综述:反式肩关节置换术中肩胛胸廓难题的现状与待拓展方向

【字体: 时间:2025年09月17日 来源:EFORT Open Reviews 4

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  本综述系统探讨了反式全肩关节置换术(rTSA)后肩胛胸廓复合体的生物力学变化与临床意义,重点分析了肩胛肱骨节律(SHR)改变、术后运动学特征,以及植入物配置(如Grammont假体设计)对功能预后的影响,为优化手术规划与康复策略提供了关键见解。

  

引言

肩关节的正常功能依赖于盂肱关节与肩胛胸廓复合体的协调配合,这一现象被称为肩胛肱骨节律(Scapulohumeral Rhythm, SHR)。自1884年Cathcart提出肩胛胸廓关节在肩部运动中的关键作用,到Codman正式命名SHR,这一领域持续引发研究关注。Inman等人发现健康人群的SHR比例为2:1(肱骨屈曲/外展2度对应肩胛骨上旋1度),成为后续研究的基准。随着反式全肩关节置换术(rTSA)应用增加(如Grammont设计的Delta假体),其独特的生物力学特性改变了传统的球臼动力学,使肩胛胸廓相互作用成为新的研究焦点。

Grammont反式全肩假体

1985年,Paul Grammont推出的Delta假体通过降低并内移旋转中心,重新定义了三角肌的力矩臂。其设计特点包括:大球体以增强活动范围和稳定性、无颈设计减少侧向偏移、旋转中心内移以调动更多三角肌纤维,以及肱骨下移以补偿肩袖功能缺失。这些改变显著扩大了rTSA的适应证,包括不可修复的肩袖撕裂、复杂肱骨近端骨折等。然而,侧向化和远端化对SHR的具体影响仍待深入探索。

rTSA后的球臼力学

超越植入物设计:肩胛运动学对活动度的被忽视影响

rTSA虽能显著改善功能,但多数患者术后主动前屈仅达105°–138°,且个体差异显著。部分患者甚至可实现全范围活动(包括内旋),提示肩胛骨运动可能是关键变量。

肩胛胸廓代偿:虚拟与实际活动度差异的核心

Berhouet等人发现,rTSA术后虚拟模拟与实际活动度存在显著差距,主因是术前评估未考虑肩胛胸廓运动。文献证实,rTSA肩部表现出更高的肩胛胸廓代偿,这需在术前规划中纳入以提高预后准确性。

三角肌生物力学与肌肉协同

健康肩部中,三角肌前、中、后束分别主导屈曲、外展和伸展。rTSA后,三角肌主要作为外展肌,球形关节盂(glenosphere)成为固定支点,将三角肌的上拉力转化为臂抬高。尸体研究表明,胸大肌上部与前三角肌在屈曲初期最有效,而大圆肌、背阔肌等则在rTSA后扭矩产生能力增强。

rTSA后的肩胛肱骨节律运动学

盂肱与肩胛胸廓关节的相对贡献

Bergmann等认为rTSA后运动主要源自盂肱关节(占肱骨抬高的2/3),总贡献与健康肩类似。但Mahfouz通过三维荧光模型发现肩胛旋转在rTSA臂抬高中的作用更突出。

rTSA后肩胛胸廓运动的改变

Kwon等利用电磁运动捕捉系统证实,尽管盂肱关节仍是主要动力源,但肩胛胸廓关节的比例显著增加。Kontaxis和Johnson的静态测量显示rTSA肩部肩胛旋转较正常人增加24%。

rTSA肩的肩胛肱骨节律

Matsuki等报道主导与非主导肩SHR分别为2.6:1和2.7:1,但Walker等观察到rTSA肩在外展时SHR降至1.3:1,表明 kinematics 发生根本变化。

术前运动学对术后结果的作用

肩部病理已导致运动学改变,因此rTSA后的变化究竟源于解剖逆转还是术前适应尚不明确。Kwon等提出术前肩胛胸廓活动能力或可预测术后功能,值得进一步研究。

影像学在肩胛动力学评估中的角色

从早期单平面X光到现今的EOS成像、三维荧光、MRI等技术,测量手段不断演进。EOS显示rTSA后90°–120°活动范围内SHR下降,但成本限制其推广。三维CT与二维荧光配准技术能更精准分析肩胛运动,避免皮肤标记误差。作者认为术前直立CT有望识别异常SHR,区分功能代偿者与非代偿者。

肩胛胸廓取向对rTSA结果与组件选择的影响

Grammont假体以旋转中心内移和下移为特征,虽恢复臂抬高,但水平面旋转(内、外旋)常受限。Stephenson等强调20°–40°后倾角对避免撞击至关重要,Berhouet则建议匹配自然肱骨后倾角。然而,这些研究基于固定肩胛位置,未考虑胸轴差异。

Moroder等提出按姿势分型(A型:直立肩胛后缩;B型:中间;C型:驼背肩胛前伸),并证明肩胛胸廓取向影响所有平面活动度模拟。大规模临床研究证实姿势类型显著影响术后 flexion、abduction、SPADI 及疼痛评分。组件选择如肱骨后倾角、glenosphere 尺寸与偏心率可缓解不良姿势效应。

多项研究支持关节盂组件中立或下倾放置,而上倾与负面结果相关。Kahn等首次基于X光分析静止肩胛旋转下的组件倾斜,发现rTSA导致肩胛上旋2°,且β角>85°可能与基座下倾相关。但该研究未考虑姿势、脊柱对齐等多因素影响。

未来研究方向

需进一步探索肩胛胸廓改变对功能与并发症的影响,将其纳入患者特异性器械预规划,结合人工智能预测模型优化植入。rTSA后肩部生物力学对 periscapular 肌肉的影响尚未知,需长期随访与患者报告结局(如SPADI、Constant-Murley评分)跟踪。针对性康复协议与动态三维成像技术将促进个性化治疗。

结论

当前证据表明rTSA后肩胛胸廓-盂肱相互作用发生改变,包括SHR降低、肩胛静态与动态倾斜旋转。通过多学科方法整合先进影像、生物力学、临床研究与计算机建模,可深化对肩胛胸廓复合体动力学的理解,优化手术与康复。

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