引用本文: 覃其煌, 姜春巖. Latarjet手術治療復發性肩關節前脫位術后移植骨塊骨吸收的研究進展. 中國修復重建外科雜志, 2023, 37(5): 526-532. doi: 10.7507/1002-1892.202301051 復制
肩關節前脫位是常見的運動損傷疾病,發病率為2%~8%[1],好發于活動量大的青壯年男性。肩關節前脫位患者行保守治療后復發率高達26%~100%[2-4],繼而引起復發性肩關節前脫位,對患者日常生活及運動功能造成極大影響。手術治療能有效降低肩關節前脫位復發率[5-6],成為運動醫學研究熱點。
在治療伴有明顯關節盂骨缺損的復發性肩關節前脫位術式中,喙突移位手術(Bristow-Latarjet手術),尤其是Latarjet手術,因長期隨訪結果滿意、復發率低,被視為“金標準”術式[7-8]。此外,相比Bristow手術,Latarjet手術能提供更好的骨塊固定強度和肩關節穩定性[9],而且早期骨愈合率更高[10],因此Latarjet手術的臨床應用率更高。然而,隨著應用的深入和隨訪時間延長,喙突移位手術后并發癥發生率逐漸增加,高達15%~30%[11-12]。其中以移植骨塊相關并發癥最常見[13-14],這也是術后脫位復發的危險因素[15]。在此類并發癥中,具有爭議性的是術后移植骨塊骨吸收問題。一方面,有學者發現術后移植骨塊骨吸收的發生并未對患者臨床結果產生顯著影響[16];但也有學者認為術后移植骨塊骨吸收會導致螺釘裸露、松動、突入關節內、刺激或撞擊軟組織等,繼而引起脫位復發和肩關節退變[17-20]。由于缺乏針對性的長期隨訪研究,國內外學者對術后移植骨塊骨吸收可能造成的影響尚未達成共識。另一方面,術后移植骨塊骨吸收的發生機制未明。雖然目前已有學者從術后骨塊的血運及生物力學方面推測和探索骨吸收發生原因[21-22],但研究多停留在大體標本和計算機模擬層面,其結論可靠性仍有待進一步證實。
由于缺乏對Latarjet術后移植骨塊骨吸收的足夠認識,迄今尚無有效預防和治療策略,當患者因術后骨吸收出現癥狀時,最終只能依靠翻修手術來解決疼痛及功能障礙。然而,翻修手術不僅存在一定難度,還可能導致一系列術后并發癥,給患者和社會帶來沉重的醫療與經濟負擔。因此,本文將對Latarjet術后移植骨塊骨吸收的發生機制、分型、危險因素、對臨床功能的影響、管理策略進行綜述,為進一步開展移植骨塊骨吸收相關研究提供參考,為探究預防或延緩移植骨塊骨吸收發生的策略提供新思路。
1 Latarjet術后移植骨塊骨吸收的發生機制
在Latarjet術后隨訪中,許多學者發現移植的喙突骨塊會發生某種程度骨吸收,且主要集中在骨塊的上部、內側及表面[10,15-20,23-24]。適度的骨吸收可使整個關節盂形狀逐漸恢復到與正常關節盂相似的“正梨形”,學者們認為這是一種骨移植后的生理重塑現象,這種重塑現象與術后移植骨塊的血運特點及生物力學特點有關[17]。
1.1 血運相關機制
血運方面,Di Giacomo等[20]認為關節盂頸的解剖特點使移植骨塊外側部與新鮮化的關節盂骨床接觸更好,血供更豐富,所以骨吸收少;而內側部與關節盂骨床接觸欠佳,導致血供減少,因此骨吸收多。另一方面,移植骨塊深部血供比表面血供豐富,所以骨吸收主要集中在表面區域。多項研究發現,營養喙突的穿支動脈主要來源于肩胛上動脈分支、胸肩峰動脈分支以及腋動脈第2段分支[21,25-27]。學者們認為術中骨塊的截取與分離過程破壞了上述穿支動脈,因此術后骨塊血運可能主要由聯合腱動脈供應。由于移植骨塊的下部(喙突尖)與聯合腱相連,所以該部分血供豐富,而骨塊上部因遠離聯合腱而血供匱乏,所以骨吸收集中在上部[19-20,23,28]。然而,Hamel等[27]的解剖研究并未發現聯合腱動脈是喙突尖的血供來源。Deng等[21]在大體標本上模擬Latarjet手術喙突截骨操作后發現,術后移植骨塊的血供會遭到較大程度破壞,而且無明顯來源于聯合腱的血管支配喙突尖的血運。目前,關于Latarjet術后移植骨塊血運的研究較少,而且主要基于對大體標本的解剖,樣本量不足和無法動態觀察的缺陷影響了研究結論的可靠性。因此,術后移植骨塊的血運特點對骨吸收發生的影響仍不明確,后續研究可采用血管成像技術(如磁共振血管造影)對術后移植骨塊的血運變化進行動態觀察,以明確血運對骨吸收發生的作用。
1.2 生物力學相關機制
生物力學方面,不少學者推測骨塊上部骨吸收的發生與該區域存在應力遮擋現象有關[10,19-20,23,28-29],即Latarjet術后肩關節外展外旋時肱骨頭對骨塊上部的應力遠遠低于對骨塊下部的應力,同時螺釘阻擋了聯合腱牽拉力向骨塊上部傳導,所以骨塊上部因缺乏足夠的應力刺激而發生骨吸收。多項研究[22,29-30]利用三維有限元方法對Latarjet術后移植骨塊的生物力學特點進行了分析,結果顯示移植骨塊上部、上內側部、上淺表部的應力遮擋最明顯。根據 Wolff 定律[31]和骨骼的功能適應機制[32],骨骼生長會受到力學刺激的影響而改變其外部形狀和內部結構,在適當應力范圍內骨組織隨應力增加而增加,或隨應力減少而減少。由于缺乏足夠應力刺激,骨塊的上、內側部分發生了明顯骨吸收,而下、外側部分由于應力遮擋不明顯,故骨吸收較少。這一發現在一定程度上證實了學者們的推測。Unsal等[29]在“等弧法”Latarjet手術模型中也發現了類似的應力遮擋現象。而在Bristow手術模型中,移植骨塊不僅不存在應力遮擋區,其上部的應力還顯著高于下部[30],這可能是Bristow術后移植骨塊骨吸收發生率較低[10,33]的原因之一。
