換中的應用價值
近年來，計算機輔助技術在人工全肩關節置換的應用迅速發展[50-53]。術前可采用數字化影像，如MRI和CT，分析個體解剖和病變情況，如肩胛盂表面病理改變形式（旋轉、扁平和過深等）、肩胛盂方向，準確測量肩胛盂方向和傾斜程度、肩關節后向失穩及肱骨頭的位置，為術前計劃奠定基礎。術中可通過導航改善假體定位植入的精確度和可靠性，準確實施術前手術計劃 [50]。還可實時動態了解關節活動度和模擬內收時肩胛骨撞擊情況等[51]。Venne等[52]采用以CT為基礎的術前計劃和術中導航，與傳統逆向型人工全肩關節置換相比，肩胛盂底座固定釘安置以及肩胛盂底座固定的精確性均提高。計算機輔助技術還可達到個體化植入人工肩關節的目的[53]。
7 總結
逆向型人工全肩關節置換適應證廣，因此術者必須能正確判斷導致肩關節癥狀的病理改變，做好術前計劃，術中正確植入假體。逆向型人工全肩關節置換最佳適應證主要是無法修復的肩袖撕裂造成肩關節假性麻痹，肱骨頭向前或向上偏移而三角肌功能完整者。目前，臨床應用結果顯示置換術后總體療效較滿意，但因臨床應用時間較短，中遠期療效有待進一步驗證。