此外,有學者認為術后移植骨塊骨吸收的發生與內固定物對骨塊的應力有關。Alp等[34]通過有限元分析比較了不同固定方式下骨塊的應力分布特點,他們發現與線袢固定相比,螺釘固定時固定物會對骨塊產生更大壓力,而且應力主要集中在螺釘周圍、骨塊表面及內側部分,過度應力使這些區域發生了骨吸收。線袢固定時固定物對骨塊產生的壓力較小,因此骨吸收較少。所以內固定物對骨塊產生的過度應力可能是嚴重或完全骨吸收發生的原因之一。但通過改變固定方式以改善過度應力,并未有效避免骨吸收的發生,反而可能加重骨吸收程度[35-36]。這意味著固定方式引起的過度應力可能對骨吸收的發生、發展影響有限,所以該機制仍需更多臨床對比研究來證實。
由于現有技術暫不能實現在大體標本上或在體內精確分析術后移植骨塊的生物力學特點,因此三維有限元分析方法成為生物力學研究的主要手段,該方法可以通過建模和控制不同條件來實現對研究對象的生物力學仿真。然而有限元模型是實體模型的簡化版本,建模過程通常忽略軟組織的影響,這會導致一定程度失真,使分析結果與實際情況存在差異。其次,材料參數、接觸條件、邊界條件有多種設定值,不同設定值會產生不同結果。再者,多數研究僅模擬了術后某個時刻的骨塊生物力學特點,缺乏動態分析;同時,實際的肩關節運動模式是動態、多維度、多方向、復合性的,現有研究暫未對這種復雜的運動模式進行很好模擬。此外,Latarjet手術會在一定程度上改變肩關節的解剖結構特點,從而引起肩關節運動模式變化。因此,以正常解剖結構和運動模式進行模擬可能無法還原術后真實情況。后續的移植骨塊生物力學研究應從這些方面改進和努力,不斷提高實驗仿真度和結果可靠性。
基于上述研究現狀,可以認為應力遮擋對移植骨塊的骨吸收發揮了關鍵作用,移植骨塊不同區域的應力分布和機械刺激差異,使骨組織的內環境發生不同變化,進而對骨塊的骨生成和骨吸收產生不同影響,導致了不同骨代謝現象。為進一步明確具體發生機制,有必要開展細胞及動物實驗來探究骨吸收過程中的骨代謝變化。
2 Latarjet術后移植骨塊骨吸收的分型
2.1 骨吸收區域分型
為了更好地描述Latarjet術后移植骨塊骨吸收情況、定位骨吸收發生區域,不少學者對移植骨塊進行了區域劃分,并觀察各區域的骨吸收情況。Di Giacomo等[20]于肩關節正位將移植骨塊分為8個部分:近端外側淺表部、近端外側深部、近端內側淺表部、近端內側深部、遠端外側淺表部、遠端外側深部、遠端內側淺表部、遠端內側深部。學者們發現術后骨吸收主要發生在移植骨塊的近端內側淺表部和近端外側淺表部,而遠端內側深部和遠端外側深部骨吸收最少。雖然該方法通過細化骨塊分區精確定位了骨吸收發生區域,但每個區域劃分標準尚不明確,可能會導致骨愈合后的分區存在一定誤差;而且該研究僅在二維CT軸位圖像的上、下螺釘處兩個層面進行評估,不能真實反映每個區域實際骨吸收情況。相似地,Dalmas等[23]在二維CT軸位圖像上將移植骨塊分為4個象限:前外側、前內側、后外側、后內側,在矢狀位上將移植骨塊分為上半部和下半部,發現骨吸收主要發生在上半部的前象限。Kee等[17]在二維CT斜矢狀位圖像上以上、下螺釘作為參考點,將移植骨塊分為3個部分:上部(上位螺釘以上區域)、中部(上、下位螺釘間的區域)、下部(下位螺釘以下區域),發現骨吸收主要發生在骨塊上部。該分區方法比較簡單,區域劃分標準相對明確,但同樣也僅在螺釘最明顯層面進行評估,其可靠性仍有不足。Xu等[37]則提出在三維CT關節盂正面觀(en face view)上將移植骨塊分為關節盂最適圓外和最適圓內2個部分,并發現骨吸收主要發生在最適圓外部分,最適圓內部分則會出現一定程度骨生成,而在軸位上骨塊相對于關節盂關節面偏外部分也會發生骨吸收,直至骨塊與關節面齊平。相比于上述方法,大多數學者在矢狀位上以上、下螺釘為參考點,將移植骨塊簡單分為上半部和下半部,并發現骨吸收主要發生在上半部[10,15-16,18-19,24]。
綜上,無論采用哪種分型方法,都不難發現Latarjet術后移植骨塊骨吸收主要發生在移植骨塊的上部或者近端,這有助于專科醫生區分正常和異常的骨吸收情況。如果骨吸收僅局限于骨塊下部或者骨塊上下部均出現嚴重骨吸收,我們應警惕異常骨吸收的發生(移植骨塊的非生理重塑),需及時找出病因并及早進行干預,以避免相關并發癥的發生。
2.2 骨吸收程度分型
骨吸收程度是評估Latarjet術后移植骨塊骨吸收的關鍵指標,尤其是骨吸收程度的量化與分型。目前研究多采用面積測量、體積測量來量化骨吸收程度。Di Giacomo等[20]使用圖像軟件分別測量移植骨塊近端和遠端各個分區的面積,通過與術后即刻對應分區的面積對比發現,隨訪18個月后移植骨塊近端內側淺表部的骨吸收百分比約為93%,近端外側淺表部則約為89%,所有移植骨塊的平均骨吸收百分比約為60%。Kee等[17]則在二維CT斜矢狀位圖像上分別測量各個分區面積,通過與術后即刻對比發現,隨訪32個月后移植骨塊上部的骨吸收百分比約為79%。然而,Haeni等[24]認為利用二維CT測量面積的方法準確度不高,與實際情況存在較大差異,因此他們首次提出了采用三維CT測量體積的方法來量化骨吸收程度。研究者使用圖像軟件計算出骨塊體積,通過與術后6周對應部分的體積對比發現,術后骨塊總體積由術后6周的1.68 cm3降至1.29 cm3,差異無統計學意義;而骨塊上半部體積則由0.89 cm3降至0.53 cm3,差異有統計學意義。Dalmas等[23]則將二維CT軸位上的相鄰2層骨塊圖像看作1個四棱臺,利用CT的層厚計算出每個四棱臺的體積,所有四棱臺體積的總和即為骨塊體積。該方法將移植骨塊的三維形態理想化,這可能引起測量誤差。
雖然從面積測量法到體積測量法,量化骨吸收程度的準確性得到了提高,但上述方法均未根據骨吸收量來對骨吸收嚴重程度進行分型,以致于臨床上對骨吸收程度的評估標準不一,評估結果存在較大差異;而且上述評估方法過于復雜,在臨床實踐中難以推廣和應用。基于此,有研究[15,18]直接將骨吸收程度分為部分吸收(骨吸收僅限于上位螺釘或下位螺釘的周圍)和完全吸收(骨塊完全消失),但該方法屬于粗略定性評估,對臨床的指導意義有限。相比之下,Zhu等[19]提出了一種更為精確的基于CT的骨吸收程度分級系統。該系統以骨吸收后螺釘的裸露情況作為分級標準,將Latarjet術后移植骨塊骨吸收程度分為4級:0級,喙突骨塊無吸收,釘桿及釘帽均深埋于喙突骨塊內;Ⅰ級,喙突骨塊輕度吸收,僅有釘帽露于喙突骨塊外,釘桿完全埋于喙突骨塊內;Ⅱ級,喙突骨塊明顯吸收,釘帽與部分釘桿裸露于喙突骨塊外,但關節盂前方仍有喙突骨塊殘留;Ⅲ級,喙突骨塊完全吸收,關節盂前面無骨塊殘留,僅有完全暴露的釘桿及釘帽。術后1年隨訪結果示,63例患者骨吸收程度分級情況為0級6例(9.5%)、Ⅰ級26例(41.3%)、Ⅱ級25例(39.7%)、Ⅲ級6例(9.5%)。該分級系統簡單易用,而且具有較高可靠性,在一定程度上實現了骨吸收程度評估標準的統一,而且該系統有效反映了螺釘裸露情況,有助于指導臨床醫生評估后續并發癥發生風險。目前該分級系統已被應用于多項研究[10,16,38-39]。后續隨訪研究可分析不同分級與并發癥或翻修風險的相關性,以進一步明確該系統的臨床指導意義,最終實現根據骨吸收程度分型對Latarjet術后移植骨塊骨吸收進行階梯式干預的目的。
3 Latarjet術后移植骨塊骨吸收的危險因素
為進一步探究Latarjet術后移植骨塊骨吸收的發生機制和預防策略,目前已有多項研究對可能引起或加重Latarjet術后移植骨塊骨吸收的危險因素進行了初步分析。
3.1 術前關節盂骨缺損大小
Di Giacomo等[40]探究了術前關節盂骨缺損大小對Latarjet術后移植骨塊骨吸收程度的影響,發現無關節盂骨缺損組的移植骨塊骨吸收程度顯著高于關節盂骨缺損組(骨缺損>15%),并推測這可能與無關節盂骨缺損組的移植骨塊存在較大范圍應力遮擋區有關,但該研究可能存在Ⅰ類錯誤而出現假陽性結果。Cohen等[16]也發現無明顯關節盂骨缺損組的移植骨塊骨吸收程度更高。而其余兩項研究[23,39]則未發現術前關節盂骨缺損大小與術后移植骨塊骨吸收程度有關。
3.2 手術方式
Zhu等[38]的研究發現在術后1年隨訪中,關節鏡Latarjet手術組的骨吸收程度顯著低于開放Latarjet手術組,他們認為關節鏡技術能更好地保護軟組織,從而減少對移植骨塊血供的破壞。Kordasiewicz等[18]也發現移植骨塊完全骨吸收的發生率在開放組中更高,而部分骨吸收的發生率則在關節鏡組中更高,但兩組患者隨訪時間和內固定物種類不一致,所以結果可能存在偏倚。然而,Ali等[41]的研究并未發現關節鏡組和開放組的骨吸收程度有顯著差異。
在另一項研究中[10],研究者發現Bristow手術組的骨吸收發生率為6.1%,而Latarjet手術組為100%,該差異可能與Bristow術后移植骨塊不存在應力遮擋有關[30]。
3.3 其他因素
Dalmas等[23]發現在線袢固定Latarjet術后1年隨訪中,術后3個月已愈合的骨塊其骨吸收程度顯著高于術后3個月未愈合的骨塊。
目前,暫未發現性別、年齡、吸煙、關節過度活動、移植骨塊在軸位和矢狀位的位置、移植骨塊與關節盂間的接觸面大小、移植骨塊的貼合率、螺釘角度、用于關節囊修復的縫合錨釘、術后活動范圍、術后疼痛、術后Rowe評分等因素與術后移植骨塊骨吸收的程度或發生率有關[16,23,39]。
4 Latarjet術后移植骨塊骨吸收對臨床功能的影響
由于評估標準、隨訪時間、手術方式、樣本量的差異,目前文獻報道的Latarjet術后移植骨塊骨吸收總體發生率高達48%~100%[15-19,42],而嚴重或完全骨吸收的發生率為5%~60%[16-20]。雖然移植骨塊骨吸收在Latarjet術后很常見,但目前國內外學者在其對臨床功能的影響方面尚未達成共識。Zhu等[19,38]和Allain等[43]的隨訪研究表明,Latarjet術后移植骨塊骨吸收對患者的臨床結果無顯著影響。Di Giacomo等[20]發現即使是嚴重骨吸收也未對肩關節功能和穩定性產生不利影響,Cohen等[16]推測這可能與術前關節盂骨缺損的大小有關。盡管如此,不少學者還是提出了不同觀點。Cassagnaud等[44]、Métais[28]、Lunn等[45]及Kordasiewicz等[18]認為嚴重或完全骨吸收會增加術后脫位復發(骨遮擋效應消失)、肱骨頭軟骨損傷(裸露螺釘磨損軟骨)、僵硬與疼痛(裸露螺釘與肩胛下肌撞擊)的風險,而且一旦出現上述并發癥,通常需要進行翻修手術。在Lafosse等[46-47]的研究中,因嚴重骨吸收導致的螺釘突出已成為患者接受螺釘取出術治療的一大原因。還有研究指出,術后移植骨塊骨吸收,尤其是嚴重或完全骨吸收,是Latarjet手術失敗的重要原因之一[42,48],這應當引起臨床醫生的警惕。雖然由于樣本量、隨訪時間、證據等級的限制,現有研究尚不能完全證實Latarjet術后移植骨塊骨吸收會對患者的臨床結局造成影響,但為了避免嚴重或完全骨吸收帶來的翻修風險,臨床醫生應在后續隨訪中加大對移植骨塊骨吸收的關注力度。
除了對臨床功能的影響,術后移植骨塊骨吸收的進展情況同樣值得我們注意,因為這不僅僅與術式療效密切相關,還可能是骨吸收發生機制的宏觀表現。然而,目前少有研究對術后移植骨塊骨吸收的進展情況進行闡述。Dalmas等[23]和Xu等[37]發現移植骨塊骨吸收主要發生在術后前6個月內,此后骨塊體積不再減小,甚至還有所增加。Kee等[17]也發現術后7.7個月和31.7個月的骨吸收程度無顯著差異。而Tanaka等[10]發現雖然骨吸收在術后3~6個月進展最明顯,但直到術后1年骨吸收程度仍有增加。我們推測術后移植骨塊骨吸收的進展情況可能與評估標準、隨訪時間、骨塊固定方式、術前關節盂骨缺損大小、移植骨塊大小等因素有關,而且大部分正常骨塊的骨吸收進展到一定程度后便會趨于穩定,不再進展[17]。
為明確Latarjet術后移植骨塊骨吸收對臨床功能的影響和進展情況,需要進行時間更長、樣本量更大的隨訪研究,同時對術后移植骨塊骨吸收的相關危險因素進行詳細分析。此外,評估標準統一化也十分重要,這有利于術后移植骨塊骨吸收干預指征和干預時間節點的確定。
5 Latarjet術后移植骨塊骨吸收的管理策略
目前,對于嚴重或完全骨吸收引起的螺釘裸露和手術失效,通常采用螺釘取出[47]、髂骨移植[28]、脛骨遠端同種異體骨移植[42]等方法進行翻修,可獲得較好的臨床效果。隨著對Latarjet術后移植骨塊骨吸收發生機制的研究逐漸深入,不少學者開始探索預防或延緩移植骨塊骨吸收的治療策略。Giacomo等[35]嘗試使用微鋼板固定技術來增加移植骨塊和關節盂骨床的接觸和壓迫,從而促進骨愈合,減少移植骨塊骨吸收;但隨訪2年后發現這種固定方式并不能降低骨吸收發生風險。而在另一項為期2年的隨訪研究中[49],研究者發現使用微鋼板固定后移植骨塊并未發生骨吸收。
Zhu等[19]提出為了減少螺釘引起的應力遮擋和避免骨吸收后螺釘裸露帶來的影響,可采用生物可吸收螺釘取代金屬螺釘,尤其是上位螺釘。遺憾的是,使用生物可吸收螺釘固定移植骨塊后,近70%患者出現了嚴重的移植骨塊骨吸收,學者們分析可能與螺釘吸收時的水解反應有關,因此不建議在Latarjet術中使用生物可吸收螺釘[36]。盡管如此,未來仍需不斷探索能有效預防移植骨塊骨吸收發生的內固定物以及固定方式。
因為Latarjet術后移植骨塊骨吸收的發生機制、危險因素等尚不明確,所以國內外學者難以對術后骨吸收尤其嚴重或完全骨吸收進行有效預防和治療。由于術者無法改變Latarjet術后移植骨塊的血運等生物因素,根據已發現的可能機制,我們應該嘗試從生物力學層面對骨吸收進行干預。然而,術后移植骨塊的生物力學特點難以進行人為調控。因此,有必要開展細胞及動物實驗來探究骨吸收過程中的骨代謝變化,從而在分子生物學層面上探索預防或延緩骨吸收發生的治療策略。
6 總結與展望
移植骨塊骨吸收是Latarjet術后常見并發癥,雖然已有較多報道,但研究不夠深入。隨著隨訪時間延長和對手術失敗原因的深入分析,術后移植骨塊骨吸收,尤其是嚴重或完全骨吸收所引起的不良后果逐漸引起了臨床醫生注意,因此術后移植骨塊骨吸收問題成為近年來Latarjet手術研究的熱點。
現有研究表明,Latarjet術后移植骨塊骨吸收的發生可能與骨塊局部的血供減少和應力遮擋有關,但相關結論多基于解剖學研究和計算機模擬結果,后續應嘗試開展體內動態觀察研究和提高生物力學試驗的仿真度,以進一步明確具體發生機制。對于術后骨吸收的發生、發展,術前無明顯關節盂骨缺損、開放手術、骨愈合時間可能是相關危險因素,但仍需隨訪時間更長、樣本量更大、證據級別更高的臨床對比研究予以證實。值得注意的是,目前國內外學者在Latarjet術后移植骨塊骨吸收對臨床功能的影響方面仍未達成共識,這使得對術后骨吸收干預必要性的探討觀點不一。雖然部分骨吸收可能是術后關節盂的生理重塑過程,但是嚴重或完全骨吸收已被證實是Latarjet手術失敗和進行翻修的重要原因之一 ,所以臨床醫生應在后續隨訪中加大對移植骨塊骨吸收的關注力度,尤其及時評估骨吸收進展情況,以助于術后骨吸收干預指征和干預時間節點的確定。目前有多種分型方法用于評估Latarjet術后移植骨塊骨吸收且各有利弊,骨吸收區域的精確定位有助于區分正常和異常的骨吸收情況,骨吸收程度的精確量化與分型有助于評估后續并發癥發生風險,實現對術后骨吸收的階梯式干預采取簡便、統一的評估方法和分型標準。對Latarjet術后移植骨塊骨吸收進行有效干預是我們研究的最終目的,目前尚缺乏有效治療手段,未來仍需不斷在生物力學層面和分子生物學層面探索預防或延緩骨吸收發生及發展的治療策略。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突
作者貢獻聲明 姜春巖:綜述構思及設計、觀點形成、文章審改;覃其煌:文獻查閱、分析總結、文章撰寫
肩關節前脫位是常見的運動損傷疾病,發病率為2%~8%[1],好發于活動量大的青壯年男性。肩關節前脫位患者行保守治療后復發率高達26%~100%[2-4],繼而引起復發性肩關節前脫位,對患者日常生活及運動功能造成極大影響。手術治療能有效降低肩關節前脫位復發率[5-6],成為運動醫學研究熱點。
在治療伴有明顯關節盂骨缺損的復發性肩關節前脫位術式中,喙突移位手術(Bristow-Latarjet手術),尤其是Latarjet手術,因長期隨訪結果滿意、復發率低,被視為“金標準”術式[7-8]。此外,相比Bristow手術,Latarjet手術能提供更好的骨塊固定強度和肩關節穩定性[9],而且早期骨愈合率更高[10],因此Latarjet手術的臨床應用率更高。然而,隨著應用的深入和隨訪時間延長,喙突移位手術后并發癥發生率逐漸增加,高達15%~30%[11-12]。其中以移植骨塊相關并發癥最常見[13-14],這也是術后脫位復發的危險因素[15]。在此類并發癥中,具有爭議性的是術后移植骨塊骨吸收問題。一方面,有學者發現術后移植骨塊骨吸收的發生并未對患者臨床結果產生顯著影響[16];但也有學者認為術后移植骨塊骨吸收會導致螺釘裸露、松動、突入關節內、刺激或撞擊軟組織等,繼而引起脫位復發和肩關節退變[17-20]。由于缺乏針對性的長期隨訪研究,國內外學者對術后移植骨塊骨吸收可能造成的影響尚未達成共識。另一方面,術后移植骨塊骨吸收的發生機制未明。雖然目前已有學者從術后骨塊的血運及生物力學方面推測和探索骨吸收發生原因[21-22],但研究多停留在大體標本和計算機模擬層面,其結論可靠性仍有待進一步證實。
由于缺乏對Latarjet術后移植骨塊骨吸收的足夠認識,迄今尚無有效預防和治療策略,當患者因術后骨吸收出現癥狀時,最終只能依靠翻修手術來解決疼痛及功能障礙。然而,翻修手術不僅存在一定難度,還可能導致一系列術后并發癥,給患者和社會帶來沉重的醫療與經濟負擔。因此,本文將對Latarjet術后移植骨塊骨吸收的發生機制、分型、危險因素、對臨床功能的影響、管理策略進行綜述,為進一步開展移植骨塊骨吸收相關研究提供參考,為探究預防或延緩移植骨塊骨吸收發生的策略提供新思路。
1 Latarjet術后移植骨塊骨吸收的發生機制
在Latarjet術后隨訪中,許多學者發現移植的喙突骨塊會發生某種程度骨吸收,且主要集中在骨塊的上部、內側及表面[10,15-20,23-24]。適度的骨吸收可使整個關節盂形狀逐漸恢復到與正常關節盂相似的“正梨形”,學者們認為這是一種骨移植后的生理重塑現象,這種重塑現象與術后移植骨塊的血運特點及生物力學特點有關[17]。
1.1 血運相關機制
血運方面,Di Giacomo等[20]認為關節盂頸的解剖特點使移植骨塊外側部與新鮮化的關節盂骨床接觸更好,血供更豐富,所以骨吸收少;而內側部與關節盂骨床接觸欠佳,導致血供減少,因此骨吸收多。另一方面,移植骨塊深部血供比表面血供豐富,所以骨吸收主要集中在表面區域。多項研究發現,營養喙突的穿支動脈主要來源于肩胛上動脈分支、胸肩峰動脈分支以及腋動脈第2段分支[21,25-27]。學者們認為術中骨塊的截取與分離過程破壞了上述穿支動脈,因此術后骨塊血運可能主要由聯合腱動脈供應。由于移植骨塊的下部(喙突尖)與聯合腱相連,所以該部分血供豐富,而骨塊上部因遠離聯合腱而血供匱乏,所以骨吸收集中在上部[19-20,23,28]。然而,Hamel等[27]的解剖研究并未發現聯合腱動脈是喙突尖的血供來源。Deng等[21]在大體標本上模擬Latarjet手術喙突截骨操作后發現,術后移植骨塊的血供會遭到較大程度破壞,而且無明顯來源于聯合腱的血管支配喙突尖的血運。目前,關于Latarjet術后移植骨塊血運的研究較少,而且主要基于對大體標本的解剖,樣本量不足和無法動態觀察的缺陷影響了研究結論的可靠性。因此,術后移植骨塊的血運特點對骨吸收發生的影響仍不明確,后續研究可采用血管成像技術(如磁共振血管造影)對術后移植骨塊的血運變化進行動態觀察,以明確血運對骨吸收發生的作用。
1.2 生物力學相關機制
生物力學方面,不少學者推測骨塊上部骨吸收的發生與該區域存在應力遮擋現象有關[10,19-20,23,28-29],即Latarjet術后肩關節外展外旋時肱骨頭對骨塊上部的應力遠遠低于對骨塊下部的應力,同時螺釘阻擋了聯合腱牽拉力向骨塊上部傳導,所以骨塊上部因缺乏足夠的應力刺激而發生骨吸收。多項研究[22,29-30]利用三維有限元方法對Latarjet術后移植骨塊的生物力學特點進行了分析,結果顯示移植骨塊上部、上內側部、上淺表部的應力遮擋最明顯。根據 Wolff 定律[31]和骨骼的功能適應機制[32],骨骼生長會受到力學刺激的影響而改變其外部形狀和內部結構,在適當應力范圍內骨組織隨應力增加而增加,或隨應力減少而減少。由于缺乏足夠應力刺激,骨塊的上、內側部分發生了明顯骨吸收,而下、外側部分由于應力遮擋不明顯,故骨吸收較少。這一發現在一定程度上證實了學者們的推測。Unsal等[29]在“等弧法”Latarjet手術模型中也發現了類似的應力遮擋現象。而在Bristow手術模型中,移植骨塊不僅不存在應力遮擋區,其上部的應力還顯著高于下部[30],這可能是Bristow術后移植骨塊骨吸收發生率較低[10,33]的原因之一。
此外,有學者認為術后移植骨塊骨吸收的發生與內固定物對骨塊的應力有關。Alp等[34]通過有限元分析比較了不同固定方式下骨塊的應力分布特點,他們發現與線袢固定相比,螺釘固定時固定物會對骨塊產生更大壓力,而且應力主要集中在螺釘周圍、骨塊表面及內側部分,過度應力使這些區域發生了骨吸收。線袢固定時固定物對骨塊產生的壓力較小,因此骨吸收較少。所以內固定物對骨塊產生的過度應力可能是嚴重或完全骨吸收發生的原因之一。但通過改變固定方式以改善過度應力,并未有效避免骨吸收的發生,反而可能加重骨吸收程度[35-36]。這意味著固定方式引起的過度應力可能對骨吸收的發生、發展影響有限,所以該機制仍需更多臨床對比研究來證實。
由于現有技術暫不能實現在大體標本上或在體內精確分析術后移植骨塊的生物力學特點,因此三維有限元分析方法成為生物力學研究的主要手段,該方法可以通過建模和控制不同條件來實現對研究對象的生物力學仿真。然而有限元模型是實體模型的簡化版本,建模過程通常忽略軟組織的影響,這會導致一定程度失真,使分析結果與實際情況存在差異。其次,材料參數、接觸條件、邊界條件有多種設定值,不同設定值會產生不同結果。再者,多數研究僅模擬了術后某個時刻的骨塊生物力學特點,缺乏動態分析;同時,實際的肩關節運動模式是動態、多維度、多方向、復合性的,現有研究暫未對這種復雜的運動模式進行很好模擬。此外,Latarjet手術會在一定程度上改變肩關節的解剖結構特點,從而引起肩關節運動模式變化。因此,以正常解剖結構和運動模式進行模擬可能無法還原術后真實情況。后續的移植骨塊生物力學研究應從這些方面改進和努力,不斷提高實驗仿真度和結果可靠性。
基于上述研究現狀,可以認為應力遮擋對移植骨塊的骨吸收發揮了關鍵作用,移植骨塊不同區域的應力分布和機械刺激差異,使骨組織的內環境發生不同變化,進而對骨塊的骨生成和骨吸收產生不同影響,導致了不同骨代謝現象。為進一步明確具體發生機制,有必要開展細胞及動物實驗來探究骨吸收過程中的骨代謝變化。
2 Latarjet術后移植骨塊骨吸收的分型
2.1 骨吸收區域分型
為了更好地描述Latarjet術后移植骨塊骨吸收情況、定位骨吸收發生區域,不少學者對移植骨塊進行了區域劃分,并觀察各區域的骨吸收情況。Di Giacomo等[20]于肩關節正位將移植骨塊分為8個部分:近端外側淺表部、近端外側深部、近端內側淺表部、近端內側深部、遠端外側淺表部、遠端外側深部、遠端內側淺表部、遠端內側深部。學者們發現術后骨吸收主要發生在移植骨塊的近端內側淺表部和近端外側淺表部,而遠端內側深部和遠端外側深部骨吸收最少。雖然該方法通過細化骨塊分區精確定位了骨吸收發生區域,但每個區域劃分標準尚不明確,可能會導致骨愈合后的分區存在一定誤差;而且該研究僅在二維CT軸位圖像的上、下螺釘處兩個層面進行評估,不能真實反映每個區域實際骨吸收情況。相似地,Dalmas等[23]在二維CT軸位圖像上將移植骨塊分為4個象限:前外側、前內側、后外側、后內側,在矢狀位上將移植骨塊分為上半部和下半部,發現骨吸收主要發生在上半部的前象限。Kee等[17]在二維CT斜矢狀位圖像上以上、下螺釘作為參考點,將移植骨塊分為3個部分:上部(上位螺釘以上區域)、中部(上、下位螺釘間的區域)、下部(下位螺釘以下區域),發現骨吸收主要發生在骨塊上部。該分區方法比較簡單,區域劃分標準相對明確,但同樣也僅在螺釘最明顯層面進行評估,其可靠性仍有不足。Xu等[37]則提出在三維CT關節盂正面觀(en face view)上將移植骨塊分為關節盂最適圓外和最適圓內2個部分,并發現骨吸收主要發生在最適圓外部分,最適圓內部分則會出現一定程度骨生成,而在軸位上骨塊相對于關節盂關節面偏外部分也會發生骨吸收,直至骨塊與關節面齊平。相比于上述方法,大多數學者在矢狀位上以上、下螺釘為參考點,將移植骨塊簡單分為上半部和下半部,并發現骨吸收主要發生在上半部[10,15-16,18-19,24]。
綜上,無論采用哪種分型方法,都不難發現Latarjet術后移植骨塊骨吸收主要發生在移植骨塊的上部或者近端,這有助于專科醫生區分正常和異常的骨吸收情況。如果骨吸收僅局限于骨塊下部或者骨塊上下部均出現嚴重骨吸收,我們應警惕異常骨吸收的發生(移植骨塊的非生理重塑),需及時找出病因并及早進行干預,以避免相關并發癥的發生。
2.2 骨吸收程度分型
骨吸收程度是評估Latarjet術后移植骨塊骨吸收的關鍵指標,尤其是骨吸收程度的量化與分型。目前研究多采用面積測量、體積測量來量化骨吸收程度。Di Giacomo等[20]使用圖像軟件分別測量移植骨塊近端和遠端各個分區的面積,通過與術后即刻對應分區的面積對比發現,隨訪18個月后移植骨塊近端內側淺表部的骨吸收百分比約為93%,近端外側淺表部則約為89%,所有移植骨塊的平均骨吸收百分比約為60%。Kee等[17]則在二維CT斜矢狀位圖像上分別測量各個分區面積,通過與術后即刻對比發現,隨訪32個月后移植骨塊上部的骨吸收百分比約為79%。然而,Haeni等[24]認為利用二維CT測量面積的方法準確度不高,與實際情況存在較大差異,因此他們首次提出了采用三維CT測量體積的方法來量化骨吸收程度。研究者使用圖像軟件計算出骨塊體積,通過與術后6周對應部分的體積對比發現,術后骨塊總體積由術后6周的1.68 cm3降至1.29 cm3,差異無統計學意義;而骨塊上半部體積則由0.89 cm3降至0.53 cm3,差異有統計學意義。Dalmas等[23]則將二維CT軸位上的相鄰2層骨塊圖像看作1個四棱臺,利用CT的層厚計算出每個四棱臺的體積,所有四棱臺體積的總和即為骨塊體積。該方法將移植骨塊的三維形態理想化,這可能引起測量誤差。
雖然從面積測量法到體積測量法,量化骨吸收程度的準確性得到了提高,但上述方法均未根據骨吸收量來對骨吸收嚴重程度進行分型,以致于臨床上對骨吸收程度的評估標準不一,評估結果存在較大差異;而且上述評估方法過于復雜,在臨床實踐中難以推廣和應用。基于此,有研究[15,18]直接將骨吸收程度分為部分吸收(骨吸收僅限于上位螺釘或下位螺釘的周圍)和完全吸收(骨塊完全消失),但該方法屬于粗略定性評估,對臨床的指導意義有限。相比之下,Zhu等[19]提出了一種更為精確的基于CT的骨吸收程度分級系統。該系統以骨吸收后螺釘的裸露情況作為分級標準,將Latarjet術后移植骨塊骨吸收程度分為4級:0級,喙突骨塊無吸收,釘桿及釘帽均深埋于喙突骨塊內;Ⅰ級,喙突骨塊輕度吸收,僅有釘帽露于喙突骨塊外,釘桿完全埋于喙突骨塊內;Ⅱ級,喙突骨塊明顯吸收,釘帽與部分釘桿裸露于喙突骨塊外,但關節盂前方仍有喙突骨塊殘留;Ⅲ級,喙突骨塊完全吸收,關節盂前面無骨塊殘留,僅有完全暴露的釘桿及釘帽。術后1年隨訪結果示,63例患者骨吸收程度分級情況為0級6例(9.5%)、Ⅰ級26例(41.3%)、Ⅱ級25例(39.7%)、Ⅲ級6例(9.5%)。該分級系統簡單易用,而且具有較高可靠性,在一定程度上實現了骨吸收程度評估標準的統一,而且該系統有效反映了螺釘裸露情況,有助于指導臨床醫生評估后續并發癥發生風險。目前該分級系統已被應用于多項研究[10,16,38-39]。后續隨訪研究可分析不同分級與并發癥或翻修風險的相關性,以進一步明確該系統的臨床指導意義,最終實現根據骨吸收程度分型對Latarjet術后移植骨塊骨吸收進行階梯式干預的目的。
3 Latarjet術后移植骨塊骨吸收的危險因素
為進一步探究Latarjet術后移植骨塊骨吸收的發生機制和預防策略,目前已有多項研究對可能引起或加重Latarjet術后移植骨塊骨吸收的危險因素進行了初步分析。
3.1 術前關節盂骨缺損大小
Di Giacomo等[40]探究了術前關節盂骨缺損大小對Latarjet術后移植骨塊骨吸收程度的影響,發現無關節盂骨缺損組的移植骨塊骨吸收程度顯著高于關節盂骨缺損組(骨缺損>15%),并推測這可能與無關節盂骨缺損組的移植骨塊存在較大范圍應力遮擋區有關,但該研究可能存在Ⅰ類錯誤而出現假陽性結果。Cohen等[16]也發現無明顯關節盂骨缺損組的移植骨塊骨吸收程度更高。而其余兩項研究[23,39]則未發現術前關節盂骨缺損大小與術后移植骨塊骨吸收程度有關。
3.2 手術方式
Zhu等[38]的研究發現在術后1年隨訪中,關節鏡Latarjet手術組的骨吸收程度顯著低于開放Latarjet手術組,他們認為關節鏡技術能更好地保護軟組織,從而減少對移植骨塊血供的破壞。Kordasiewicz等[18]也發現移植骨塊完全骨吸收的發生率在開放組中更高,而部分骨吸收的發生率則在關節鏡組中更高,但兩組患者隨訪時間和內固定物種類不一致,所以結果可能存在偏倚。然而,Ali等[41]的研究并未發現關節鏡組和開放組的骨吸收程度有顯著差異。
在另一項研究中[10],研究者發現Bristow手術組的骨吸收發生率為6.1%,而Latarjet手術組為100%,該差異可能與Bristow術后移植骨塊不存在應力遮擋有關[30]。
3.3 其他因素
Dalmas等[23]發現在線袢固定Latarjet術后1年隨訪中,術后3個月已愈合的骨塊其骨吸收程度顯著高于術后3個月未愈合的骨塊。
目前,暫未發現性別、年齡、吸煙、關節過度活動、移植骨塊在軸位和矢狀位的位置、移植骨塊與關節盂間的接觸面大小、移植骨塊的貼合率、螺釘角度、用于關節囊修復的縫合錨釘、術后活動范圍、術后疼痛、術后Rowe評分等因素與術后移植骨塊骨吸收的程度或發生率有關[16,23,39]。
4 Latarjet術后移植骨塊骨吸收對臨床功能的影響
由于評估標準、隨訪時間、手術方式、樣本量的差異,目前文獻報道的Latarjet術后移植骨塊骨吸收總體發生率高達48%~100%[15-19,42],而嚴重或完全骨吸收的發生率為5%~60%[16-20]。雖然移植骨塊骨吸收在Latarjet術后很常見,但目前國內外學者在其對臨床功能的影響方面尚未達成共識。Zhu等[19,38]和Allain等[43]的隨訪研究表明,Latarjet術后移植骨塊骨吸收對患者的臨床結果無顯著影響。Di Giacomo等[20]發現即使是嚴重骨吸收也未對肩關節功能和穩定性產生不利影響,Cohen等[16]推測這可能與術前關節盂骨缺損的大小有關。盡管如此,不少學者還是提出了不同觀點。Cassagnaud等[44]、Métais[28]、Lunn等[45]及Kordasiewicz等[18]認為嚴重或完全骨吸收會增加術后脫位復發(骨遮擋效應消失)、肱骨頭軟骨損傷(裸露螺釘磨損軟骨)、僵硬與疼痛(裸露螺釘與肩胛下肌撞擊)的風險,而且一旦出現上述并發癥,通常需要進行翻修手術。在Lafosse等[46-47]的研究中,因嚴重骨吸收導致的螺釘突出已成為患者接受螺釘取出術治療的一大原因。還有研究指出,術后移植骨塊骨吸收,尤其是嚴重或完全骨吸收,是Latarjet手術失敗的重要原因之一[42,48],這應當引起臨床醫生的警惕。雖然由于樣本量、隨訪時間、證據等級的限制,現有研究尚不能完全證實Latarjet術后移植骨塊骨吸收會對患者的臨床結局造成影響,但為了避免嚴重或完全骨吸收帶來的翻修風險,臨床醫生應在后續隨訪中加大對移植骨塊骨吸收的關注力度。
除了對臨床功能的影響,術后移植骨塊骨吸收的進展情況同樣值得我們注意,因為這不僅僅與術式療效密切相關,還可能是骨吸收發生機制的宏觀表現。然而,目前少有研究對術后移植骨塊骨吸收的進展情況進行闡述。Dalmas等[23]和Xu等[37]發現移植骨塊骨吸收主要發生在術后前6個月內,此后骨塊體積不再減小,甚至還有所增加。Kee等[17]也發現術后7.7個月和31.7個月的骨吸收程度無顯著差異。而Tanaka等[10]發現雖然骨吸收在術后3~6個月進展最明顯,但直到術后1年骨吸收程度仍有增加。我們推測術后移植骨塊骨吸收的進展情況可能與評估標準、隨訪時間、骨塊固定方式、術前關節盂骨缺損大小、移植骨塊大小等因素有關,而且大部分正常骨塊的骨吸收進展到一定程度后便會趨于穩定,不再進展[17]。
為明確Latarjet術后移植骨塊骨吸收對臨床功能的影響和進展情況,需要進行時間更長、樣本量更大的隨訪研究,同時對術后移植骨塊骨吸收的相關危險因素進行詳細分析。此外,評估標準統一化也十分重要,這有利于術后移植骨塊骨吸收干預指征和干預時間節點的確定。
5 Latarjet術后移植骨塊骨吸收的管理策略
目前,對于嚴重或完全骨吸收引起的螺釘裸露和手術失效,通常采用螺釘取出[47]、髂骨移植[28]、脛骨遠端同種異體骨移植[42]等方法進行翻修,可獲得較好的臨床效果。隨著對Latarjet術后移植骨塊骨吸收發生機制的研究逐漸深入,不少學者開始探索預防或延緩移植骨塊骨吸收的治療策略。Giacomo等[35]嘗試使用微鋼板固定技術來增加移植骨塊和關節盂骨床的接觸和壓迫,從而促進骨愈合,減少移植骨塊骨吸收;但隨訪2年后發現這種固定方式并不能降低骨吸收發生風險。而在另一項為期2年的隨訪研究中[49],研究者發現使用微鋼板固定后移植骨塊并未發生骨吸收。
Zhu等[19]提出為了減少螺釘引起的應力遮擋和避免骨吸收后螺釘裸露帶來的影響,可采用生物可吸收螺釘取代金屬螺釘,尤其是上位螺釘。遺憾的是,使用生物可吸收螺釘固定移植骨塊后,近70%患者出現了嚴重的移植骨塊骨吸收,學者們分析可能與螺釘吸收時的水解反應有關,因此不建議在Latarjet術中使用生物可吸收螺釘[36]。盡管如此,未來仍需不斷探索能有效預防移植骨塊骨吸收發生的內固定物以及固定方式。
因為Latarjet術后移植骨塊骨吸收的發生機制、危險因素等尚不明確,所以國內外學者難以對術后骨吸收尤其嚴重或完全骨吸收進行有效預防和治療。由于術者無法改變Latarjet術后移植骨塊的血運等生物因素,根據已發現的可能機制,我們應該嘗試從生物力學層面對骨吸收進行干預。然而,術后移植骨塊的生物力學特點難以進行人為調控。因此,有必要開展細胞及動物實驗來探究骨吸收過程中的骨代謝變化,從而在分子生物學層面上探索預防或延緩骨吸收發生的治療策略。
6 總結與展望
移植骨塊骨吸收是Latarjet術后常見并發癥,雖然已有較多報道,但研究不夠深入。隨著隨訪時間延長和對手術失敗原因的深入分析,術后移植骨塊骨吸收,尤其是嚴重或完全骨吸收所引起的不良后果逐漸引起了臨床醫生注意,因此術后移植骨塊骨吸收問題成為近年來Latarjet手術研究的熱點。
現有研究表明,Latarjet術后移植骨塊骨吸收的發生可能與骨塊局部的血供減少和應力遮擋有關,但相關結論多基于解剖學研究和計算機模擬結果,后續應嘗試開展體內動態觀察研究和提高生物力學試驗的仿真度,以進一步明確具體發生機制。對于術后骨吸收的發生、發展,術前無明顯關節盂骨缺損、開放手術、骨愈合時間可能是相關危險因素,但仍需隨訪時間更長、樣本量更大、證據級別更高的臨床對比研究予以證實。值得注意的是,目前國內外學者在Latarjet術后移植骨塊骨吸收對臨床功能的影響方面仍未達成共識,這使得對術后骨吸收干預必要性的探討觀點不一。雖然部分骨吸收可能是術后關節盂的生理重塑過程,但是嚴重或完全骨吸收已被證實是Latarjet手術失敗和進行翻修的重要原因之一 ,所以臨床醫生應在后續隨訪中加大對移植骨塊骨吸收的關注力度,尤其及時評估骨吸收進展情況,以助于術后骨吸收干預指征和干預時間節點的確定。目前有多種分型方法用于評估Latarjet術后移植骨塊骨吸收且各有利弊,骨吸收區域的精確定位有助于區分正常和異常的骨吸收情況,骨吸收程度的精確量化與分型有助于評估后續并發癥發生風險,實現對術后骨吸收的階梯式干預采取簡便、統一的評估方法和分型標準。對Latarjet術后移植骨塊骨吸收進行有效干預是我們研究的最終目的,目前尚缺乏有效治療手段,未來仍需不斷在生物力學層面和分子生物學層面探索預防或延緩骨吸收發生及發展的治療策略。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突
作者貢獻聲明 姜春巖:綜述構思及設計、觀點形成、文章審改;覃其煌:文獻查閱、分析總結、文章撰寫